目录
前言
第四篇 分子物理学和热力学
第13章 气体动理论 2
13.1 平衡状态 理想气体状态方程 2
13.1.1 状态参量 2
13.1.2 平衡态 平衡过程 3
13.1.3 理想气体状态方程 4
13.2 气体分子运动论的压强公式 5
13.2.1 理想气体的微观模型 5
13.2.2 平衡态的统计假设 5
13.2.3 理想气体的压强公式 6
13.3 气体分子的平均平动动能与温度关系 8
13.3.1 温度公式 8
13.3.2 气体分子的方均根速率 9
13.4 能量按自由度均分原理 理想气体内能 10
13.4.1 自由度 10
13.4.2 气体分子的自由度 11
13.4.3 能量均分原理 11
13.4.4 理想气体内能 13
13.5 麦克斯韦分子速率分布律 15
13.5.1 分子的速率分布 15
13.5.2 气体分子速率的三种统计平均值 17
13.6 平均自由程 气体内的迁移现象 19
13.6.1 分子的平均碰撞频率 19
13.6.2 分子的平均自由程 20
13.6.3 气体内的迁移现象及其基本定律 21
13.7 真空的获得和低压的测定 24
13.7.1 真空的特点 24
13.7.2 真空的获得 25
13.7.3 真空(低压)的测量 29
习题 32
第14章 热力学的物理基础 34
14.1 热力学第一定律 34
14.1.1 热力学过程 34
14.1.2 功、热量、内能 35
14.1.3 热力学第一定律 37
14.2 热力学第一定律对于理想气体的等值过程的应用 38
14.2.1 等容过程 38
14.2.2 等温过程 38
14.2.3 等压过程 39
14.3 气体的摩尔热容量 41
14.3.1 热容量的概念 41
14.3.2 气体的定容摩尔热容量CV 41
14.3.3 气体的定压摩尔热容量Cp 42
14.3.4 比热容比γ 42
14.4 绝热过程 45
14.4.1 绝热过程方程的推导 46
14.4.2 绝热线与等温线的讨论 47
14.5 循环过程 卡诺循环 48
14.5.1 循环过程 48
14.5.2 循环效率 49
14.5.3 卡诺循环 51
14.5.4 卡诺机的效率 52
14.5.5 制冷机的应用 54
14.6 热力学第二定律 57
14.6.1 热力学第二定律 57
14.6.2 可逆过程和不可逆过程 59
14.6.3 卡诺定理 60
14.6.4 热力学第二定律的统计意义 60
习题 61
第15章 真实气体 64
15.1 真实气体的等温线 64
15.2 范德瓦耳斯方程 66
15.3 焦耳-汤姆孙实验 真实气体的内能 69
15.4 低温的获得 71
15.4.1 液化气体获得低温 71
15.4.2 绝热退磁降温 72
15.4.3 稀释制冷 72
15.4.4 激光冷却中性原子 72
15.5 相变与热处理技术 73
15.5.1 相变 73
15.5.2 热处理技术 74
第五篇 波动光学
第16章 光的干涉 77
16.1 光源 光的单色性和相干性 77
16.2 双缝干涉 79
16.3 光程和光程差 82
16.4 薄膜干涉 85
16.5 劈尖干涉 牛顿环 91
16.6 迈克耳孙干涉仪及应用 96
习题 98
第17章 光的衍射 99
17.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 99
17.2 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 101
17.3 光栅衍射 106
17.4 光学仪器的分辨率 111
17.5 伦琴射线衍射 布拉格方程 114
习题 116
第18章 光的偏振 118
18.1 自然光和偏振光 118
18.2 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律 120
18.3 反射和折射光的偏振 124
18.4 光的双折射现象 126
18.5 偏振光的干涉 人为双折射现象 131
18.6 旋光现象 133
习题 134
第六篇 近代物理基础
第19章 相对论基础 137
19.1 伽利略变换与经典力学时空观 137
19.1.1 伽利略变换 137
19.1.2 经典力学时空观 140
19.2 狭义相对论的基本假设 洛伦兹变换 142
19.2.1 狭义相对论提出的历史背景 142
19.2.2 狭义相对论的基本假设 144
19.2.3 洛伦兹坐标变换式 145
19.2.4 洛伦兹速度变换式 147
19.3 狭义相对论的时空观 148
19.3.1 长度收缩 148
19.3.2 时间膨胀 149
19.3.3 同时的相对性 150
19.4 狭义相对论动力学 154
19.4.1 质量和动量 154
19.4.2 动力学基本方程 155
19.4.3 能量 155
19.4.4 能量与动量的关系 157
19.4.5 光子的能量、质量和动量 157
19.5 广义相对论简介 160
19.5.1 孪生子佯谬 160
19.5.2 广义相对论的基本原理和时空弯曲 160
19.5.3 广义相对论的可观测效应 161
习题 162
第20章 波粒二象性 166
20.1 黑体辐射与普朗克量子化假说 166
20.1.1 热辐射 166
20.1.2 黑体辐射的实验规律 166
20.1.3 黑体热辐射的实验规律 167
20.1.4 普朗克的能量子假设 168
20.2 光电效应 170
20.2.1 光电效应的实验规律 170
20.2.2 经典理论的解释及其困难 173
20.2.3 光子假设及光的波粒二象性 173
20.2.4 光子假说对光电效应的解释 174
20.2.5 爱因斯坦的光电效应方程 174
20.3 康普顿效应 175
20.3.1 康普顿效应的实验规律 176
20.3.2 康普顿效应的量子解释 176
20.3.3 康普顿散射公式 177
20.4 微观粒子的波粒二象性 178
20.4.1 微观粒子的波粒二象性 178
20.4.2 德布罗意方程 179
20.4.3 自由粒子的德布罗意波长 179
20.4.4 戴维孙-革末实验 180
20.5 不确定关系 181
20.5.1 电子单缝衍射实验 182
20.5.2 不确定关系 183
习题 186
第21章 原子的量子理论初步 188
21.1 玻尔的原子量子理论 188
21.1.1 氢原子光谱的实验规律 188
21.1.2 原子的有核模型 190
21.1.3 玻尔的氢原子量子论 191
21.1.4 氢原子结构的计算 192
21.2 薛定谔方程 198
21.2.1 波函数及其统计解释 198
21.2.2 一般的薛定谔波动方程 200
21.2.3 定态薛定谔波动方程 200
21.3 一维势场中的粒子运动 202
21.3.1 一维无限深势阱中的粒子运动 202
21.3.2 势垒贯穿 205
21.4 量子力学中的原子问题 206
21.4.1 氢原子薛定谔方程的解 207
21.4.2 多电子原子的描述 209
21.5 激光 210
21.5.1 氦-氖激光器 210
21.5.2 原子的跃迁 211
21.5.3 激光的获得 213
21.6 固体的能带结构和半导体的基本概念 214
21.6.1 半导体的基本概念 215
21.6.2 固体能带的基本概念 215
21.6.3 本征半导体和杂质半导体 216
21.7 原子核与基本粒子 218
21.7.1 放射性 218
21.7.2 原子核 220
21.7.3 基本粒子 222
21.7.4 核磁共振 225
习题 226
习题参考答案 234
附录 235
附录A 物理量单位制 235
一、单位制 235
二、国际单位制简介 235
三、力学和电学中曾经出现过的单位制 242
附录B 常用字母和数学符号 242
附录C 单位换算 243
附录D 基本物理常数 246
附录E 一些固体的密度 247
附录F 某些声波与某些物体振动的频率 248
附录G 某些物质的特征值 249
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