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第10章 振动1

10.1 简谐振动1

10.1.1 简谐振动方程1

10.1.2 简谐振动的特征量3

10.1.3 简谐振动的能量5

10.1.4 简谐振动的旋转矢量表示法6

10.2 几种简谐振动系统9

10.2.1 单摆与复摆9

10.2.2 LC振荡电路10

【前沿进展】11

10.3 简谐振动的合成12

10.3.1 同方向、同频率简谐振动的合成12

10.3.2 同方向、频率相近的简谐振动的合成 拍13

10.3.3 振动方向垂直、同频率简谐振动的合成14

10.3.4 振动方向垂直、不同频率简谐振动的合成15

10.4 振动的分解与频谱分析17

10.5 阻尼振动 受迫振动 共振18

10.5.1 阻尼振动18

10.5.2 受迫振动20

10.5.3 共振21

【网络资源】22

小结22

习题与思考题23

第11章 机械波26

11.1 波动的基本概念26

11.1.1 机械波的产生和传播26

11.1.2 波的几何描述27

11.1.3 描述波的物理量28

11.2 平面简谐波 波动方程29

11.2.1 平面简谐波的波函数30

11.2.2 波动方程32

11.3 波的能量 能流密度33

11.3.1 波的能量33

11.3.2 波的能流 能流密度35

11.3.3 声强 声强级37

【科技博览】38

11.4 惠更斯原理38

11.4.1 惠更斯原理38

11.4.2 波的衍射39

11.4.3 波的反射与折射40

11.5 波的叠加原理 波的干涉41

11.5.1 波的叠加原理41

11.5.2 波的干涉42

11.6 驻波44

11.6.1 驻波的形成44

11.6.2 驻波的方程45

11.6.3 半波损失46

11.6.4 弦线上的驻波47

【前沿进展】48

11.7 多普勒效应49

【科技博览】51

【网络资源】52

小结52

习题与思考题53

第12章 电磁波57

12.1 电磁波57

12.1.1 电磁波的预言57

【著名实验】58

12.1.2 平面电磁波的波动方程59

12.1.3 平面电磁波的性质61

12.1.4 电磁波的能量传播62

12.2 电偶极子辐射电磁波63

12.2.1 电磁波的产生与传播63

12.2.2 电偶极子辐射电磁波64

12.3 电磁波谱65

【网络资源】67

小结67

习题与思考题68

第13章 几何光学成像原理70

13.1 光线及其传播的基本定律70

13.1.1 光程与光线70

13.1.2 几何光学基本定律74

【科技博览】76

13.2 成像基本概念与光路计算77

13.2.1 物像的基本概念77

13.2.2 实际光路计算79

13.3 高斯光学82

13.3.1 折射球面近轴成像光路82

13.3.2 球面反射镜近轴成像光路85

13.3.3 薄透镜近轴成像光路86

13.4 典型光学仪器88

13.4.1 眼睛与视觉放大率89

13.4.2 显微镜91

13.4.3 望远镜92

【网络资源】93

小结93

习题与思考题94

第14章 光的干涉96

14.1 光的相干性96

14.1.1 光的干涉 相干条件96

14.1.2 光程差98

14.1.3 获得相干光的方法100

14.2 分波阵面干涉102

14.2.1 杨氏双缝干涉102

【著名实验】102

14.2.2 劳埃德镜实验105

14.2.3 空间相干性和时间相干性107

14.3 分振幅干涉109

14.3.1 薄膜干涉109

14.3.2 劈尖干涉112

14.3.3 牛顿环114

【科技博览】116

14.4 迈克耳孙干涉仪117

【科技博览】119

【网络资源】119

小结119

习题与思考题120

第15章 光的衍射123

15.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理123

15.1.1 光的衍射现象123

15.1.2 惠更斯-菲涅耳原理124

15.2 夫琅禾费单缝衍射125

15.2.1 夫琅禾费单缝衍射的实验装置125

15.2.2 单缝衍射强度126

15.2.3 单缝衍射条纹特点130

15.3 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领132

15.3.1 夫琅禾费圆孔衍射132

15.3.2 光学仪器的分辨本领133

15.4 光栅衍射135

15.4.1 衍射光栅135

15.4.2 光栅衍射条纹的形成136

15.4.3 光栅光谱140

【科技博览】144

15.5 伦琴射线的衍射 布拉格公式145

15.5.1 伦琴射线145

15.5.2 劳厄实验146

15.5.3 布拉格公式147

15.6 全息照相148

15.6.1 全息照相148

15.6.2 全息照相原理148

15.6.3 全息照相的应用151

【网络资源】152

小结152

习题与思考题153

第16章 光的偏振156

16.1 自然光和偏振光156

16.1.1 自然光157

16.1.2 部分偏振光157

16.1.3 偏振光158

16.2 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律159

16.2.1 偏振片159

16.2.2 起偏和检偏 马吕斯定律160

16.3 反射光和折射光的偏振 布儒斯特定律163

16.3.1 反射起偏 布儒斯特定律163

16.3.2 折射起偏 玻璃片堆164

16.4 光的双折射 尼科耳棱镜165

16.4.1 光的双折射现象165

16.4.2 尼科耳棱镜168

16.4.3 波片169

16.5 偏振光的干涉171

16.5.1 偏振光的干涉171

16.5.2 人为双折射现象173

【前沿进展】176

16.6 旋光现象176

【网络资源】178

小结178

习题与思考题179

第17章 相对论基础181

17.1 迈克耳孙-莫雷实验与狭义相对论的基本假设181

17.1.1 迈克耳孙-莫雷实验181

17.1.2 狭义相对论的基本假设184

【前沿进展】185

17.2 洛伦兹变换185

17.2.1 洛伦兹坐标变换185

17.2.2 洛伦兹速度变换188

【著名实验】189

17.3 狭义相对论的时空观190

17.3.1 同时的相对性190

17.3.2 运动的时钟变慢191

17.3.3 运动的杆缩短194

17.4 相对论质点动力学方程196

17.4.1 质量和速度的关系196

【科技博览】197

17.4.2 相对论动力学基本方程198

17.5 相对论能量198

17.5.1 相对论能量198

17.5.2 能量和动量关系200

17.6 广义相对论基础202

17.6.1 广义相对论的基本原理202

17.6.2 相对论中的引力理论204

17.6.3 广义相对论的时空性质207

【网络资源】210

小结211

习题与思考题212

第18章 波粒二象性215

18.1 热辐射 普朗克能量子假说215

18.1.1 热辐射215

18.1.2 黑体辐射的实验规律216

18.1.3 普朗克能量子假说219

【科技博览】221

18.2 光电效应 爱因斯坦光子假说222

18.2.1 光电效应222

18.2.2 爱因斯坦光子假说224

【科技博览】227

18.2.3 康普顿效应227

18.3 原子光谱 玻尔原子理论230

18.3.1 原子模型230

【前沿进展】232

18.3.2 原子光谱233

18.3.3 玻尔的原子理论234

18.4 实物粒子的波动性238

18.4.1 德布罗意关系238

18.4.2 电子衍射实验240

18.4.3 不确定关系242

【网络资源】245

小结245

习题与思考题246

第19章 量子力学基础249

19.1 波函数及其统计解释249

19.1.1 波函数249

19.1.2 波函数的统计解释250

19.1.3 归一化与标准化条件252

19.2 薛定谔方程254

19.2.1 薛定谔方程的建立254

19.2.2 本征值与本征值方程256

19.2.3 定态薛定谔方程259

19.3 一维无限深势阱260

19.4 势垒 隧道效应264

【科技博览】266

19.5 线性谐振子267

19.6 氢原子268

19.6.1 氢原子中电子的薛定谔方程268

19.6.2 氢原子中电子的状态描述270

19.7 电子的自旋273

19.7.1 斯特恩-格拉赫实验273

19.7.2 电子的自旋274

【前沿进展】275

19.8 原子的电子壳层结构276

19.8.1 泡利不相容原理276

19.8.2 原子核外的电子排布278

19.9 分子与分子光谱282

19.9.1 氢分子H2282

19.9.2 分子光谱283

【网络资源】285

小结286

习题与思考题288

第20章 激光的物理基础289

20.1 自发辐射与受激辐射289

20.1.1 自发辐射290

20.1.2 受激辐射与受激吸收291

20.1.3 三种作用过程的相互关系293

20.2 激光形成的原理294

20.2.1 粒子数反转原理294

20.2.2 激光工作物质296

20.2.3 光学谐振腔298

【前沿进展】299

20.3 激光的模式和高斯光束302

20.3.1 激光的模式302

20.3.2 激光束的传播305

20.4 典型激光器306

【前沿进展】309

20.5 激光的特点与应用310

20.5.1 激光的特点310

20.5.2 激光应用311

【网络资源】313

小结313

习题与思考题315

第21章 固体物理基础316

21.1 固体的能带结构316

21.1.1 晶体的微观结构316

21.1.2 晶体的结合318

【前沿进展】318

21.1.3 固体的能带结构319

【前沿进展】322

21.2 固体中的载流子及其统计分布322

21.2.1 固体中的载流子322

21.2.2 载流子的统计分布326

21.3 半导体物理基础329

21.3.1 半导体的电导和霍耳效应329

21.3.2 p—n结331

21.3.3 半导体的光吸收与光辐射332

【科技博览】333

21.4 超导电性333

21.4.1 超导基本现象333

21.4.2 超导的微观理论336

【前沿进展】338

21.5 纳米材料简介338

21.5.1 纳米材料的特性338

21.5.2 纳米技术的应用340

【网络资源】341

小结341

习题与思考题343

习题答案344

索引350

参考文献365