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11　静电场1

11.1　电荷　库仑定律2

11.1.1 电荷 电荷守恒定律2

11.1.2　库仑定律2

11.1.3　静电力叠加原理3

11.2　电场　电场强度5

11.2.1 电场5

11.2.2 电场强度6

11.2.3 电场强度叠加原理7

11.3　电场强度和电场力的计算8

11.3.1 点电荷电场中的电场强度8

11.3.2 点电荷系电场中的电场强度9

11.3.3 连续分布电荷电场中的电场强度10

11.3.4 电荷在电场中所受的力16

11.4　电通量　真空中静电场的高斯定理17

11.4.1 电场线17

11.4.2 电通量18

11.4.3　高斯定理20

11.4.4 高斯定理的应用示例22

11.5　静电场的环路定理　电势24

11.5.1 静电力的功24

11.5.2　静电场的环路定理26

11.5.3 电势能27

11.5.4 电势 电势差27

11.5.5 电势的计算28

11.6　等势面　电场强度与电势的关系30

11.6.1 等势面31

11.6.2 电场强度与电势的关系32

11.7　静电场中的金属导体33

11.7.1 金属导体的电结构34

11.7.2 导体的静电平衡条件34

11.7.3 静电平衡时导体上的电荷分布36

11.7.4　静电屏蔽38

11.7.5 算示例39

11.8　静电场中的电介质40

11.8.1 电介质的电结构40

11.8.2 电介质在外电场中的极化现象42

11.9　有电介质时的静电场和高斯定理43

11.9.1 有电介质时的静电场43

11.9.2 有电介质时静电场的高斯定理 电位移矢量D44

11.9.3 有电介质时静电场的高斯定理的应用46

11.10　电容　电容器49

11.10.1　孤立导体的电容49

11.10.2 电容器的电容49

11.10.3 电容器的串联和并联53

11.11　电场的能量56

习题1158

12　恒定电流的稳恒磁场64

12.1　恒定电流64

12.1.1 电流64

12.1.2 电流密度65

12.1.3 电流的连续性方程 稳恒电场66

12.1.4 欧姆定律67

12.1.5 焦耳定律68

12.1.6 电源 电动势68

12.2　磁的基本现象70

12.2.1　磁现象的早期认识70

12.2.2　磁力、磁性的起源71

12.3　磁场　磁感应强度72

12.3.1 磁场72

12.3.2　磁感应强度73

12.4　毕奥-萨伐尔定律及其应用75

12.4.1 毕奥-萨伐尔定律75

12.4.2 应用示例77

12.4.3　运动电荷的磁场81

12.5　磁感应线　磁通量　真空中磁场的高斯定理82

12.5.1 磁感应线82

12.5.2　磁通量83

12.5.3　真空中磁场的高斯定理84

12.6　安培环路定理85

12.6.1　安培环路定理85

12.6.2 应用示例87

12.7　磁场对载流导线的作用　安培定律90

12.7.1 安培定律90

12.7.2 两条无限长直电流之间的相互作用力“安培”的定义92

12.7.3　均匀磁场中的载流线圈94

12.8　带电粒子在电场和磁场中的运动98

12.8.1 磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力98

12.8.2 带电粒子在电场和磁场中的运动100

12.9　磁场中的磁介质104

12.9.1 磁介质在外磁场中的磁化现象105

12.9.2　抗磁质和顺磁质的磁化机理105

12.9.3　磁介质的磁导率107

12.10　有磁介质时磁场的高斯定理和安培环路定律108

12.11　铁磁质110

12.11.1　铁磁质的磁化特性　磁滞回线110

12.11.2　铁磁性的磁畴理论111

习题12112

13　电磁感应和电磁场理论基础118

13.1　电磁感应及其基本定律118

13.1.1 电磁感应现象118

13.1.2　楞次定律120

13.1.3 法拉第电磁感应定律121

13.2　动生电动势125

13.2.1 动生电动势126

13.2.2 动生电动势的表达式126

13.3　感生电动势　涡旋电场129

13.3.1 感生电动势与感生电场 涡旋电场129

13.3.2 电子感应加速器131

13.3.3 涡电流及其应用131

13.4 自感和互感132

13.4.1　自感132

13.4.2　互感136

13.5　磁场的能量138

13.6　麦克斯韦的位移电流假设140

13.7　麦克斯韦方程组的积分形式143

13.7.1　电场143

13.7.2　磁场143

13.7.3 电磁场的麦克斯韦方程组（积分形式）144

13.8　电磁振荡　电磁波145

13.8.1 电磁振荡145

13.8.2 电磁波147

13.8.3 电磁波的辐射和传播148

13.8.4 电磁波的能量151

13.9　电磁波谱152

习题13154

14　几何光学160

14.1　几何光学的基本定律161

14.1.1　光的直进定律161

14.1.2　光的反射定律　平面镜162

14.1.3　光的折射定律　全反射163

14.2　棱镜166

14.2.1　棱镜　全反射棱镜166

14.2.2　棱镜的偏向角167

14.2.3　光的色散168

14.3　球面傍轴成像170

14.3.1　基本概念和符号法则170

14.3.2　球面反射成像171

14.3.3　球面折射成像174

14.4　薄透镜的成像176

14.4.1　透镜176

14.4.2 薄透镜的成像公式177

14.4.3　薄透镜的焦距178

14.4.4 薄透镜成像的作图法179

14.5　光学仪器简介180

14.5.1 眼睛180

14.5.2　放大镜181

14.5.3 显微镜182

14.5.4 望远镜183

14.5.5 照相机185

习题14185

15　波动光学187

15.1　光的干涉　光强度188

15.1.1 波干涉现象的回想188

15.1.2　光强度 光的干涉188

15.1.3　相干光的获得190

15.2　双缝干涉193

15.2.1　杨氏双缝干涉实验193

15.2.2　洛埃德镜实验195

15.3　光程　光程差196

15.3.1 光程197

15.3.2 光程差198

15.3.3　额外光程差 干涉条件的一般表述199

15.3.4　透镜不引起额外的光程差200

15.4　平行平面薄膜的光干涉201

15.4.1　平行平面薄膜的光干涉201

15.4.2　增透膜和增反膜203

15.5　劈形薄膜的光干涉205

15.5.1　劈形薄膜205

15.5.2 牛顿环210

15.6　迈克耳孙干涉仪212

15.7　光的衍射现象213

15.7.1　光的衍射现象213

15.7.2 惠更斯-菲涅耳原理214

15.8　单缝衍射215

15.8.1 单缝的夫琅禾费衍射215

15.8.2　单缝衍射条纹的形成215

15.8.3 单缝衍射条纹的明、暗条件216

15.9　衍射光栅　衍射光谱220

15.9.1　衍射光栅220

15.9.2 光栅衍射条纹的成因221

15.9.3　光栅公式222

15.9.4　衍射光谱224

15.10　光学仪器的分辨率225

15.10.1 圆孔衍射226

15.10.2　光学仪器的分辨率226

15.11　X射线的衍射　布拉格公式227

15.12　光的偏振230

15.13　偏振片的起偏和检偏　马吕斯定律232

15.13.1　偏振片的起偏和检偏232

15.13.2　马吕斯定律233

15.13.3　偏振片的应用234

15.14　反射和折射时光的偏振235

15.14.1　反射和折射的起偏235

15.14.2　光的双折射现象238

15.15　椭圆偏振光和圆偏振光　波片239

15.16　偏振光的干涉　人为双折射242

15.16.1　偏振光的干涉242

15.16.2　人为双折射243

习题15244

16　早期量子论248

16.1　热辐射249

16.1.1 热辐射及其定量描述249

16.1.2 绝对黑体辐射定律 普朗克公式249

16.2　光电效应252

16.2.1 光电效应的实验规律252

16.2.2　光电效应与光的波动理论的矛盾254

16.2.3 爱因斯坦的光子假设 光的波粒二象性254

16.2.4 光电效应的应用256

16.3　康普顿效应　电磁辐射的波粒二象性257

16.3.1　康普顿效应257

16.3.2 电磁辐射的波粒二象性259

16.4　氢原子光谱　玻尔的氢原子理论259

16.4.1　氢原子光谱的规律性259

16.4.2　玻尔的氢原子理论261

16.5　激光265

16.5.1 激光的特点265

16.5.2　激光的发光机理265

16.5.3　激光器267

16.5.4　激光的应用268

习题16269

17　量子力学基础271

17.1　德布罗意的假设　海森伯的不确定关系271

17.1.1 实物粒子的波动性——德布罗意假设271

17.1.2 不确定关系274

17.2　波函数及其统计解释276

17.2.1　波函数276

17.2.2　波函数的统计解释278

17.2.3 波函数的归一化条件及标准条件279

17.3　薛定谔方程279

17.3.1　薛定谔方程280

17.3.2　定态薛定谔方程281

17.4　定态薛定谔方程的应用282

17.4.1 一维无限深方形势阱282

17.4.2 一维线性简谐振子285

17.4.3　势垒贯穿286

17.4.4　氢原子288

17.5　电子的自旋　多电子的原子及电子壳层模型292

17.5.1 电子的自旋 自旋磁量子数292

17.5.2 多电子的原子293

17.5.3 原子中的电子壳层模型 元素周期表的本源295

17.6　固体的能带结构　半导体297

17.6.1 固体的能带298

17.6.2　导体 绝缘体　半导体298

17.6.3　半导体的导电机构　p-n结299

17.7　超导体302

17.7.1　超导体的基本特性302

17.7.2 临界磁场 临界电流302

17.7.3 高临界温度超导体的研究和应用前景303

习题17303

18　原子核和基本粒子简介305

18.1　原子核的结构和基本性质305

18.1.1 原子核的组成305

18.1.2 原子核的电荷305

18.1.3　原子核的质量305

18.1.4　原子核的结合能307

18.1.5　核力308

18.1.6　原子核的大小308

18.2　原子核的衰变和衰变规律309

18.2.1　天然放射性现象309

18.2.2　原子核衰变的规律310

18.2.3　位移定则311

18.2.4　探测放射性现象的方法312

18.3　核反应313

18.3.1　人工核反应 中子313

18.3.2　人工放射性 正电子314

18.3.3 放射性同位素及其应用314

18.3.4　获得高能粒子的方法315

18.4　原子核能的利用316

18.4.1 重核裂变316

18.4.2 轻核聚变318

18.5　基本粒子简介319

18.5.1 基本粒子的发现 强子的夸克模型319

18.5.2　夸克模型320

18.5.3　基本粒子的相互作用321

参考文献323