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第4篇 电磁学4

第9章 静电场4

9.1 电荷和库仑定律4

9.1.1 电荷及其基本性质4

9.1.2 库仑定律和库仑力的叠加原理5

9.2 电场强度8

9.2.1 电场强度9

9.2.2 电场强度的计算式10

9.3 电场线17

9.3.1 电场线17

9.3.2 静电场电场线的性质19

9.4 静电场的高斯定理19

9.4.1 电通量19

9.4.2 静电场的高斯定理21

9.4.3 高斯定理的应用举例23

9.5 静电场的环路定理27

9.5.1 静电场的环路定理27

9.5.2 电势差和电势29

9.5.3 电势的计算举例31

9.5.4 等势面34

9.5.5 电场强度与电势梯度的关系35

习题37

第10章 静电场中的导体和电介质43

10.1 静电场中的导体43

10.1.1 导体的静电平衡43

10.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布45

10.1.3 导体表面附近的电场强度与面上对应点的电荷面密度σ的关系46

10.1.4 静电屏蔽47

10.2 电介质的极化和有介质时的高斯定理49

10.2.1 电介质的电结构49

10.2.2 电介质的极化50

10.2.3 电极化强度、极化电荷与极化强度的关系51

10.2.4 电极化强度与场强的关系52

10.2.5 有介质时的高斯定理53

10.3 电容和电容器56

10.3.1 孤立导体的电容56

10.3.2 电容器及其电容57

10.3.3 电容器的串联和并联59

10.4 电场的能量61

10.4.1 电容器储存的静电能61

10.4.2 电场的能量61

习题63

第11章 稳恒电流69

11.1 电流及其连续性方程69

11.1.1 电流69

11.1.2 电流的连续性方程71

11.1.3 稳恒电流71

11.2 欧姆定律和焦耳定律73

11.2.1 欧姆定律73

11.2.2 电阻定律73

11.2.3 欧姆定律的微分形式74

11.2.4 电流的功和功率、焦耳楞次定律75

11.3 电源和电动势，闭合电路和一段含源电路的欧姆定律77

11.3.1 电源及其电动势77

11.3.2 闭合电路的欧姆定律79

11.3.3 含源电路的欧姆定律80

11.3.4 基尔霍夫方程组81

习题82

第12章 恒定磁场86

12.1 磁场86

12.1.1 奥斯特实验86

12.1.2 磁感应强度88

12.2 毕奥-萨伐尔定律89

12.2.1 毕奥-萨伐尔定律90

12.2.2 运动点电荷的磁场91

12.2.3 毕奥-萨伐尔定律的应用91

12.3 磁通连续性定理96

12.4 安培环路定理97

12.4.1 安培环路定理97

12.4.2 安培环路定理的应用100

12.5 磁场对载流导体的作用，磁力的功104

12.5.1 安培定律104

12.5.2 磁场对载流导线的作用力104

12.5.3 载流线圈在均匀外磁场中受到的磁力矩106

12.5.4 磁力的功108

12.5.5 平行电流间的互相作用，电流单位安培的定义110

12.5.6 运动电荷在磁场中所受的力——洛仑兹力110

12.6 带电粒子在电磁场中的运动111

12.6.1 运动方程（动力学方程）111

12.6.2 带电粒子在电磁场中的运动112

12.6.3 霍尔效应115

习题117

第13章 磁介质122

13.1 磁介质存在时静磁场的基本规律122

13.1.1 磁介质的磁化，磁化强度122

13.1.2 磁化电流124

13.1.3 有磁介质时的安培环路定理126

13.1.4 稳恒磁场与静电场方程的对比128

13.2 顺磁性与抗磁性129

13.2.1 顺磁性129

13.2.2 抗磁性130

13.3 铁磁性与铁磁质131

13.3.1 铁磁质的磁化性能132

13.3.2 铁磁性的起因134

习题135

第14章 电磁感应137

14.1 电磁感应的基本定律137

14.1.1 电磁感应现象137

14.1.2 楞次定律137

14. 1.3 法拉第电磁感应定律139

14.2 动生电动势140

14.2.1 动生电动势及相应的非静电力141

14.2.2 在磁场中转动的线圈中的感应电动势——发电机的基本原理142

14.3 感生电动势和感生电场143

14.3.1 感生电动势和感生电场144

14.3.2 感生电场的性质145

14.3.3 螺线管磁场变化引起的感生电场146

14.4 自感应与互感应148

14.4.1 自感应148

14.4.2 互感应152

14.5 磁场的能量154

14.5.1 自感线圈的磁能154

14.5.2 磁场的能量156

附录 两线圈互感系数相等的直接证明157

习题161

第15章 电磁场理论的基本概念170

15.1 麦克斯韦方程组170

15.1.1 电磁场基本规律小结170

15.1.2 位移电流171

15.1.3 麦克斯韦方程组173

15.2 电磁波的辐射和传播175

15.2.1 振荡电偶极子辐射的电磁波175

15.2.2 平面电磁波的基本性质176

15.2.3 电磁波的能量177

15.2.4 电磁波谱177

附录 电偶极子辐射公式的推导178

习题182

第5篇 波光动学189

第16章 光的干涉189

16.1 光源和光的相干性190

16.1.1 光源190

16.1.2 单色光与复色光190

16.1.3 光的相干性191

16.2 获得相干光的方法194

16.2.1 获得相干光的方法194

16.2.2 杨氏双缝干涉实验195

16.2.3 洛埃镜实验198

16.3 薄膜表面的干涉199

16.4 劈尖干涉和牛顿环202

16.4.1 劈尖干涉202

16.4.2 牛顿环204

16.5 迈克尔孙干涉仪206

16.5.1 迈克尔孙干涉仪206

16.5.2 干涉现象的应用208

16.5.3 相干长度209

习题210

第17章 光的衍射214

17.1 惠更斯-菲涅耳原理214

17.1.1 光的衍射现象214

17.1.2 惠更斯-菲涅耳原理215

17.1.3 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射215

17.2 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射216

17.2.1 单缝衍射216

17.2.2 圆孔衍射221

17.3 平面衍射光栅222

17.3.1 光栅方程222

17.3.2 光栅光谱224

17.4 光学仪器的分辨率225

17.5 X射线在晶体上的衍射227

17.6 全息照相229

17.6.1 全息照相229

17.6.2 基本原理230

17.6.3 全息照片的摄制与再现装置231

17.6.4 全息照相的特点232

附录1 单缝夫琅禾费衍射合振幅的计算233

附录2 圆孔夫琅禾费衍射光强分布的计算234

习题239

第18章 光的偏振242

18.1 自然光和偏振光242

18.1.1 光的偏振性242

18.1.2 自然光243

18.2 偏振片，马吕斯定律244

18.2.1 偏振片的起偏和检偏244

18.2.2 马吕斯定律246

18.3 反射时光的偏振247

18.4 光的双折射248

18.4.1 光的双折射现象248

18.4.2 尼科耳（Nicol）棱镜250

18.4.3 二向色性与偏振片251

18.5 偏振光的干涉252

18.5.1 偏振光的干涉252

18.5.2 椭圆偏振光和圆偏振光253

18.5.3 人为双折射现象254

18.6 旋光现象256

习题257

第6篇 量子物理学263

第19章 量子理论的实验基础263

19.1 黑体辐射与能量子263

19.1.1 热辐射263

19.1.2 黑体辐射的实验定律264

19.1.3 黑体辐射的经典解释及其困难265

19.1.4 普朗克公式与能量子假设266

19.2 光电效应与光子269

19.2.1 光电效应269

19.2.2 光量子假设270

19.2.3 光的波粒二象性271

19.2.4 康普顿效应272

19.3 原子结构275

19.3.1 氢原子光谱的规律性275

19.3.2 卢瑟福的原子有核模型276

19.3.3 玻尔理论277

19.3.4 弗兰克-赫兹实验281

19.3.5 玻尔理论的评论282

19.4 波粒二象性282

19.4.1 德布罗意假设282

19.4.2 德布罗意波的实验证明284

19.4.3 物质波应用——电子显微镜284

19.4.4 波函数及其统计解释285

19.5 不确定关系及其应用287

19.5.1 不确定关系287

19.5.2 能量与时间的不确定关系289

19.5.3 不确定关系的应用289

习题292

第20章 量子力学入门294

20.1 薛定谔方程294

20.1.1 薛定谔方程的建立294

20.1.2 定态薛定谔方程296

20.1.3 波函数的叠加原理297

20.1.4 力学量的算符表示298

20.2 一维量子问题298

20.2.1 一维无限深方势阱299

20.2.2 一维简谐振子302

20.2.3 势垒和隧穿效应304

20.2.4 扫描隧穿显微镜305

20.3 氢原子的薛定谔方程306

20.3.1 氢原子的定态薛定谔方程306

20.3.2 氢原子的角动量307

20.3.3 氢原子的能量309

20.3.4 氢原子的径向概率密度311

20.4 电子自旋312

20.4.1 碱金属原子312

20.4.2 原子磁矩313

20.4.3 斯特恩盖拉赫实验315

20.4.4 电子自旋316

20.5 元素周期律317

20.5.1 多电子原子的状态和能量317

20.5.2 泡利不相容原理319

20.5.3 原子的壳层结构与元素周期律320

习题325

参考书目327

附录A 中英文对照目录328

附录B 物理文献及其查阅方法331

附录C 参考答案337