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目 录1

第1章 狭义相对论1

1.1 牛顿相对性原理和伽利略变换2

1.1.1 牛顿相对性原理2

1.1.2 伽利略变换3

1.1.3 伽利略变换体现了牛顿力学的时空观5

科学家介绍 爱因斯坦7

1.2.1 爱因斯坦假设9

1.2 爱因斯坦假设与洛伦兹变换9

1.2.2 洛伦兹坐标变换10

1.2.3 洛伦兹速度变换15

科学史话 迈克耳逊—莫雷实验18

1.3 狭义相对论时空观22

1.3.1 同时性的相对性22

1.3.2 时间的相对性（钟慢效应）25

1.3.3 长度的相对性（尺缩效应）29

1.3.4 两种时空观的比较34

1.4.1 相对论质量 动量 质点动力学基本方程35

1.4 狭义相对论动力学基础35

1.4.2 相对论动能 静能 总能量38

1.4.3 相对论质量和能量的关系40

1.4.4 相对论能量和动量的关系42

＊1.5 广义相对论简介43

1.5.1 广义相对论的两条基本原理44

1.5.2 广义相对论的实验验证45

习题48

第2章 光的波动性50

2.1.1 光的相干性 光程 光程差51

2.1 光的干涉51

2.1.2 杨氏双缝 洛埃镜56

2.1.3 薄膜干涉62

2.1.4 干涉现象的应用 干涉仪72

2.2 光的衍射76

2.2.1 光的衍射现象 惠更斯—菲涅尔原理77

2.2.2 单缝的夫琅和费衍射79

2.2.3 光栅衍射87

2.2.4 圆孔的衍射 光学仪器的分辨本领94

2.2.5 X射线的衍射97

2.3.1 光的偏振状态99

2.3 光的偏振99

2.3.2 起偏和检偏 马吕斯定律101

2.3.3 反射光和折射光的偏振 布儒斯特定律104

2.3.4 光的双折射107

＊2.3.5 偏振光的干涉113

＊2.3.6 人为双折射117

＊2.3.7 旋光现象119

习题121

3.1.1 热辐射130

第3章 光的量子性130

3.1 热辐射 普朗克量子假设130

3.1.2 黑体132

3.1.3 黑体辐射规律132

3.1.4 普朗克量子假设133

3.2 光电效应135

3.2.1 光电效应135

3.2.2 光电效应的实验规律135

3.2.4 光子假说 爱因斯坦方程138

3.2.3 经典电磁理论的困难138

3.3 康普顿效应139

3.3.1 康普顿效应的实验规律140

3.3.2 康普顿效应的理论解释140

3.3.3 光的波粒二象性143

习题144

第4章 量子力学基础145

4.1 实物粒子的波粒二象性145

4.1.1 德布罗意物质波假设145

科学家介绍 德布罗意147

4.1.2 德布罗意波的实验验证148

4.1.3 德布罗意波的统计解释152

4.2 不确定关系152

4.3 波函数 薛定谔方程156

4.3.1 波函数156

4.3.2 薛定谔方程158

科学家介绍 薛定谔162

4.4.1 一维无限深方势阱163

4.4 薛定谔方程的应用163

＊4.4.2 隧道效应165

前沿科学 扫描隧穿显微镜167

＊4.4.3 谐振子168

4.5 氢原子170

4.5.1 氢原子光谱的实验规律170

4.5.2 玻尔的氢原子理论172

科学家介绍 玻尔178

4.5.3 氢原子的量子力学处理方法180

＊4.5.4 多电子原子中电子分布186

前沿科学 核磁共振188

习题192

第5章 激光194

科学史话 梅曼研制成功世界上第一台激光器194

科学史话 中国第一台激光器的诞生196

5.1 激光产生的基本原理198

5.1.1 粒子数按能级的统计分布198

5.1.2 自发辐射 受激辐射 受激吸收199

5.1.3 爱因斯坦系数及其相互关系201

5.1.4 粒子数反转分布与光放大203

5.1.5 光学谐振腔207

5.2 激光的特性及应用215

5.2.1 高斯光束215

5.2.2 激光光束的特性220

5.2.3 激光的应用222

科学家介绍 王大珩——中国的光学之父227

5.3.1 激光器的分类229

5.3 激光器229

5.3.2 常用的几种激光器231

5.3.3 其它激光器245

5.3.4 激光技术展望248

前沿科学 光子学250

习题252

第6章 全息照相254

6.1 全息照相的过程与特点254

6.1.1 全息照相与普通照相的区别254

6.1.2 全息照相的记录与再现256

6.1.3 全息照相的特点258

6.2 全息照相的基本原理259

6.2.1 波前259

6.2.2 波前的全息记录260

6.2.3 物光波前的再现262

6.3 全息照相中的实验技术263

6.3.1 光源263

6.3.2 记录介质264

6.3.3 辅助元件265

6.4 全息图的类型267

6.5 全息技术的应用270

6.5.1 全息光学元件270

6.5.2 全息干涉272

6.5.3 全息技术的其它应用273

习题274

第7章 光学纤维276

7.1 光的全反射原理277

7.2 光纤的结构与传光原理278

7.2.1 阶跃折射率型光纤279

7.2.2 梯度折射率型光纤282

7.2.3 自聚焦光纤284

7.3 光纤的特性286

7.3.1 光纤的特性参量286

7.3.2 光纤的传输持性289

7.4 特殊光纤293

7.4.1 低色散单模光纤293

7.4.2 单模保偏光纤295

7.4.3 特定波段光纤296

7.4.4 塑料光纤297

7.5 光纤的耦合与光纤无源器件298

7.5.1 光纤的耦合与连接298

7.5.2 光纤无源器件301

7.6 光纤的制造与应用306

7.6.1 光纤的制造306

7.6.2 光纤的应用308

习题319

部分习题答案320

参考文献325