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第11章　静电场1

11.1 电荷1

目录1

11.2　库仑定律3

11.2.1 电力3

11.2.2　点电荷3

11.2.3　库仑定律4

11.2.4　电力叠加原理4

11.3.2　电场强度5

11.3　电场强度5

11.3.1 电场5

11.3.3　电场强度的计算6

11.4　高斯定理13

11.4.1 电场线13

11.4.2 电通量14

11.4.3　高斯定理15

11.5　高斯定理的应用17

11.6　环流定理　电势19

11.6.1　环流定理20

11.6.2　环流定理的物理意义20

11.6.3　电势差和电势21

11.7　电势的计算22

11.7.1　点电荷电场中的电势22

11.7.2　点电荷系电场中的电势22

11.7.3　连续分布电荷电场中的电势22

11.8.1　等势面25

11.8　电势与电场强度的关系25

11.8.2　等势面的性质26

11.8.3　电势梯度26

习题1129

思考题1131

第12章　导体电学34

12.1　静电场中的导体34

12.1.1　导体的微观结构34

12.1.2　导体的静电平衡34

12.1.3　静电平衡下导体上的电荷分布35

12.1.4　静电屏蔽37

12.1.5　尖端放电及其应用37

12.2　电容和电容器40

12.2.1　孤立导体的电容40

12.2.2　电容器的电容41

12.2.3　几种常见的电容器41

12.2.4　电容器的连接43

12.3.1　电流强度和电流密度44

12.3　传导电流44

12.3.2　欧姆定律的微分形式45

12.3.3　焦耳定律的微分形式46

12.4　电动势　稳恒电场47

12.4.1　电动势47

12.4.2　稳恒电场48

12.4.3　电路上两点间的电势差49

习题1250

思考题1251

13.1.2　电介质极化的微观模型52

13.1.1　现象52

第13章　电介质52

13.1　电介质的极化52

13.2　极化强度和极化电荷54

13.2.1　电极化强度54

13.2.2　极化电荷55

13.3　介质中的静电场56

13.3.1　介质中的场强56

13.3.2　介质中静电场的规律57

13.3.3　介质电极化率57

13.4　电位移矢量58

13.4.1 闭合曲面内的极化电荷58

13.4.2　电位移矢量58

13.4.3　电位移矢量的应用59

13.5　静电场能60

13.5.1　带电体系的静电能60

13.5.3　电容器储存的静电能61

13.5.2　点电荷之间的相互作用能61

13.5.4　静电场能　电场能量密度62

习题1365

思考题1366

第14章　稳恒磁场67

14.1　磁场的描述67

14.1.1　基本磁现象67

14.1.2　磁感应强度及洛伦兹力公式67

14.2.1　毕奥－萨伐尔定律69

14.2　毕奥－萨伐尔定律69

14.2.2　毕奥－萨伐尔定律的应用70

14.3　磁高斯定理　安培环路定理75

14.3.1　磁通量75

14.3.2　磁高斯定理76

14.3.3　安培环路定理76

14.3.4　安培环路定理的应用78

14.4　磁场对载流导线的作用82

14.4.1　安培力公式82

14.4.2　载流线圈在磁场中受到的力矩83

14.4.3　磁力的功85

14.5　带电粒子的运动88

14.5.1　运动带电粒子的磁场88

14.5.2　带电粒子在匀强磁场中的运动89

14.5.3　霍耳效应90

习题1492

思考题1495

15.1.1　电子的磁矩97

15.1　顺磁性和抗磁性97

第15章　磁介质97

15.1.2　磁场中的核外电子98

15.1.3　抗磁性和顺磁性98

15.2　磁化强度和磁化电流100

15.2.1　磁化强度100

15.2.2　磁化电流100

15.3　介质中的磁场　磁场强度102

15.3.2　磁场强度　介质中磁场的安培环路定理103

15.3.1　介质中磁场的高斯定理103

15.3.3　各向同性的磁介质104

15.4　铁磁性105

15.4.1　铁磁质的磁滞回线106

15.4.2　铁磁质的理论解释106

15.4.3　磁材料的应用107

习题15108

思考题15109

第16章　变化的电磁场110

16.1　电磁感应定律110

16.1.1　电磁感应现象110

16.1.2　法拉第定律111

16.2　动生电动势113

16.2.1　动生电动势的产生113

16.2.2　洛伦兹力做功问题115

16.2.3　动生电动势的计算115

16.3.1　感生电动势和感应电场117

16.3　感生电动势117

16.3.2　感应电场的性质119

16.3.3　涡电流和趋肤效应120

16.3.4　感生电动势的计算121

16.4 自感和互感125

16.4.1 自感125

16.4.2　互感126

16.5.1　LR电路129

16.5　电容和电感电路中的暂态过程129

16.5.2　RC电路131

16.6　磁场能量132

16.6.1 自感磁能132

16.6.2　互感磁能133

16.7　位移电流135

16.7.1　位移电流假设135

16.7.2　全电流定律137

16.7.3　位移电流性质138

16.8　麦克斯韦电磁场方程组140

习题16141

思考题16143

第17章　电磁波145

17.1　电磁波波动方程145

17.2　电磁波的性质146

17.2.1　性质146

17.2.2　坡因廷矢量148

17.3　振荡电偶极子的辐射149

17.3.1　电磁波的产生149

17.2.3　辐射压强149

17.3.2　赫兹实验151

习题17152

思考题17153

第18章　光的干涉154

18.1　光的相干性154

18.1.1　光的电磁理论154

18.1.2　光源的发光机制与特点156

18.1.3　光的相干性157

18.2.1　杨氏双缝实验159

18.2　双缝干涉159

18.2.2　应用分波阵面方法的其他实验160

18.3　薄膜干涉162

18.3.1　薄膜干涉的复杂性162

18.3.2　等倾干涉条纹163

18.3.3　等厚干涉条纹165

18.3.4　增透膜和增反膜167

18.3.5　迈克尔逊干涉仪168

习题18170

思考题18170

第19章　光的衍射173

19.1　光的衍射现象173

19.1.1　惠更斯－菲涅耳原理174

19.1.2　单缝夫琅禾费衍射174

19.2　圆孔衍射和光学仪器的分辨本领177

19.3　光栅衍射179

19.3.1　衍射光栅179

19.3.2　光栅方程180

19.3.3　光栅光谱和分辨本领181

19.4　X射线的衍射183

习题19185

思考题19186

第20章　光的偏振187

20.1　光的偏振现象187

20.1.1　偏振光和自然光187

20.1.2　偏振片　马吕斯定律189

20.2　反射和折射时的偏振现象191

20.3　晶体的双折射现象192

20.4　偏振光的获得与检验194

习题20195

思考题20195

第21章　量子光学基础197

21.1 引言197

21.2　普朗克的能量子假说197

21.2.1　热辐射现象197

21.2.2　黑体辐射的基本规律199

21.2.3　普朗克的能量子假说201

21.3　爱因斯坦的光量子假设202

21.3.1　光电效应202

21.3.2　爱因斯坦的光量子假设203

21.3.3　康普顿效应205

21.4　氢原子光谱　玻尔理论209

21.4.1　氢原子光谱实验规律209

21.4.3　玻尔理论211

21.4.2　经典原子模型的困难211

21.5　激光器的工作原理214

21.5.1　自发辐射、受激辐射和受激吸收214

21.5.2　粒子数反转和光放大216

21.5.3　激光器的工作原理216

习题21219

思考题21220

22.1.2　德布罗意物质波假设221

22.1.1　光的波粒二象性221

22.1　实物粒子的波动性221

第22章　量子力学基础221

22.1.3　物质波的实验验证223

22.2　波函数及统计解释224

22.2.1　波函数224

22.2.2　波函数的统计解释224

22.2.3　微观粒子的波粒二象性225

22.3　不确定性关系226

22.3.1　位置和动量不确定关系226

22.3.2　能量和时间不确定关系228

22.4　薛定谔方程229

22.4.1　薛定谔方程的建立229

22.4.2　定态薛定谔方程231

22.5　力学量算符的本征值问题232

22.5.1　力学量的算符表示232

22.5.2　算符的本征值问题233

22.6　薛定谔方程的应用233

22.6.1　一维无限深势阱中的粒子234

22.6.2　一维谐振子（抛物线势阱）238

22.6.3　一维散射问题240

22.7　氢原子量子理论242

22.7.1　角动量算符的本征值问题243

22.7.2　氢原子的能量和电子几率密度245

22.8　电子的自旋　泡利不相容原理246

22.8.1 电子的自旋246

22.8.2　泡利不相容原理248

习题22249

思考题22250

第23章　固体的量子理论251

23.1 晶体251

23.2　固体的能带结构252

23.2.1　能带252

23.2.2　能带的宽度254

23.2.3　满带、导带和价带254

23.2.4　导体、半导体和绝缘体255

23.3.1　近满带和空穴256

23.3　半导体的电子论256

23.3.2　n型半导体和p型半导体257

23.3.3　p-n结258

23.4　超导电现象260

23.4.1　零电阻260

23.4.2　完全抗磁性261

23.4.3　临界磁场与临界电流262

23.4.4　两类超导体262

23.4.5　BCS理论263

习题23264

思考题23265

第24章　原子核物理和粒子物理简介266

24.1　原子核的基本性质266

24.1.1　原子核的组成266

24.1.2　原子核的模型268

24.1.3　核力和介子269

24.2.1　原子核的自旋270

24.2　原子核的量子性质270

24.2.2　原子核的磁矩271

24.2.3　核磁共振272

24.3　原子核的放射性衰变273

24.3.1　放射性衰变规律273

24.3.2　α衰变274

24.3.3　β衰变275

24.4.1　原子核的结合能276

24.4　核裂变和核聚变276

24.3.4　γ衰变276

24.4.2　重核的裂变278

24.4.3　轻核的聚变280

24.5　粒子物理简介281

24.5.1　粒子及其分类282

24.5.2　强子的夸克模型283

24.5.3　基本粒子的相互作用286

24.5.4　粒子的对称性和守恒定律287

参考答案290