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第1章 原子的运动1

1-1 引言1

1-2 物质是原子构成的2

1-3 原子过程5

1-4 化学反应7

第2章 基本物理11

2-1 引言11

2-2 1920年以前的物理学13

2-3 量子物理学16

2-4 原子核与粒子19

第3章 物理学与其他科学的关系23

3-1 引言23

3-2 化学23

3-3 生物学24

3-4 天文学29

3-5 地质学30

3-6 心理学31

3-7 情况何以会如此32

第4章 能量守恒34

4-1 什么是能量34

4-2 重力势能35

4-3 动能39

4-4 能量的其他形式39

第5章 时间与距离43

5-1 运动43

5-2 时间43

5-3 短的时间44

5-4 长的时间46

5-5 时间的单位和标准47

5-6 长的距离48

5-7 短的距离51

第6章 概率54

6-1 机会和可能性54

6-2 涨落56

6-3 无规行走58

6-4 概率分布62

6-5 不确定性原理64

第7章 万有引力理论67

7-1 行星运动67

7-2 开普勒定律68

7-3 动力学的发展68

7-4 牛顿引力定律69

7-5 万有引力71

7-6 卡文迪什实验75

7-7 什么是引力76

7-8 引力与相对论78

第8章 运动80

8-1 运动的描述80

8-2 速率82

8-3 速率作为导数85

8-4 距离作为积分86

8-5 加速度88

第9章 牛顿的动力学定律91

9-1 动量和力91

9-2 速率与速度92

9-3 速度、加速度以及力的分量93

9-4 什么是力94

9-5 动力学方程的含义95

9-6 方程的数值解95

9-7 行星运动97

第10章 动量守恒101

10-1 牛顿第三定律101

10-2 动量守恒102

10-3 动量是守恒的105

10-4 动量和能量107

10-5 相对论性动量109

第11章 矢量111

11-1 物理学中的对称性111

11-2 平移112

11-3 转动113

11-4 矢量115

11-5 矢量代数117

11-6 牛顿定律的矢量表示法118

11-7 矢量的标积120

第12章 力的特性123

12-1 什么是力123

12-2 摩擦力125

12-3 分子力128

12-4 基本力、场129

12-5 赝力133

12-6 核力135

第13章 功与势能（上）136

13-1 落体的能量136

13-2 万有引力所做的功139

13-3 能量的求和141

13-4 巨大物体的引力场143

第14章 功与势能（下）146

14-1 功146

14-2 约束运动148

14-3 保守力148

14-4 非保守力151

14-5 势与场152

第15章 狭义相对论156

15-1 相对性原理156

15-2 洛伦兹变换158

15-3 迈克耳逊-莫雷实验159

15-4 时间的变换161

15-5 洛伦兹收缩163

15-6 同时性163

15-7 四维矢量164

15-8 相对论动力学164

15-9 质能相当性166

第16章 相对论中的能量与动量168

16-1 相对论与哲学家168

16-2 孪生子佯谬170

16-3 速度的变换171

16-4 相对论性质量174

16-5 相对论性能量176

第17章 时空179

17-1 时空几何学179

17-2 时空间隔181

17-3 过去，现在和将来182

17-4 四维矢量的进一步讨论183

17-5 四维矢量代数186

第18章 二维空间中的转动188

18-1 质心188

18-2 刚体的转动190

18-3 角动量192

18-4 角动量守恒194

第19章 质心、转动惯量196

19-1 质心的性质196

19-2 质心位置的确定199

19-3 转动惯量的求法200

19-4 转动动能203

第20章 空间转动206

20-1 三维空间中的转矩206

20-2 用叉积表示的转动方程式210

20-3 回转仪211

20-4 固体的角动量213

第21章 谐振子215

21-1 线性微分方程215

21-2 谐振子215

21-3 简谐运动和圆周运动218

21-4 初始条件219

21-5 受迫振动220

第22章 代数学222

22-1 加法和乘法222

22-2 逆运算223

22-3 抽象和推广224

22-4 无理数的近似计算225

22-5 复数229

22-6 虚指数231

第23章 共振233

23-1 复数和简谐运动233

23-2 有阻尼的受迫振子235

23-3 电共振237

23-4 自然界中的共振现象239

第24章 瞬变态243

24-1 振子的能量243

24-2 阻尼振动245

24-3 电瞬变态247

第25章 线性系统及其综述250

25-1 线性微分方程250

25-2 解的叠加251

25-3 线性系统中的振动254

25-4 物理学中的类比256

25-5 串联和并联阻抗258

第26章 光学：最短时间原理260

26-1 光260

26-2 反射与折射261

26-3 费马最短时间原理262

26-4 费马原理的应用264

26-5 费马原理的更精确表述267

26-6 最短时间原理是怎样起作用的268

第27章 几何光学269

27-1 引言269

27-2 球面的焦距269

27-3 透镜的焦距272

27-4 放大率274

27-5 透镜组275

27-6 像差275

27-7 分辨本领276

第28章 电磁辐射278

28-1 电磁学278

28-2 辐射281

28-3 偶极辐射子282

28-4 干涉283

第29章 干涉285

29-1 电磁波285

29-2 辐射的能量286

29-3 正弦波286

29-4 两个偶极辐射子287

29-5 干涉的数学290

第30章 衍射293

30-1 n个相同振子的合振幅293

30-2 衍射光栅295

30-3 光栅的分辨本领298

30-4 抛物形天线299

30-5 彩色薄膜、晶体300

30-6 不透明屏的衍射300

30-7 振荡电荷组成的平面所产生的场302

第31章 折射率的起源305

31-1 折射率305

31-2 物质引起的场308

31-3 色散310

31-4 吸收312

31-5 电波所携带的能量313

31-6 屏的衍射314

第32章 辐射阻尼、光的散射316

32-1 辐射电阻316

32-2 能量辐射率317

32-3 辐射阻尼318

32-4 独立的辐射源320

32-5 光的散射321

第33章 偏振325

33-1 光的电矢量325

33-2 散射光的偏振性327

33-3 双折射327

33-4 起偏振器329

33-5 旋光性330

33-6 反射光的强度330

33-7 反常折射333

第34章 辐射中的相对论性效应335

34-1 运动辐射源335

34-2 求“表观”运动336

34-3 同步辐射338

34-4 宇宙中的同步辐射339

34-5 轫致辐射341

34-6 多普勒效应341

34-7 ω，k四元矢量343

34-8 光行差344

34-9 光的动量345

第35章 色视觉347

35-1 人眼347

35-2 颜色依赖于光的强度348

35-3 色感觉的测量350

35-4 色品图353

35-5 色视觉的机制354

35-6 色视觉的生理化学356

第36章 视觉的机制358

36-1 颜色的感觉358

36-2 眼睛的生理学360

36-3 视杆细胞363

36-4 （昆虫的）复眼364

36-5 其他的眼睛367

36-6 视觉的神经学367

第37章 量子行为372

37-1 原子力学372

37-2 子弹实验373

37-3 波的实验374

37-4 电子的实验376

37-5 电子波的干涉377

37-6 追踪电子378

37-7 量子力学的基本原理382

37-8 不确定性原理383

第38章 波动观点与粒子观点的关系385

38-1 概率波幅385

38-2 位置与动量的测量386

38-3 晶体衍射389

38-4 原子的大小390

38-5 能级391

38-6 哲学含义392

第39章 气体分子动理论396

39-1 物质的性质396

39-2 气体的压强397

39-3 辐射的压缩性401

39-4 温度和动能402

39-5 理想气体定律406

第40章 统计力学原理409

40-1 大气的指数变化律409

40-2 玻尔兹曼定律410

40-3 液体的蒸发411

40-4 分子的速率分布412

40-5 气体比热415

40-6 经典物理的失败417

第41章 布朗运动420

41-1 能量均分420

41-2 辐射的热平衡422

41-3 能量均分与量子振子426

41-4 无规行走428

第42章 分子动理论的应用431

42-1 蒸发431

42-2 热离子发射434

42-3 热电离435

42-4 化学动力学437

42-5 爱因斯坦辐射律439

第43章 扩散442

43-1 分子间的碰撞442

43-2 平均自由程444

43-3 漂移速率445

43-4 离子电导率447

43-5 分子扩散448

43-6 热导率451

第44章 热力学定律453

44-1 热机、第一定律453

44-2 第二定律455

44-3 可逆机456

44-4 理想热机的效率459

44-5 热力学温度461

44-6 熵463

第45章 热力学示例466

45-1 内能466

45-2 应用469

45-3 克劳修斯-克拉珀龙方程471

第46章 棘轮和掣爪475

46-1 棘轮是怎样工作的475

46-2 作为热机的棘轮476

46-3 力学中的可逆性478

46-4 不可逆性480

46-5 序与熵481

第47章 声、波动方程484

47-1 波484

47-2 声的传播486

47-3 波动方程487

47-4 波动方程的解489

47-5 声速490

第48章 拍492

48-1 两列波的相加492

48-2 拍符和调制494

48-3 旁频带495

48-4 定域波列496

48-5 粒子的概率幅499

48-6 三维空间的波500

48-7 简正模式501

第49章 波模503

49-1 波的反射503

49-2 具有固有频率的约束波504

49-3 二维波模506

49-4 耦合摆508

49-5 线性系统510

第50章 谐波511

50-1 乐音511

50-2 傅里叶级数512

50-3 音色与谐和513

50-4 傅里叶系数515

50-5 能量定理518

50-6 非线性响应519

第51章 波522

51-1 舷波522

51-2 冲击波523

51-3 固体中的波525

51-4 表面波528

第52章 物理定律的对称性532

52-1 对称操作532

52-2 空间与时间的对称性532

52-3 对称性与守恒定律535

52-4 镜面反射536

52-5 极矢量与轴矢量538

52-6 哪一只是右手539

52-7 宇称不守恒540

52-8 反物质542

52-9 对称破缺543

索引545

附录552