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第十章 机械振动和电磁振荡1

10-1 谐振动2

一、谐振动的特征及其表达式2

二、描述谐振动的特征量5

三、谐振动的旋转矢量图示法8

四、几种常见的谐振动11

五、谐振动的能量14

六、用能量法解谐振动问题16

10-2 阻尼振动20

10-3 受迫振动 共振23

一、受迫振动23

二、共振25

10-4 电磁振荡27

一、LC电路的振荡27

二、受迫振荡 电共振29

三、力电类比31

10-5 一维谐振动的合成31

一、同一直线上两个同频率的谐振动的合成32

二、同一直线上两个不同频率的谐振动的合成拍35

10-6 二维谐振动的合成39

一、相互垂直的两个同频率谐振动的合成39

二、相互垂直的两个不同频率谐振动的合成40

10-7 振动的分解 频谱41

10-8 非线性振动与混沌43

习题46

第十一章 机械波和电磁波51

11-1 机械波的产生和传播52

一、机械波产生的条件52

二、机械波传播的特点52

三、波的几何描述54

四、描述波动的特征量55

附录 介质的形变及其模量57

11-2 平面简谐波的波函数59

一、波函数59

二、平面简谐波的波函数59

三、平面简谐波波函数的物理意义60

四、平面简谐波波函数的其他形式61

11-3 平面波的波动方程65

一、平面波的波动方程65

二、波动方程的建立65

11-4 波的能量 波的强度66

一、波的能量 能量密度66

二、能流 波的强度69

三、平面波和球面波的振幅69

11-5 声波 超声波 次声波71

一、声压71

二、声强 声强级72

三、超声波74

四、次声波75

11-6 电磁波76

一、电磁波的辐射和传播76

二、电磁波的性质79

三、电磁波的能量80

四、电磁波的动量83

五、电磁波谱83

11-7 惠更斯原理 波的衍射 反射和折射85

一、惠更斯原理85

二、波的衍射86

三、波的反射和折射87

11-8 波的叠加原理 波的干涉 驻波88

一、波的叠加原理88

二、波的干涉88

三、驻波91

四、弦线上的驻波95

五、半波损失96

11-9 多普勒效应 冲击波98

一、多普勒效应98

二、电磁波的多普勒效应101

三、多普勒效应的应用101

四、冲击波103

习题104

第十二章 光学109

12-1 几何光学简介110

一、光的传播规律110

二、全反射112

三、光在平面上的反射和折射113

四、光在球面上的反射和折射115

五、薄透镜124

六、光学仪器128

12-2 相干光133

一、普通光源的发光机理133

二、单色光133

三、相干光134

四、相干光的获得方法134

五、光源的相干长度134

12-3 双缝干涉135

一、杨氏双缝实验135

二、干涉明暗条纹的位置136

三、干涉条纹的强度分布137

四、劳埃德镜实验139

12-4 光程与光程差140

一、光程140

二、光程差141

三、物像之间的等光程性142

四、反射光的相位突变和附加光程差142

12-5 薄膜干涉144

一、等倾干涉条纹144

二、增透膜和高反射膜146

三、等厚干涉条纹148

12-6 迈克耳孙干涉仪154

12-7 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理156

一、光的衍射现象156

二、菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射157

三、惠更斯-菲涅耳原理158

12-8 单缝的夫琅禾费衍射158

一、单缝的夫琅禾费衍射158

二、单缝衍射条纹光强的计算——振幅矢量法162

12-9 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领165

一、圆孔的夫琅禾费衍射165

二、光学仪器的分辨本领166

12-10 光栅衍射170

一、光栅衍射170

二、光栅衍射条纹的成因170

三、光栅方程172

四、缺级172

五、光栅光谱172

六、光栅衍射的强度分布175

七、光栅的分辨本领178

八、干涉、衍射的区别和联系179

12-11 X射线的衍射181

12-12 光的偏振状态183

一、线偏振光（平面偏振光）183

二、自然光184

三、部分偏振光184

四、圆偏振光和椭圆偏振光185

12-13 起偏和检偏 马吕斯定律185

一、起偏和检偏185

二、马吕斯定律186

12-14 反射和折射时光的偏振188

12-15 光的双折射191

一、寻常光和非常光191

二、光轴 主平面191

三、单轴晶体的子波波阵面192

四、惠更斯原理在双折射现象中的应用193

五、晶体的二向色性和偏振片193

12-16 偏振光的干涉 人为双折射195

一、偏振光的干涉195

二、人为双折射197

12-17 旋光性200

12-18 现代光学简介202

一、傅里叶光学202

二、全息照相203

三、非线性光学205

习题206

第十三章 早期量子论和量子力学基础214

13-1 热辐射 普朗克的能量子假设215

一、热辐射现象的描述215

二、黑体辐射实验定律217

三、经典理论的困难220

四、普朗克的能量子假设221

13-2 光电效应 爱因斯坦的光子理论224

一、光电效应的实验规律224

二、光的波动说的缺陷226

三、爱因斯坦的光子理论226

四、光的波粒二象性227

13-3 康普顿效应229

一、康普顿效应229

二、光子理论的解释230

13-4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论234

一、氢原子光谱的规律性234

二、玻尔的氢原子理论235

三、氢原子轨道半径和能量的计算236

四、玻尔理论的缺陷238

13-5 德布罗意波 微观粒子的波粒二象性240

一、德布罗意波240

二、戴维孙-革末实验243

三、微观粒子的波粒二象性245

13-6 不确定性原理246

13-7 波函数及其统计诠释250

一、物质波波函数及其统计诠释250

二、量子态叠加原理253

三、量子计算机254

13-8 薛定谔方程255

13-9 一维定态薛定谔方程的应用258

一、一维无限深势阱258

二、一维势垒 隧道效应263

三、谐振子266

13-10 量子力学中的氢原子问题267

一、氢原子的薛定谔方程267

二、氢原子中电子的概率分布269

13-11 电子的自旋 原子的电子壳层结构272

一、施特恩-格拉赫实验272

二、电子的自旋273

三、四个量子数274

四、原子的电子壳层结构275

习题277

第十四章 激光和固体的量子理论简介282

14-1 激光283

一、受激吸收、自发辐射和受激辐射283

二、产生激光的基本条件284

三、激光器285

四、激光的特性及其应用287

五、激光冷却288

14-2 固体的能带结构288

一、电子共有化289

二、能带的形成290

三、满带、导带和禁带291

四、导体、半导体和绝缘体292

14-3 半导体293

一、本征半导体293

二、杂质半导体294

三、pn结295

14-4 超导体297

一、超导电现象297

二、超导体的主要特性298

三、BCS理论301

四、超导电性的应用301

14-5 团簇和纳米材料302

一、团簇 足球烯302

二、纳米材料303

三、碳纳米管和石墨烯304

习题304

第十五章 原子核物理和粒子物理简介306

15-1 原子核的基本性质307

一、原子核的电荷和质量307

二、原子核的大小308

三、核子和核的自旋与磁矩309

四、核磁共振309

五、核力和介子311

15-2 原子核的结合能 裂变和聚变312

一、原子核的结合能312

二、重核的裂变315

三、轻核的聚变316

15-3 原子核的放射性衰变317

一、放射性衰变定律317

二、放射性强度319

三、α衰变320

四、β衰变321

五、γ衰变322

六、放射性同位素的应用322

15-4 粒子物理简介323

一、粒子的发现概况323

二、粒子的分类323

三、粒子的相互作用325

四、守恒定律325

五、强子的夸克模型326

六、粒子物理的标准模型与相互作用328

15-5 宇宙学简介329

一、哈勃定律 宇宙膨胀说329

二、大爆炸宇宙模型330

三、宇宙的演化330

四、大爆炸宇宙模型的成功和困难332

五、宇宙的未来333

习题334

附录 MATLAB计算程序336

习题答案339