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第3篇 热学3

第9章 气体动理论3

9.1 平衡状态 理想气体状态方程3

9.1.1 宏观描述与微观描述3

9.1.2 理想气体状态方程5

9.2 理想气体的压强公式与温度公式6

9.2.1 理想气体分子模型与压强公式6

9.2.2 气体分子的平均平动动能与温度的关系10

9.3 能量按自由度均分定理 理想气体的内能11

9.3.1 自由度11

9.3.2 气体分子的自由度12

9.3.3 能量均分定理12

9.3.4 理想气体的内能14

9.4 麦克斯韦速率分布律15

9.4.1 麦克斯韦分子速率分布定律15

9.4.2 气体分子速率的三种统计平均值17

9.5 分子数按能量分布的统计规律19

9.5.1 玻耳兹曼能量分布律19

9.5.2 重力场中微粒按高度的分布21

9.6 分子碰撞和平均自由程22

9.6.1 分子的平均碰撞频率22

9.6.2 分子的平均自由程22

本章要点23

习题924

第10章 热力学基础27

10.1 体积功 热量 内能27

10.1.1 体积功27

10.1.2 热量28

10.1.3 内能28

10.2 热力学第一定律及其应用29

10.2.1 热力学第一定律29

10.2.2 热力学第一定律的过程应用29

10.3 循环过程与循环效率34

10.3.1 循环过程34

10.3.2 正循环、热机效率34

10.3.3 逆循环、制冷系数35

10.4 卡诺循环与卡诺定理38

10.4.1 卡诺循环38

10.4.2 卡诺定理39

10.5 热力学第二定律40

10.5.1 自发过程的方向性40

10.5.2 热力学第二定律的两种表述41

10.5.3 热力学第二定律的统计意义41

10.6 熵与熵增原理43

10.6.1 玻耳兹曼公式43

10.6.2 熵增原理43

10.6.3 克劳修斯熵公式44

阅读材料8 热力学第三定律44

本章要点47

习题1048

第4篇 振动与波55

第11章 机械振动55

11.1 简谐振动的基本概念和规律55

11.1.1 简谐振动的动力学方程及其解——运动方程55

11.1.2 描述简谐振动的特征量57

11.2 旋转矢量60

11.3 简谐振动的能量62

11.4 阻尼振动 受迫振动和共振63

11.4.1 阻尼振动63

11.4.2 受迫振动64

11.5 简谐振动的合成65

11.5.1 同方向、同频率简谐振动的合成66

11.5.2 同方向、不同频率简谐振动的合成拍67

11.5.3 相互垂直的同频率简谐振动的合成68

阅读材料9 非线性振动简介69

本章要点70

习题1172

第12章 机械波74

12.1 机械波的产生及其特征量74

12.1.1 机械波形成的条件74

12.1.2 描述波动的特征量75

12.1.3 波动的几何描述76

12.2 平面简谐波77

12.3 波的能量和能流80

12.3.1 波的能量80

12.3.2 波的能流82

12.3.3 波的振幅82

12.4 波的传播83

12.4.1 惠更斯原理83

12.4.2 波的反射与折射83

12.4.3 波的衍射84

12.5 波的叠加 驻波85

12.5.1 波的叠加原理85

12.5.2 波的干涉85

12.5.3 驻波87

12.5.4 半波损失89

12.6 多普勒效应89

阅读材料10 声波 声强级91

本章要点93

习题1294

第5篇 波动光学99

第13章 波动光学99

13.1 光的干涉99

13.1.1 光波、光的相干性99

13.1.2 双缝干涉101

13.1.3 光程和光程差103

13.1.4 薄膜干涉105

13.1.5 迈克耳孙干涉仪111

13.2 光的衍射112

13.2.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理112

13.2.2 夫琅禾费单缝衍射112

13.2.3 光学仪器的分辨本领116

13.2.4 衍射光栅118

13.2.5 X射线衍射121

13.3 光的偏振121

13.3.1 自然光 偏振光121

13.3.2 偏振片 起偏和检偏122

13.3.3 马吕斯定律123

13.3.4 反射和折射时光的偏振124

13.3.5 双折射125

13.3.6 偏振理论在各方面的应用128

阅读材料11 3D电影128

本章要点129

习题13131

第6篇 量子物理基础139

第14章 量子力学的诞生139

14.1 经典物理学的困境139

14.1.1 黑体辐射问题139

14.1.2 光电效应142

14.1.3 原子光谱及其规律144

14.2 普朗克-爱因斯坦的光量子论146

14.2.1 普朗克量子假设146

14.2.2 爱因斯坦方程146

14.2.3 光的波粒二象性148

14.2.4 康普顿散射149

14.3 玻尔的量子理论152

14.3.1 玻尔的量子理论简介152

14.3.2 弗兰克-赫兹实验155

14.4 德布罗意波 实物粒子的波粒二象性157

14.4.1 德布罗意假设157

14.4.2 电子衍射实验159

本章要点161

习题14162

第15章 量子力学基础165

15.1 波函数和薛定谔方程165

15.1.1 物质的粒子波动性165

15.1.2 概率波 多粒子体系的波函数165

15.1.3 自由粒子的一维波函数166

15.1.4 不确定关系167

15.1.5 薛定谔方程169

15.2 定态问题求解171

15.2.1 定态薛定谔方程171

15.2.2 无限深势阱172

15.2.3 势垒中的粒子175

15.3 粒子在电磁场中的运动177

15.3.1 电磁场中带电粒子的薛定谔方程177

15.3.2 正常塞曼效应177

15.3.3 朗道能级178

15.4 自旋角动量179

15.4.1 氢原子中电子的运动179

15.4.2 电子的自旋 第四个量子数183

15.4.3 原子的壳层结构184

本章要点190

习题15192

第7篇 专题选读195

专题Ⅰ 激光技术195

Ⅰ.1 激光器概述195

Ⅰ.2 激光器的工作原理197

Ⅰ.3 激光器的应用领域201

专题Ⅱ 光纤 光纤通信205

专题Ⅲ 半导体211

Ⅲ.1 半导体概述211

Ⅲ.2 半导体的基本概念213

Ⅲ.3 半导体技术的未来219

专题Ⅳ 超导电性221

Ⅳ.1 超导的发现及其电磁特性221

Ⅳ.2 超导体的微观理论225

Ⅳ.3 超导的应用229

专题Ⅴ 新材料技术232

Ⅴ.1 纳米材料技术233

Ⅴ.2 液晶237

附录240

附录A 量纲240

附录B 国际单位制（SI）的基本单位和辅助单位241

附录C 希腊字母241

附录D 物理量的名称、符号和单位（SI）242

附录E 基本物理常数表（2006年国际推荐值）245

附录F 常用数学公式245

习题答案248

索引252

参考文献259