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第五篇 电磁学2

第12章 真空中的静电场2

12.1 电荷及其基本属性3

12.1.1 电荷的种类3

12.1.2 电荷守恒3

12.1.3 电荷的量子性4

12.1.4 电荷之间具有相互作用力4

12.2 电场 电场强度7

12.2.1 电场7

12.2.2 电场强度7

12.2.3 电场强度的叠加原理8

12.2.4 电场强度的计算9

12.3 静电场的高斯定理16

12.3.1 电场线16

12.3.2 电通量17

12.3.3 静电场的高斯定理19

12.3.4 应用高斯定理求静电场的分布21

12.4 静电场的环路定理 电势27

12.4.1 静电力做功的特性27

12.4.2 静电场的环路定理28

12.4.3 电势能29

12.4.4 电势 电势差29

12.4.5 电势叠加原理30

12.4.6 电势的计算30

12.5 等势面 电势与电场强度的微分关系36

12.5.1 等势面36

12.5.2 电势与电场强度的微分关系38

思考题1240

习题1241

第13章 静电场中的导体和电介质46

13.1 静电场中的导体47

13.1.1 导体的静电平衡条件47

13.1.2 静电平衡导体上电荷的分布48

13.1.3 导体空腔与静电屏蔽50

13.1.4 有导体时静电场的分析与计算52

13.2 静电场中的电介质55

13.2.1 电介质的极化现象及其实验观察55

13.2.2 电介质极化的理论解释56

13.2.3 有电介质时的高斯定理59

13.3 电容63

13.3.1 孤立导体的电容63

13.3.2 电容器及其电容63

13.4 电场能量70

13.4.1 电容器储能70

13.4.2 电场的能量71

思考题1373

习题1374

物理原理与现代技术（E）79

第14章 恒定磁场83

14.1 恒定电流84

14.1.1 电流强度84

14.1.2 电流密度84

14.1.3 电流的连续性方程85

14.1.4 恒定电流与恒定电场86

14.2 磁场及其描述88

14.2.1 基本磁现象88

14.2.2 磁场88

14.2.3 磁感应强度89

14.3 场源与磁场90

14.3.1 毕奥－萨伐尔定律90

14.3.2 磁场的叠加原理 毕奥－萨伐尔定律的应用91

14.3.3 运动电荷的磁场98

14.4 磁场的高斯定理99

14.4.1 磁感应线99

14.4.2 磁通量100

14.4.3 磁场的高斯定理100

14.5 安培环路定理101

14.5.1 安培环路定理101

14.5.2 安培环路定理的应用举例103

14.6 带电粒子在磁场中的运动109

14.6.1 洛伦兹力109

14.6.2 带电粒子在磁场中的运动109

14.6.3 霍尔效应111

14.7 磁场对载流导线的作用113

14.7.1 安培力113

14.7.2 磁场对载流线圈的作用116

14.7.3 磁力的功119

14.8 磁场中的磁介质120

14.8.1 磁介质及其磁化120

14.8.2 磁介质磁化的微观机制121

14.8.3 磁化状态的描述——磁化强度123

14.8.4 有磁介质时的磁场高斯定理和安培环路定理124

14.8.5 铁磁质128

思考题14133

习题14134

第15章 电磁感应140

15.1 电源及其电动势141

15.1.1 电源141

15.1.2 电动势142

15.2 电磁感应的基本定律143

15.2.1 法拉第电磁感应定律143

15.2.2 感应电动势方向的判别143

15.3 动生电动势147

15.3.1 动生电动势及其非静电力147

15.3.2 动生电动势的计算148

15.4 感生电动势 感生电场150

15.4.1 感生电动势的非静电力 感生电场151

15.4.2 感生电场的性质151

15.4.3 感生电动势的计算154

15.4.4 导体在时变磁场里运动时的感应电动势155

15.5 自感和互感157

15.5.1 自感应157

15.5.2 互感应160

15.6 磁场的能量163

15.6.1 自感储能163

15.6.2 磁场的能量165

15.7 非线状导体中的感应电流——涡电流167

15.7.1 涡电流的产生167

15.7.2 涡流的热效应167

15.7.3 涡流的机械效应169

15.7.4 高频电流的趋肤效应170

思考题15170

物理原理与现代技术（F）171

第16章 麦克斯韦电磁场理论基础178

16.1 位移电流179

16.1.1 位移电流179

16.1.2 位移电流的磁场181

16.2 麦克斯韦电磁场理论182

16.2.1 恒定电磁场的基本规律182

16.2.2 麦克斯韦电磁场理论183

16.3 电磁波186

16.3.1 电磁波的产生187

16.3.2 电磁波的性质188

16.3.3 电磁波谱189

16.3.4 电磁波的多普勒效应191

思考题16194

习题15、16194

物理原理与现代技术（G）199

第六篇 近代物理学206

第17章 相对论基础206

17.1 狭义相对论产生的历史背景207

17.1.1 对伽利略变换与力学相对性原理的回顾207

17.1.2 经典力学所面临的困难208

17.2 狭义相对论的基本假设与洛伦兹变换210

17.2.1 狭义相对论的两个基本假设210

17.2.2 洛伦兹变换210

17.3 狭义相对论的时空观212

17.3.1 同时性的相对性213

17.3.2 时间的相对性214

17.3.3 长度的相对性216

17.4 相对论的速度变换220

17.5 狭义相对论动力学简介222

17.5.1 相对论质量222

17.5.2 相对论动量与相对论动力学的基本方程225

17.5.3 相对论能量226

17.5.4 相对论能量和动量的关系229

17.6 广义相对论简介230

17.6.1 广义相对论的基本原理231

17.6.2 引力场的几何描述231

17.6.3 广义相对论的实验验证232

思考题17233

习题1 7233

第18章 量子力学的实验基础236

18.1 黑体辐射237

18.1.1 热辐射237

18.1.2 基尔霍夫辐射定律237

18.1.3 黑体辐射的实验规律238

18.1.4 普朗克量子假设240

18.2 光电效应241

18.2.1 光电效应的实验规律241

18.2.2 光电效应的实验规律与经典理论的矛盾242

18.2.3 爱因斯坦的光子理论243

18.3 康普顿效应244

18.3.1 康普顿效应的实验规律244

18.3.2 康普顿效应与经典理论的矛盾245

18.3.3 光子理论对康普顿效应的解释245

18.4 玻尔的氢原子理论247

18.4.1 氢原子光谱的实验规律247

18.4.2 原子光谱的实验规律以及原子的核式模型与经典理论的矛盾248

18.4.3 玻尔的氢原子理论249

18.5 实物粒子的波粒二象性252

18.5.1 德布罗意假设252

18.5.2 德布罗意波的实验验证254

思考题18256

第19章 量子力学基础257

19.1 微观粒子状态的描述波函数258

19.1.1 坐标和动量的不确定度关系258

19.1.2 波函数261

19.2 薛定谔方程265

19.2.1 薛定谔方程265

19.2.2 定态薛定谔方程267

19.3 一维定态问题269

19.3.1 一维无限深势阱中粒子的运动269

19.3.2 一维势垒的穿透隧道效应273

19.4 氢原子的量子理论274

19.4.1 氢原子的定态薛定谔方程及其求解概略274

19.4.2 氢原子问题的量子力学结论275

19.5 电子的自旋 四个量子数280

19.5.1 施特恩－格拉赫实验280

19.5.2 电子的自旋281

19.5.3 四个量子数281

19.6 多电子原子系统的壳层结构282

19.6.1 泡利不相容原理282

19.6.2 能量最小原理283

19.7 固体的能带理论286

19.7.1 固体能带的形成286

19.7.2 能带上电子的分布与输运288

19.7.3 固体的能带结构与导电性289

19.7.4 杂质半导体的导电机构290

19.7.5 半导体的特性及应用292

19.8 激光294

19.8.1 三种跃迁过程294

19.8.2 粒子数反转分布与激活介质297

19.8.3 光学谐振腔299

19.8.4 激光器的结构及类型300

19.8.5 激光的特性及其应用301

思考题19302

习题18、19302

物理原理与现代技术（H）305

附录307

常用物理常数表307

诺贝尔物理学奖颁发情况一览表308

参考书目317