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第四篇 电磁学3

第九章 真空中的静电场3

第一节电荷 库仑定律3

一、电荷3

二、库仑定律4

知识拓展 我国古代对电现象的认识7

第二节电场强度 电场强度叠加原理8

一、电场强度8

二、电场强度叠加原理9

三、场强的计算9

四、电场线14

第三节高斯定理及其应用16

一、任意矢量场的通量16

二、电场强度通量16

三、高斯定理17

四、高斯定理的应用18

第四节静电场的环路定理 电势21

一、静电场力做功与路径无关21

二、静电场的环路定理22

三、电势和电势差23

四、电势的计算24

第五节电场强度与电势的微分关系26

一、等势面26

二、电场强度与电势的微分关系27

习题28

第十章 静电场中的导体和电介质34

第一节静电场中的导体34

一、导体的静电平衡34

二、孤立导体形状对电荷分布的影响36

三、封闭金属壳内外的静电场37

第二节电容器及其电容40

一、孤立导体的电容40

二、电容器的电容40

知识拓展 电容式传感器43

三、电容器的连接43

第三节电介质及其极化45

一、电介质的特点45

二、电介质的极化46

三、电极化强度47

四、电极化强度与场强的关系48

五、极化电荷与极化强度的关系48

第四节有介质时静电场的高斯定理49

一、电介质中的场强49

二、电位移矢量 有介质时静电场的高斯定理50

三、有介质存在时高斯定理的应用50

第五节电场的能量52

一、电容器储存的静电能53

二、电场的能量53

习题54

第十一章 恒定电流的磁场59

第一节恒定电流59

一、电流 电流密度59

二、电流的连续性方程61

知识拓展 我国古代对磁的认识61

第二节电源 电动势62

一、非静电力62

二、电源 电动势62

第三节磁场 磁感应强度63

一、奥斯特实验63

二、磁现象的本质64

三、磁感应强度的定义65

第四节毕奥-萨伐尔定律及应用66

一、毕奥-萨伐尔定律66

二、毕奥-萨伐尔定律的应用67

第五节磁通量 磁场的高斯定理70

一、磁感应线70

二、磁场的高斯定理71

第六节安培环路定理及应用72

一、安培环路定理72

二、安培环路定理的应用74

第七节带电粒子在电磁场中的运动77

一、带电粒子在电磁场中所受的力77

二、带电粒子在匀强磁场中的运动78

三、磁聚焦78

四、霍耳效应80

知识拓展 量子霍耳效应和分数霍耳效应81

第八节磁场对载流导线的作用82

一、安培力82

二、磁场对载流线圈的作用83

知识拓展 安培力清除太空垃圾的设想86

第九节磁介质的磁化87

一、介质的分类87

二、顺磁质和抗磁质的磁化87

三、磁化强度88

四、磁化电流89

五、磁介质中的安培环路定理 磁场强度90

六、铁磁质93

习题96

第十二章 电磁感应及电磁场基本方程102

第一节电磁感应的基本定律102

一、电磁感应现象102

二、楞次定律104

三、法拉第电磁感应定律104

第二节动生电动势107

一、动生电动势的形成107

二、动生电动势的计算108

三、交流发电机109

第三节感生电动势和感生电场110

一、感生电动势 感生电场110

二、电子感应加速器的基本原理111

三、涡电流113

知识拓展 电磁炮114

第四节自感和互感115

一、自感电动势 自感115

二、互感电动势 互感117

第五节磁场的能量119

一、通电电感器的磁能119

二、磁场的能量120

第六节位移电流 麦克斯韦方程组的积分形式121

一、位移电流121

二、电磁场 麦克斯韦方程组的积分形式123

习题125

第五篇 波动光学133

第十三章 光的干涉133

第一节光波 单色光的相干性133

一、光波133

二、单色光134

三、光的相干性134

四、光波的干涉135

知识拓展 中国古代对光的认识137

第二节分波面干涉138

一、相干光的获取方法138

二、杨氏双缝干涉139

三、其他分波面干涉装置142

第三节分振幅干涉143

一、等倾干涉144

二、增透膜和增反膜146

三、等厚干涉147

第四节迈克耳孙干涉仪151

习题153

第十四章 光的衍射155

第一节惠更斯—菲涅耳原理155

一、光的衍射现象155

二、惠更斯—菲涅耳原理156

第二节夫琅禾费单缝衍射157

一、实验装置和现象157

二、夫琅禾费单缝衍射的光强158

三、衍射图样的特点分析159

第三节夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领161

一、夫琅禾费圆孔衍射161

二、光学仪器的分辨率161

第四节光栅衍射及光栅光谱164

一、光栅衍射现象164

二、光栅的衍射规律165

三、光栅光谱166

第五节X射线的衍射167

一、X射线167

二、X射线的衍射168

习题171

第十五章 光的偏振174

第一节光的偏振性 马吕斯定律174

一、自然光175

二、偏振光175

三、马吕斯定律176

四、偏振的应用178

第二节布儒斯特定律180

一、反射光和折射光的偏振180

二、布儒斯特定律180

第三节光的双折射现象182

一、晶体的双折射182

二、晶体的主折射率，正晶体、负晶体182

三、晶体偏振器件183

四、偏振光的干涉184

第四节旋光现象185

知识拓展 光计算机186

习题187

第六篇 近代物理基础191

第十六章 相对论基础191

第一节狭义相对论产生的历史背景和实验基础191

一、历史背景191

二、迈克耳孙—莫雷实验192

第二节狭义相对论的基本假设与洛伦兹变换193

一、狭义相对论的两个基本假设193

二、洛伦兹变换194

第三节狭义相对论的时空观196

一、相对论时空理论不破坏因果律196

二、同时的相对性197

三、长度收缩198

四、时间膨胀200

第四节狭义相对论速度变换201

第五节狭义相对论动力学基础202

一、质量与速度的关系202

二、相对论质点动力学方程203

三、质能关系204

四、能量和动量关系205

第六节广义相对论简介206

一、广义相对论的两个基本原理206

二、惯性质量和引力质量206

三、惯性力与引力的等效207

四、广义相对论的实验检验208

习题210

第十七章 量子物理基础213

第一节黑体辐射 普朗克能量量子假设213

一、黑体辐射213

二、普朗克量子假设215

第二节光电效应 爱因斯坦光子理论216

一、光电效应及其实验规律216

二、光电效应与经典波动理论的矛盾217

三、爱因斯坦光子理论218

四、光的波粒二象性219

第三节氢原子光谱 玻尔的氢原子理论220

一、氢原子光谱的实验规律220

二、里兹合并原则221

三、原子核式结构及困难221

四、玻尔理论的基本假设222

五、氢及类氢离子的玻尔理论222

六、玻尔理论的局限性224

第四节实物粒子的波粒二象性 不确定关系226

一、实物粒子的波粒二象性226

二、不确定性原理227

第五节波函数 薛定谔方程229

一、波函数及其物理意义229

二、薛定谔方程230

第六节氢原子的量子力学描述232

一、氢原子的定态薛定谔方程232

二、氢原子的量子力学处理结果233

习题236

第十八章 物理学进展与应用238

第一节混沌现象238

一、决定论的可预测性238

二、决定论的不可预测性238

三、混沌及其应用240

第二节耗散结构240

一、宇宙正在走向死亡吗240

二、生命过程的自组织现象241

三、无生命世界的自组织现象242

四、开放系统的熵变243

五、偏离平衡的系统244

六、远离平衡的系统245

七、从涨落到有序246

第三节磁光效应和磁光盘247

一、法拉第磁光效应247

二、塞曼效应248

三、克尔磁光效应和磁光盘250

第四节左手介质251

一、左手介质的理论基础251

二、左手介质的人工实现和实验验证252

三、左手介质的奇异特性253

四、左手介质的应用前景253

第五节扫描隧道显微镜与量子围栏254

一、扫描隧道显微镜254

二、扫描隧道显微镜的工作原理254

三、量子围栏255

第六节激光冷却与捕陷原子256

第七节玻色-爱因斯坦凝聚258

一、玻色-爱因斯坦凝聚的由来258

二、玻色-爱因斯坦凝聚的形成条件259

三、实现玻色-爱因斯坦凝聚的探索260

四、前景展望260

第八节近代物理学与现代医学261

一、生物力学在医学中的应用261

二、热学在医学中的应用262

三、光学在医学中的应用262

四、射线与放射性核素在医学中的应用263

五、电磁学在医学中的应用264

六、声学在医学中的应用265

七、纳米技术在医学中的应用265

第九节物质构成之迷——基本粒子的新发现266

一、介子与核力267

二、反粒子的发现268

三、强子分类的“八重法”268

四、新颖的夸克模型270

五、顶夸克的发现272

六、夸克的味和色273

参考答案277