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第11章 静电场1

11.1 电荷及其相互作用1

11.1.1 电荷1

11.1.2 电荷守恒定律2

11.1.3 电荷的量子性2

11.1.4 电荷的相对论不变性2

11.1.5 库仑定律2

11.2 电场 电场强度3

11.2.1 电场3

11.2.2 利用场强叠加原理解电场问题5

11.3 电场线 电通量8

11.3.1 电场线8

11.3.2 电通量8

11.4 高斯定理10

11.4.1 高斯定理10

11.4.2 高斯定理应用举例11

11.5 静电场的环路定理 电势能14

11.5.1 静电力的功15

11.5.2 电势能 电势16

11.5.3 电势的计算17

11.6 等势面 场强与电势的关系20

11.6.1 等势面20

11.6.2 场强与电势关系21

11.7 静电场中的电偶极子23

11.7.1 外电场对电偶极子的力矩和取向作用23

11.7.2 电偶极子在电场中的电势能和平衡位置23

习题23

第12章 静电场中的导体和电介质26

12.1 静电场中的导体26

12.1.1 导体的静电平衡条件26

12.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布27

12.1.3 静电屏蔽29

12.2 电容 电容器30

12.2.1 孤立导体的电容30

12.2.2 电容器31

12.2.3 几种常见电容器电容的计算31

12.3 静电场中的电介质33

12.3.1 电介质的电极化33

12.3.2 电极化的微观机理33

12.4 电介质中的电场 高斯定理 电位移35

12.4.1 电介质中的电场35

12.4.2 有介质时的高斯定理35

12.5 电场的能量38

12.5.1 带电电容器的能量38

12.5.2 电场的能量39

习题41

专题D 大气电场44

第13章 电流和稳恒磁场49

13.1 恒定电流条件和导电规律49

13.1.1 电流强度和电流密度49

13.1.2 电流密度49

13.1.3 电流的连续性方程 稳恒电流50

13.1.4 稳恒电场的建立51

13.1.5 欧姆定律的微分形式52

13.1.6 电功率和焦耳定律53

13.2 磁感应强度 磁场对电流的作用53

13.2.1 基本磁现象53

13.2.2 安培定律 毕奥-萨伐尔定律55

13.2.3 磁感强度B的定义56

13.2.4 毕奥-萨伐尔定律的应用56

13.3 磁场的基本特征59

13.3.1 磁感线 磁通量59

13.3.2 磁场的高斯定理60

13.3.3 磁场的安培环路定理61

13.4 磁场对运动电荷的作用63

13.4.1 带电粒子在磁场中的运动63

13.4.2 磁场对载流导线的作用66

13.5 磁介质的磁化69

13.5.1 顺磁性和抗磁性69

13.5.2 原子中电子的磁矩69

13.5.3 磁化强度和磁化电流70

13.5.4 介质中的磁场72

习题74

专题E 晴天大气电导率、体电荷和电流77

第14章 电磁感应83

14.1 电磁感应的基本定律83

14.1.1 电磁感应现象83

14.1.2 楞次定律84

14.1.3 法拉第电磁感应定律84

14.2 动生电动势85

14.2.1 动生电动势86

14.2.2 洛伦兹力传递能量，不做功86

14.3 感生电动 势涡旋电场 涡旋电流88

14.3.1 涡旋电场88

14.3.2 感生电动势88

14.3.3 涡电流89

14.4 自感应与互感应90

14.4.1 自感应90

14.4.2 互感应91

14.5 磁场能量 磁场能量密度94

14.6 位移电流 电磁场理论96

14.6.1 问题的提出96

14.6.2 位移电流的提出96

14.6.3 全电流安培环路定律97

14.6.4 麦克斯韦方程组98

14.6.5 电磁场的物质性99

习题100

第15章 几何光学103

15.1 几何光学的基本定律103

15.1.1 光波与光线103

15.1.2 几何光学的基本定律104

15.2 球面反射的成像公式106

15.3 球面镜成像的作图法107

15.4 球面镜的横向放大率108

15.5 球面折射成像109

15.6 薄透镜111

15.6.1 傍轴光线条件下的薄透镜物像公式111

15.6.2 薄透镜焦点和焦距112

15.6.3 薄透镜成像的作图法113

15.7 光学仪器114

15.7.1 眼睛115

15.7.2 放大镜115

15.7.3 显微镜116

15.7.4 望远镜117

习题117

第16章 光的干涉119

16.1 光源 光的单色性和光的相干性119

16.1.1 光源119

16.1.2 光的单色性119

16.1.3 光的相干性120

16.2 双缝干涉121

16.2.1 杨氏双缝干涉121

16.2.2 菲涅耳双面镜实验125

16.2.3 劳埃德镜实验126

16.2.4 干涉条纹可见度127

16.3 光程与光程差127

16.3.1 光程127

16.3.2 光程差127

16.3.3 薄透镜不引起附加光程差128

16.4 薄膜干涉128

16.4.1 薄膜干涉128

16.4.2 等倾干涉（膜为平行平面）130

16.4.3 等厚干涉（膜的上下两个表面不平行）132

16.4.4 干涉仪135

习题137

第17章 光的衍射139

17.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理139

17.1.1 光的衍射现象139

17.1.2 惠更斯-菲涅耳原理139

17.1.3 衍射的分类140

17.2 单缝的夫琅禾费衍射140

17.2.1 单缝的夫琅禾费衍射140

17.2.2 光强的计算——振幅矢量法143

17.3 圆孔衍射 光学仪器的分辨率146

17.3.1 圆孔的夫琅禾费衍射146

17.3.2 光学仪器的分辨率147

17.4 平面衍射光栅148

17.4.1 平面衍射光栅148

17.4.2 光栅衍射条纹的形成149

17.4.3 光栅光谱152

17.4.4 光线斜入射时的光栅方程、相控阵雷达154

17.5 X射线的衍射156

17.5.1 布拉格方程156

17.5.2 X射线衍射与普通光栅衍射的区别157

习题157

第18章 光的偏振159

18.1 自然光和偏振光 马吕斯定律159

18.1.1 自然光159

18.1.2 线偏振光 部分偏振光160

18.1.3 圆偏振光和椭圆偏振光160

18.1.4 偏振片的起偏和检偏160

18.1.5 马吕斯定律162

18.2 反射和折射时光的偏振164

18.2.1 布儒斯特定律164

18.2.2 玻璃堆法（获得偏振光方法）165

18.3 光的双折射167

18.3.1 光的双折射现象167

18.3.2 惠更斯原理在双折射中的应用168

18.3.3 尼科耳棱镜169

18.3.4 二向色性170

18.4 偏振光的干涉及应用170

18.4.1 偏振光的干涉条件分析170

18.4.2 偏振光的干涉加强和减弱的条件171

18.5 光的吸收 色散和散射171

18.5.1 光的吸收171

18.5.2 光的色散172

18.5.3 光的散射173

习题174

专题F 大气散射的基本理论与现象175

第19章 早期量子论和量子力学基础180

19.1 热辐射 普朗克的量子假说180

19.1.1 热辐射180

19.1.2 基尔霍夫辐射定律180

19.1.3 黑体辐射实验定律181

19.1.4 普朗克能量子假说 普朗克公式183

19.2 光电效应 爱因斯坦的光子理论187

19.2.1 光电效应的实验规律187

19.2.2 光的波动说的缺陷188

19.2.3 爱因斯坦光子理论（1905年）188

19.3 康普顿效应190

19.3.1 康普顿实验190

19.3.2 康普顿效应的量子解释191

19.4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论193

19.4.1 氢原子光谱的实验规律193

19.4.2 玻尔的氢原子理论196

19.5 德布罗意波 波粒二象性199

19.5.1 德布罗意波199

19.5.2 戴维孙-革末实验199

19.5.3 微观粒子的波粒二象性200

19.6 不确定度关系204

19.7 波函数 薛定谔方程206

19.7.1 波函数及其统计解释206

19.7.2 薛定谔方程207

19.8 势阱中的粒子209

19.8.1 一维无限深势阱209

19.8.2 一维方势垒 隧道效应212

19.8.3 一维谐振子214

19.9 氢原子的量子理论215

19.9.1 氢原子的定态薛定谔方程215

19.9.2 量子化条件和量子数216

19.9.3 基态径向波函数和电子分布概率217

19.10 电子的自旋 原子的电子壳层结构218

19.10.1 施特恩-格拉赫实验218

19.10.2 电子的自旋219

19.10.3 原子的壳层结构220

习题222

第20章 固体和激光的量子理论简介224

20.1 晶体224

20.1.1 关于晶体的基本概念和方法224

20.1.2 一些晶格的实例224

20.1.3 确定晶格的常用方法——X射线衍射225

20.2 晶体的结合类型226

20.3 能带227

20.3.1 电子共有化227

20.3.2 能带的形成228

20.3.3 金属的自由电子模型229

20.3.4 满带、导带和禁带230

20.3.5 导体、半导体和绝缘体231

20.4 半导体232

20.4.1 本征半导体与杂质半导体232

20.4.2 pn结233

20.4.3 半导体的光敏与热敏特性234

20.5 超导电性235

20.5.1 超导现象与发展简史235

20.5.2 超导体的特性236

20.5.3 BCS理论简介238

20.5.4 超导电性的应用前景238

20.6 团簇和纳米材料239

20.6.1 团簇或纳米材料239

20.6.2 纳米粒子的性质239

20.6.3 纳米技术的应用及其前景241

20.7 激光245

20.7.1 自发辐射与受激辐射246

20.7.2 产生激光的基本条件246

20.7.3 激光的特性和应用249

习题249

第21章 核物理与粒子物理简介251

21.1 原子核的基本性质251

21.1.1 原子核的成分与电荷251

21.1.2 原子核的大小与密度251

21.1.3 原子核的自旋和磁矩252

21.1.4 核磁共振253

21.2 原子核的结合能和核力254

21.2.1 原子核的质量亏损和结合能254

21.2.2 核力255

21.3 原子核的衰变256

21.3.1 α、β和γ衰变256

21.3.2 放射性衰变定律258

21.3.3 放射性强度258

21.4 粒子物理259

21.4.1 粒子的性质260

21.4.2 粒子间的相互作用261

21.4.3 夸克模型262

习题264

部分习题参考答案265

参考文献271

附录 常用物理基本常数272