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第9章 热力学基础1

9.1 平衡态 态参量 热力学第零定律1

9.1.1 平衡态 态参量1

9.1.2 热力学第零定律 温度2

9.1.3 理想气体状态方程4

9.2 准静态过程 功 热量6

9.2.1 准静态过程6

9.2.2 功7

9.2.3 热量8

9.3 内能 热力学第一定律9

9.3.1 内能9

9.3.2 热力学第一定律9

9.3.3 热容量10

9.4 热力学第一定律的应用12

9.4.1 等体过程13

9.4.2 等压过程13

9.4.3 等温过程15

9.4.4 绝热过程16

9.5 循环过程 卡诺循环20

9.5.1 循环过程20

9.5.2 热机 热机效率21

9.5.3 制冷机 制冷系数23

9.5.4 卡诺循环24

9.6 热力学第二定律27

9.6.1 热力学第二定律概述27

9.6.2 可逆过程 不可逆过程28

9.6.3 卡诺定理29

9.7 熵 熵增原理30

9.7.1 熵30

9.7.2 熵变的计算31

9.7.3 熵增原理32

习题九33

阅读材料之物理探索（一）39

第10章 气体动理论43

10.1 物质的微观模型 统计规律43

10.1.1 物质的微观模型43

10.1.2 统计规律44

10.2 理想气体的压强46

10.2.1 理想气体的微观模型46

10.2.2 理想气体的压强公式47

10.2.3 压强公式的统计意义及微观本质48

10.3 温度的微观解释49

10.3.1 温度公式及微观解释49

10.3.2 方均根速率50

10.4 能量均分定理 理想气体的内能51

10.4.1 自由度51

10.4.2 能量均分定理53

10.4.3 理想气体的内能54

10.5 麦克斯韦速率分布律56

10.5.1 速率分布函数的概念56

10.5.2 麦克斯韦速率分布律简介57

10.5.3 三种统计速率58

10.5.4 麦克斯韦速率分布律的实验验证61

10.6 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程62

10.7 热力学第二定律的统计意义64

10.7.1 热力学概率64

10.7.2 熵与无序67

习题十68

阅读材料之物理探索（二）71

第11章 机械振动75

11.1 简谐振动75

11.1.1 简谐振动的特征75

11.1.2 描述简谐振动的物理量77

11.2 旋转矢量图示法83

11.2.1 旋转矢量图方法83

11.2.2 旋转矢量图的应用84

11.3 简谐振动的能量87

11.4 一维简谐振动的合成 拍现象89

11.4.1 同方向同频率简谐振动的合成89

11.4.2 同方向不同频率简谐振动的合成拍91

习题十一93

阅读材料之基本认知96

第12章 机械波和电磁波100

12.1 机械波的基本特征100

12.1.1 机械波产生的条件100

12.1.2 机械波的分类100

12.1.3 波的几何描述101

12.1.4 描述波动的基本物理量102

12.2 平面简谐波波函数105

12.2.1 平面简谐波波函数的概述105

12.2.2 波函数的物理意义106

12.3 波的能量 能流密度109

12.3.1 波的能量109

12.3.2 平均能流密度矢量111

12.3.3 平面波和球面波的振幅111

12.4 惠更斯原理 波的衍射113

12.5 波的叠加原理 波的干涉114

12.5.1 波的叠加原理114

12.5.2 波的干涉115

12.6 驻波 相位突变117

12.6.1 驻波实验117

12.6.2 驻波方程118

12.7 多普勒效应123

12.8 电磁波的产生及基本性质127

12.8.1 电磁波的产生与传播127

12.8.2 平面电磁波的特性129

12.8.3 电磁波的能量129

习题十二130

阅读材料之物理科技（一）133

第13章 波动光学137

13.1 光的电磁理论137

13.1.1 光的微粒学说与波动学说之争137

13.1.2 光的电磁理论138

13.2 光源 光波的叠加140

13.2.1 光源 普通光源的发光机制140

13.2.2 光波的叠加141

13.2.3 从普通光源获得相干光的方法143

13.3 光程 光程差144

13.3.1 光程144

13.3.2 相位差与光程差的关系145

13.4 双缝干涉148

13.4.1 杨氏双缝干涉实验148

13.4.2 洛埃德镜干涉实验153

13.5 薄膜干涉154

13.5.1 等倾干涉155

13.5.2 劈尖干涉158

13.5.3 牛顿环162

13.6 迈克尔逊干涉仪165

13.7 光波的衍射167

13.7.1 光的衍射现象167

13.7.2 惠更斯-菲涅耳原理169

13.7.3 单缝夫琅禾费衍射170

13.7.4 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领175

13.8 光栅衍射及光栅光谱179

13.8.1 光栅衍射179

13.8.2 光栅光谱和光栅的色分辨本领183

13.8.3 干涉和衍射的区别及联系184

13.9 光的偏振186

13.9.1 横波的偏振性186

13.9.2 偏振光的产生与检验190

习题十三194

阅读材料之物理科技（二）197

第14章 狭义相对论基础201

14.1 狭义相对论产生的背景和实验基础201

14.1.1 绝对时空理论和力学相对性原理202

14.1.2 麦克斯韦电磁理论与旧物理学的矛盾203

14.1.3 迈克尔逊-莫雷实验204

14.2 爱因斯坦狭义相对论基本假设和洛伦兹变换206

14.2.1 狭义相对论的基本原理206

14.2.2 洛伦兹变换206

14.2.3 相对论速度变换208

14.3 狭义相对论的时空观210

14.3.1 “同时”的相对性210

14.3.2 长度收缩211

14.3.3 时间膨胀212

14.3.4 相对论的因果律极限速度原理214

14.4 相对论质点动力学215

14.4.1 质量对速度的依赖关系215

14.4.2 相对论力学的基本方程216

14.4.3 质量与能量之间的关系217

14.4.4 动量与能量之间的关系218

14.4.5 核裂变、核聚变和核能应用219

习题十四221

阅读材料之物理新进展223

第15章 量子物理基础226

15.1 量子概念的诞生227

15.1.1 黑体辐射227

15.1.2 黑体辐射的实验规律228

15.1.3 能量子假说230

15.2 光的波粒二象性231

15.2.1 光电效应232

15.2.2 康普顿效应236

15.3 实物粒子的波粒二象性240

15.3.1 德布罗意物质波假设240

15.3.2 德布罗意物质波的实验验证241

15.4 不确定关系243

15.5 波函数 薛定谔方程245

15.5.1 实物粒子的波函数246

15.5.2 薛定谔方程246

15.6 一维无限深势阱和势垒250

15.6.1 一维无限深势阱250

15.6.2 一维势垒253

15.6.3 扫描隧道显微镜255

15.7 氢原子的量子力学简介257

15.7.1 氢原子的光谱规律257

15.7.2 氢原子的薛定谔方程258

15.7.3 氢原子中电子的概率分布260

15.8 多电子原子中电子的分布261

15.8.1 电子自旋261

15.8.2 四个量子数262

15.8.3 原子的壳层结构262

15.8.4 能量最低原理263

15.8.5 泡利不相容原理264

习题十五265

阅读材料之物理科技（三）268

参考答案272

参考文献280