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第5部分 电磁学3

第10章 真空中的静电场3

10.1 电荷和库仑定律4

10.1.1 电荷 电荷守恒定律4

10.1.2 库仑定律6

10.1.3 静电力叠加原理7

10.2 电场和电场强度7

10.2.1 电场和电场强度7

10.2.2 电场强度的计算8

10.2.3 电偶极子9

10.3 静电场线及电通量13

10.3.1 电场线13

10.3.2 电通量14

10.4 静电场的高斯定理17

10.4.1 高斯定理17

10.4.2 高斯定理的应用20

10.5 静电场的环路定理和电势能23

10.5.1 静电场力做的功23

10.5.2 静电场环路定理24

10.5.3 电势能25

10.6 电势26

10.6.1 电势26

10.6.2 电势的计算27

10.7 电场强度与电势梯度31

10.7.1 等势面31

10.7.2 电场强度与电势梯度32

习题35

气象物语E 大气电荷 大气电流38

E.1 大气电荷38

E.2 晴天大气电流39

第11章 静电场中的导体和电介质41

11.1 静电场中的导体41

11.1.1 导体的静电平衡41

11.1.2 静电平衡时导体上的电荷分布42

11.1.3 空腔导体44

11.1.4 静电屏蔽45

11.2 电容 电容器47

11.2.1 孤立导体的电容47

11.2.2 电容器48

11.2.3 几种常见电容器电容的计算49

11.2.4 电容器的串、并联51

11.3 静电场中的电介质52

11.3.1 电介质对电容器电容的影响52

11.3.2 电介质的电极化53

11.3.3 极化强度55

11.3.4 极化电荷与自由电荷的关系56

11.4 有电介质时的高斯定理57

11.5 静电场的能量60

11.5.1 带电电容器中的能量60

11.5.2 静电场的能量 能量密度61

习题63

气象物语F 大气静电场67

F.1 大气静电场67

F.2 大气静电场的测量69

第12章 电流和恒定磁场71

12.1 恒定电流条件和导电规律71

12.1.1 电流强度和电流密度71

12.1.2 电流连续性方程 恒定电流73

12.1.3 恒定电场的建立74

12.1.4 欧姆定律的微分形式75

12.1.5 电功率和焦耳定律76

12.2 磁场 磁感应强度77

12.2.1 基本磁现象77

12.2.2 磁感应强度78

12.2.3 磁感应线79

12.3 毕奥-萨伐尔定律与应用80

12.3.1 毕奥-萨伐尔定律80

12.3.2 毕奥-萨伐尔定律的应用81

12.4 磁场的高斯定理 安培环路定理84

12.4.1 磁通量84

12.4.2 磁场的高斯定理85

12.4.3 安培环路定理86

12.4.4 安培环路定理的应用87

12.5 磁场对运动电荷的作用89

12.5.1 带电粒子在磁场中的运动89

12.5.2 霍尔效应92

12.6 磁场对载流导线的作用93

12.6.1 安培力93

12.6.2 两平行载流长直导线的相互作用95

12.6.3 磁场对载流线圈的作用95

12.7 磁介质的磁化97

12.7.1 顺磁性和抗磁性97

12.7.2 原子中电子的磁矩97

12.7.3 磁化强度和磁化电流98

12.7.4 磁介质中的磁场100

习题102

第13章 电磁感应 电磁场108

13.1 电磁感应的基本定律108

13.1.1 电磁感应现象108

13.1.2 法拉第电磁感应定律109

13.1.3 楞次定律110

13.2 动生电动势113

13.2.1 动生电动势113

13.2.2 洛伦兹力传递能量114

13.3 感生电动势 感生电场116

13.3.1 感生电场116

13.3.2 感生电动势117

13.3.3 涡电流118

13.4 自感与互感119

13.4.1 自感119

13.4.2 互感121

13.5 磁场的能量 磁场能量密度123

13.5.1 自感磁能123

13.5.2 磁场的能量 磁场能量密度124

13.6 位移电流 电磁场理论125

13.6.1 位移电流126

13.6.2 全电流安培环路定理127

13.6.3 麦克斯韦方程组128

习题129

第6部分 光学139

第14章 几何光学简介139

14.1 几何光学的基本定律140

14.1.1 光波和光线140

14.1.2 基本定律141

14.2 光在平面上的反射和折射成像144

14.2.1 平面反射成像144

14.2.2 平面折射成像144

14.3 光在球面上的反射和折射成像145

14.3.1 球面镜反射成像145

14.3.2 球面折射成像147

14.4 薄透镜成像149

14.4.1 傍轴光线薄透镜成像公式149

14.4.2 横向放大率150

14.4.3 焦点和焦距151

14.4.4 薄透镜成像作图法152

14.5 光学仪器153

14.5.1 眼睛153

14.5.2 放大镜154

14.5.3 显微镜154

14.5.4 望远镜156

习题156

第15章 光的干涉158

15.1 光源和光的相干叠加158

15.1.1 光源158

15.1.2 光的单色性159

15.1.3 相干光的获得159

15.1.4 相干叠加与非相干叠加159

15.2 分波前干涉（双缝干涉）161

15.2.1 杨氏双缝干涉161

15.2.2 其他分波前干涉装置165

15.2.3 干涉条纹可见度167

15.3 光程与光程差167

15.3.1 光程167

15.3.2 光程差168

15.3.3 薄透镜不引起附加光程差168

15.4 分振幅干涉（薄膜干涉）169

15.4.1 薄膜干涉169

15.4.2 等倾干涉（膜上、下表面平行）171

15.4.3 等厚干涉（膜上、下表面不平行）174

15.4.4 迈克耳孙干涉仪178

习题180

第16章 光的衍射183

16.1 光衍射的基本定律184

16.1.1 光的衍射现象184

16.1.2 惠更斯-菲涅耳原理184

16.1.3 衍射的分类185

16.2 单缝夫琅禾费衍射186

16.2.1 实验描述186

16.2.2 半波带法分析186

16.2.3 振幅矢量法分析189

16.3 圆孔夫琅禾费衍射192

16.3.1 实验装置和现象192

16.3.2 瑞利判据和光学仪器的分辨率193

16.4 平面衍射光栅195

16.4.1 光栅常数196

16.4.2 光栅衍射图样196

16.5 X射线衍射201

16.5.1 实验装置201

16.5.2 布拉格方程201

习题203

第17章 光的偏振及吸收205

17.1 自然光和偏振光 马吕斯定律205

17.1.1 自然光205

17.1.2 线偏振光 部分偏振光206

17.1.3 圆偏振光 椭圆偏振光206

17.1.4 偏振片 起偏和检偏207

17.1.5 马吕斯定律208

17.2 反射光和折射光的偏振210

17.2.1 布儒斯特定律210

17.2.2 玻璃堆起偏211

17.3 晶体的双折射212

17.3.1 双折射效应212

17.3.2 惠更斯原理解释双折射现象214

17.3.3 晶体光学器件215

17.4 偏振光的干涉216

17.4.1 偏振光干涉原理216

17.4.2 干涉加强和减弱条件217

17.4.3 偏振干涉的应用217

17.5 光的吸收、散射和色散218

17.5.1 光的吸收219

17.5.2 光的散射220

17.5.3 光的色散221

习题222

气象物语G 大气散射现象与基本理论简介223

G.1 瑞利分子散射223

G.2 球形粒子光散射的米氏理论224

G.3 非球形粒子的光散射225

G.4 大气层中常见的光学现象225

第7部分 近代物理Ⅱ231

第18章 波与粒子231

18.1 热辐射 普朗克的量子假设231

18.1.1 热辐射231

18.1.2 基尔霍夫辐射定律231

18.1.3 黑体辐射实验定律232

18.1.4 大气辐射简介235

18.1.5 普朗克量子假设235

18.2 光电效应 爱因斯坦的光子理论238

18.2.1 光电效应的实验规律238

18.2.2 光的波动说的缺陷240

18.2.3 爱因斯坦的光电效应方程241

18.2.4 光的波粒二象性242

18.3 康普顿效应244

18.3.1 康普顿实验244

18.3.2 康普顿效应的量子解释244

18.4 氢原子光谱玻尔的氢原子理论248

18.4.1 氢原子光谱的规律性248

18.4.2 玻尔的氢原子理论249

18.5 德布罗意波 波粒二象性253

18.5.1 德布罗意波253

18.5.2 戴维孙-革末实验253

18.5.3 微观粒子的波粒二象性254

18.6 不确定度关系258

习题261

第19章 量子力学基础263

19.1 波函数薛定谔方程263

19.1.1 波函数及其统计解释263

19.1.2 薛定谔方程264

19.2 势阱中的粒子266

19.3 一维方势垒隧道效应271

19.4 一维谐振子273

19.5 氢原子的量子理论274

19.5.1 氢原子的定态薛定谔方程274

19.5.2 量子化条件和量子数275

19.5.3 基态径向波函数和电子分布概率276

19.6 电子的自旋 原子的电子壳层结构278

19.6.1 施特恩格拉赫实验278

19.6.2 电子的自旋279

19.6.3 原子的壳层结构281

习题282

部分习题参考答案283

参考文献291