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第三篇 电磁学143

第7章 静电场144

7.1电荷与库仑定律144

7.1.1电荷144

7.1.2点电荷144

7.1.3库仑定律145

7.1.4叠加原理146

7.2电场与电场强度146

7.2.1电场146

7.2.2电场强度E147

7.2.3电场强度的计算147

7.3静电场的高斯定理152

7.3.1电场线152

7.3.2“静电场”电场线的性质153

7.3.3电通量154

7.3.4静电场的高斯定理155

7.3.5高斯定理的应用举例157

7.4静电力的功 电势161

7.4.1静电力的功162

7.4.2静电场的环路定理162

7.4.3电势差和电势163

7.4.4电势的计算164

7.4.5等势面166

7.4.6电场强度与电势梯度的关系167

7.5静电场中的导体169

7.5.1导体的静电平衡条件169

7.5.2静电平衡时导体上的电荷分布170

7.5.3导体表面附近的电场强度E与面上对应点的电荷面密度σ的关系171

7.5.4孤立导体的形状对电荷分布的影响172

7.5.5导体静电平衡时的讨论方法172

7.5.6静电屏蔽173

7.6电容器 电场的能量174

7.6.1孤立导体的电容174

7.6.2电容器及其电容175

7.6.3电容器的串联和并联177

7.6.4电场的能量178

7.7介质中的静电场179

7.7.1电介质的电结构179

7.7.2电介质的极化179

7.7.3电极化强度 极化电荷与极化强度的关系180

7.7.4电极化强度P与场强E的关系181

7.7.5有介质时的高斯定理181

习题183

第8章 恒定电流和稳恒磁场187

8.1恒定电流187

8.1.1电流强度和电流密度187

8.1.2电流的连续性方程和恒定电流条件188

8.1.3欧姆定律189

8.1.4焦耳定律190

8.1.5电源和电动势190

8.1.6闭合电路的欧姆定律190

8.1.7含源电路的欧姆定律191

8.1.8基尔霍夫方程组192

8.2磁场 磁感应强度193

8.2.1磁现象193

8.2.2磁感应强度193

8.3毕奥—萨伐尔定律194

8.3.1毕奥—萨伐尔定律194

8.3.2运动点电荷的磁场195

8.3.3毕奥—萨伐尔定律的应用196

8.4磁场的高斯定理198

8.5磁场的安培环路定理200

8.5.1安培环路定理200

8.5.2安培环路定理的应用202

8.6磁场对运动电荷的作用203

8.6.1洛伦兹力203

8.6.2带电粒子在均匀磁场中的运动204

8.6.3霍耳效应205

8.7磁场对载流导线的作用206

8.7.1安培定律206

8.7.2两平行长直电流之间的相互作用206

8.7.3电流强度的单位——“安培”的定义207

8.7.4磁力对载流导线做的功207

8.8磁场对载流线圈的磁力矩209

8.9磁场中的磁介质 磁场强度210

8.9.1磁介质的磁化 磁化强度210

8.9.2磁化电流212

8.9.3磁场强度 有磁介质时的安培环路定理213

习题216

第9章 电磁感应220

9.1电源 电动势220

9.1.1非静电力220

9.1.2电动势221

9.2电磁感应定律222

9.2.1电磁感应现象222

9.2.2楞次定律223

9.2.3法拉第电磁感应定律224

9.3动生电动势225

9.3.1动生电动势226

9.3.2交流发电机的基本原理227

9.4感生电动势和感生电场228

9.4.1感生电场228

9.4.2感生电场和感应电动势的计算231

9.4.3感生电场的应用232

9.5自感和互感233

9.5.1自感现象233

9.5.2自感系数和自感电动势的计算234

9.5.3互感现象234

9.5.4互感系数和互感电动势的计算235

9.6磁场的能量236

9.6.1 R——L串联电路236

9.6.2自感线圈的磁能237

9.6.3互感线圈的磁能238

9.6.4磁场的能量238

9.7位移电流 麦克斯韦方程组239

9.7.1位移电流239

9.7.2麦克斯韦方程组240

习题241

第10章 电磁波理论246

10.1电磁振荡246

10.2电磁波的产生247

10.2.1从电磁振荡到电磁波247

10.2.2偶极振子发射的电磁波248

10.3电磁波的性质249

10.3.1电磁波的基本性质249

10.3.2电磁波的能量250

10.4电磁波的应用250

习题252

第四篇 光学253

第11章 波动光学256

11.1光波 相干光 光程差256

11.1.1光波256

11.1.2相干光257

11.1.3光程和光程差260

11.2光波的干涉 双缝干涉262

11.2.1杨氏双缝干涉实验262

11.2.2干涉明暗条纹的位置263

11.2.3杨氏双缝干涉的光强分布264

11.2.4缝宽对干涉条纹的影响 空间相干性265

11.2.5菲涅耳双镜实验266

11.2.6洛埃德镜实验267

11.3薄膜干涉267

11.3.1等倾干涉268

11.3.2等厚干涉272

11.3.3迈克耳逊干涉仪277

11.3.4时间相干性280

11.4光波的衍射 惠更斯—菲涅耳原理280

11.4.1光波的衍射现象280

11.4.2惠更斯—菲涅耳原理280

11.4.3菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射281

11.5单缝衍射 光栅衍射282

11.5.1单缝的夫琅禾费衍射282

11.5.2圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨率284

11.5.3光栅衍射288

11.5.4 X射线的衍射293

11.6光波的偏振 自然光和偏振光294

11.6.1光的偏振性 马吕斯定律294

11.6.2反射光和折射光的偏振298

11.6.3双折射 偏振棱镜300

11.6.4旋光现象305

11.6.5偏振光的干涉306

习题315

第五篇 近代理物319

第12章 相对论321

12.1绝对时空观 伽利略变换321

12.1.1绝对时空观321

12.1.2伽利略坐标变换321

12.2狭义相对论的基本原理322

12.3洛仑兹变换323

12.4狭义相对论的时空观324

12.4.1同时性的相对性324

12.4.2时间膨胀325

12.4.3空间塌缩325

12.4.4狭义相对论的速度变换公式325

12.5相对论的质量和能量326

12.5.1相对论质量326

12.5.2相对论动能和能量327

12.6广义相对论的建立327

12.6.1引力质量与惯性质量的等同性328

12.6.2等效原理328

习题330

第13章量子力学基础332

13.1黑体辐射 普朗克量子假说332

13.1.1黑体辐射332

13.1.2黑体辐射的实验规律334

13.1.3普朗克能量子假说335

13.2光电效应336

13.2.1光电效应的实验规律336

13.2.2光电效应的理论解释，光量子假设338

13.2.3光的波粒二象性339

13.3德布罗意物质波340

13.3.1德布罗意假设340

13.3.2德布罗意物质波的实验证明341

13.3.3德布罗意物质波的应用343

13.4不确定关系343

13.4.1位置和动量的不确定关系343

13.4.2能量和时间的不确定关系344

13.5波函数345

13.5.1波函数的概念345

13.5.2波函数的统计性解释346

13.5.3波函数的性质348

13.6薛定谔方程349

13.6.1薛定谔方程349

13.6.2定态薛定谔方程349

13.6.3态叠加原理350

13.7一维无限深势阱350

习题352

第14章 凝聚态物理基础355

14.1金属的自由电子气模型356

14.1.1金属自由电子气模型356

14.1.2电子能级和波函数357

14.1.3自由电子气模型中电子状态数密度358

14.1.4费米能级和能量358

14.1.5金属导电的量子理论359

14.2固体的能带理论360

14.2.1电子共有化360

14.2.2能带的形成361

14.2.3满带、导带和禁带362

14.2.4导体、绝缘体和半导体362

14.3半导体363

14.3.1半导体的导电机理363

14.3.2本征半导体和杂质半导体364

14.3.3电阻和温度的关系365

14.3.4半导体的光电导现象365

14.3.5 PN结的形成与特性365

14.3.6半导体器件368

习题372

附录1习题参考答案373

附录2主要参考文献377