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第3篇 热学2

第11章 热力学基础2

11.1 热力学基本概念2

11.1.1 热力学平衡态和态参量2

11.1.2 热力学第零定律3

11.1.3 理想气体物态方程3

11.2 热力学第一定律4

11.2.1 准静态过程4

11.2.2 内能4

11.2.3 功和热量4

11.2.4 热力学第一定律5

11.3 热力学第一定律的应用6

11.3.1 理想气体的等体过程6

11.3.2 理想气体的等压过程7

11.3.3 理想气体的等温过程8

11.3.4 理想气体的绝热过程9

11.3.5 多方过程10

11.4 循环过程和卡诺循环12

11.4.1 循环过程12

11.4.2 热机和致冷机13

11.4.3 卡诺循环15

11.5 热力学第二定律17

11.5.1 热力学第二定律17

11.5.2 实际热力学过程的不可逆性18

11.5.3 卡诺定理19

11.6 熵和熵增加原理19

11.6.1 熵19

11.6.2 熵变的计算21

11.6.3 熵增加原理22

阅读材料11能源的开发利用23

习题23

第12章 气体动理论26

12.1 气体动理论基本观点与方法26

12.1.1 物质微观结构的假设26

12.1.2 统计规律与统计方法27

12.2 麦克斯韦速率分布律28

12.2.1 麦克斯韦速率分布律28

12.2.2 玻耳兹曼分布律31

12.3 气体宏观性质的微观解释32

12.3.1 理想气体的微观3.2 理想气体压强的微观解释33

12.3.3 温度的微观实质34

12.3.4 实际气体的范德瓦耳斯方程35

12.4 热运动能量的统计规律38

12.4.1 分子自由度38

12.4.2 能量按自由度均分定理38

12.4.3 理想气体的内能和热容39

12.5 气体内输运现象及微观机制41

12.5.1 分子的平均自由程41

12.5.2 热传导现象的微观解释43

12.5.3 黏滞现象的微观解释44

12.5.4 扩散现象的微观解释45

12.5.5 3种输运现象的比较45

12.6 热力学第二定律和熵的统计意义46

12.6.1 宏观态与微观态46

12.6.2 热力学第二定律和熵的统计意义46

12.6.3 熵的微观实质47

阅读材料12低温现象48

习题49

第4篇 机械振动和机械波52

第13章 机械振动52

13.1 简谐振动52

13.1.1 简谐运动的特征及运动方程52

13.1.2 简谐运动的基本物理量54

13.2 简谐运动的旋转矢量法56

13.2.1 旋转矢量法56

13.2.2 旋转矢量法的应用58

13.3 振动的能量59

13.4 简谐运动的合成61

13.4.1 同方向、同频率简谐运动的合成62

13.4.2 两个同方向不同频率简谐运动的合成64

阅读材料13共振的应用及其危害66

习题68

第14章 机械波70

14.1 机械波的产生和传播70

14.1.1 机械波的形成和分类71

14.1.2 波的几何表示法71

14.1.3 波的特征物理量72

14.2 平面简谐波74

14.2.1 平面简谐波的波函数74

14.2.2 波函数的物理意义75

14.3 波的能量76

14.3.1 波的能量76

14.3.2 能流密度78

14.4 惠更斯原理波的衍射、反射和折射78

14.4.1 惠更斯原理78

14.4.2 波的衍射80

14.4.3 波的反射和折射80

14.5 波的叠加原理波的干涉驻波81

14.5.1 波的叠加原理81

14.5.2 波的干涉82

14.5.3 驻波84

14.6 多普勒效应87

14.6.1 多普勒效应87

14.6.2 多普勒效应的演示实验87

14.6.3 声波多普勒效应的理论分析88

14.6.4 波的多普勒效应的科学应用90

阅读材料14超声波90

习题92

第5篇 波动光学98

第15章 光的干涉98

15.1 相干光98

15.1.1 普通光源的特性98

15.1.2 相干光99

15.1.3 普通光源获得相干光的方法100

15.2 分波阵面干涉100

15.2.1 杨氏双缝干涉100

15.2.2 菲涅尔双面镜干涉102

15.2.3 劳埃德镜干涉103

15.3 光程和光程差103

15.3.1 光程103

15.3.2 光程差104

15.3.3 薄透镜的等光程性105

15.4 分振幅干涉105

15.4.1 薄膜干涉105

15.4.2 等倾干涉108

15.4.3 等厚干涉109

15.5 迈克耳孙干涉仪112

15.5.1 迈克耳孙干涉仪的结构及原理112

15.5.2 干涉图样的讨论113

阅读材料15 激光干涉仪114

习题115

第16章 光的衍射118

16.1 光的衍射现象与惠更斯——菲涅耳原理118

16.1.1 光的衍射现象118

16.1.2 惠更斯—菲涅耳原理119

16.1.3 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射120

16.2 夫琅禾费单缝衍射121

16.2.1 夫琅禾费单缝衍射实验装置121

16.2.2 菲涅耳半波带法121

16.2.3 夫琅禾费单缝衍射图样分析122

16.3 夫琅禾费圆孔衍射124

16.3.1 夫琅禾费圆孔衍射124

16.3.2 光学仪器分辨率125

16.4 光栅衍射126

16.4.1 衍射光栅126

16.4.2 光栅衍射条纹127

16.4.3 光栅光谱129

16.5 X射线的晶体衍射130

16.5.1 X射线130

16.5.2 劳厄实验131

16.5.3 布拉格方程131

阅读材料16全息照相132

习题136

第17章 光的偏振138

17.1 光的偏振性马吕斯定律138

17.1.1 自然光与偏振光138

17.1.2 偏振片及起偏与检偏140

17.1.3 马吕斯定律140

17.2 布儒斯特定律141

17.2.1 反射光与折射光的偏振141

17.2.2 布儒斯特定律142

17.3 光的双折射143

17.3.1 双折射现象143

17.3.2 双折射晶体的光轴与主截面143

17.3.3 双折射现象的解释144

17.3.4 尼科耳棱镜145

17.3.5 椭圆偏振光和圆偏振光146

17.3.6 四分之一波片和二分之一波片147

17.4 旋光现象147

17.4.1 旋光现象147

17.4.2 旋光现象的应用148

阅读材料17立体视觉与立体电影148

习题150

第6篇 近代物理学155

第18章 狭义相对论基础155

18.1 牛顿的时空观155

18.1.1 牛顿力学的时空观155

18.1.2 爱因斯坦的两个基本假设157

18.2 洛伦兹速度变换公式158

18.2.1 洛伦兹变换158

18.2.2 速度的变换159

18.3 爱因斯坦的时空观160

18.3.1 同时性的相对性160

18.3.2 长度收缩162

18.3.3 时间延缓162

18.4 相对论动力学165

18.4.1 质量与速率的关系165

18.4.2 相对论动力学方程166

18.5 相对论能量166

18.5.1 相对论动能167

18.5.2 质量和能量的关系168

18.5.3 能量和动量的关系169

阅读材料18广义相对论简介170

习题172

第19章 量子物理基础174

19.1 黑体辐射和普朗克量子假说174

19.1.1 基尔霍夫定律174

19.1.2 黑体和黑体辐射175

19.1.3 黑体辐射的实验定律176

19.1.4 普朗克量子假说177

19.2 光的量子性178

19.2.1 光电效应及其实验规律178

19.2.2 经典物理的困难180

19.2.3 爱因斯坦光子假说180

19.2.4 光电效应的应用183

19.3 康普顿效应183

19.3.1 康普顿效应183

19.3.2 光的波粒二象性185

19.4 玻尔的氢原子理论186

19.4.1 氢原子光谱的规律186

19.4.2 原子的核式结构186

19.4.3 玻尔理论的基本假设187

19.4.4 玻尔理论的基本结论188

19.5 实物粒子的波粒二象性190

19.5.1 德布罗意假设190

19.5.2 不确定关系193

19.5.3 波函数及其概率解释196

19.6 薛定谔方程198

19.6.1 薛定谔方程的建立198

19.6.2 定态薛定谔方程200

19.6.3 力学量用算符表示202

19.6.4 薛定谔方程的简单应用203

19.7 氢原子量子理论209

19.7.1 角动量算符的本征值问题210

19.7.2 氢原子的能量和电子几率密度211

19.8 电子的自旋泡利不相容原理212

19.8.1 施特恩—盖拉赫实验212

19.8.2 电子的自旋214

19.8.3 原子中电子的壳层结构215

阅读材料19纳米物理与纳米技术218

习题219

本书习题答案221

参考文献226