前辅文

绪论

第一章 运动和力

一、伽利略相对性原理

二、经典力学的时空观

三、非惯性系

四、惯性力

一、牛顿运动定律

二、力学中的常见力

*三、基本相互作用

四、牛顿运动定律应用举例

一、切向加速度和法向加速度

二、圆周运动的角量描述

三、角量和线量的关系

四、一般平面曲线运动中的加速度

一、质点

二、参考系和坐标系

三、空间和时间

四、位矢

五、运动学方程

六、位移

七、速度

八、加速度

九、运动学的两类问题

§1－1质点运动的描述

§1-2抛体运动

§1-3圆周运动和一般曲线运动

§1-4相对运动

§1-5牛顿运动定律力学中的常见力

§1-6伽利略相对性原理非惯性系惯性力

习题

第二章 运动的守恒量和守恒定律

一、对称性和守恒定律

二、守恒量和守恒定律

一、质点系的动能定理

二、质点系的功能原理

三、机械能守恒定律

四、能量守恒定律

*五、黑洞

一、保守力

二、成对力的功

三、势能

四、势能曲线

一、功的概念

二、能量

三、动能定理

一、角动量

二、质点的角动量定理

三、质点的角动量守恒定律

一、质点的动量定理

二、质点系的动量定理

三、动量守恒定律

*四、火箭飞行

一、质点系的内力和外力

二、质心

三、质心运动定理

§2-1质点系的内力和外力质心质心运动定理

§2-2动量定理动量守恒定律

§2-3质点的角动量定理和角动量守恒定律

§2-4功动能动能定理

§2-5保守力成对力的功势能

§2-6质点系的功能原理机械能守恒定律

§2-7碰撞

*§2-8对称性和守恒定律

习题

第三章 刚体和流体的运动

一、理想流体模型

二、定常流动

三、伯努利方程

一、刚体的角动量

二、定轴转动刚体的角动量定理

三、定轴转动刚体的角动量守恒定律

一、力矩的功

二、刚体的转动动能

三、定轴转动的动能定理

四、刚体的重力势能

一、力矩

二、角速度矢量

三、定轴转动定律

四、转动惯量

五、定轴转动定律的应用

一、刚体

二、平动和转动

三、自由度

§3-1刚体模型及其运动

§3-2力矩转动惯量定轴转动定律

§3-3定轴转动中的功能关系

§3-4定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定律

*§3-5进动

*§3-6理想流体模型定常流动伯努利方程

习题

第四章 相对论基础

一、相对论力学的基本方程

二、质量和能量的关系

三、动量和能量的关系

一、“同时”的相对性

二、时间延缓

三、长度收缩

一、狭义相对论基本原理

二、洛伦兹变换

§4-1狭义相对论基本原理洛伦兹变换

§4-2相对论速度变换

§4-3狭义相对论的时空观

§4-4狭义相对论动力学基础

*§4-5广义相对论简介

习题

第五章 气体动理论

一、真实气体的等温线

二、范德瓦耳斯方程

三、范德瓦耳斯方程的等温线和真实气体的等温线

一、黏滞现象

二、热传导现象

三、扩散现象

一、分子碰撞的研究

二、平均自由程公式

一、麦克斯韦-玻耳兹曼能量分布律

二、重力场中粒子按高度的分布

一、气体分子的速率分布函数

二、麦克斯韦速率分布律

三、分子速率的统计平均值

*四、分子速率的实验测定

一、分子的自由度

二、能量按自由度均分定理

三、理想气体的内能

一、理想气体压强公式的推导

二、温度的本质和统计意义

三、气体分子的方均根速率

一、气体分子热运动特征

二、理想气体的微观模型

一、平衡态准静态过程

二、状态参量

三、理想气体的物态方程

§5-1平衡态理想气体物态方程

§5-2理想气体的微观模型

§5-3理想气体的压强和温度公式

§5-4能量均分定理理想气体的内能

§5-5麦克斯韦速率分布律

*§5-6麦克斯韦-玻耳兹曼能量分布律重力场中粒子按高度的分布

§5-7分子碰撞和平均自由程

*§5-8气体的输运现象

*§5-9真实气体范德瓦耳斯方程

习题

第六章 热力学基础

一、耗散结构

二、信息熵

一、熵增加原理

二、热力学第二定律的统计意义

*三、熵增与能量退化

*四、熵增和热寂

一、熵

二、自由膨胀的不可逆性

三、玻耳兹曼关系

一、可逆过程与不可逆过程

二、卡诺定理

*三、卡诺定理的证明

一、热力学第二定律

二、两种表述的等价性

一、循环过程

二、卡诺循环

一、等体过程气体的摩尔定容热容

二、等压过程气体的摩尔定压热容

三、等温过程

四、绝热过程

*五、多方过程

一、热力学第零定律

二、热力学过程

三、功热量内能

四、热力学第一定律

§6-1热力学第零定律和第一定律

§6-2热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用

§6-3循环过程卡诺循环

§6-4热力学第二定律

§6-5可逆过程与不可逆过程卡诺定理

§6-6熵玻耳兹曼关系

§6-7熵增加原理热力学第二定律的统计意义

*§6-8耗散结构信息熵

习题

第七章 静止电荷的电场

一、有电介质时的高斯定理电位移

二、D、E、P三矢量之间的关系

三、有电介质时的环路定理

*一、电介质的电结构

*二、电介质的极化

三、电极化强度

四、电极化强度与极化电荷的关系

五、介质中的静电场

一、孤立导体的电容

二、电容器的电容

三、电容器的串联和并联

一、导体的静电平衡

二、静电平衡时导体上的电荷分布

三、静电屏蔽

一、静电场力做功

二、静电场的环路定理

三、电势

四、电势叠加原理

五、电势的计算

六、等势面

一、静电场的高斯定理

二、应用高斯定理计算电场强度示例

一、电场

二、电场强度

三、电场强度的叠加原理

四、电场强度的计算

五、电场对电荷的作用力

六、电场线电场强度通量

一、电荷

二、电荷守恒定律

三、电荷的量子化

四、库仑定律

五、静电力的叠加原理

§7-1电荷库仑定律

§7-2静电场电场强度

§7-3静电场的高斯定理

§7-4静电场的环路定理电势

§7-5电场强度与电势的微分关系

§7-6静电场中的导体

§7-7电容器的电容

§7-8静电场中的电介质

§7-9有电介质时的高斯定理和环路定理电位移

§7-10静电场的能量

习题

第八章 恒定电流的磁场

一、磁化曲线和磁滞回线

二、磁畴

三、磁性材料的分类

一、磁化强度

二、有磁介质时的安培环路定理

三、有磁介质时的高斯定理

一、磁介质

*二、分子电流和分子磁矩

*三、抗磁质的磁化

*四、顺磁质的磁化

一、安培定律

二、磁场对载流线圈的作用

*三、电流单位“安培”的定义

四、磁场力的功

一、洛伦兹力

*二、带电粒子在电场和磁场中的运动和应用

三、霍尔效应

*四、量子霍尔效应

一、恒定磁场的高斯定理

二、安培环路定理

三、应用安培环路定理计算磁感应强度示例

一、毕奥-萨伐尔定律

二、应用毕奥-萨伐尔定律计算磁感应强度示例

三、运动电荷的磁场

一、基本磁现象

二、磁感应强度

三、磁感应线和磁通量

一、电流电流密度

二、电源的电动势

*三、欧姆定律

§8-1恒定电流

§8-2磁感应强度

§8-3毕奥-萨伐尔定律

§8-4恒定磁场的高斯定理与安培环路定理

§8-5带电粒子在电场和磁场中的运动

§8-6磁场对载流导线的作用

§8-7磁场中的磁介质

§8-8有磁介质时的安培环路定理和高斯定理磁场强度

*§8-9铁磁质

习题

第九章 电磁感应电磁场理论

一、位移电流

二、麦克斯韦方程组

*三、电磁场的物质性

一、自感应

二、互感应

一、感生电场

*二、电子感应加速器

*三、涡电流

一、在磁场中运动的导线内的感应电动势

二、在磁场中转动的线圈内的感应电动势

一、电磁感应现象

二、楞次定律

三、法拉第电磁感应定律

§9-1电磁感应定律

§9-2动生电动势

§9-3感生电动势感生电场

§9-4自感应和互感应

§9-5磁场的能量

§9-6位移电流电磁场理论

*§9-7电磁场的统一性和电磁场量的相对性

习题

附录 Matlab计算程序

习题答案

第十章 机械振动和电磁振荡

§10-1谐振动

一､ 谐振动的特征及其表达式

二､ 描述谐振动的特征量

三､ 谐振动的旋转矢量图示法

四､ 几种常见的谐振动

五､ 谐振动的能量

*六､ 用能量法解谐振动问题

§10-2阻尼振动

§10-3受迫振动共振

一､ 受迫振动

二､ 共振

§10-4电磁振荡

一､ LC电路的振荡

二､ 受迫振荡电共振

三､ 力电类比

§10-5一维谐振动的合成

一､ 同一直线上两个同频率的谐振动的合成

二､ 同一直线上两个不同频率的谐振动的合成拍

*§10-6二维谐振动的合成

一､ 相互垂直的两个同频率谐振动的合成

二､ 相互垂直的两个不同频率谐振动的合成

*§10-7振动的分解频谱

*§10-8非线性振动与混沌

习题

第十一章 机械波和电磁波

§11-1机械波的产生和传播

一､ 机械波产生的条件

二､ 机械波传播的特点

三､ 波的几何描述

四､ 描述波动的特征量

附录 介质的形变及其模量

§11-2平面简谐波的波函数

一､ 波函数

二､ 平面简谐波的波函数

三､ 平面简谐波波函数的物理意义

四､ 平面简谐波波函数的其他形式

§11-3平面波的波动方程

一､ 平面波的波动方程

*二､ 波动方程的建立

§11-4波的能量波的强度

一､ 波的能量能量密度

二､ 能流波的强度

三､ 平面波和球面波的振幅

*§11-5声波超声波次声波

一､ 声压

二､ 声强声强级

三､ 超声波

四､ 次声波

§11-6电磁波

一､ 电磁波的辐射和传播

二､ 电磁波的性质

三､ 电磁波的能量

*四､ 电磁波的动量

*五､ 电磁波谱

§11-7惠更斯原理波的衍射反射和折射

一､ 惠更斯原理

二､ 波的衍射

*三､ 波的反射和折射

§11-8波的叠加原理波的干涉驻波

一､ 波的叠加原理

二､ 波的干涉

三､ 驻波

*四､ 弦线上的驻波

五､ 半波损失

§11-9多普勒效应冲击波

一､ 多普勒效应

*二､ 电磁波的多普勒效应

三､ 多普勒效应的应用

*四､ 冲击波

习题

第十二章 光学

*§12-1几何光学简介

一､ 光的传播规律

二､ 全反射

三､ 光在平面上的反射和折射

四､ 光在球面上的反射和折射

五､ 薄透镜

六､ 光学仪器

§12-2相干光

一､ 普通光源的发光机理

二､ 单色光

三､ 相干光

四､ 相干光的获得方法

*五､ 光源的相干长度

§12-3双缝干涉

一､ 杨氏双缝实验

二､ 干涉明暗条纹的位置

三､ 干涉条纹的强度分布

四､ 劳埃德镜实验

§12-4光程与光程差

一､ 光程

二､ 光程差

三､ 物像之间的等光程性

四､ 反射光的相位突变和附加光程差

§12-5薄膜干涉

一､ 等倾干涉条纹

二､ 增透膜和高反射膜

三､ 等厚干涉条纹

*§12-6迈克耳孙干涉仪

§12-7光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理

一､ 光的衍射现象

二､ 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射

三､ 惠更斯-菲涅耳原理

§12-8单缝的夫琅禾费衍射

一､ 单缝的夫琅禾费衍射

*二､ 单缝衍射条纹光强的计算——振幅矢量法

§12-9圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领

一､ 圆孔的夫琅禾费衍射

二､ 光学仪器的分辨本领

§12-10光栅衍射

一､ 光栅衍射

二､ 光栅衍射条纹的成因

三､ 光栅方程

四､ 缺级

五､ 光栅光谱

*六､ 光栅衍射的强度分布

*七､ 光栅的分辨本领

八､ 干涉､衍射的区别和联系

*§12-11X射线的衍射

§12-12光的偏振状态

一､ 线偏振光(平面偏振光)

二､ 自然光

三､ 部分偏振光

四､ 圆偏振光和椭圆偏振光

§12-13起偏和检偏马吕斯定律

一､ 起偏和检偏

二､ 马吕斯定律

§12-14反射和折射时光的偏振

*§12-15光的双折射

一､ 寻常光和非常光

二､ 光轴主平面

三､ 单轴晶体的子波波阵面

四､ 惠更斯原理在双折射现象中的应用

五､ 晶体的二向色性和偏振片

*§12-16偏振光的干涉人为双折射

一､ 偏振光的干涉

二､ 人为双折射

*§12-17旋光性

*§12-18现代光学简介

一､ 傅里叶光学

二､ 全息照相

三､ 非线性光学

习题

第十三章 早期量子论和量子力学基础

§13-1热辐射普朗克的能量子假设

一､ 热辐射现象的描述

二､ 黑体辐射实验定律

三､ 经典理论的困难

四､ 普朗克的能量子假设

§13-2光电效应爱因斯坦的光子理论

一､ 光电效应的实验规律

二､ 光的波动说的缺陷

三､ 爱因斯坦的光子理论

四､ 光的波粒二象性

§13-3康普顿效应

一､ 康普顿效应

二､ 光子理论的解释

*§13-4氢原子光谱玻尔的氢原子理论

一､ 氢原子光谱的规律性

二､ 玻尔的氢原子理论

三､ 氢原子轨道半径和能量的计算

四､ 玻尔理论的缺陷

§13-5德布罗意波微观粒子的波粒二象性

一､ 德布罗意波

二､ 戴维孙-革末实验

三､ 微观粒子的波粒二象性

§13-6不确定性原理

§13-7波函数及其统计诠释

一､ 物质波波函数及其统计诠释

*二､ 量子态叠加原理

三､ 量子计算机

§13-8薛定谔方程

§13-9一维定态薛定谔方程的应用

一､ 一维无限深势阱

二､ 一维势垒隧道效应

*三､ 谐振子

§13-10量子力学中的氢原子问题

一､ 氢原子的薛定谔方程

二､ 氢原子中电子的概率分布

§13-11电子的自旋原子的电子壳层结构

一､ 施特恩-格拉赫实验

二､ 电子的自旋

三､ 四个量子数

四､ 原子的电子壳层结构

习题

*第十四章 激光和固体的量子理论简介

§14-1激光

一､ 受激吸收､自发辐射和受激辐射

二､ 产生激光的基本条件

三､ 激光器

四､ 激光的特性及其应用

五､ 激光冷却

§14-2固体的能带结构

一､ 电子共有化

二､ 能带的形成

三､ 满带､导带和禁带

四､ 导体､半导体和绝缘体

§14-3半导体

一､ 本征半导体

二､ 杂质半导体

三､ pn结

§14-4超导体

一､ 超导电现象

二､ 超导体的主要特性

三､ BCS理论

四､ 超导电性的应用

§14-5团簇和纳米材料

一､ 团簇足球烯

二､ 纳米材料

三､ 碳纳米管和石墨烯

习题

*第十五章 原子核物理和粒子物理简介

§15-1原子核的基本性质

一､ 原子核的电荷和质量

二､ 原子核的大小

三､ 核子和核的自旋与磁矩

四､ 核磁共振

五､ 核力和介子

§15-2原子核的结合能裂变和聚变

一､ 原子核的结合能

二､ 重核的裂变

三､ 轻核的聚变

§15-3原子核的放射性衰变

一､ 放射性衰变定律

二､ 放射性强度

三､ α衰变

四､ β衰变

五､ g衰变

六､ 放射性同位素的应用

§15-4粒子物理简介

一､ 粒子的发现概况

二､ 粒子的分类

三､ 粒子的相互作用

四､ 守恒定律

五､ 强子的夸克模型

六､ 粒子物理的标准模型与相互作用

§15-5宇宙学简介

一､ 哈勃定律宇宙膨胀说

二､ 大爆炸宇宙模型

三､ 宇宙的演化

四､ 大爆炸宇宙模型的成功和困难

五､ 宇宙的未来

习题

附录 MATLAB计算程序

习题答案