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第4篇 电磁学3

第9章 真空中的静电场3

9.1 电荷及其相互作用4

9.1.1 电荷是量子化的4

9.1.2 电荷守恒定律4

9.1.3 库仑定律5

9.1.4 静电力叠加原理6

9.2 电场与电场强度7

9.2.1 电场7

9.2.2 电场强度8

9.2.3 电场叠加原理8

9.2.4 电场强度的计算9

9.3 电场线与电场强度通量16

9.3.1 电场线16

9.3.2 电场强度通量17

9.4 静电场的高斯定理与安培环路定理19

9.4.1 静电场的高斯定理20

9.4.2 应用高斯定理求电场强度21

9.4.3 静电场的安培环路定理26

9.5 电势与电势差28

9.5.1 电势能28

9.5.2 电势29

9.5.3 电势差30

9.5.4 电势的计算30

9.6 电场强度与电势的关系34

9.6.1 等势面34

9.6.2 电场强度与电势的微分关系35

9.7 电场对电荷的作用38

9.7.1 带电粒子在电场中受力及其运动38

9.7.2 电偶极子在均匀电场中所受的力矩39

习题40

第10章 静电场中的导体和电介质45

10.1 =静电场中的导体46

10.1.1 导体的静电平衡条件46

10.1.2 导体处于静电平衡时的性质46

10.1.3 静电屏蔽49

10.1.4 有导体存在时静电场的电场强度和电势的计算49

10.2 电容与电容器53

10.2.1 孤立导体的电容53

10.2.2 电容器及其电容53

10.2.3 电容器的连接方式55

10.3 静电场中的电介质57

10.3.1 电介质对电场的影响57

10.3.2 电介质的极化58

10.3.3 充满均匀电介质的电场59

10.4 有电介质时的高斯定理与安培环路定理60

10.4.1 有电介质时的高斯定理60

10.4.2 有电介质时的安培环路定理62

10.5 电场的能量63

10.5.1 电容器储存的能量63

10.5.2 电场的能量63

习题65

第11章 恒定磁场69

11.1 恒定电流与恒定电场70

11.1.1 电流和电流密度70

11.1.2 电流的连续性方程71

11.1.3 恒定电流和恒定电场72

11.1.4 欧姆定律的微分形式73

11.1.5 电动势73

11.2 磁场与磁感应强度75

11.2.1 磁场75

11.2.2 磁感应强度75

11.3 毕奥-萨伐尔定律及应用76

11.3.1 毕奥-萨伐尔定律76

11.3.2 磁场叠加原理77

11.3.3 毕奥-萨伐尔定律的应用77

11.3.4 运动电荷的磁场82

11.4 磁感应线与磁通量83

11.4.1 磁感应线83

11.4.2 磁通量84

11.5 磁场的高斯定理与安培环路定理85

11.5.1 磁场的高斯定理85

11.5.2 磁场的安培环路定理85

11.5.3 应用安培环路定理求磁感应强度87

11.6 磁场对电流的作用91

11.6.1 安培定律91

11.6.2 两平行无限长载流直导线间的相互作用力94

11.6.3 磁场对载流线圈的作用94

11.6.4 磁场力做功96

11.7 磁场对运动电荷的作用97

11.7.1 洛伦兹力97

11.7.2 带电粒子在均匀磁场中的运动98

11.7.3 霍尔效应100

11.8 磁场中的磁介质101

11.8.1 磁介质及其磁化101

11.8.2 有磁介质时的高斯定理103

11.8.3 有磁介质时的安培环路定理103

11.8.4 铁磁质105

习题107

第12章 变化的磁场和电场115

12.1 电磁感应的基本定律116

12.1.1 法拉第电磁感应定律116

12.1.2 楞次定律119

12.2 动生电动势119

12.2.1 动生电动势的非静电力119

12.2.2 动生电动势的计算120

12.3 感生电场假设122

12.3.1 感生电动势的非静电力122

12.3.2 感生电场的高斯定理与安培环路定理123

12.3.3 感生电动势的计算125

12.3.4 涡电流127

12.3.5 导体在变化磁场里运动时的感应电动势128

12.4 自感与互感129

12.4.1 自感129

12.4.2 互感131

12.5 磁场的能量133

12.5.1 自感储存的能量133

12.5.2 磁场的能量134

12.6 位移电流假设136

12.6.1 位移电流136

12.6.2 感生磁场的高斯定理与安培环路定理137

12.7 麦克斯韦方程组139

12.7.1 电场的性质139

12.7.2 磁场的性质140

12.7.3 麦克斯韦方程组积分形式141

12.8 电磁波142

12.8.1 电磁波的产生和传播142

12.8.2 电磁波的性质143

12.8.3 电磁波的能量144

12.8.4 电磁波谱145

习题146

第5篇 近代物理学155

第13章 狭义相对论155

13.1 经典力学的伽利略变换与时空观156

13.1.1 经典力学的伽利略变换156

13.1.2 经典力学的时空观157

13.1.3 经典力学的相对性原理157

13.2 狭义相对论的基本原理159

13.3 洛伦兹变换160

13.3.1 洛伦兹坐标变换160

13.3.2 洛伦兹速度变换162

13.4 狭义相对论的时空观164

13.4.1 长度缩短164

13.4.2 时间延缓165

13.4.3 同时的相对性166

13.4.4 同时性与因果律167

13.5 狭义相对论动力学基础167

13.5.1 质量和速度的关系168

13.5.2 动力学基本方程169

13.5.3 质量和能量的关系169

13.5.4 能量和动量的关系170

习题171

第14章 早期量子论175

14.1 黑体辐射与普朗克量子假设176

14.1.1 热辐射及其描述176

14.1.2 黑体辐射规律176

14.1.3 普朗克量子假设178

14.2 光电效应与爱因斯坦光子假设180

14.2.1 光电效应的实验规律180

14.2.2 爱因斯坦光子假设182

14.3 康普顿效应184

14.3.1 康普顿效应184

14.3.2 光的波粒二象性188

14.4 氢原子光谱与玻尔理论189

14.4.1 氢原子光谱规律189

14.4.2 原子的核式结构模型190

14.4.3 玻尔的氢原子理论191

14.4.4 玻尔理论的成就与局限性194

习题195

第15章 量子力学初步199

15.1 微观粒子的波粒二象性200

15.1.1 德布罗意假设200

15.1.2 德布罗意假设的实验验证201

15.2 不确定关系204

15.3 波函数及其统计解释207

15.3.1 波函数207

15.3.2 波函数的统计解释208

15.4 态叠加原理209

15.5 算符与平均值210

15.5.1 力学量算符210

15.5.2 本征值方程211

15.5.3 平均值211

15.6 薛定谔方程212

15.6.1 薛定谔方程212

15.6.2 定态薛定谔方程212

15.7 薛定谔方程的应用213

15.7.1 一维无限深方形势阱213

15.7.2 隧道效应216

15.7.3 一维线性简谐振子218

15.7.4 氢原子219

15.8 电子的自旋221

15.8.1 施特恩-格拉赫实验221

15.8.2 电子自旋假设222

15.8.3 四个量子数223

15.9 全同性原理223

15.10 原子的壳层结构与元素周期表225

15.10.1 泡利不相容原理225

15.10.2 能量最小原理226

习题228

第16章 现代科学与高新技术物理基础专题231

16.1 原子核物理232

16.1.1 原子核的基本性质232

16.1.2 原子核的结合能234

16.1.3 原子核的衰变规律236

16.1.4 原子核能的应用240

16.2 粒子物理242

16.2.1 粒子的分类242

16.2.2 粒子的相互作用244

16.2.3 粒子的一些特性和规律245

16.2.4 强子的夸克模型246

16.3 激光247

16.3.1 自发辐射和受激辐射247

16.3.2 激光器248

16.3.3 激光产生的原理249

16.3.4 氦-氖激光器251

16.3.5 激光的特性和应用252

16.4 固体的能带结构252

16.4.1 电子共有化252

16.4.2 能带的形成253

16.4.3 导体、半导体和绝缘体254

16.4.4 半导体的导电机制255

16.4.5 半导体的特性及其应用256

16.5 纳米技术258

16.5.1 纳米技术的基本概念258

16.5.2 扫描隧穿显微镜与纳米技术258

16.5.3 纳米材料的奇异特性及应用259

16.6 超导电性260

16.6.1 超导体的发现与发展261

16.6.2 超导体的基本性质261

16.6.3 超导电性理论简介263

16.6.4 超导的应用前景263

习题264

附录A 历年诺贝尔物理学奖获得者267

附录B 常用基本物理常量269

附录C 本书中常用物理量的符号和单位271

参考文献275