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第五部分 相对论基础1

第十八章 狭义相对论2

第一节 伽利略相对性原理2

一、伽利略相对性原理的内容3

二、伽利略变换4

三、经典力学的绝对时空观（伽利略-牛顿时空观）7

第二节 狭义相对论的基本原理8

一、电磁学向伽利略-牛顿相对性原理提出的挑战8

二、狭义相对论基本原理的内容15

第三节 洛伦兹变换17

一、洛伦兹变换的内容18

二、洛伦兹坐标变换的推导20

三、相对论速度变换公式22

第四节 狭义相对论的时空观25

一、同时的相对性25

二、时间延缓效应28

三、长度的相对性32

第五节 相对论的质量、动量和能量36

一、相对论质量36

二、相对论力学动力学方程41

三、相对论动能42

四、相对论质量和能量的关系44

五、动量与能量的关系46

第六节 物理学思想与方法简述47

习题49

第十九章 广义相对论简介50

第一节 惯性质量与引力质量51

第二节 广义相对论的基本假设53

一、爱因斯坦升降机的理想实验53

二、直线加速参考系中的惯性力54

三、等效原理55

四、局域惯性系56

五、广义相对性原理58

第三节 广义相对论的检验58

一、行星近日点的进动58

二、光线在引力场中偏折59

三、雷达回波延迟59

第四节 有引力场的空间与时间60

第五节 物理学思想与方法简述61

习题62

第六部分 量子物理63

第二十章 光（辐射）的波粒二象性65

第一节 热辐射 普朗克的量子假设65

一、热辐射的基本概念66

二、基尔霍夫辐射定律68

三、绝对黑体69

四、绝对黑体的热辐射实验定律70

五、经典理论的困难和普朗克的能量子假设73

第二节 光电效应75

一、光电效应的实验规律75

二、光电效应与光的波动学的剧烈冲突78

三、爱因斯坦的光量子论及其对光电效应的解释79

四、多光子光电效应82

五、内光电效应83

第三节 康普顿效应83

一、实验规律83

二、X射线实验结果的解释85

三、简短的历史回顾88

第四节 光的波粒二象性88

一、爱因斯坦光量子关系式89

二、单光子双缝干涉实验分析89

三、光子的不确定性原理92

第五节 物理学思想与方法简述93

习题94

第二十一章 电子的波粒二象性96

第一节 德布罗意假设96

第二节 德布罗意波的实验证明98

一、戴维孙-革末电子衍射实验98

二、电子显微镜101

第三节 不确定性关系102

一、电子单缝衍射实验103

二、不确定性关系的讨论104

第四节 波函数及其统计诠释106

一、德布罗意平面波107

二、波函数的统计诠释108

三、统计诠释对波函数提出的要求114

第五节 物理学思想与方法简述116

习题117

第二十二章 薛定谔方程118

第一节 自由粒子的薛定谔方程118

一、方程的形式118

二、方程的讨论119

第二节 力场中粒子的薛定谔方程121

一、方程的形式121

二、算符与方程122

第三节 定态薛定谔方程123

一、分离变量法123

二、定态的基本特征125

第四节 一维无限深势阱中的粒子126

一、一维无限深势阱模型126

二、薛定谔方程及其解127

三、结果讨论——解的物理意义129

第五节 势垒与隧道效应132

一、薛定谔方程133

二、方程的讨论134

三、隧道效应的应用135

第六节 物理学思想与方法简述136

习题137

第二十三章 氢原子中的电子139

第一节 氢原子的玻尔模型139

一、玻尔模型的历史背景139

二、玻尔氢原子结构模型要点141

第二节 用薛定谔方程解氢原子问题144

一、玻尔模型的缺陷144

二、氢原子的薛定谔方程145

第三节 量子数的物理解释151

一、主量子数和能量量子化152

二、角量子数和角动量量子化153

三、磁量子数和角动量空间量子化155

第四节 氢原子的波函数与概率密度156

一、低量子数的氢原子波函数156

二、电子概率的径向分布157

三、电子概率的角度分布160

第五节 物理学思想与方法简述162

习题164

第七部分 激光165

第二十四章 激光原理166

第一节 激光概述166

一、激光的诞生166

二、激光器的分类167

第二节 原子的能级、分布和跃迁169

一、原子在能级上的分布169

二、原子能级跃迁170

第三节 光的吸收与辐射172

一、自发辐射172

二、受激吸收173

三、受激辐射173

第四节 爱因斯坦辐射理论174

一、自发辐射系数A174

二、受激吸收系数B12176

三、受激辐射系数B21176

四、爱因斯坦系数A21,B12和B21之间的关系177

第五节 产生激光的基本物理条件180

一、两对基本矛盾180

二、解决矛盾的方法181

第六节 激光器的工作原理183

一、激活介质粒子数反转的实现183

二、谐振腔的振荡阈值条件185

三、谐振腔的选频187

第七节 氦氖激光器187

一、氦氖激光器的结构图188

二、氦氖激光器的工作原理188

第八节 物理学思想与方法简述191

习题192

第八部分 固体物理基础193

第二十五章 晶体结构与结合力194

第一节 晶体结构及其描述194

一、晶体的性质194

二、晶体结构的实验研究199

三、空间点阵202

第二节 布喇菲格子205

一、7个晶系205

二、14种布喇菲空间点阵（空间格子）206

第三节 晶体的结合力207

一、影响晶体结合力的若干因素208

二、晶体中粒子的结合力211

第四节 晶体的结合能214

一、定义214

二、经验原子对势215

第五节 离子晶体的结合能218

一、离子晶体的点阵结构218

二、离子晶体的热力学能218

三、整个点阵离子对势能的计算219

第六节 物理学思想与方法简述222

习题223

第二十六章 晶格振动225

第一节 晶体的热学性质225

一、晶体中粒子的热运动225

二、晶体的摩尔热容226

三、固体的热传导228

四、热膨胀228

第二节 一维晶格振动230

一、一维无限长弹簧振子链模型230

二、原子振动的运动学描述231

三、原子振动的动力学描述231

四、耦合振动方程的解233

第三节 格波236

一、格波的物理意义236

二、玻恩-冯卡门边界条件237

三、k的取值数目237

四、格波与原子振动239

第四节 物理学思想与方法简述240

习题241

第二十七章 能带论基础242

第一节 固体能带的形成243

一、固体是原子的组合243

二、晶体中电子能带的形成243

第二节 固体中电子的波函数245

一、近似处理方法246

二、晶体中电子的波函数——布洛赫函数247

第三节 晶体的能带结构250

一、满带、导带和空带250

二、导体、绝缘体及半导体的能带255

第四节 固体能带理论基础257

一、克朗尼格-朋奈模型257

二、求解周期场中定态薛定谔方程的基本思路258

三、数学处理与结果讨论259

第五节 物理学思想与方法简述268

习题269

第二十八章 半导体270

第一节 本征半导体270

一、元素半导体271

二、化合物半导体273

第二节 掺杂半导体275

一、施主型杂质与N型半导体275

二、受主型杂质与P型半导体277

第三节 杂质能级的计算279

一、类氢模型279

二、类氢施主杂质能级的计算279

三、晶体中电子有效质量的物理意义280

第四节 PN结282

一、PN结的空间电荷区282

二、内建电场（自建电场）283

三、接触势垒284

四、PN结的整流效应284

第五节 物理学思想与方法简述287

习题287

第二十九章 物质的电磁性质289

第一节 电介质及其极化289

一、分子（原子）的电结构289

二、电介质极化的微观机理292

三、极化面电荷293

四、极化强度矢量294

第二节 电介质的特殊效应299

一、压电效应299

二、铁电体302

第三节 磁介质及其磁化304

一、物质磁性的起源305

二、磁介质的磁化机理308

三、磁化电流311

四、磁化强度矢量312

五、磁场强度矢量315

六、磁介质的磁化规律317

第四节 磁性材料320

一、磁性材料的分类320

二、铁磁性材料的磁化规律321

三、铁磁性材料的磁化机理323

第五节 物理学思想与方法简述325

习题326

第九部分 原子核物理327

第三十章 原子核328

第一节 原子核的基本特征及其组成328

一、原子核的电荷和电荷数328

二、原子核的质量和质量数329

三、原子核形状、大小与密度335

四、核力的基本性质337

第二节 原子核的结合能339

一、质量亏损339

二、核结合能340

三、比结合能342

第三节 原子核的衰变与放射性343

一、α衰变344

二、β衰变346

三、γ衰变350

第四节 放射性衰变的一般规律351

一、指数衰变规律351

二、放射性衰变中的几个重要物理量353

第五节 原子核反应357

一、实验358

二、核反应的一般表示式358

三、核反应的类型359

四、核反应过程的守恒定律360

第六节 重核的裂变及应用361

一、获取原子能的物理基础361

二、原子核裂变363

三、链式反应和反应堆367

第七节 轻核聚变368

一、基本的聚变反应过程369

二、受控热核反应370

第八节 物理学思想与方法简述371

习题372

习题参考答案373

物理名词索引（中英文对照）376

参考文献387