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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3

9.1.1 电荷是量子化的3

9.1.2 电荷守恒定律4

9.1.3 库仑定律4

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7

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17

9.3.1 电场线17

9.3.2 电场强度通量18

9.4 静电场的高斯定理与安培环路定理21

9.4.1 静电场的高斯定理21

9.4.2 应用高斯定理求电场强度23

9.4.3 静电场的安培环路定理28

9.5 电势与电势差30

9.5.1 电势能30

9.5.2 电势32

9.5.3 电势差32

9.5.4 电势的计算33

9.6 电场强度与电势的关系36

9.6.1 等势面36

9.6.2 电场强度与电势的微分关系38

9.7 电场对电荷的作用41

9.7.1 带电粒子在电场中受力及其运动41

9.7.2 电偶极子在均匀电场中所受的力矩42

习题43

第10章 静电场中的导体和电介质48

10.1 静电场中的导体48

10.1.1 导体的静电平衡条件48

10.1.2 导体处于静电平衡时的性质49

10.1.3 静电屏蔽51

10.1.4 有导体存在时静电场的电场强度和电势的计算52

10.2 电容与电容器56

10.2.1 孤立导体的电容56

10.2.2 电容器及其电容56

10.2.3 电容器的连接方式59

10.3 静电场中的电介质60

10.3.1 电介质对电场的影响60

10.3.2 电介质的极化61

10.3.3 充满均匀电介质的电场63

10.4 有电介质时的高斯定理与安培环路定理64

10.4.1 有电介质时的高斯定理64

10.4.2 有电介质时的安培环路定理66

10.5 电场的能量67

10.5.1 电容器储存的能量67

10.5.2 电场的能量67

习题69

第11章 恒定磁场73

11.1 恒定电流与恒定电场73

11.1.1 电流和电流密度73

11.1.2 电流的连续性方程75

11.1.3 恒定电流和恒定电场75

11.1.4 欧姆定律的微分形式77

11.1.5 电动势77

11.2 磁场与磁感应强度79

11.2.1 磁场79

11.2.2 磁感应强度79

11.3 毕奥-萨伐尔定律及应用80

11.3.1 毕奥-萨伐尔定律80

11.3.2 磁场叠加原理81

11.3.3 毕奥-萨伐尔定律的应用82

11.3.4 运动电荷的磁场87

11.4 磁感应线与磁通量89

11.4.1 磁感应线89

11.4.2 磁通量90

11.5 磁场的高斯定理与安培环路定理90

11.5.1 磁场的高斯定理91

11.5.2 磁场的安培环路定理91

11.5.3 应用安培环路定理求磁感应强度93

11.6 磁场对电流的作用98

11.6.1 安培定律98

11.6.2 两平行无限长载流直导线间的相互作用力100

11.6.3 磁场对载流线圈的作用101

11.6.4 磁场力做功103

11.7 磁场对运动电荷的作用105

11.7.1 洛伦兹力105

11.7.2 带电粒子在均匀磁场中的运动106

11.7.3 霍尔效应108

11.8 磁场中的磁介质109

11.8.1 磁介质及其磁化109

11.8.2 有磁介质时的高斯定理111

11.8.3 有磁介质时的安培环路定理112

11.8.4 铁磁质114

习题116

第12章 变化的磁场和电场124

12.1 电磁感应的基本定律124

12.1.1 法拉第电磁感应定律124

12.1.2 楞次定律127

12.2 动生电动势128

12.2.1 动生电动势的非静电力128

12.2.2 动生电动势的计算129

12.3 感生电场假设132

12.3.1 感生电动势的非静电力132

12.3.2 感生电场的高斯定理与安培环路定理132

12.3.3 感生电动势的计算134

12.3.4 涡电流137

12.3.5 导体在变化磁场里运动时的感应电动势137

12.4 自感与互感139

12.4.1 自感139

12.4.2 互感141

12.5 磁场的能量144

12.5.1 自感储存的能量144

12.5.2 磁场的能量144

12.6 位移电流假设146

12.6.1 位移电流146

12.6.2 感生磁场的高斯定理与安培环路定理148

12.7 麦克斯韦方程组150

12.7.1 电场的性质150

12.7.2 磁场的性质151

12.7.3 麦克斯韦方程组积分形式152

12.8 电磁波153

12.8.1 电磁波的产生和传播153

12.8.2 电磁波的性质155

12.8.3 电磁波的能量156

12.8.4 电磁波谱157

习题158

第5篇 近代物理学165

第13章 狭义相对论165

13.1 经典力学的伽利略变换与时空观165

13.1.1 经典力学的伽利略变换165

13.1.2 经典力学的时空观166

13.1.3 经典力学的相对性原理167

13.2 狭义相对论的基本原理169

13.3 洛伦兹变换170

13.3.1 洛伦兹坐标变换170

13.3.2 洛伦兹速度变换172

13.4 狭义相对论的时空观174

13.4.1 长度缩短174

13.4.2 时间延缓176

13.4.3 同时的相对性177

13.4.4 同时性与因果律177

13.5 狭义相对论动力学基础178

13.5.1 质量和速度的关系178

13.5.2 动力学基本方程179

13.5.3 质量和能量的关系180

13.5.4 能量和动量的关系182

习题182

第14章 早期量子论185

14.1 黑体辐射与普朗克量子假设185

14.1.1 热辐射及其描述185

14.1.2 黑体辐射规律186

14.1.3 普朗克量子假设187

14.2 光电效应与爱因斯坦光子假设190

14.2.1 光电效应的实验规律190

14.2.2 爱因斯坦光子假设192

14.3 康普顿效应194

14.3.1 康普顿效应194

14.3.2 光的波粒二象性198

14.4 氢原子光谱与玻尔理论200

14.4.1 氢原子光谱规律200

14.4.2 原子的核式结构模型201

14.4.3 玻尔的氢原子理论202

14.4.4 玻尔理论的成就与局限性206

习题206

第15章 量子力学初步209

15.1 微观粒子的波粒二象性209

15.1.1 德布罗意假设209

15.1.2 德布罗意假设的实验验证210

15.2 不确定关系213

15.3 波函数及其统计解释216

15.3.1 波函数216

15.3.2 波函数的统计解释217

15.4 态叠加原理218

15.5 算符与平均值220

15.5.1 力学量算符220

15.5.2 本征值方程221

15.5.3 平均值221

15.6 薛定谔方程222

15.6.1 薛定谔方程222

15.6.2 定态薛定谔方程223

15.7 薛定谔方程的应用223

15.7.1 一维无限深方形势阱223

15.7.2 隧道效应227

15.7.3 一维线性简谐振子229

15.7.4 氢原子230

15.8 电子的自旋233

15.8.1 施特恩-格拉赫实验233

15.8.2 电子自旋假设233

15.8.3 四个量子数234

15.9 全同性原理235

15.10 原子的壳层结构与元素周期表236

15.10.1 泡利不相容原理237

15.10.2 能量最小原理238

习题240

第16章 现代科学与高新技术物理基础专题243

16.1 原子核物理243

16.1.1 原子核的基本性质243

16.1.2 原子核的结合能246

16.1.3 原子核的衰变规律248

16.1.4 原子核能的应用254

16.2 粒子物理257

16.2.1 粒子的分类257

16.2.2 粒子的相互作用260

16.2.3 粒子的一些特性和规律261

16.2.4 强子的夸克模型262

16.3 激光264

16.3.1 自发辐射和受激辐射264

16.3.2 激光器265

16.3.3 激光产生的原理266

16.3.4 氦-氖激光器269

16.3.5 激光的特性和应用270

16.4 固体的能带结构271

16.4.1 电子共有化271

16.4.2 能带的形成272

16.4.3 导体、半导体和绝缘体272

16.4.4 半导体的导电机制273

16.4.5 半导体的特性及其应用275

16.5 纳米技术278

16.5.1 纳米技术的基本概念278

16.5.2 扫描隧穿显微镜与纳米技术278

16.5.3 纳米材料的奇异特性及应用280

16.6 超导电性282

16.6.1 超导体的发现与发展282

16.6.2 超导体的基本性质283

16.6.3 超导电性理论简介285

16.6.4 超导的应用前景285

习题286

习题参考答案288

参考文献295

附录A 历年诺贝尔物理学奖获得者296

附录B 常用基本物理常量307

附录C 本书中常用物理量的符号和单位308