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第9章 振动1

9.1 简谐振动的模型1

9.1.1 简谐振动特征与简谐振动方程1

9.1.2 描述简谐振动的特征量4

9.1.3 简谐振动的旋转矢量表示法6

9.2 单摆、复摆8

9.2.1 单摆8

9.2.2 复摆8

9.3 简谐振动的能量10

9.4 简谐振动的合成与分解12

9.4.1 两个同方向同频率简谐振动的合成12

9.4.2 两个相互垂直、同频率的简谐振动的合成15

9.4.3 两个同方向不同频率简谐振动的合成17

9.5 阻尼振动 受迫振动 共振18

9.5.1 阻尼振动18

9.5.2 受迫振动20

9.5.3 共振21

9.6 电磁振荡22

9.6.1 LC振荡器22

9.6.2 无阻尼电磁振荡及振荡方程23

9.7 非线性振动24

9.7.1 非线性振动简介24

9.7.2 非线性特征25

本章提要27

阅读材料29

习题31

第10章 波动37

10.1 机械波的概念37

10.1.1 机械波的产生37

10.1.2 横波和纵波38

10.1.3 机械波的描述38

10.1.4 波长、波的周期、频率和波速的关系39

10.2 平面简谐波40

10.2.1 平面简谐波及波函数40

10.2.2 波函数的意义42

10.3 波的能量波的强度45

10.3.1 波的能量和能流密度45

10.3.2 波的强度48

10.3.3 波的吸收50

10.3.4 声波50

10.4 波的干涉53

10.4.1 波的叠加原理53

10.4.2 波的干涉53

10.4.3 驻波56

10.5 惠更斯原理和波的衍射64

10.5.1 惠更斯原理64

10.5.2 波的衍射65

10.6 平面电磁波66

10.6.1 电磁波的产生与传播66

10.6.2 平面电磁波的性质68

10.7 多普勒效应69

10.7.1 声波的多普勒效应69

10.7.2 电磁波的多普勒效应与红移现象72

本章提要72

阅读材料75

习题77

第11章 光的干涉和衍射82

11.1 光源和光的相干性82

11.1.1 光源、单色光、相干光82

11.1.2 光的相干性、相干光的获得84

11.1.3 光程与光程差85

11.2 杨氏双缝干涉 劳埃德镜实验86

11.2.1 杨氏双缝实验86

11.2.2 劳埃德镜实验88

11.2.3 反射光的相位突变和附加光程差89

11.3.4 透镜不引起附加光程差89

11.3 薄膜干涉光学干涉测薄膜厚度90

11.3.1 薄膜干涉90

11.3.2 增透膜与高反射膜91

11.3.3 劈尖干涉 牛顿环93

11.3.4 光学干涉测薄膜厚度96

11.4 光的衍射现象和惠更斯－菲涅耳原理98

11.4.1 光的衍射现象98

11.4.2 惠更斯－菲涅耳原理98

11.5 夫琅禾费衍射99

11.5.1 单缝夫琅禾费衍射99

11.5.2 圆孔夫琅禾费衍射光学仪器的分辨率102

11.6 光栅衍射104

11.6.1 光栅衍射 光栅方程104

11.6.2 光栅光谱 缺级现象106

11.6.3 光的干涉与衍射107

11.7 X射线的衍射107

11.7.1 电磁波谱107

11.7.2 X射线的产生108

11.7.3 X射线的衍射110

11.8 光的偏振112

11.8.1 光的横波性与偏振态112

11.8.2 自然光 偏振光113

11.8.3 圆偏振光和椭圆偏振光113

11.9 起偏和检偏 马吕斯定律114

11.9.1 起偏和检偏114

11.9.2 马吕斯定律114

11.10 反射和折射时光的偏振 布儒斯特定律115

11.11 双折射117

11.11.1 寻常光和非常光117

11.11.2 光轴、单轴晶体、双轴晶体、主平面118

11.11.3 惠更斯原理解释晶体的双折射118

11.12 几何光学120

11.12.1 几何光学基本定律120

11.12.2 光在平面上的反射和折射成像122

11.12.3 光在球面上的反射和折射成像123

11.12.4 薄透镜126

本章提要128

阅读材料131

习题135

第12章 相对论基础140

12.1 力学相对性原理 伽利略变换140

12.1.1 经典力学的相对性原理140

12.1.2 经典力学的绝对时空观141

12.1.3 伽利略变换141

12.2 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换142

12.2.1 狭义相对论基本原理142

12.2.2 洛伦兹变换143

12.2.3 洛伦兹速度变换式143

12.3 狭义相对论的时空观145

12.3.1 同时性的相对性145

12.3.2 时间膨胀145

12.3.3 长度收缩146

12.3.4 经典时空观与相对论时空观的比较147

12.3.5 狭义相对论的相关实验148

12.4 狭义相对论动力学基础149

12.4.1 动量与速度的关系149

12.4.2 质量与能量的关系150

12.4.3 能量与动量的关系151

12.5 广义相对论简介153

12.5.1 光线在引力场中的弯曲154

12.5.2 水星轨道近日点的进动154

12.5.3 光谱线的引力红移154

本章提要155

阅读材料156

习题157

第13章 量子力学基础160

13.1 黑体辐射 普朗克能量子假说161

13.1.1 黑体辐射 斯特藩－玻耳兹曼定律161

13.1.2 维恩位移定律162

13.1.3 黑体辐射的瑞利－金斯公式163

13.1.4 经典物理的困惑164

13.1.5 普朗克能量子假说 普朗克公式164

13.2 光电效应 爱因斯坦的光子理论167

13.2.1 光电效应167

13.2.2 爱因斯坦的光子理论 光的波粒二象性168

13.2.3 康普顿效应170

13.3 实物粒子的波粒二象性 不确定关系171

13.3.1 德布罗意假设及实验证明171

13.3.2 德布罗意波的统计解释174

13.3.3 不确定关系174

13.4 波函数薛定谔方程176

13.4.1 波函数176

13.4.2 薛定谔方程178

13.4.3 一维无限深势阱181

13.4.4 势垒贯穿185

13.5 量子力学的基本原理187

13.5.1 状态和波函数187

13.5.2 量子力学的运动状态满足薛定谔方程188

13.5.3 定态薛定谔方程188

13.5.4 算符、力学量的平均值189

13.6 氢原子的量子力学处理方法191

13.6.1 氢原子光谱的规律性191

13.6.2 玻尔的氢原子理论192

13.6.3 玻尔理论的缺陷195

13.6.4 氢原子的量子力学理论196

13.6.5 量子条件和量子数197

13.6.6 氢原子核外电子定态波函数198

13.6.7 电子自旋200

13.7 夫兰克－赫兹实验201

本章提要204

阅读材料207

习题208

第14章 分子与固体211

14.1 晶体结构211

14.1.1 晶体的描述211

14.1.2 典型的晶体结构213

14.1.3 非晶体和准晶体214

14.2 离子结合与离子晶体216

14.2.1 原子的电离能、亲和能及电负性216

14.2.2 离子的形成与结合217

14.2.3 离子晶体的内聚能218

14.3 共价结合与共价晶体220

14.3.1 氢分子中的共价键220

14.3.2 共价结合的饱和性和方向性221

14.3.3 共价晶体的结构223

14.3.4 共价晶体的内聚能223

14.4 金属结合与金属晶体224

14.5 能带、导体和绝缘体225

14.5.1 固体的能带结构225

14.5.2 导体、半导体和绝缘体227

14.5.3 PN结、半导体器件229

14.5.4 纳米材料230

本章提要232

阅读材料233

习题238

习题参考答案239

参考文献247