大学物理（Ⅱ）.pdf

书书书大学物理（）龙涛主编胡莉副主编内 容 简 介本书是根据教育部 理工科类大学物理课程教学基本要求（年版）精神，在总结长期教学实践经验的基础上编写而成的。本套书分为三册，第册包括力学基础、振动和波、狭义相对论、热学；第册包括电磁学、波动光学和量子物理等内容；第册包括基础物理知识及新科技物理基础的拓展与应用。本套书内容概括了大学物理教学的基本要求，突出物理模型，注重科学分析方法上的衔接以及基础学科与工程学科之间的联系，力求清晰、简明地阐述物理概念和规律及其应用。本书可作为高等工科院校各专业的大学物理教材，也可作为综合性大学和高等师范院校非物理类专业大学物理的教材和参考书。书中带号的内容教师可根据专业需要选讲。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（）数据大学物理（）龙涛主编北京：电子工业出版社，大 龙 物理学 高等学校 教材 中国版本图书馆 数据核字（）第 号策划编辑：王赫男责任编辑：王赫男印刷：装订：出版发行：电子工业出版社北京市海淀区万寿路 信箱邮编：开本：印张：字数：千字版次：年月第版印次：年月第次印刷定价：元凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（）。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（）。前言本书是为适应当前大学物理教学改革的要求，依据教育部 理工科类大学物理课程教学基本要求（年版）和 高等教育面向 世纪教学内容和课程体系改革计划 的精神，在汲取当前国内外优秀教学改革成果并结合我校近年来大学教学改革实践的成果的基础上编写的。大学物理是理工科学生必修的一门重要基础理论课，是基础学科与工程学科相衔接的关键性课程，是为提高学生的科学素质服务的课程。本书编写过程中力求使学生能较好地掌握物理学的基本内容、基本规律、科学的分析方法，同时培养学生的科学思想、方法和态度并激发学生的创新意识和能力。本套书内容包括五篇：力学、热学、电磁学、波动光学、量子物理及拓展应用。本套书分为三册 大学物理（）、大学物理（）、大学物理（）出版。第册包括力学基础、狭义相对论、振动和波、热学；第册包括电磁学、波动光学和量子物理等内容；第册包括基础物理知识及新科技物理基础的拓展与应用。本书的讲授时数为 学时左右。力学篇以牛顿定律为基础，从动量、角动量和能量的概念出发，着重阐述和导出了包括动量守恒、角动量守恒和机械能守恒等定律。在刚体转动部分指明了定轴转动定律与一般角动量定理的关系。狭义相对论是现代物理学的基础，主要内容是时空观的概念，机械振动和机械波是牛顿力学的延伸，也放在本篇介绍。热学篇主要介绍气体的宏观性质及其变化规律，加强了在分子理论基础上的统计概念和规律的讲解，对功、热的本质、热力学第一定律、热力学第二定律的微观意义和宏观表示式等都做了清晰的讲解。电磁学篇以库仑定律、毕奥 萨伐尔定律和法拉第定律为基础展开，再到麦克斯韦方程组。在讲解了电流的磁场之后，还根据相对论指出了电磁场规律的相对性，使学生对电磁场的性质有更深入的理解。在分析解决问题的方法上，本篇强调了对称性求解电场和磁场的分布。波动光学篇主要阐述光的干涉、光的衍射和光的偏振的基本现象与规律。量子物理基础篇的重点放在最基本的量子力学概念方面，如波粒二象性、不确定关系等，对于薛定谔方程及其应用、原子中电子运动的规律、固体物理及新技术的物理基础等做了简要陈述。拓展应用部分“渗透”了科技前沿信息，介绍了基础性物理原理在新技术领域中的应用实例。质点运动学、质点动力学、刚体定轴转动由代洪霞编写；狭义相对论、机械振动和机械波由兰明建编写；气体动理论、热力学基础由张翠玲编写；静电场、稳恒磁场、电磁感应和电磁波、量子物理基础、原子核物理和粒子物理简介、新技术的物理基础由龙涛编写；光的干涉、光的衍射、光的偏振由胡莉编写；拓展应用部分由程发银编写。编写适合教学改革需要的大学物理教材是一种探索，也是一项凝聚教师集体劳动的工程。我们在编写本教材的过程中，听取了多年来从事大学物理教学工作的老师们的意见和建议，也参考了兄弟院校的相关教材，同时也结合了我校开展大学物理教学改革的实际。本书的出版得到了重庆工商大学和电子工业出版社的大力支持，在此，我们表示衷心的感谢。由于时间仓促，加之编者水平有限，难免有不妥和疏漏之处，恳请读者批评指正。编者大学物理（）目暋暋录第三篇暋电磁学暋第8章暋静电场28.1暋电荷暋库仑定律28.1.1暋电荷28.1.2暋库仑定律38.2暋电场强度48.2.1暋电场强度48.2.2暋电场强度的叠加原理68.2.3暋电场强度的计算68.3暋电场强度通量暋高斯定理1 18.3.1暋电场线1 18.3.2暋电场强度通量1 38.3.3暋高斯定理1 48.3.4暋高斯定理的应用1 68.4暋静电场的环路定理暋电势1 98.4.1暋静电场力所做的功与路径无关1 98.4.2暋静电场的环路定理2 08.4.3暋电势能暋电势2 18.4.4暋电势的计算2 28.5暋静电场中的导体和电介质2 58.5.1暋导体的静电平衡条件2 58.5.2暋静电平衡时导体上的电荷分布2 68.5.3暋尖端放电暋静电屏蔽2 78.5.4暋电介质的极化2 98.5.5暋电介质中的高斯定理3 08.6暋电容器暋电场能量3 28.6.1暋电容器的电容3 28.6.2暋电容的计算3 38.6.3暋电容器的串联和并联3 58.6.4暋电容器的电能3 58.6.5暋静电场的能量暋能量密度3 68.7暋电流暋稳恒电场3 78.7.1暋电流暋电流密度3 78.7.2暋稳恒电场3 88.7.3暋电动势3 8本章小结3 9习题84 2暋第9章暋稳恒磁场4 69.1暋磁场暋磁感应强度4 69.1.1暋基本磁现象4 69.1.2暋磁场暋磁感应强度4 79.2暋磁通量暋磁场的高斯定理4 89.2.1暋磁感应线4 89.2.2暋磁通量暋磁场的高斯定理4 99.3暋毕奥 萨伐尔定律5 09.3.1暋毕奥 萨伐尔定律5 09.3.2暋毕奥 萨伐尔定律的应用5 29.4暋安培环路定理5 59.4.1暋安培环路定理5 59.4.2暋安培环路定理的应用5 79.5暋载流导线在磁场中所受的作用力6 09.5.1暋安培力6 09.5.2暋磁场对载流线圈的作用6 29.5.3暋磁力的功6 39.6暋带电粒子在磁场中的运动6 59.6.1暋带电粒子在磁场中的运动规律6 59.6.2暋霍尔效应6 69.6.3暋回旋加速器6 7暋暋*9.7暋磁介质中的磁场6 99.7.1暋磁介质暋磁化强度6 99.7.2暋磁介质中的安培环路定理暋磁场强度7 19.7.3暋铁磁质7 4本章小结7 6习题97 8暋第1 0章暋电磁感应和电磁波8 31 0.1暋电磁感应定律8 31 0.1.1暋电磁感应现象8 31 0.1.2暋楞次定律8 41 0.1.3暋法拉第电磁感应定律8 51 0.2暋动生电动势和感生电动势8 66大学物理(栻)1 0.2.1暋动生电动势8 71 0.2.2暋感生电动势8 91 0.2.3暋涡电流9 11 0.3暋自感和互感9 31 0.3.1暋自感电动势暋自感9 31 0.3.2暋互感电动势暋互感9 51 0.4暋磁场的能量9 71 0.5暋位移电流暋麦克斯韦方程组9 91 0.5.1暋位移电流9 91 0.5.2暋麦克斯韦方程组1 0 1暋暋*1 0.6暋电磁振荡暋电磁波1 0 21 0.6.1暋振荡电路暋电磁波的产生和传播1 0 21 0.6.2暋平面电磁波的基本性质1 0 41 0.6.3暋电磁波谱1 0 5本章小结1 0 5习题1 01 0 7第四篇暋波动光学篇暋第1 1章暋光的干涉1 1 41 1.1暋光波1 1 41 1.1.1暋光源1 1 41 1.1.2暋光的单色性与颜色1 1 51 1.2暋光的相干性 光程差1 1 51 1.2.1暋光的相干性1 1 51 1.2.2暋光程和光程差1 1 71 1.3暋杨氏双缝干涉1 1 81 1.3.1暋杨氏双缝干涉1 1 81 1.3.2暋应用分波阵面法的其他干涉实验1 2 01 1.4暋薄膜干涉1 2 21 1.4.1暋等倾干涉1 2 21 1.4.2暋增透膜和增反膜1 2 41 1.4.3暋等厚干涉1 2 51 1.5暋迈克耳孙干涉仪1 2 8本章小结1 2 9习题1 11 3 0暋第1 2章暋光的衍射1 3 31 2.1暋光的衍射暋惠更斯 菲涅耳原理1 3 31 2.1.1暋光的衍射现象1 3 37目暋暋录1 2.1.2暋惠更斯 菲涅耳原理1 3 41 2.2暋单缝衍射1 3 51 2.3暋圆孔衍射 光学仪器的分辨率1 3 71 2.3.1暋圆孔衍射1 3 71 2.3.2暋光学仪器的分辨率1 3 81 2.4暋衍射光栅1 4 01 2.4.1暋衍射光栅1 4 01 2.4.2暋光栅衍射规律1 4 11 2.4.3暋光栅光谱1 4 31 2.5暋X射线的衍射1 4 4本章小结1 4 5习题1 21 4 6暋第1 3章暋光的偏振1 4 81 3.1暋自然光和偏振光1 4 81 3.1.1暋自然光1 4 81 3.1.2暋线偏振光和部分偏振光1 4 91 3.1.3暋椭圆偏振光1 4 91 3.2暋偏振片暋马吕斯定律1 4 91 3.2.1暋偏振片的起偏和检偏1 4 91 3.2.2暋马吕斯定律1 5 01 3.3暋布儒斯特定律1 5 21 3.4暋光的双折射1 5 3本章小结1 5 5习题1 31 5 6第五篇暋量子物理暋第1 4章暋量子物理基础1 6 01 4.1暋黑体辐射暋普朗克的能量子假设1 6 01 4.1.1暋黑体暋黑体辐射1 6 01 4.1.2暋黑体辐射定律1 6 11 4.1.3暋普朗克假设暋普朗克黑体辐射公式1 6 21 4.2暋光电效应1 6 21 4.2.1暋光电效应实验规律1 6 21 4.2.2暋光子暋爱因斯坦光电效应方程1 6 31 4.2.3暋光的波粒二象性1 6 51 4.3暋康普顿散射效应1 6 61 4.4暋玻尔的氢原子理论1 6 91 4.4.1暋氢原子光谱的规律1 6 91 4.4.2暋氢原子的玻尔理论1 7 18大学物理(栻)1 4.4.3暋氢原子玻尔理论的困难1 7 31 4.5暋德布罗意波暋实物粒子的二象性1 7 31 4.5.1暋德布罗意波1 7 31 4.5.2暋德布罗意波的实验证明 汤姆孙电子衍射实验1 7 41 4.5.3暋德布罗意波的统计解释1 7 41 4.6暋测不准关系1 7 5暋暋*1 4.7暋波函数暋薛定谔方程1 7 71 4.7.1暋波函数1 7 71 4.7.2暋薛定谔方程1 7 81 4.7.3暋一维无限深势阱中运动的粒子1 7 91 4.7.4暋氢原子的薛定谔方程1 8 0本章小结1 8 1习题1 41 8 3暋*第1 5章暋原子核物理和粒子物理简介1 8 61 5.1暋原子核的一般性质1 8 61 5.1.1暋核的组成及大小1 8 61 5.1.2暋核的自旋和磁矩1 8 81 5.1.3暋核力1 8 91 5.1.4暋原子核的结合能1 9 01 5.2暋原子核的放射性衰变1 9 21 5.2.1暋原子核的稳定性1 9 21 5.2.2暋原子核的放射性和衰变定律1 9 31 5.2.3暋毩衰变1 9 61 5.3暋粒子物理简介1 9 81 5.3.1暋粒子特征暋四种相互作用和粒子分类1 9 91 5.3.2暋强子的夸克结构2 0 21 5.3.3暋相互作用的统一2 0 3本章小结2 0 4习题1 52 0 5暋第1 6章暋新技术的物理基础2 0 71 6.1暋半导体2 0 71 6.1.1暋固体的能带结构2 0 71 6.1.2暋本征半导体和杂质半导体2 0 91 6.1.3暋p n结2 1 11 6.1.4暋半导体的其他特征和应用2 1 21 6.2暋激光2 1 31 6.2.1暋自发辐射暋受激辐射2 1 31 6.2.2暋激光原理2 1 49目暋暋录1 6.2.3暋激光器2 1 61 6.2.4