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第三篇 电磁学3

第7章 静电场3

7.1电荷与库仑定律3

7.1.1电荷3

7.1.2点电荷3

7.1.3库仑定律4

7.1.4叠加原理4

7.2电场与电场强度5

7.2.1电场5

7.2.2电场强度6

7.2.3电场强度的计算6

7.3静电场的高斯定理12

7.3.1电场线12

7.3.2“静电场”电场线的性质13

7.3.3电通量13

7.3.4静电场的高斯定理15

7.3.5高斯定理的应用举例17

7.4静电力的功电势21

7.4.1静电力的功21

7.4.2静电场的环路定理22

7.4.3电势差和电势23

7.4.4电势的计算24

7.4.5等势面27

7.4.6电场强度与电势梯度的关系28

7.5静电场中的导体29

7.5.1导体的静电平衡条件29

7.5.2静电平衡时导体上的电荷分布30

7.5.3导体表面附近的电场强度与面上对应点的电荷面密度的关系31

7.5.4孤立导体的形状对电荷分布的影响32

7.5.5导体静电平衡时的讨论方法32

7.5.6静电屏蔽33

7.6电容器电场的能量35

7.6.1孤立导体的电容35

7.6.2电容器及其电容35

7.6.3电容器的串联和并联37

7.6.4电场的能量39

7.7介质中的静电场40

7.7.1电介质的电结构40

7.7.2电介质的极化40

7.7.3电极化强度 极化电荷与极化强度的关系41

7.7.4电极化强度P与场强E的关系41

7.7.5有介质时的高斯定理42

习题44

第8章 恒定电流和稳恒磁场48

8.1恒定电流48

8.1.1电流强度和电流密度48

8.1.2电流的连续性方程和恒定电流条件49

8.1.3欧姆定律50

8.1.4焦耳定律50

8.1.5闭合电路的欧姆定律50

8.1.6含源电路的欧姆定律51

8.1.7基尔霍夫方程组52

8.2磁场 磁感应强度53

8.2.1磁现象53

8.2.2磁感应强度53

8.3毕奥—萨伐尔定律54

8.3.1毕奥-萨伐尔定律的定义55

8.3.2运动点电荷的磁场55

8.3.3毕奥-萨伐尔定律的应用56

8.4磁场的高斯定理59

8.5磁场的安培环路定理61

8.5.1安培环路定理61

8.5.2安培环路定理的应用62

8.6磁场对运动电荷的作用64

8.6.1洛伦兹力64

8.6.2带电粒子在均匀磁场中的运动65

8.6.3霍尔效应66

8.7磁场对载流导线的作用66

8.7.1安培定律66

8.7.2两平行长直电流之间的相互作用67

8.7.3电流强度的单位——“安培”的定义68

8.7.4磁力对载流导线做的功68

8.8磁场对载流线圈的磁力矩70

8.9磁场中的磁介质 磁场强度71

8.9.1磁介质的磁化强度72

8.9.2磁化电流73

8.9.3磁场强度有磁介质时的安培环路定理74

习题77

第9章 电磁感应81

9.1电源电动势81

9.1.1非静电力81

9.1.2电动势82

9.2电磁感应定律83

9.2.1电磁感应现象83

9.2.2楞次定律83

9.2.3法拉第电磁感应定律84

9.3动生电动势86

9.3.1动生电动势的定义87

9.3.2交流发电机的基本原理88

9.4感生电动势和感生电场89

9.4.1感生电场89

9.4.2感生电场和感应电动势的计算92

9.4.3感生电场的应用94

9.5自感和互感94

9.5.1自感现象94

9.5.2自感系数和自感电动势的计算95

9.5.3互感现象96

9.5.4互感系数和互感电动势的计算96

9.6磁场的能量97

9.6.1 RL串联电路97

9.6.2自感线圈的磁能99

9.6.3互感线圈的磁能99

9.6.4磁场的能量100

9.7位移电流麦克斯韦方程组100

9.7.1位移电流100

9.7.2麦克斯韦方程组102

习题103

第10章 电磁波理论107

10.1电磁振荡107

10.2电磁波的产生108

10.2.1从电磁振荡到电磁波108

10.2.2偶极振子发射的电磁波109

10.3电磁波的性质110

10.3.1电磁波的基本性质110

10.3.2电磁波的能量111

10.4电磁波的应用111

习题112

第四篇 光学117

第11章 波动光学117

11.1光波 相干光 光程差117

11.1.1光波117

11.1.2相干光118

11.1.3光程和光程差121

11.2光波的干涉 双缝干涉123

11.2.1杨氏双缝干涉实验123

11.2.2干涉明暗条纹的位置124

11.2.3杨氏双缝干涉的光强分布125

11.2.4缝宽对干涉条纹的影响 空间相干性125

11.2.5菲涅耳双镜实验127

11.2.6劳埃德镜实验127

11.3薄膜干涉128

11.3.1等倾干涉128

11.3.2等厚干涉133

11.3.3迈克耳孙干涉仪138

11.3.4时间相干性140

11.4光波的衍射 惠更斯-菲涅耳原理141

11.4.1光波的衍射现象141

11.4.2惠更斯-菲涅耳原理141

11.4.3菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射142

11.5单缝衍射 光栅衍射142

11.5.1单缝的夫琅禾费衍射142

11.5.2圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨率145

11.5.3光栅衍射148

11.5.4 X射线的衍射153

11.6光的偏振性 自然光和偏振光154

11.6.1光的偏振性 马吕斯定律155

11.6.2反射光和折射光的偏振159

11.6.3双折射偏振棱镜161

11.6.4旋光现象166

11.6.5偏振光的干涉167

习题176

第五篇 近代物理181

第12章 相对论181

12.1绝对时空观 伽利略变换181

12.1.1绝对时空观181

12.1.2伽利略坐标变换181

12.2狭义相对论的基本原理182

12.3洛伦兹变换182

12.4狭义相对论的时空观184

12.4.1同时性的相对性184

12.4.2时间膨胀185

12.4.3空间塌缩185

12.4.4狭义相对论的速度变换公式185

12.5相对论的质量和能量186

12.5.1相对论质量186

12.5.2相对论动能和能量187

12.6广义相对论的建立187

12.6.1引力质量与惯性质量的等同性188

12.6.2等效原理188

习题189

第13章 量子力学基础192

13.1黑体辐射 普朗克量子假说192

13.1.1黑体辐射192

13.1.2黑体辐射的实验规律194

13.1.3普朗克能量子假说194

13.2光电效应196

13.2.1光电效应的实验规律196

13.2.2光电效应的理论解释光量子假设197

13.2.3光的波粒二象性199

13.3德布罗意物质波199

13.3.1德布罗意假设199

13.3.2德布罗意物质波的实验证明200

13.3.3德布罗意物质波的应用202

13.4不确定关系202

13.4.1位置和动量的不确定关系202

13.4.2能量和时间的不确定关系203

13.5波函数204

13.5.1波函数的概念204

13.5.2波函数的统计性解释205

13.5.3波函数的性质206

13.6薛定谔方程207

13.6.1薛定谔方程207

13.6.2定态薛定谔方程208

13.6.3态叠加原理208

13.7一维无限深势阱209

习题211

第14章 凝聚态物理基础213

14.1金属的自由电子气模型213

14.1.1金属自由电子气模型214

14.1.2电子能级和波函数215

14.1.3自由电子气模型中电子状态数密度215

14.1.4费米能级和能量216

14.1.5金属导电的量子理论217

14.2固体的能带理论218

14.2.1电子共有化218

14.2.2能带的形成219

14.2.3满带、导带和禁带220

14.2.4导体、绝缘体和半导体220

14.3半导体222

14.3.1半导体的导电机理222

14.3.2本征半导体和杂质半导体222

14.3.3电阻和温度的关系223

14.3.4半导体的光电导现象223

14.3.5 PN结的形成与特性224

14.3.6半导体器件226

习题230

习题参考答案232

参考文献237