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第四篇 波动3

第一章 机械振动和电磁振荡3

1．弹簧振子和谐振动3

一、弹簧振子的振动3

二、谐振动的数学分析法5

三、谐振动的矢量图表示法19

四、谐振动的能量27

2．LC振荡电路 无阻尼自由振荡32

一、LC振荡电路 无阻尼自由振荡32

二、无阻尼自由振荡的振荡方程35

三、无阻尼自由振荡的能量37

3．阻尼振动(阻尼自由振动)44

一、什么是阻尼自由振动44

二、机械振动系统的阻尼自由振动45

三、电路中的阻尼自由振荡49

4．受迫振动 共振52

一、什么是受迫振动52

二、机械振动系统的受迫振动和共振53

三、振荡电路的受迫振荡和共振59

5．同方向谐振动的合成63

一、同方向同频率的谐振动的合成64

二、同方向不同频率的谐振动的合成 拍68

6．相互垂直的谐振动的合成72

7．复杂振动的分解 频谱82

问题85

习题86

第二章 机械波和电磁波91

1．机械波的产生和传播 波动方程91

一、机械波的产生和传播 横波和纵波 波面和波线91

二、波的频率和周期 波长 波速97

三、平面简谐波的波动方程101

四、平面波波动方程的微分形式108

2．电磁波的产生和传播 平面电磁波的波动方程111

一、电磁波的产生和传播111

二、平面电磁波波动方程 电磁波的性质118

三、电磁波谱124

3．波的能量 能流密度126

一、机械波的能量 能流密度127

二、电磁波的能量 能流密度135

三、传输线和波导139

4．惠更斯原理 波的反射、折射和衍射140

一、惠更斯原理141

二、波的反射定律142

三、波的折射定律144

四、波的衍射145

5．波的叠加原理 波的干涉147

一、波的叠加原理147

二、波的干涉148

6．驻波155

7．多普勒效应163

一、声源相对媒质静止，观察者以速度v相对媒质运动164

二、观察者相对媒质静止，声源以速度v_s相对媒质运动165

三、声源和观察者同时相对媒质运动166

8．超声波169

问题171

习题172

第三章 波动光学178

1．光的干涉现象 获得相干光的方法178

一、光的干涉现象 杨氏双缝实验178

二、光的相干性183

三、菲涅耳双面镜和双棱镜实验185

四、洛埃镜实验186

2．薄膜的干涉 光程 光程差187

一、平行平面薄膜的干涉现象187

二、薄膜干涉条纹的条件 光程和光程差188

3．劈尖的干涉 牛顿环195

一、劈尖的干涉 等厚干涉条纹195

二、牛顿环200

三、相干长度205

4．迈克耳孙干涉仪208

5．光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理211

一、光的衍射现象211

二、惠更斯-菲涅耳原理212

6．单缝衍射213

一、菲涅耳波带法214

二、光强分布的定量研究——积分法221

7．光学仪器的分辨本领225

8．衍射光栅229

一、衍射光栅的衍射现象229

二、光栅衍射条纹的形成230

三、衍射光谱235

9．晶体的伦琴射线衍射 布喇格公式240

10．全息照相原理244

11．自然光与偏振光249

12．偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律252

一、偏振片的起偏和检偏252

二、马吕斯定律253

13．反射和折射起偏255

一、反射起偏255

二、折射起偏257

14．双折射现象 应用双折射产生偏振光的仪器258

一、双折射现象258

二、应用双折射产生偏振光的仪器264

15．椭圆偏振光和圆偏振光 波片266

16．偏振光的干涉269

17．人为双折射现象272

一、光弹性效应272

二、克尔效应273

问题274

习题276

第五篇 微观粒子的运动280

第一章 微观粒子的二象性280

1．热辐射 普朗克公式280

一、热辐射280

二、基尔霍夫定律282

三、绝对黑体的辐射284

四、经典理论的困难285

五、普朗克能量子假设286

六、斯忒藩-玻耳兹曼定律和维恩位移定律288

2．光电效应 爱因斯坦方程292

一、光电效应的实验定律293

二、经典理论解释光电效应的困难297

三、光子 爱因斯坦方程297

四、光电效应的应用300

3．伦琴射线的散射 康普顿效应303

4．德布罗意波及其实验验证310

5．测不准关系式315

问题319

习题319

第二章 原子的量子理论322

1．玻尔的原子理论322

一、原子的核型结构与经典理论的困难323

二、原子光谱的规律性与玻尔的基本假设326

三、夫兰克与赫兹的实验338

2．量子条件和量子数 空间量子化 电子的自旋341

一、主量子数和角量子数341

二、空间量子化和磁量子数343

三、电子自旋 自旋磁量子数347

3．多电子原子与元素周期表351

一、泡利不相容原理352

二、能量最小原理354

4．多电子原子的光学光谱和X光谱358

5．量子力学的基本概念 薛定谔方程362

一、波函数和它的统计解释362

二、薛定谔方程364

6．薛定谔方程的简单应用366

一、一维方位阱366

二、一维位垒 隧道效应372

三、氢原子374

7．受激辐射 激光379

一、光和原子的相互作用380

二、粒子数反转382

三、谐振腔 激光的形成384

四、激光的一些应用386

问题388

习题389

第三章 晶体的电子理论391

1．金属导电的电子理论 费米-狄拉克统计391

一、金属的经典电子理论及其困难392

二、金属电子的量子理论 费米-狄拉克分布395

2．金属的接触电位差 温差电动势402

一、金属的接触电位差 伏打定律402

二、温差电现象405

3．固体的能带理论简介406

一、晶体中电子的共有化 能带的形成406

二、满带和空带 导体、绝缘体和半导体409

4．半导体的导电机构412

一、半导体导电性的特点412

二、本征半导体 电子与空穴413

三、n型半导体和p型半导体417

5．p-n结 晶体管的整流和放大作用420

一、p-n结的位垒的形成420

二、p-n结的整流作用422

三、晶体三极管及其放大作用423

6．超导体简介426

问题430

第四章 原子核与基本粒子431

1．原子核的性质和组成431

一、原子核的电荷和质量431

二、原子核的大小和密度432

三、原子核的自旋和磁矩433

四、原子核的组成434

2．结合能和核力435

一、结合能和核能的应用435

二、核力和核模型438

3．放射性 衰变定律442

一、放射性442

二、衰变定律443

三、位移定则446

四、射线的探测447

五、放射性同位素的应用449

4．“基本”粒子 研究“基本”粒子的意义和途径450

一、引言450

二、研究“基本”粒子的意义451

三、研究“基本”粒子的途径452

5．“基本”粒子的性质和分类453

一、“基本”粒子的性质453

二、“基本”粒子的分类456

6．“基本”粒子的相互作用458

7．“基本”粒子模型简介467

8．“基本”粒子的应用前景469

问题471

习题472

附录一 谐振动方程的解474

附录二 受迫振动方程的解475

附录三 傅里叶级数的系数的计算477

习题答案480