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第3篇 热学3

第9章 气体动理论3

9.1平衡状态 理想气体状态方程3

9.1.1宏观描述与微观描述3

9.1.2理想气体状态方程5

9.2理想气体的压强公式与温度公式6

9.2.1理想气体分子模型与压强公式6

9.2.2气体分子的平均平动动能与温度的关系10

9.3能量按自由度均分定理 理想气体的内能11

9.3.1自由度11

9.3.2气体分子的自由度12

9.3.3能量均分定理12

9.3.4理想气体的内能14

9.4麦克斯韦速率分布律15

9.4.1麦克斯韦分子速率分布定律15

9.4.2气体分子速率的三种统计平均值17

9.5分子数按能量分布的统计规律18

9.5.1玻耳兹曼能量分布律19

9.5.2重力场中微粒按高度的分布20

9.6分子碰撞和平均自由程21

9.6.1分子的平均碰撞频率21

9.6.2分子的平均自由程22

本章要点23

习题923

第10章 热力学基础26

10.1体积功 热量 内能26

10.1.1体积功26

10.1.2热量27

10.1.3内能27

10.2热力学第一定律及其应用28

10.2.1热力学第一定律28

10.2.2热力学第一定律的过程应用29

10.3循环过程与循环效率33

10.3.1循环过程33

10.3.2正循环、热机效率33

10.3.3逆循环、制冷系数35

10.4卡诺循环与卡诺定理37

10.4.1卡诺循环37

10.4.2卡诺定理38

10.5热力学第二定律39

10.5.1自发过程的方向性39

10.5.2热力学第二定律的两种表述40

10.5.3热力学第二定律的统计意义40

10.6熵与熵增原理42

10.6.1玻耳兹曼公式42

10.6.2熵增原理42

10.6.3克劳修斯熵公式43

阅读材料7热力学第三定律43

本章要点46

习题1047

第4篇 振动与波53

第11章 机械振动53

11.1简谐振动的基本概念和规律53

11.1.1简谐振动的动力学方程及其解——运动方程53

11.1.2描述简谐振动的特征量55

11.2旋转矢量58

11.3简谐振动的能量59

11.4阻尼振动 受迫振动和共振60

11.4.1阻尼振动60

11.4.2受迫振动61

11.5简谐振动的合成63

11.5.1同方向、同频率简谐振动的合成63

11.5.2同方向、不同频率简谐振动的合成拍64

11.5.3相互垂直的同频率简谐振动的合成65

阅读材料8 非线性振动简介66

本章要点67

习题1169

第12章 机械波71

12.1机械波的产生及其特征量71

12.1.1机械波形成的条件71

12.1.2描述波动的特征量72

12.1.3波动的几何描述73

12.2平面简谐波74

12.3波的能量和能流77

12.3.1波的能量77

12.3.2波的能流79

12.3.3波的振幅79

12.4波的传播80

12.4.1惠更斯原理80

12.4.2波的反射与折射80

12.4.3波的衍射81

12.5波的叠加 驻波82

12.5.1波的叠加原理82

12.5.2波的干涉82

12.5.3驻波84

12.5.4半波损失86

12.6多普勒效应86

阅读材料9 声波 声强级88

本章要点90

习题1291

第5篇 波动光学95

第13章 波动光学95

13.1光的干涉95

13.1.1光波、光的相干性95

13.1.2双缝干涉97

13.1.3光程和光程差99

13.1.4薄膜干涉101

13.1.5迈克耳孙干涉仪106

13.2光的衍射107

13.2.1光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理107

13.2.2夫琅禾费单缝衍射108

13.2.3光学仪器的分辨本领112

13.2.4衍射光栅113

13.2.5 X射线衍射115

13.3光的偏振116

13.3.1自然光 偏振光116

13.3.2偏振片 起偏和检偏116

13.3.3马吕斯定律118

13.3.4反射和折射时光的偏振118

13.3.5双折射120

13.3.6偏振理论在各方面的应用122

阅读材料10 3D电影123

本章要点123

习题13126

第6篇 量子物基础133

第14章 早期的量子论133

14.1热辐射 普朗克能量子假说133

14.1.1热辐射133

14.1.2基尔霍夫定律134

14.1.3黑体 黑体辐射实验规律134

14.1.4经典物理的困境 普朗克能量子假说135

14.2光电效应 光的波粒二象性137

14.2.1光电效应的实验规律137

14.2.2光的波动说遇到的困难138

14.2.3爱因斯坦方程139

14.2.4光的波粒二象性140

14.3玻尔氢原子理论141

14.3.1氢原子光谱的规律性141

14.3.2玻尔的氢原子理论简介142

14.4夫兰克-赫兹实验146

14.5康普顿散射148

14.6德布罗意波 实物粒子的波粒二象性151

14.6.1德布罗意假设151

14.6.2电子衍射实验152

14.7不确定关系154

本章要点156

习题14158

第15章 量子力学基础161

15.1波函数 微观粒子的状态描述161

15.1.1物质波的本质161

15.1.2波函数的标准条件和归一化条件162

15.1.3自由粒子的一维波函数162

15.1.4薛定谔方程163

15.2定态薛定谔方程165

15.2.1定态 定态薛定谔方程165

15.2.2一维无限深势阱中的粒子166

15.2.3势垒中的粒子169

15.3氢原子 电子自旋 四个量子数171

15.3.1氢原子中电子的运动171

15.3.2电子的自旋 第四个量子数175

15.4原子的壳层结构177

15.4.1泡利不相容原理177

15.4.2能量最小原理178

本章要点182

习题15184

第7篇 专题选读187

专题Ⅰ激光技术187

Ⅰ.1激光器概述187

Ⅰ.2激光器的工作原理189

Ⅰ.3激光器的应用领域193

专题Ⅱ 光纤 光纤通信197

专题Ⅲ 半导体203

Ⅲ.1 半导体概述203

Ⅲ.2 半导体的基本概念205

Ⅲ.3半导体技术的未来211

专题Ⅳ 超导电性213

Ⅳ.1超导的发现及其电磁特性213

Ⅳ.2超导体的微观理论217

Ⅳ.3超导的应用221

专题Ⅴ新材料技术224

Ⅴ.1纳米材料技术225

Ⅴ.2液晶229

附录232

附录A 量纲232

附录B 国际单位制（SI）的基本单位和辅助单位233

附录C 希腊字母233

附录D 物理量的名称、符号和单位（SI）234

附录E 基本物理常数表（2006年国际推荐值）237

附录F 常用数学公式237

习题答案240

参考文献244