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第四篇 电磁学（磁学部分及电磁场理论）3

第12章 恒定磁场3

12.1 基本磁现象3

12.2 磁场 磁感应强度4

12.3 毕奥-萨伐尔定律6

12.3.1 毕奥-萨伐尔定律6

12.3.2 应用7

12.4 运动电荷的磁场10

12.5 磁场的高斯定理11

12.5.1 磁感应线11

12.5.2 磁通量12

12.5.3 磁场的高斯定理13

12.6 安培环路定理13

12.6.1 安培环路定理13

12.6.2 安培环路定理的应用15

12.7 带电粒子在磁场中的运动18

12.7.1 带电粒子在均匀磁场中的运动规律18

12.7.2 应用20

12.8 载流导线在磁场中的受力24

12.8.1 载流导线在磁场中的受力安培定律24

12.8.2 电流单位安培的定义25

12.8.3 闭合载流线圈在均匀磁场中受力、力矩及其应用26

思考题30

习题30

第13章 电磁感应35

13.1 法拉第电磁感应定律35

13.1.1 电磁感应现象35

13.1.2 楞次定律36

13.1.3 法拉第电磁感定律37

13.1.4 感应电动势的正负38

13.1.5 其他相关问题38

13.2 在磁场中运动的导体内的感应电动势——动生电动势40

13.2.1 动生电动势40

13.2.2 用洛伦兹力解释动生电动势40

13.2.3 计算动生电动势的公式41

13.2.4 洛伦兹力不做功41

13.3 感生电动势与感生电场44

13.3.1 问题的提出44

13.3.2 感生电场与感生电动势45

13.3.3 电子感应加速器47

13.4 涡电流48

13.4.1 涡电流48

13.4.2 涡电流的有效利用48

13.5 自感应和自感系数51

13.5.1 自感现象51

13.5.2 自感系数与自感电动势51

13.6 互感应和互感现象53

13.6.1 互感现象53

13.6.2 互感系数与互感电动势53

13.7 磁场的能量56

13.7.1 自感磁能56

13.7.2 磁能密度57

13.7.3 互感磁能59

思考题60

习题60

第14章 物质的磁性64

14.1 磁介质的分类与磁介质的磁化64

14.1.1 磁介质及其磁化64

14.1.2 磁介质的分类64

14.2 磁化强度 磁化电流66

14.2.1 分子磁矩66

14.2.2 附加磁矩△m66

14.2.3 磁化强度67

14.2.4 磁化电流67

14.3 有介质存在时的安培环路定理68

14.3.1 磁场强度 有介质存在时的安培环路定理68

14.3.2 磁场强度、磁感应强度、磁化强度之间的关系69

14.4 铁磁质69

14.4.1 铁磁质的磁化规律——磁滞回线70

14.4.2 铁磁质的分类71

14.4.3 铁磁质的磁化机理72

14.4.4 2007年诺贝尔物理学奖简介73

14.4.5 地磁场74

思考题75

习题75

第15章 麦克斯韦方程组 电磁场与电磁波78

15.1 麦克斯韦电磁场理论78

15.1.1 涡旋电场假说78

15.1.2 位移电流假说79

15.1.3 麦克斯韦-安培环路定理81

15.2 麦克斯韦方程组82

15.2.1 普遍情况下的高斯定理82

15.2.2 麦克斯韦方程组83

15.2.3 电磁场的边界条件84

15.3 电磁场与电磁波84

15.3.1 电磁场与电磁波84

15.3.2 电磁振荡 无阻尼自由电磁振荡方程85

15.3.3 电磁辐射87

15.3.4 平面电磁波89

15.3.5 电磁场的能量 坡印亭矢量89

15.4 赫兹实验 电磁波谱92

15.4.1 赫兹实验92

15.4.2 电磁波谱93

思考题94

习题94

第五篇 波动光学100

引言100

第16章 光的干涉101

16.1 光是电磁波 光源101

16.1.1 光的电磁特性101

16.1.2 光源102

16.2 光的相干性 光程102

16.2.1 相干光102

16.2.2 光程与光程差103

16.2.3 相干光的获得104

16.3 杨氏双缝实验104

16.3.1 杨氏双缝实验105

16.3.2 菲涅耳双面镜实验107

16.3.3 劳埃德镜实验107

16.4 薄膜干涉107

16.4.1 平行薄膜的干涉108

16.4.2 薄膜干涉的应用 增透膜和增反膜109

16.5 劈尖干涉 牛顿环112

16.5.1 劈尖干涉112

16.5.2 牛顿环114

16.6 迈克耳孙干涉仪115

16.6.1 干涉仪结构及分析116

16.6.2 干涉图样的讨论116

16.6.3 迈克耳孙干涉仪的应用118

思考题119

习题119

第17章 光的衍射123

17.1 光的衍射现象123

17.2 惠更斯-菲涅耳原理123

17.2.1 惠更斯-菲涅耳原理123

17.2.2 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射124

17.3 单缝的夫琅禾费衍射125

17.3.1 衍射装置和现象125

17.3.2 单缝衍射图样分析125

17.3.3 分析与讨论126

17.4 圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器分辨率128

17.5 光栅衍射130

17.5.1 光栅130

17.5.2 光栅衍射条纹的形成131

17.5.3 光栅衍射的讨论132

17.6 X射线的衍射134

17.6.1 X射线134

17.6.2 劳厄实验135

17.6.3 布拉格方程135

思考题135

习题136

第18章 光的偏振139

18.1 光的偏振态 起偏与检偏139

18.1.1 光的偏振态139

18.1.2 起偏与检偏140

18.2 马吕斯定律140

18.3 反射和折射时光的偏振142

18.3.1 反射起偏 布儒斯特定律142

18.3.2 折射起偏 玻璃堆143

18.4 光的双折射144

18.4.1 双折射现象144

18.4.2 晶体的有关概念144

18.4.3 惠更斯原理在双折射中的应用145

18.4.4 晶体双折射应用146

18.5 偏振光的干涉及应用147

18.5.1 波片147

18.5.2 偏振光的干涉及应用148

思考题149

习题150

第六篇 近代物理学154

引言154

第19章 狭义相对论155

19.1 相对性原理155

19.1.1 牛顿力学满足相对性原理155

19.1.2 伽利略变换156

19.1.3 电磁学规律“不”满足相对性原理157

19.2 迈克耳孙-莫雷实验159

19.3 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式160

19.3.1 物理学面临的困境160

19.3.2 狭义相对论的基本原理161

19.3.3 洛伦兹变换162

19.3.4 洛伦兹速度变换163

19.4 狭义相对论时空观163

19.4.1 时间延缓164

19.4.2 长度收缩165

19.4.3 同时性的相对性166

19.4.4 一般情形下的时空167

19.5 相对论动力学167

19.5.1 相对论的动量、质量167

19.5.2 狭义相对论力学的基本方程168

19.5.3 质量与能量的关系169

19.5.4 动量与能量的关系170

19.6 质能相当关系在核物理方面的应用170

19.6.1 原子核的结合能170

19.6.2 重核裂变172

19.6.3 热核聚变173

思考题174

习题175

第20章 光的量子性178

20.1 热辐射178

20.1.1 热辐射现象178

20.1.2 绝对黑体 基尔霍夫辐射定律179

20.2 黑体辐射实验及理论困难普朗克的能量量子假设180

20.2.1 黑体辐射实验定律180

20.2.2 经典理论对黑体辐射的解释181

20.2.3 普朗克的能量量子假说普朗克黑体辐射公式182

20.3 光电效应184

20.3.1 光电效应的实验规律184

20.3.2 爱因斯坦的光子假说与光电效应的解释186

20.3.3 光的波粒二象性188

20.4 康普顿效应189

20.4.1 实验现象189

20.4.2 康普顿效应的理论解释190

20.5 原子概念发展的历史 原子结构191

20.5.1 早期的原子理论191

20.5.2 支持原子理论的实验证据192

20.5.3 物质的原子结构194

20.5.4 卢瑟福原子模型195

20.6 玻尔氢原子理论196

20.6.1 原子光谱及其规律196

20.6.2 玻尔氢原子理论199

20.6.3 玻尔理论的局限和意义201

20.7 弗兰克-赫兹实验201

思考题202

习题203

第21章 量子物理学基础206

21.1 德布罗意波 实物粒子的波粒二象性206

21.1.1 德布罗意假说206

21.1.2 德布罗意波的实验证实208

21.1.3 电子波动性的实际应用208

21.2 海森伯不确定关系210

21.3 波函数及其统计学诠释 薛定谔方程214

21.3.1 物质波波函数及其统计学诠释214

21.3.2 薛定谔方程215

21.4 一维定态薛定谔方程的应用218

21.4.1 一维无限深势阱问题219

21.4.2 一维势垒 隧道效应220

21.5 氢原子结构223

21.5.1 氢原子的薛定谔方程223

21.5.2 三个量子数224

21.6 空间量子化的进一步讨论：空间量子化实验验证施特恩-格拉赫实验228

21.6.1 电子的轨道磁矩228

21.6.2 空间量子化的表现229

21.6.3 施特恩-格拉赫实验230

21.7 电子的自旋 原子的壳层结构231

21.7.1 电子自旋231

21.7.2 原子的壳层结构232

21.7.3 能量最低原理233

思考题234

习题235