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第1章 原子的运动1

1-1 引言1

1-2 物质是原子构成的2

1-3 原子过程5

1-4 化学反应7

第2章 基本物理11

2-1 引言11

2-2 1920年以前的物理学13

2-3 量子物理学16

2-4 原子核与粒子18

第3章 物理学与其他科学的关系22

3-1 引言22

3-2 化学22

3-3 生物学23

3-4 天文学28

3-5 地质学29

3-6 心理学30

3-7 情况何以会如此31

第4章 能量守恒33

4-1 什么是能量33

4-2 重力势能34

4-3 动能38

4-4 能量的其他形式39

第5章 时间与距离42

5-1 运动42

5-2 时间42

5-3 短的时间43

5-4 长的时间45

5-5 时间的单位和标准47

5-6 长的距离47

5-7 短的距离50

第6章 概率54

6-1 机会和可能性54

6-2 涨落56

6-3 无规行走59

6-4 概率分布62

6-5 不确定性原理64

第7章 万有引力理论67

7-1 行星运动67

7-2 开普勒定律67

7-3 动力学的发展68

7-4 牛顿引力定律69

7-5 万有引力72

7-6 卡文迪什实验76

7-7 什么是引力77

7-8 引力与相对论79

第8章 运动80

8-1 运动的描述80

8-2 速率82

8-3 速率作为导数85

8-4 距离作为积分86

8-5 加速度88

第9章 牛顿的动力学定律91

9-1 动量和力91

9-2 速率与速度92

9-3 速度、加速度以及力的分量93

9-4 什么是力94

9-5 动力学方程的含义95

9-6 方程的数值解95

9-7 行星运动97

第10章 动量守恒102

10-1 牛顿第三定律102

10-2 动量守恒103

10-3 动量是守恒的105

10-4 动量和能量108

10-5 相对论性动量110

第11章 矢量112

11-1 物理学中的对称性112

11-2 平移113

11-3 转动114

11-4 矢量117

11-5 矢量代数118

11-6 牛顿定律的矢量表示法120

11-7 矢量的标积121

第12章 力的特性124

12-1 什么是力124

12-2 摩擦力126

12-3 分子力129

12-4 基本力、场130

12-5 赝力133

12-6 核力135

第13章 功与势能（上）136

13-1 落体的能量136

13-2 万有引力所做的功139

13-3 能量的求和142

13-4 巨大物体的引力场143

第14章 功与势能（下）146

14-1 功146

14-2 约束运动147

14-3 保守力148

14-4 非保守力151

14-5 势与场152

第15章 狭义相对论156

15-1 相对性原理156

15-2 洛伦兹变换158

15-3 迈克耳逊-莫雷实验159

15-4 时间的变换161

15-5 洛伦兹收缩163

15-6 同时性163

15-7 四维矢量164

15-8 相对论动力学165

15-9 质能相当性166

第16章 相对论中的能量与动量168

16-1 相对论与哲学家168

16-2 孪生子佯谬170

16-3 速度的变换171

16-4 相对论性质量173

16-5 相对论性能量176

第17章 时空178

17-1 时空几何学178

17-2 时空间隔180

17-3 过去，现在和将来181

17-4 四维矢量的进一步讨论182

17-5 四维矢量代数184

第18章 二维空间中的转动187

18-1 质心187

18-2 刚体的转动189

18-3 角动量191

18-4 角动量守恒193

第19章 质心、转动惯量195

19-1 质心的性质195

19-2 质心位置的确定198

19-3 转动惯量的求法199

19-4 转动动能201

第20章 空间转动204

20-1 三维空间中的转矩204

20-2 用叉积表示的转动方程式208

20-3 回转仪209

20-4 固体的角动量211

第21章 谐振子213

21-1 线性微分方程213

21-2 谐振子213

21-3 简谐运动和圆周运动216

21-4 初始条件217

21-5 受迫振动218

第22章 代数学220

22-1 加法和乘法220

22-2 逆运算221

22-3 抽象和推广222

22-4 无理数的近似计算223

22-5 复数226

22-6 虚指数229

第23章 共振231

23-1 复数和简谐运动231

23-2 有阻尼的受迫振子233

23-3 电共振235

23-4 自然界中的共振现象237

第24章 瞬变态242

24-1 振子的能量242

24-2 阻尼振动244

24-3 电瞬变态246

第25章 线性系统及其综述249

25-1 线性微分方程249

25-2 解的叠加250

25-3 线性系统中的振动253

25-4 物理学中的类比255

25-5 串联和并联阻抗257

第26章 光学：最短时间原理259

26-1 光259

26-2 反射与折射260

26-3 费马最短时间原理261

26-4 费马原理的应用263

26-5 费马原理的更精确表述267

26-6 最短时间原理是怎样起作用的268

第27章 几何光学269

27-1 引言269

27-2 球面的焦距269

27-3 透镜的焦距272

27-4 放大率274

27-5 透镜组275

27-6 像差276

27-7 分辨本领276

第28章 电磁辐射278

28-1 电磁学278

28-2 辐射280

28-3 偶极辐射子282

28-4 干涉283

第29章 干涉285

29-1 电磁波285

29-2 辐射的能量286

29-3 正弦波287

29-4 两个偶极辐射子288

29-5 干涉的数学290

第30章 衍射294

30-1 n个相同振子的合振幅294

30-2 衍射光栅296

30-3 光栅的分辨本领299

30-4 抛物形天线300

30-5 彩色薄膜、晶体301

30-6 不透明屏的衍射302

30-7 振荡电荷组成的平面所产生的场304

第31章 折射率的起源307

31-1 折射率307

31-2 物质引起的场310

31-3 色散312

31-4 吸收314

31-5 电波所携带的能量315

31-6 屏的衍射316

第32章 辐射阻尼、光的散射318

32-1 辐射电阻318

32-2 能量辐射率319

32-3 辐射阻尼320

32-4 独立的辐射源322

32-5 光的散射323

第33章 偏振327

33-1 光的电矢量327

33-2 散射光的偏振性328

33-3 双折射329

33-4 起偏振器331

33-5 旋光性332

33-6 反射光的强度332

33-7 反常折射334

第34章 辐射中的相对论性效应337

34-1 运动辐射源337

34-2 求“表观”运动338

34-3 同步辐射340

34-4 宇宙中的同步辐射342

34-5 轫致辐射343

34-6 多普勒效应343

34-7 ω，k四元矢量345

34-8 光行差347

34-9 光的动量347

第35章 色视觉349

35-1 人眼349

35-2 颜色依赖于光的强度350

35-3 色感觉的测量352

35-4 色品图355

35-5 色视觉的机制356

35-6 色视觉的生理化学358

第36章 视觉的机制361

36-1 颜色的感觉361

36-2 眼睛的生理学363

36-3 视杆细胞366

36-4 （昆虫的）复眼367

36-5 其他的眼睛370

36-6 视觉的神经学371

第37章 量子行为376

37-1 原子力学376

37-2 子弹实验377

37-3 波的实验378

37-4 电子的实验380

37-5 电子波的干涉381

37-6 追踪电子382

37-7 量子力学的基本原理385

37-8 不确定性原理386

第38章 波动观点与粒子观点的关系388

38-1 概率波幅388

38-2 位置与动量的测量389

38-3 晶体衍射392

38-4 原子的大小393

38-5 能级395

38-6 哲学含义396

第39章 气体分子动理论399

39-1 物质的性质399

39-2 气体的压强400

39-3 辐射的压缩性404

39-4 温度和动能405

39-5 理想气体定律408

第40章 统计力学原理411

40-1 大气的指数变化律411

40-2 玻尔兹曼定律412

40-3 液体的蒸发413

40-4 分子的速率分布415

40-5 气体比热418

40-6 经典物理的失败419

第41章 布朗运动422

41-1 能量均分422

41-2 辐射的热平衡424

41-3 能量均分与量子振子428

41-4 无规行走430

第42章 分子动理论的应用433

42-1 蒸发433

42-2 热离子发射436

42-3 热电离437

42-4 化学动力学439

42-5 爱因斯坦辐射律440

第43章 扩散444

43-1 分子间的碰撞444

43-2 平均自由程446

43-3 漂移速率447

43-4 离子电导率449

43-5 分子扩散450

43-6 热导率453

第44章 热力学定律455

44-1 热机、第一定律455

44-2 第二定律457

44-3 可逆机458

44-4 理想热机的效率461

44-5 热力学温度463

44-6 熵465

第45章 热力学示例469

45-1 内能469

45-2 应用472

45-3 克劳修斯-克拉珀龙方程475

第46章 棘轮和掣爪479

46-1 棘轮是怎样工作的479

46-2 作为热机的棘轮480

46-3 力学中的可逆性482

46-4 不可逆性483

46-5 序与熵485

第47章 声、波动方程488

47-1 波488

47-2 声的传播490

47-3 波动方程491

47-4 波动方程的解493

47-5 声速494

第48章 拍496

48-1 两列波的相加496

48-2 拍符和调制498

48-3 旁频带499

48-4 定域波列501

48-5 粒子的概率幅503

48-6 三维空间的波504

48-7 简正模式505

第49章 波模507

49-1 波的反射507

49-2 具有固有频率的约束波508

49-3 二维波模510

49-4 耦合摆513

49-5 线性系统514

第50章 谐波516

50-1 乐音516

50-2 傅里叶级数517

50-3 音色与谐和518

50-4 傅里叶系数520

50-5 能量定理523

50-6 非线性响应524

第51章 波527

51-1 舷波527

51-2 冲击波528

51-3 固体中的波531

51-4 表面波534

第52章 物理定律的对称性538

52-1 对称操作538

52-2 空间与时间的对称性538

52-3 对称性与守恒定律541

52-4 镜面反射541

52-5 极矢量与轴矢量544

52-6 哪一只是右手545

52-7 宇称不守恒546

52-8 反物质547

52-9 对称破缺549

索引550

附录556