前言
第9章机械振动1
章前问题1
学习要点1
9.1简谐运动2
9.1.1简谐运动的基本特征2
9.1.2简谐运动表达式3
9.1.3简谐运动曲线3
9.2描述简谐运动的基本物理量4
9.2.1周期频率4
9.2.2相位初相5
9.2.3相位差6
9.2.4振幅、初相与初始条件的关系7
9.3简谐运动的旋转矢量图11
9.4简谐运动的能量13
9.5同方向简谐运动的合成拍14
9.5.1两个同方向、同频率简谐运动的
合成15
9.5.2两个同方向、不同频率简谐运动
的合成拍17
9.6两个相互垂直的简谐运动的合成李萨如
图形19
9.6.1两个相互垂直、同频率简谐运动的
合成19
9.6.2两个相互垂直、不同频率的简谐振动
的合成李萨如图形21
9.7阻尼振动22
9.8受迫振动共振23
章后感悟26
习题926
科学家轶事茅以升——敢为人先，勇往
直前28
应用拓展中国桥梁29
第10章机械波31
章前问题31
学习要点31
10.1机械波的产生横波与纵波32
10.1.1机械波的产生32
10.1.2横波与纵波33
10.2波动过程的几何描述和基本物理量35
10.2.1波线和波面35
10.2.2波形曲线36
10.2.3波的特征量36
10.3平面简谐波38
10.3.1平面简谐波的波函数38
10.3.2波函数的物理意义39
10.3.3平面波的波动方程44
10.4波的能量能流密度44
10.4.1波的能量44
10.4.2能流密度46
10.5波的衍射、反射和折射47
10.5.1惠更斯原理47
10.5.2波的衍射48
10.5.3波的反射和折射49
10.6波的干涉50
10.6.1波的叠加原理50
10.6.2波的干涉相干条件相干波51
10.6.3相干波的干涉加强与减弱51
10.7驻波54
10.7.1驻波的概念54
10.7.2驻波的能量56
10.7.3半波损失56
*10.8声波超声波次声波57
10.8.1声波57
10.8.2超声波59
10.8.3次声波 59
10.9多普勒效应60
章后感悟62
习题1062
科学家轶事李四光——让事实说话64
应用拓展中国超级声呐技术65
第11章几何光学66
章前问题66
学习要点66
11.1几何光学的基本定律66
11.1.1直线传播定律67
11.1.2反射定律67
11.1.3折射定律69
11.1.4全反射70
11.2光程和费马原理71
11.2.1光程71
11.2.2费马原理72
11.3光在单球面上的傍轴成像73
11.3.1基本概念和符号法则74
11.3.2球面反射成像76
11.3.3球面镜成像作图法76
11.3.4球面折射成像78
11.4薄透镜成像80
11.4.1透镜80
11.4.2薄透镜成像公式81
11.4.3薄透镜的焦距82
11.4.4薄透镜成像的作图法82
11.5光学仪器简介84
11.5.1眼睛84
11.5.2放大镜85
11.5.3显微镜85
11.5.4望远镜86
章后感悟87
习题1187
科学家轶事李小文——“布鞋院士”88
应用拓展中国天眼——FAST89
第12章波动光学90
章前问题90
学习要点90
12.1光的干涉91
12.1.1光的电磁理论91
12.1.2光的干涉现象及强度分布规律91
12.1.3相干光的获得93
12.1.4双缝干涉94
12.1.5薄膜干涉99
12.1.6迈克耳孙干涉仪106
12.2光的衍射108
12.2.1光的衍射现象惠更斯-菲涅耳
原理108
12.2.2单缝衍射109
12.2.3圆孔衍射光学仪器的分辨
本领113
12.2.4衍射光栅115
12.2.5光栅光谱光栅的分辨本领121
12.2.6X射线在晶体中的衍射123
12.3光的偏振124
12.3.1自然光和偏振光124
12.3.2偏振片的起偏和检偏马吕斯
定律126
12.3.3反射和折射起偏布儒斯特
定律129
12.3.4光的双折射现象131
12.3.5波片132
12.3.6偏振光的干涉133
12.3.7人为双折射134
章后感悟136
习题12136
科学家轶事王大珩——“中国光学
之父”138
应用拓展光学干涉仪138
第13章热力学基础140
章前问题140
学习要点140
13.1热力学基本概念141
13.1.1问题的提出141
13.1.2热力学系统141
13.1.3系统的平衡状态物态参量热力学
第零定律142
13.1.4准静态过程143
13.2气体的物态方程144
13.2.1理想气体的物态方程144
*13.2.2真实气体的物态方程146
13.3热力学第一定律功和热量的
计算147
13.3.1系统的内能功与热的
等效性147
13.3.2热力学第一定律148
13.3.3功和热量的计算149
13.4热力学第一定律的应用152
13.4.1等体过程152
13.4.2等压过程153
13.4.3等温过程154
13.4.4绝热过程155
*13.4.5多方过程160
13.5循环与热机160
13.5.1循环过程160
13.5.2热机效率161
13.5.3卡诺循环165
13.6热力学第二定律卡诺定理167
13.6.1热力学过程的方向性167
13.6.2热力学第二定律168
13.6.3卡诺定理169
13.7熵170
13.7.1熵的概念171
13.7.2熵增加原理172
13.7.3熵恒增=能贬值（能“质”
衰退）174
章后感悟175
习题13176
科学家轶事开尔文——毕生追求科学
真理178
应用拓展我国的内燃机发展之路任重
道远179
第14章统计物理简介180
章前问题180
学习要点180
14.1气体分子的热运动及其统计
规律性181
14.1.1气体分子热运动181
14.1.2大量分子热运动服从统计
规律性182
14.2气体分子的速率分布184
14.2.1速率分布曲线184
14.2.2麦克斯韦速率分布律185
14.2.3三种统计速率186
14.3气体分子平均碰撞频率和平均
自由程188
14.3.1平均自由程188
14.3.2分子平均碰撞频率189
14.4理想气体的压强公式和温度的统计
意义191
14.4.1理想气体的微观模型191
14.4.2理想气体的压强公式192
14.4.3理想气体的温度公式194
14.5能量按自由度均分原理理想气体的
内能196
14.5.1自由度196
14.5.2能量均分定理197
14.5.3理想气体的内能198
14.5.4理想气体摩尔热容理论值的
计算199
14.6热力学第二定律的统计诠释200
14.6.1宏观态与微观态200
14.6.2热力学过程不可逆性的统计
意义201
14.6.3玻耳兹曼熵202
*14.7熵与物理学的自然观204
章后感悟204
习题14205
科学家轶事王竹溪——耿耿忠心效桑梓206
应用拓展 统计物理与5G时代206
第15章早期量子论208
章前问题208
学习要点208
15.1热辐射普朗克量子假说209
15.1.1热辐射及其定量描述209
15.1.2绝对黑体辐射定律普朗克
公式209
15.2光电效应213
15.2.1光电效应的实验规律213
15.2.2经典理论解释光电效应遇到
困难215
15.2.3爱因斯坦的光量子假设215
15.2.4光电效应的应用217
15.3康普顿效应电磁辐射的波粒
二象性218
15.3.1康普顿效应218
15.3.2电磁辐射的波粒二象性220
15.4氢原子光谱玻尔的氢原子理论221
15.4.1氢原子光谱的规律性221
15.4.2玻尔的氢原子理论222
15.4.3弗兰克-赫兹实验224
章后感悟227
习题15227
科学家轶事吴有训——科学工作，在精细
与有恒 228
应用拓展光子芯片229
第16章量子力学简介230
章前问题230
学习要点230
16.1德布罗意假设海森伯的不确定
关系231
16.1.1德布罗意假设实物粒子的波粒二
象性231
16.1.2海森伯的不确定关系233
16.2波函数及其统计诠释236
16.2.1自由粒子的波函数236
16.2.2波函数的统计诠释236
16.2.3波函数的归一化条件238
16.2.4波函数的态叠加原理239
16.3薛定谔方程239
16.3.1自由粒子的薛定谔方程240
16.3.2势场中粒子的薛定谔方程240
16.3.3一维定态薛定谔方程241
16.4定态薛定谔方程的应用242
16.4.1一维无限深方形势阱242
16.4.2势垒贯穿245
16.4.3一维简谐振子247
章后感悟250
习题16250
科学家轶事玻尔——科学的道路从来都
不平坦251
应用拓展量子通信及我国量子通信技术
新进展251第17章氢原子253
章前问题253
学习要点253
17.1算符与本征值方程253
17.1.1算符253
17.1.2本征值方程254
17.2氢原子的定态薛定谔方程257
17.2.1氢原子的定态薛定谔方程求解
简介257
17.2.2量子化条件258
17.2.3氢原子的能量角动量259
17.3氢原子中电子的概率分布263
17.3.1径向概率分布263
17.3.2角向概率分布265
17.4电子自旋267
17.4.1施特恩-盖拉赫实验268
17.4.2电子自旋268
17.4.3四个量子数269
17.5多电子原子原子中的电子壳层
模型 269
17.5.1多电子原子269
17.5.2原子中的电子壳层模型 271
章后感悟272
习题17273
科学家轶事陆朝阳——勇于担当，甘于
坚守274
应用拓展量子计算机及我国量子计算
新进展274
附录276
附录A一些物理常量276
附录B数学公式276
参考文献279