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第7章 气体动理论1

7.1平衡态 温度和理想气体的状态方程1

7.1.1热力学系统 平衡态 状态参量1

7.1.2温度 热力学第零定律 温标3

7.1.3理想气体状态方程4

7.2理想气体压强 温度的微观意义5

7.2.1理想气体的微观模型5

7.2.2理想气体的压强6

7.2.3温度的微观意义8

7.3能量均分定理 理想气体的内能9

7.3.1自由度9

7.3.2能量均分定理11

7.3.3理想气体的内能12

7.4麦克斯韦速率分布律13

7.4.1速率分布函数13

7.4.2麦克斯韦速率分布律14

7.4.3三种统计速率15

7.5气体的输运现象 分子的碰撞19

7.5.1分子的平均碰撞频率20

7.5.2平均自由程20

7.5.3黏滞现象21

7.5.4热传导现象22

7.5.5扩散现象23

提要25

思考题26

习题27

第8章 热力学基础29

8.1热力学第一定律29

8.1.1准静态过程29

8.1.2功 热量 内能31

8.1.3热力学第一定律35

8.1.4摩尔热容35

8.2理想气体的几个特殊过程36

8.2.1等容过程——气体的摩尔定容热容37

8.2.2等压过程——气体的摩尔定压热容38

8.2.3等温过程39

8.2.4绝热过程42

8.2.5多方过程45

8.3循环过程 卡诺循环48

8.3.1循环过程48

8.3.2热机 制冷机与热泵49

8.3.3卡诺循环53

8.4热力学第二定律57

8.4.1自然过程的方向57

8.4.2可逆过程和不可逆过程58

8.4.3热力学第二定律的两种主要表述59

8.4.4开尔文表述与克劳修斯表述的等效性60

8.5卡诺定理60

8.5.1卡诺定理61

8.5.2卡诺定理的证明61

8.6熵与熵增加原理62

8.6.1克劳修斯等式62

8.6.2熵63

8.6.3克劳修斯不等式64

8.6.4熵增加原理65

8.7热力学第二定律的本质和熵的统计意义66

8.7.1几个重要概念66

8.7.2热力学第二定律的本质68

8.7.3熵的统计意义68

8.7.4熵变的计算68

提要70

思考题71

习题74

第9章 振动和波79

9.1简谐振动79

9.1.1简谐振动的特征79

9.1.2简谐振动的特征物理量82

9.1.3简谐振动的旋转矢量表示法83

9.1.4几种常见的简谐振动87

9.1.5简谐振动的能量89

9.2阻尼振动 受迫振动 共振91

9.2.1阻尼振动91

9.2.2受迫振动93

9.2.3共振94

9.3电磁振荡94

9.3.1振荡电路 无阻尼自由电磁振荡94

9.3.2阻尼振荡96

9.4振动的合成96

9.4.1两个同方向同频率简谐振动的合成96

9.4.2两个同方向不同频率简谐振动的合成98

9.4.3两个同频率相互垂直简谐振动的合成100

9.5简谐波101

9.5.1机械波的产生102

9.5.2简谐波的波函数105

9.5.3简谐波的能量109

9.6波的叠加 驻波112

9.6.1惠更斯原理112

9.6.2波的干涉114

9.6.3驻波117

9.7声波121

9.7.1声波121

9.7.2超声波122

9.7.3次声波123

9.8电磁波123

9.8.1电磁波的产生与传播123

9.8.2电磁波的特性124

9.8.3电磁波的能量125

9.8.4电磁波的动量126

9.8.5电磁波谱127

提要128

思考题129

习题131

第10章 波动光学135

10.1光的干涉136

10.1.1光源136

10.1.2相干光136

10.1.3获得相干光的方法136

10.1.4光程 光程差137

10.2杨氏双缝干涉139

10.2.1杨氏双缝干涉实验140

10.2.2光波的空间相干性142

10.2.3劳埃德镜143

10.3薄膜干涉144

10.3.1薄膜干涉144

10.3.2劈尖 牛顿环148

10.3.3迈克耳孙干涉仪155

10.4光的衍射158

10.4.1光的衍射现象158

10.4.2惠更斯-菲涅耳原理159

10.4.3衍射的分类161

10.5夫琅和费衍射161

10.5.1单缝衍射161

10.5.2圆孔衍射 光学仪器的分辨本领165

10.6光栅衍射168

10.6.1衍射光栅169

10.6.2光栅方程170

10.6.3谱线的缺级172

10.6.4衍射光谱174

10.7光的偏振175

10.7.1自然光与偏振光175

10.7.2偏振光的应用177

10.8马吕斯定律177

10.8.1起偏和检偏177

10.8.2马吕斯定律178

10.9反射光和折射光的偏振179

10.9.1反射起偏180

10.9.2布儒斯特定律180

10.9.3透射起偏181

10.10双折射182

10.10.1 o光和e光182

10.10.2人工双折射184

提要184

思考题187

习题189

第11章 量子物理基础193

11.1热辐射 普朗克能量子假说194

11.1.1热辐射现象194

11.1.2研究热辐射的理想模型——黑体195

11.1.3黑体辐射的实验定律195

11.1.4经典物理学遇到的困难197

11.1.5普朗克的能量子假说和黑体辐射公式198

11.2光电效应 康普顿效应199

11.2.1光电效应199

11.2.2康普顿效应204

11.2.3光电效应与康普顿效应的关系209

11.3物质的本性209

11.3.1光的波粒二象性209

11.3.2德布罗意波210

11.3.3德布罗意假设的实验证明212

11.4玻尔的氢原子理论214

11.4.1玻尔氢原子理论思想的来源214

11.4.2玻尔的氢原子理论217

11.5薛定谔方程220

11.5.1不确定关系220

11.5.2波函数及其统计解释223

11.5.3薛定谔方程225

11.6薛定谔方程的应用举例228

11.6.1一维无限深势阱228

11.6.2一维方势垒 隧道效应230

11.6.3量子力学中的原子结构问题231

11.7激光原理234

11.7.1激光产生的物理基础235

11.7.2激光器237

11.7.3激光束的特性和应用238

提要240

思考题243

习题245

第12章 狭义相对论简介248

12.1经典力学的时空观248

12.1.1伽利略变换 牛顿力学相对性原理248

12.1.2经典力学的时空观249

12.2迈克耳孙-莫雷实验250

12.2.1寻找以太的努力250

12.2.2迈克耳孙-莫雷实验250

12.3狭义相对论的基本原理252

12.4狭义相对论的时空观253

12.4.1必须修改牛顿力学的时空观253

12.4.2同时的相对性254

12.4.3长度的相对性256

12.5洛伦兹变换257

12.5.1洛伦兹坐标变换257

12.5.2洛伦兹速度变换258

12.6支持洛伦兹变换的实验259

12.6.1地球上的μ子流259

12.6.2 π介子的寿命259

12.6.3斯坦辐直线加速器中的电子259

12.6.4双胞胎效应259

12.7狭义相对论的动量和能量260

12.7.1动量与速度的关系260

12.7.2狭义相对论力学的基本方程261

12.7.3质量与能量的关系261

12.7.4动量与能量的关系262

提要263

思考题264

习题265

附录 数学基础266

习题参考答案273

参考文献279