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第4篇 电磁学2

13真空中的静电场2

13.1电荷 库仑定律2

13.1.1电荷2

13.1.2库仑定律2

13.2电场 电场强度3

13.2.1电场3

13.2.2电场强度4

13.2.3电场强度叠加原理4

13.3电通量 静电场的高斯定理9

13.3.1电场线9

13.3.2电通量9

13.3.3高斯定理11

13.4静电场的环路定理14

13.5电势能 电势15

13.5.1电势能15

13.5.2电势15

13.5.3电势叠加原理15

13.6电场强度与电势的关系17

13.6.1等势面17

13.6.2电场强度与电势的关系17

阅读材料（13）卡文迪许关于点电荷相互作用力的研究18

习题1319

14静电场中的导体和电介质22

14.1静电场中的导体22

14.1.1导体的静电平衡22

14.1.2静电屏蔽23

14.2静电场中的电介质23

14.2.1电介质的极化23

14.2.2电极化强度24

14.2.3有介质时的高斯定理25

14.3电容和电容器26

14.3.1孤立导体的电容26

14.3.2电容器26

14.3.3电容器的联接28

14.4静电场的能量30

14.4.1点电荷系的相互作用能31

14.4.2电容器的能量31

14.4.3静电场的能量32

阅读材料（14）压电效应 驻极体33

习题1436

15稳恒磁场38

15.1稳恒电流38

15.1.1电流与电流密度38

15.1.2电流的连续方程与稳恒条件39

15.1.3电源 电动势40

15.2磁场 磁感应强度40

15.2.1磁的基本现象40

15.2.2磁场 磁感应强度41

15.2.3磁感应线41

15.3毕奥-萨伐尔定律42

15.3.1毕奥-萨伐尔定律42

15.3.2运动电荷的磁场45

15.4磁场中的高斯定理45

15.4.1磁通量45

15.4.2磁场中的高斯定理45

15.5安培环路定理46

15.6磁场对运动电荷的作用49

15.6.1带电粒子在磁场中的运动49

15.6.2应用举例50

15.7磁场对载流导线的作用53

15.7.1安培力53

15.7.2载流线圈在磁场中所受的力矩53

15.8磁场中的磁介质54

15.8.1磁介质 磁化强度54

15.8.2磁介质中的高斯定理和安培环路定理57

15.8.3铁磁质59

阅读材料（15）有趣的生物磁60

习题1562

16电磁感应 电磁波65

16.1电磁感应65

16.2感应电动势66

16.2.1动生电动势66

16.2.2感生电动势67

16.3自感和互感68

16.3.1自感68

16.3.2互感69

16.4磁场的能量70

16.5位移电流 全电流安培环路定理71

16.5.1位移电流71

16.5.2全电流安培环路定理73

16.6麦克斯韦方程组73

阅读材料（16）科学家简介——法拉第74

习题1675

第5篇 光学81

17几何光学81

17.1几何光学基本原理81

17.1.1几何光学的基本概念81

17.1.2几何光学的基本定律82

17.1.3光路可逆性原理 全反射83

17.1.4费马原理83

17.2平面反射和折射成像85

17.2.1平面反射成像85

17.2.2平面折射成像86

17.3球面反射和折射成像87

17.3.1符号法则88

17.3.2近轴光线条件下球面反射的物像公式88

17.3.3近轴光线条件下球面折射的物像公式90

17.3.4横向放大率91

17.4薄透镜成像92

17.4.1近轴条件下薄透镜的物像公式92

17.4.2薄透镜成像的作图法94

阅读材料（17）大气奇景的形成97

习题1798

18光的干涉100

18.1光源和光的相干性100

18.1.1光源100

18.1.2光的相干性102

18.2分波阵面干涉104

18.2.1杨氏双缝干涉104

18.2.2菲涅耳双面镜干涉106

18.2.3洛埃镜干涉107

*18.2.4空间相干性107

18.3分振幅干涉108

18.3.1薄膜干涉108

*18.3.2等倾干涉112

18.3.3等厚干涉113

18.4迈克耳孙干涉仪 时间相干性118

18.4.1迈克耳孙干涉仪的结构及原理118

*18.4.2时间相干性120

阅读材料（18）激光干涉仪121

习题18123

19光的衍射125

19.1光的衍射125

19.1.1光的衍射现象125

19.1.2惠更斯-菲涅耳原理126

19.1.3菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射128

19.2夫琅禾费单缝衍射129

19.2.1单缝衍射实验装置129

19.2.2菲涅耳半波带法130

19.2.3单缝衍射图样分析131

19.3夫琅禾费圆孔衍射134

19.3.1夫琅禾费圆孔衍射134

19.3.2光学仪器分辨率135

19.4光栅衍射138

19.4.1衍射光栅138

19.4.2光栅衍射条纹139

19.4.3光栅光谱141

19.5 X射线的晶体衍射143

19.5.1 X射线143

19.5.2劳厄实验144

19.5.3布拉格方程144

阅读材料（19）全息照相147

习题19150

20光的偏振152

20.1光的横波特性 自然光和偏振光152

20.1.1光的横波特性152

20.1.2自然光与偏振光153

20.2偏振片 马吕斯定律154

20.2.1偏振片154

20.2.2起偏与俭偏156

20.2.3马吕斯定律156

20.3反射光和折射光的偏振157

20.4光的双折射160

20.4.1双折射现象160

*20.4.2波片162

阅读材料（20）液晶164

习题20166

第6篇 近代物理学170

21早期量子论170

21.1黑体辐射和普朗克量子假设170

21.1.1黑体辐射171

21.1.2普朗克量子假设174

21.2光的量子性176

21.2.1光电效应176

21.2.2爱因斯坦光子假说179

21.3康普顿散射181

21.4玻尔氢原子理论185

21.4.1经典氢原子模型185

21.4.2氢原子光谱187

21.4.3玻尔氢原子理论189

阅读材料（21）量子理论的发展193

习题21194

22量子力学简介196

22.1微观粒子的波粒二象性和不确定关系196

22.1.1微观粒子的波粒二象性197

22.1.2不确定关系200

22.2波函数及其统计解释204

22.2.1概率波205

22.2.2态叠加原理209

22.3薛定谔方程210

22.4一维定态问题215

22.4.1一维无限深方势阱216

22.4.2隧道效应220

22.4.3一维谐振子222

22.5原子中的电子224

22.5.1氢原子定态225

22.5.2电子自旋229

22.5.3泡利原理 多电子原子的壳层结构231

阅读材料（22）激光235

习题22237

23核物理与粒子物理简介238

23.1原子核的基本性质238

23.1.1原子核的组成238

23.1.2核的自旋和磁距240

23.1.3核力241

23.1.4结合能242

23.2放射性衰变和核反应245

23.2.1放射性衰变245

23.2.2核反应249

23.2.3核裂变和核聚变253

23.3粒子的分类以及粒子间的相互作用256

23.3.1粒子的分类257

23.3.2四种基本相互作用258

23.4守恒定律261

23.4.1重子数和轻子数261

23.4.2同位旋I和同位旋z分量Iz262

23.4.3奇异数262

23.4.4超荷262

23.4.5宇称263

阅读材料（23）核磁共振265

习题23266

习题参考答案268

参考文献274