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第5篇 电磁学3

第12章 真空中的静电场3

12.1 电荷库仑定律3

12.1.1 电荷3

12.1.2 电荷守恒定律4

12.1.3 库仑定律4

12.1.4 静电力的叠加原理6

12.2 电场电场强度8

12.2.1 电场8

12.2.2 电场强度9

12.2.3 点电荷的电场强度10

12.2.4 电场强度的叠加原理11

12.3 高斯定理17

12.3.1 电场线17

12.3.2 电通量17

12.3.3 高斯定理19

12.3.4 利用高斯定理求电场强度的分布21

12.4 静电场的环路定理 电势26

12.4.1 静电场的环路定理26

12.4.2 电势能27

12.4.3 电势 电势差28

12.4.4 电势的计算29

12.4.5 等势面32

12.4.6 电场强度与电势的微分关系33

本章提要35

习题1237

第13章 静电场中的导体和电介质43

13.1 静电场中的导体43

13.1.1 导体的静电平衡条件43

13.1.2 处于静电平衡时实心导体的电荷分布44

13.1.3 导体表面外附近一点的电场强度44

13.1.4 孤立导体表面上的电荷分布45

13.1.5 导体空腔46

13.1.6 静电屏蔽47

13.1.7 有导体存在时静电场的分析与计算48

13.2 电容电容器52

13.2.1 孤立导体的电容52

13.2.2 电容器的电容53

13.2.3 电容器电容的计算53

13.2.4 电容器的并联和串联55

13.3 静电场中的电介质56

13.3.1 电介质的极化56

13.3.2 极化强度58

13.3.3 极化强度与极化电荷分布的关系58

13.3.4 电介质中的电场强度60

13.3.5 电位移矢量 有电介质时的高斯定理61

13.4 静电场的能量65

13.4.1 电容器储存的静电能65

13.4.2 静电场的能量66

本章提要68

习题1369

第14章 稳恒电流75

14.1 电流强度 电流密度75

14.1.1 电流强度75

14.1.2 电流密度75

14.2 欧姆定律的微分形式 焦耳定律的微分形式76

14.2.1 欧姆定律的微分形式76

14.2.2 焦耳定律的微分形式77

14.3 电动势 稳恒电场78

14.3.1 电动势78

14.3.2 稳恒电场79

14.3.3 电路上两点间的电势差79

本章提要80

习题1480

第15章 稳恒磁场82

15.1 磁场 磁感应强度82

15.1.1 磁场82

15.1.2 磁感应强度83

15.1.3 磁感应线84

15.2 毕奥-萨伐尔定律85

15.2.1 毕奥-萨伐尔定律85

15.2.2 运动电荷的磁场86

15.2.3 毕奥-萨伐尔定律的应用87

15.3 磁场的高斯定理92

15.3.1 磁通量92

15.3.2 磁场的高斯定理93

15.4 安培环路定理93

15.4.1 安培环路定理93

15.4.2 安培环路定理的应用95

15.5 洛伦兹力100

15.5.1 洛伦兹力100

15.5.2 带电粒子在磁场中的运动100

15.5.3 应用磁场控制带电粒子的实例101

15.5.4 霍耳效应104

15.6 安培力106

15.6.1 安培力公式106

15.6.2 载流线圈在磁场中受到的力矩110

15.6.3 安培力的功113

本章提要114

习题15115

第16章 磁介质122

16.1 顺磁质、抗磁质及其磁化122

16.1.1 磁介质的分类122

16.1.2 顺磁质和抗磁质的磁化123

16.1.3 磁化强度与磁化电流125

16.2 有磁介质存在时的高斯定理和安培环路定理127

16.2.1 有磁介质存在时的高斯定理127

16.2.2 有磁介质存在时的安培环路定理127

16.3 铁磁质130

16.3.1 铁磁质的磁滞回线131

16.3.2 铁磁质的磁化机理132

16.3.3 铁磁质的特点132

16.3.4 铁磁材料的应用简介133

本章提要134

习题16134

第17章 变化的电磁场137

17.1 电磁感应定律137

17.1.1 电磁感应现象137

17.1.2 楞次定律137

17.1.3 法拉第电磁感应定律138

17.2 动生电动势140

17.2.1 动生电动势的产生140

17.2.2 洛伦兹力做功问题141

17.2.3 动生电动势的计算142

17.3 感生电动势144

17.3.1 感生电动势的产生144

17.3.2 感应电场与静电场145

17.3.3 感生电动势的计算146

17.3.4 涡电流149

17.4 自感和互感150

17.4.1 自感150

17.4.2 互感152

17.5 磁场的能量155

17.6 位移电流158

17.6.1 位移电流158

17.6.2 全电流定律159

17.6.3 位移电流的性质160

17.7 麦克斯韦电磁场方程组161

17.8 电磁波162

17.8.1 电磁波的波动方程162

17.8.2 电磁波的性质163

17.8.3 电磁波的产生和传播164

17.8.4 电磁波的能量165

本章提要166

习题17168

第6篇 量子物理及其应用177

第18章 量子物理基础177

18.1 黑体辐射 普朗克量子假说177

18.1.1 热辐射现象177

18.1.2 基尔霍夫定律177

18.1.3 黑体辐射179

18.1.4 经典物理的困难179

18.1.5 普朗克量子假说180

18.2 光电效应 爱因斯坦光子理论181

18.2.1 光电效应的实验规律181

18.2.2 经典物理学解释光电效应规律遇到的困难182

18.2.3 爱因斯坦光量子假设183

18.3 康普顿效应 光的波粒二象性184

18.3.1 康普顿效应184

18.3.2 康普顿效应的理论解释186

18.3.3 光的波粒二象性187

18.4 玻尔的氢原子理论188

18.4.1 氢原子光谱的规律188

18.4.2 经典物理遇到的困难189

18.4.3 玻尔的氢原子理论189

18.4.4 氢原子轨道半径和能量的计算190

18.4.5 氢原子光谱的能级公式191

18.4.6 玻尔氢原子理论的缺陷192

18.5 德布罗意波 不确定关系193

18.5.1 德布罗意波193

18.5.2 物质波的实验验证195

18.5.3 实物粒子的波粒二象性196

18.5.4 不确定关系196

18.6 波函数及其统计解释198

18.6.1 波函数的概念198

18.6.2 波函数的统计解释199

18.7 薛定谔方程201

18.7.1 一维粒子的运动方程201

18.7.2 一维粒子的薛定谔方程202

18.7.3 三维情况下的薛定谔方程203

18.8 薛定谔方程的简单应用203

18.8.1 一维无限深势阱203

18.8.2 一维势垒 隧道效应205

18.9 氢原子207

18.9.1 能量量子化207

18.9.2 角动量量子化207

18.9.3 角动量的空间量子化208

18.9.4 电子的波函数208

18.10 电子的自旋 原子的壳层结构210

18.10.1 施特恩-格拉赫实验210

18.10.2 电子的自旋211

18.10.3 四个量子数212

18.10.4 原子的壳层结构212

18.11 晶体的能带结构214

18.11.1 晶体的结构和能带215

18.11.2 导体、半导体和绝缘体的能带结构218

18.11.3 本征半导体与杂质半导体220

18.12 激光223

18.12.1 受激吸收 自发辐射和受激辐射223

18.12.2 产生激光的基本条件225

18.12.3 激光器227

18.12.4 激光的特性及其应用229

本章提要230

习题18232

第19章 原子核物理与粒子物理简介237

19.1 原子核的基本性质237

19.1.1 原子核的组成237

19.1.2 原子核的大小238

19.1.3 原子核的自旋与磁矩239

19.2 核力和核模型240

19.2.1 核力的性质240

19.2.2 原子核模型241

19.3 原子核的衰变242

19.3.1 天然放射性现象242

19.3.2 原子核的衰变规律243

19.4 射线对人体的影响及其防护244

19.4.1 射线的生物效应244

19.4.2 辐射剂量245

19.4.3 辐射的防护246

19.4.4 放射性同位素的应用246

19.5 原子核的结合能 裂变和聚变247

19.5.1 原子核的质量亏损247

19.5.2 原子核的结合能248

19.5.3 核反应过程中的守恒定律250

19.5.4 重核裂变及其应用250

19.5.5 轻核聚变及其应用253

19.6 粒子物理简介254

19.6.1 粒子发现简介254

19.6.2 粒子的分类255

19.6.3 粒子的相互作用255

19.6.4 强子结构的夸克模型257

本章提要259

习题19260

第20章 物理学与高新技术261

20.1 液晶261

20.1.1 液晶的分类261

20.1.2 液晶的光学特性262

20.1.3 液晶的应用264

20.2 纳米材料简介266

20.2.1 纳米微粒的特性266

20.2.2 纳米材料的制备267

20.2.3 一种纳米新材料——碳纳米管267

20.2.4 纳米材料的应用268

20.3 等离子体269

20.3.1 等离子体的分类269

20.3.2 等离子体的基本性质270

20.3.3 等离子体在磁场中的特性271

20.3.4 等离子体的应用272

20.4 扫描隧道显微镜272

20.4.1 STM的工作原理273

20.4.2 STM的基本结构273

20.4.3 STM的工作模式274

20.4.4 STM的特点275

20.4.5 STM的应用275

20.4.6 在STM基础上发展起来的各种新型显微镜276

本章提要277

习题20277

习题参考答案279

附录 书中物理量的符号及单位287

参考文献289