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第4篇 电磁学3

第9章 电荷与真空中的静电场3

9.1电荷库仑定律3

9.1.1电荷的量子化3

9.1.2电荷守恒定律4

9.1.3真空中的库仑定律4

9.2电场和电场强度5

9.2.1电场5

9.2.2电场强度6

9.2.3点电荷与点电荷系的电场强度6

9.2.4电场强度的计算9

9.3电通量真空中静电场的高斯定理13

9.3.1电场线13

9.3.2电通量14

9.3.3真空中静电场的高斯定理15

9.3.4高斯定理的应用16

9.4静电场力的功真空中静电场的环路定理18

9.4.1静电场力做功的特点19

9.4.2静电场的环路定理19

9.5电势20

9.5.1电势能20

9.5.2电势和电势差21

9.5.3点电荷的电势电势的叠加原理22

9.5.4电势的计算23

9.6电场强度和电势的关系25

9.6.1等势面25

9.6.2电场强度与电势梯度26

习题928

第10章 导体和电介质中的静电场30

10.1静电场中的导体30

10.1.1导体的静电平衡30

10.1.2静电平衡时导体上的电荷分布31

10.1.3静电屏蔽33

10.2电容及电容器34

10.2.1孤立导体的电容34

10.2.2电容器的电容35

10.2.3几种常见的电容器35

10.2.4电容器的串联和并联37

10.3静电场中的电介质39

10.3.1电介质的极化39

10.3.2电介质对电容器电容的影响40

10.3.3电介质中的静电场41

10.3.4电介质中的高斯定理42

10.4静电场的能量44

10.4.1电容器储存的能量44

10.4.2静电场的能量45

习题1047

第11章 恒定电流与真空中的恒定磁场49

11.1恒定电流和恒定电场电动势49

11.1.1电流形成的条件49

11.1.2恒定电流和恒定电场50

11.1.3电流和电流密度51

11.1.4欧姆定律的微分形式焦耳-楞次定律的微分形式52

11.1.5电源及电源电动势55

11.2恒定磁场和磁感应强度57

11.2.1磁性起源于电荷的运动57

11.2.2磁场磁感应强度B58

11.3毕奥-萨伐尔定律60

11.3.1毕奥-萨伐尔定律60

11.3.2毕奥-萨伐尔定律应用举例61

11.3.3匀速运动电荷的磁场67

11.4真空中磁场的高斯定理69

11.4.1磁感应线69

11.4.2磁通量69

11.4.3真空中恒定磁场的高斯定理70

11.5真空中恒定磁场的安培环路定理71

11.5.1恒定磁场的安培环路定理71

11.5.2安培环路定理的应用73

11.6磁场对运动电荷和载流导线的作用77

11.6.1洛伦兹力77

11.6.2带电粒子在磁场中的运动78

11.6.3应用电场和磁场控制带电粒子的实例79

11.6.4安培力83

11.7磁力的功88

11.7.1磁力对运动载流导线的功88

11.7.2磁力矩对转动载流线圈的功88

习题1190

第12章 磁介质中的恒定磁场94

12.1磁介质及其磁化94

12.1.1磁介质及其分类94

12.1.2分子磁矩分子附加磁矩96

12.1.3顺磁质和抗磁质的磁化97

12.1.4磁化强度矢量与磁化电流98

12.2磁介质中的高斯定理和安培环路定理100

12.2.1磁介质中的高斯定理100

12.2.2磁介质中的安培环路定理100

12.3铁磁质103

12.3.1铁磁质的特点103

12.3.2铁磁质的起始磁化曲线磁滞回线103

12.3.3磁畴105

习题12106

第13章 电磁场与麦克斯韦方程组107

13.1电磁感应定律107

13.1.1电磁感应现象107

13.1.2法拉第电磁感应定律108

13.1.3楞次定律109

13.1.4全磁通感应电流感应电量111

13.2动生电动势113

13.2.1产生动生电动势的原因——洛伦兹力113

13.2.2动生电动势的计算114

13.3感生电动势116

13.3.1产生感生电动势的原因——感生电场116

13.3.2感生电场及感生电动势的计算118

13.4自感与互感119

13.4.1自感现象自感系数119

13.4.2自感系数及自感电动势的计算121

13.4.3互感现象及互感系数121

13.4.4互感系数及互感电动势的计算123

13.4.5LC谐振电路124

13.5磁场的能量126

13.5.1自感线圈的磁能126

13.5.2磁场的能量127

13.6位移电流与电磁场129

13.6.1位移电流的引入129

13.6.2全电流定律130

13.6.3电磁场132

13.7麦克斯韦方程组与电磁波132

13.7.1麦克斯韦方程组132

13.7.2电磁波133

13.7.3平面电磁波的性质134

13.7.4平面电磁波的能量密度和能流密度135

＊13.7.5电偶极振子发射的电磁波136

13.7.6电磁波谱138

习题13139

第5篇 光学145

第14章 几何光学145

14.1几何光学的基本实验定律和基本原理145

14.1.1几何光学的基本实验定律145

14.1.2全反射147

14.1.3费马原理147

14.2几何光学成像的基本概念和薄透镜成像规律150

14.2.1同心光束物和像150

14.2.2光在平面上的反射成像151

14.2.3光在球面上的折射和反射成像152

14.2.4光在平面上折射成像158

14.2.5薄透镜成像158

14.3光学仪器简介163

14.3.1照相机163

14.3.2显微镜164

14.3.3望远镜165

习题14167

第15章 波动光学168

15.1光的相干性168

15.1.1光的电磁理论168

15.1.2光的相干性169

15.1.3普通光源发光微观机制的特点171

15.2双缝干涉172

15.2.1杨氏双缝实验172

15.2.2劳埃德镜175

15.3薄膜干涉177

15.3.1薄膜干涉177

15.3.2等厚干涉——劈尖干涉和牛顿环180

15.3.3增反膜和增透膜183

15.3.4等倾干涉185

15.3.5迈克耳孙干涉仪186

15.4单缝衍射和圆孔衍射187

15.4.1惠更斯-菲涅耳原理187

15.4.2单缝夫琅禾费衍射190

15.4.3圆孔衍射和光学仪器的分辨本领194

15.5光栅衍射197

15.5.1衍射光栅197

15.5.2光栅方程198

15.5.3光栅光谱和色分辨本领200

15.6X射线的衍射203

15.7光的偏振现象204

15.7.1光的偏振态204

15.7.2偏振片马吕斯定律206

15.8反射和折射时的偏振现象布儒斯特定律209

15.9双折射现象210

15.9.1晶体双折射现象的基本规律210

15.9.2惠更斯对双折射现象的解释212

15.9.3偏振棱镜216

15.10偏振光的干涉人为双折射现象旋光现象217

15.10.1偏振光的干涉217

15.10.2人为双折射现象219

15.10.3旋光现象221

习题15222

第6篇 量子物理基础227

第16章 早期量子论227

16.1黑体辐射和普朗克量子假设227

16.1.1黑体辐射及其基本规律228

16.1.2普朗克量子假设230

16.2光电效应和光的量子性232

16.2.1光电效应232

16.2.2爱因斯坦光子假说235

16.3康普顿散射238

16.4玻尔氢原子理论241

16.4.1经典氢原子模型241

16.4.2氢原子光谱242

16.4.3玻尔氢原子理论243

习题16248

第17章 量子力学简介249

17.1微观粒子的波粒二象性和不确定关系式249

17.1.1微观粒子的波粒二象性250

17.1.2不确定关系式253

17.2波函数及其统计解释257

17.2.1概率波257

17.2.2态叠加原理260

17.3薛定谔方程262

17.4一维定态问题267

17.4.1一维无限深方势阱267

17.4.2隧道效应270

17.4.3一维谐振子273

17.5原子中的电子原子的壳层结构274

17.5.1氢原子中电子的波函数及其概率分布274

17.5.2电子的自旋施特恩-格拉赫实验277

17.5.3泡利原理多电子原子的壳层结构279

17.5.4元素周期表281

习题17283

参考答案284

参考文献289

附录书中物理量的符号及单位290

索引292