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第三篇　电磁学3

8　静电场3

8.1　电相互作用3

8.1.1 电荷的量子化 电荷守恒定律3

8.1.2 库仑定律　静电力的叠加原理4

8.1.3 电场和电场强度7

8.1.4 点电荷的电场及其叠加9

8.2　静电场的高斯定理16

8.2.1 电场线和电通量16

8.2.2 高斯定理18

8.2.3　利用高斯定理求场强21

8.3　静电场的环路定理和电势24

8.3.1 静电场力的功24

8.3.2 电势26

8.4　电场强度与电势梯度34

8.4.1 等势面34

8.4.2 电场强度与电势梯度的关系35

8.5　带电粒子在电场中的受力及其运动39

8.5.1 单个带电粒子在匀强电场中的受力及其运动39

8.5.2 电偶极子在电场中的受力及其取向42

思考题43

习题44

阅读材料　静电场力的应用48

9　静电场中的导体和电介质50

9.1　静电场中的导体50

9.1.1 导体达到静电平衡的条件和性质50

9.1.2　静电平衡时导体上的电荷分布51

9.1.3 有导体存在时静电场的分析和计算53

9.1.4　静电屏蔽55

9.2　电容和电容器57

9.2.1　孤立导体的电容57

9.2.2 电容器58

9.2.3 电容器的串联和并联61

9.3　静电场中的电介质63

9.3.1 电介质及其极化63

9.3.2 电极化强度及其与极化电荷的关系66

9.3.3 电位移 有电介质时的高斯定理68

9.4　静电场的能量74

9.4.1 电容器的电能74

9.4.2　静电场的能量75

思考题78

习题79

阅读材料　压电效应及其应用83

驻极体84

电容式传感器84

10　稳恒电流的磁场87

10.1　电流　电源电动势87

10.1.1 电流与电流密度87

10.1.2 电流连续性方程90

10.1.3 电源 电动势91

10.2　电流的磁场93

10.2.1　基本磁现象93

10.2.2　磁起源于电流94

10.2.3　磁场　磁感应强度96

10.2.4 毕奥－萨伐尔定律98

10.2.5 毕奥－萨伐尔定律的应用100

10.2.6　运动电荷的磁场104

10.3　磁场的高斯定理105

10.3.1　磁感应线105

10.3.2　磁通量　磁场的高斯定理106

10.4　安培环路定理107

10.4.1 安培环路定理107

10.4.2 安培环路定理的应用109

10.5　磁场对运动电荷的作用113

10.5.1 洛仑兹力113

10.5.2 带电粒子在均匀磁场中的运动114

10.5.3 带电粒子在非均匀磁场中的运动115

10.5.4 带电粒子在电场和磁场中的运动116

10.5.5 电力和磁力在科学技术中的应用举例117

10.6　磁场对电流的作用120

10.6.1 安培定律121

10.6.2 磁场对载流线圈作用的磁力矩124

10.7　磁力的功126

10.7.1 载流导线在磁场中运动时磁力所做的功127

10.7.2 载流线圈在磁场内转动时磁力所做的功127

思考题129

习题130

11　磁场中的磁介质134

11.1　磁介质的磁化　磁化强度矢量134

11.1.1　磁介质的磁化134

11.1.2　磁化强度和磁化电流137

11.2　有磁介质时的高斯定理和安培环路定理139

11.2.1 有磁介质时的高斯定理139

11.2.2　有磁介质时的环路定理 磁场强度139

11.3.1 铁磁质的磁化规律142

11.3　铁磁质142

11.3.2　铁磁质的磁化机理144

11.3.3 铁磁质的分类和应用144

思考题145

习题146

12　电磁感应　电磁场147

12.1　法拉第电磁感应定律147

12.1.1 电磁感应现象147

12.1.2 楞次定律148

12.1.3 法拉第电磁感应定律148

12.2　动生电动势和感生电动势152

12.2.1 动生电动势153

12.2.2 感生电场与感生电动势156

12.2.3 电子感应加速器162

12.2.4 涡电流163

12.3 自感和互感165

12.3.1 自感系数和自感电动势165

12.3.2 自感电路中电流的增长和衰减168

12.3.3 互感系数和互感电动势170

12.4　磁场的能量174

12.4.1 自感储能174

12.4.2　磁场的能量175

12.5　电磁场的理论基础176

12.5.1 位移电流和全电流定律177

12.5.2 麦克斯韦电磁场方程的积分形式182

12.6　电磁波183

12.6.1 电磁振荡183

12.6.2 电磁波的产生与传播185

12.6.3 电磁波的特性187

12.6.4 电磁波的能量188

12.6.5 电磁波谱189

思考题191

习题192

阅读材料　磁记录196

等离子体197

第四篇　波动光学203

13　光的干涉203

13.1　光的相干性203

13.2　双缝干涉204

13.2.1 杨氏双缝干涉204

13.2.2 菲涅耳双镜和洛埃镜207

13.2.3 光源对干涉条纹的影响209

13.3.1 光程211

13.3　光程211

13.3.2　透镜的等光程性212

13.4　薄膜干涉214

13.4.1 等厚干涉214

13.4.2　等倾干涉221

13.5　迈克耳孙干涉仪224

思考题225

习题227

14　光的衍射229

14.1　光的衍射现象　惠更斯－菲涅耳原理229

14.1.1 光的衍射现象229

14.1.2 惠更斯－菲涅耳原理230

14.2　单缝的夫琅禾费衍射230

14.3.1 圆孔的夫琅禾费衍射234

14.3　圆孔的夫琅禾费衍射　光学仪器的分辨本领234

14.3.2　光学仪器的分辨本领235

14.4　光栅衍射237

14.4.1　光栅衍射238

14.4.2　光栅光谱242

14.5　X射线衍射244

思考题246

习题247

15　光的偏振249

15.1　自然光　偏振光249

15.1.1 自然光249

15.1.2　偏振光250

15.2　偏振片的起偏和检偏　马吕斯定律251

15.2.1　起偏和检偏251

15.2.2　马吕斯定律252

15.3　反射和折射时光的偏振253

15.4　光的双折射255

15.4.1 光的双折射现象255

15.4.2 惠更斯原理对双折射现象的解释257

15.4.3　偏振棱镜260

15.5　椭圆偏振光和圆偏振光　波片261

15.5.1 椭圆偏振光和圆偏振光261

15.5.2　波片262

15.5.3　偏振光的检验263

15.6　偏振光的干涉264

15.7　人为双折射现象266

15.7.1 光弹性效应267

15.7.2　电光效应267

15.8　旋光现象268

思考题269

习题270

阅读材料　光纤通信272

液晶274

第五篇　近代物理279

16　狭义相对论279

16.1　爱因斯坦相对性原理和光速不变原理279

16.1.1 伽利略变换和力学的相对性原理279

16.1.2 爱因斯坦的基本假设280

16.2　狭义相对论的时空观282

16.2.1 同时的相对性282

16.2.2　时间延长283

16.2.3 长度收缩284

16.3.1 洛仑兹坐标变换式288

16.3　洛仑兹变换288

16.3.2 洛仑兹速度变换式293

16.4　狭义相对论动力学295

16.4.1　质速关系295

16.4.2　质能关系299

16.4.3 动量和能量的关系302

思考题303

习题304

17　量子物理306

17.1　热辐射306

17.1.1 基尔霍夫定律306

17.1.2　黑体辐射定律307

17.1.3 普朗克的量子假设308

17.2　光电效应310

17.2.1 光电效应的实验规律311

17.2.2 爱因斯坦光子理论312

17.2.3 光的波粒二象性313

17.3　康普顿效应315

17.4　玻尔氢原子理论319

17.4.1 氢原子光谱的实验规律319

17.4.2　玻尔氢原子理论320

17.5　粒子的波动性——德布罗意假设324

17.6　不确定关系328

17.7　薛定谔方程331

17.7.1　波函数332

17.7.2　薛定谔方程333

17.8　一维无限深方势阱335

17.9　氢原子的量子理论339

17.9.1 氢原子的薛定谔方程339

17.9.2 三个量子数340

17.9.3　电子的概率分布——电子云342

17.10　电子的自旋　原子的电子壳层结构344

17.10.1　电子的自旋344

17.10.2 原子的电子壳层结构346

17.11　激光354

17.11.1 自发辐射和受激辐射354

17.11.2 激光产生的条件355

17.11.3 激光的特性和应用358

17.11.4 激光全息照相359

思考题360

习题361

阅读材料　超导电性364

习题答案368

常用数值表379