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第五部分 相对论基础1

第十八章 狭义相对论2

第一节 伽利略相对性原理伽利略变换2

一、伽利略相对性原理3

二、伽利略变换4

三、经典力学的绝对时空观（伽利略-牛顿时空观）7

第二节 狭义相对论的基本原理8

一、电磁学向伽利略-牛顿相对性原理提出的挑战8

二、狭义相对论基本原理的内容15

第三节 洛伦兹变换17

一、洛伦兹变换的内容17

二、洛伦兹坐标变换的推导19

三、相对论速度变换公式22

第四节 狭义相对论的时空观24

一、同时的相对性24

二、时间延缓效应26

三、长度的相对性29

第五节 相对论的质量、动量和能量32

一、相对论质量32

二、相对论动力学方程36

三、相对论动能38

四、相对论质量和能量的关系40

五、动量与能量的关系42

第六节 物理学思想与方法简述43

一、时间的测量43

二、时间的本质44

三、经典时空观的困难44

四、狭义相对论中的时间44

第十九章 广义相对论简介45

第一节 惯性质量与引力质量46

第二节 广义相对论的基本假设48

一、爱因斯坦升降机的理想实验48

二、直线加速参考系中的惯性力49

三、等效原理50

四、局域惯性系51

五、广义相对性原理53

第三节 广义相对论的检验53

一、行星近日点的进动53

二、光线在引力场中偏折54

三、雷达回波延迟55

第四节 有引力场的空间与时间55

第五节 物理学思想与方法简述56

一、牛顿引力理论56

二、爱因斯坦引力理论57

第六部分 量子物理58

第二十章光（辐射）的波粒二象性60

第一节 热辐射 普朗克的量子假设60

一、热辐射的基本概念61

二、基尔霍夫辐射定律64

三、绝对黑体64

四、绝对黑体的热辐射实验定律66

五、经典理论的困难和普朗克的能量子假设68

第二节 光电效应70

一、光电效应的实验规律71

二、光电效应与光的波动学的剧烈冲突73

三、爱因斯坦光量子论及其对光电效应的解释75

四、多光子光电效应77

五、内光电效应78

第三节 康普顿效应78

一、实验规律79

二、X射线实验结果的解释80

三、简短的历史回顾83

第四节 光的波粒二象性84

一、爱因斯坦光量子关系式84

二、单光子双缝干涉实验分析85

三、光子的不确定性关系87

第五节 物理学思想与方法简述89

一、光的本性的历史争论89

二、对光的波粒二象性的认识90

第二十一章 电子的波粒二象性91

第一节 德布罗意假设91

第二节 德布罗意波的实验证明93

一、戴维孙-革末电子衍射实验94

二、电子显微镜97

第三节 不确定性关系98

一、电子单缝衍射实验98

二、不确定性关系的讨论99

第四节 波函数及其统计诠释101

一、德布罗意平面波波函数102

二、波函数的统计诠释103

三、统计论释对波函数提出的要求109

第五节 物理学思想与方法简述110

量子物理体系的建立110

第二十二章 薛定谔方程111

第一节 自由粒子的薛定谔方程111

一、方程的形式112

二、方程的讨论112

第二节 力场中粒子的薛定谔方程114

一、方程的形式114

二、算符与方程116

第三节 定态薛定谔方程117

一、分离变量法117

二、定态的基本特征119

第四节 一维无限深势阱中的粒子120

一、一维无限深势阱模型120

二、薛定谔方程及其解121

三、结果讨论-一解的物理意义123

第五节 势垒与隧道效应126

一、薛定谔方程127

二、方程解的讨论128

三、隧道效应的应用130

第六节 物理学思想与方法简述131

经验归纳与探索演绎131

第二十三章 氢原子中的电子133

第一节 氢原子的玻尔模型133

一、提出玻尔模型的历史背景133

二、玻尔氢原子结构模型要点136

第二节 用薛定谔方程解氢原子问题139

一、玻尔模型的缺陷139

二、氢原子的薛定谔方程140

第三节 量子数的物理解释147

一、主量子数和能量量子化147

二、角量子数和角动量量子化148

三、磁量子数和角动量空间量子化150

第四节 氢原子的波函数与概率密度151

一、低量子数的氢原子波函数151

二、电子概率径向分布函数153

三、电子概率角度分布函数155

第五节 物理学思想与方法简述157

半经典半量子方法157

第七部分 激光159

第二十四章 激光原理160

第一节 激光概述160

一、激光的诞生160

二、激光器的分类162

第二节 原子的能级、分布和跃迁163

一、原子在能级上的分布163

二、原子能级跃迁164

第三节 光的吸收与辐射166

一、自发辐射167

二、受激吸收167

三、受激辐射168

第四节 爱因斯坦辐射理论169

一、自发辐射系数A169

二、受激吸收系数B12171

三、受激辐射系数B21171

四、爱因斯坦系数A21，B12和B21之间的关系172

第五节 产生激光的基本物理条件175

一、两对基本矛盾175

二、解决矛盾的方法176

第六节 激光器的工作原理178

一、工作物质粒子数反转的实现179

二、谐振腔的振荡阈值条件180

三、谐振腔的选频182

第七节 氦氖激光器183

一、氦氖激光器的结构图183

二、氦氖激光器的工作原理184

第八节 物理学思想与方法简述186

一、学科交叉与综合186

二、激光产生与发展的启示187

第八部分 固体物理基础188

第二十五章 晶体结构与结合力189

第一节 晶体结构及其描述190

一、晶体的性质190

二、晶体结构的实验研究194

三、空间点阵197

第二节 布喇菲格子201

一、7个晶系201

二、14种布喇菲胞（空间格子）202

第三节 晶体的结合力203

一、影响晶体结合力的若干因素203

二、晶体中粒子的结合力207

第四节 晶体的结合能210

一、定义210

二、经验原子对势211

第五节 离子晶体的结合能214

一、离子晶体的点阵结构214

二、离子晶体的结合能214

三、离子晶体内势能的计算215

第六节 物理学思想与方法简述218

一、价键理论的阶段性发展218

二、对称性方法219

第二十六章 晶格振动220

第一节 晶体的热学性质220

一、晶体的摩尔热容221

二、固体的热传导223

三、热膨胀223

第二节一维晶格振动225

一、一维无限长弹簧振子链模型225

二、原子振动的运动学描述225

三、原子振动的动力学描述226

四、耦合振动方程的解227

第三节 格波231

一、格波的物理意义231

二、κ的取值范围231

三、玻恩-冯·卡门边界条件232

四、格波与原子振动233

第四节 物理学思想与方法简述234

一、数学方法234

二、研究晶格振动的近似假设234

第二十七章 物质的电磁性质236

第一节 电介质及其极化236

一、分子（原子）的电结构237

二、电介质极化的微观机理238

三、极化面电荷240

四、电极化强度241

第二节 电介质的特殊效应245

一、压电效应246

二、铁电体249

第三节 磁介质及其磁化251

一、物质磁性的起源251

二、磁介质磁化的微观机理254

三、磁化面电流258

四、磁化强度矢量258

五、磁场强度矢量261

六、磁介质的磁化规律264

第四节 磁性材料266

一、磁性材料的分类266

二、铁磁性材料的磁化规律267

三、铁磁性材料的磁化机理270

第五节 物理学思想与方法简述271

探索宏观性能的微观机理的方法271

第二十八章 能带论基础273

第一节固体能带的形成274

一、固体中的离子实与价电子274

二、电子能带的形成275

第二节 固体中电子的波函数276

一、近似处理方法277

二、晶体中电子的波函数——布洛赫函数278

第三节 固体的能带结构281

一、满带、导带和空带281

二、导体、绝缘体及半导体的能带286

第四节 固体能带理论基础288

一、克朗尼格-朋奈模型289

二、求解周期场中定态薛定谔方程的基本思路289

三、数学处理与结果讨论290

第五节 物理学思想与方法简述299

能带论的建立与研究方法299

第二十九章 半导体301

第一节 本征半导体301

一、元素半导体302

二、化合物半导体305

第二节 掺杂半导体306

一、施主型杂质与N型半导体306

二、受主型杂质与P型半导体308

第三节 杂质能级的计算310

一、类氢模型310

二、类氢施主杂质能级的计算310

三、晶体中电子有效质量的物理意义311

第四节PN结313

一、PN结的空间电荷区314

二、内建电场（自建电场）314

三、接触势垒315

四、PN结的整流效应316

第五节 物理学思想与方法简述318

半导体结构、性能与应用研究318

第九部分 原子核物理319

第三十章 原子核320

第一节 原子核的基本特征及其组成320

一、原子核的电荷和电荷数320

二、原子核的质量和质量数321

三、原子核形状、大小与密度328

四、核力的基本性质330

第二节 原子核的结合能331

一、质量亏损331

二、核结合能333

三、比结合能334

第三节 原子核的衰变与放射性336

一、α衰变337

二、β衰变339

三、Y衰变343

第四节 放射性衰变的一般规律344

一、指数衰变规律344

二、放射性衰变中的几个重要物理量346

第五节 原子核反应350

一、实验351

二、核反应的一般表示式351

三、核反应的类型352

四、核反应过程的守恒定律353

第六节 重核的裂变及应用354

一、获取原子能的物理基础354

二、原子核裂变356

三、链式反应和反应堆359

第七节 轻核聚变361

一、基本的聚变反应过程362

二、受控热核反应363

第八节 物理学思想与方法简述364

原子核的可分与不可分364

附录 电子的自旋366

物理名词索引（中英文对照）368

参考文献379