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第四部分 振动 波动和波动光学 1

第1章 振动 1

1.1简谐振动运动学 1

1.2简谐振动动力学 4

1.3阻尼振动 受迫振动和共振 8

1.4沿同一直线振动的合成 频谱分析 11

1.5沿两条互相垂直直线的振动的合成 15

1.6非线性的基本概念 混沌 17

本章内容提要 21

问题和习题 23

第2章 机械波 26

2.1机械波的产生和传播 26

2.2平面简谐波 30

2.3机械波的能量密度和能流 35

2.4惠更斯原理 波的衍射、反射和折射 39

2.5波的相干叠加 驻波 44

2.6多普勒效应 48

本章内容提要 51

问题和习题 53

第3章 电磁波 56

3.1电磁波波动方程 赫兹实验 56

3.2电磁波的发射 天线 电偶极辐射 59

3.3平面单色电磁波 62

3.4电磁波在介质分界面上的反射和折射 66

3.5电磁波干涉和衍射 69

3.6电磁波的合成 群速度 71

3.7地球的电磁环境和无线电波通信 73

本章内容提要 77

问题和习题 79

第4章 波动光学（Ⅰ） 81

4.1光波的相干叠加——干涉 81

4.2分波阵面干涉 84

4.3空间相干性和时间相干性 88

4.4分振幅方法——薄膜等倾干涉 91

4.5分振幅方法——薄膜等厚干涉 94

4.6迈克耳孙干涉仪 97

本章内容提要 100

问题和习题 101

第5章 波动光学（Ⅱ） 104

5.1光单缝夫琅禾费衍射 104

5.2圆孔的夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨本领 108

5.3光栅的夫琅禾费衍射 110

5.4 X射线的晶格衍射 116

本章内容提要 118

问题和习题 119

第6章 波动光学（Ⅲ） 121

6.1光的偏振态 线偏振光的获得 121

6.2双折射现象 127

6.3偏振棱镜 波片 圆和椭圆偏振光的产生和检验 131

6.4偏振光的干涉 136

6.5人工双折射 138

本章内容提要 140

问题和习题 141

第五部分 相对论 物理学中的对称性 143

第1章 狭义相对论 143

1.1狭义相对论产生的背景和实验基础 143

1.2狭义相对论的基本原理 148

1.3洛伦兹变换 151

1.4相对论的时空性质 156

1.5相对论的速度合成 相对论时空结构 161

本章内容提要 164

问题和习题 165

第2章 相对论质点力学 电磁场的相对性 167

2.1洛伦兹协变式的数学形式 167

2.2相对论质点力学方程 171

2.3质量-能量、动量-能量关系 相对论的Doppler效应 175

2.4电磁现象的统一性和电磁场的相对性 180

本章内容提要 183

问题和习题 184

第3章 广义相对论简介 186

3.1广义相对论原理 186

3.2广义相对论的时空理论 188

3.3广义相对论的实验验证 190

本章内容提要 194

问题和习题 194

第4章 物理学中的对称性 195

4.1对称的概念和对称性的数学描写 195

4.2时空对称性和物理量、物理规律、物理相互作用 199

4.3对称性和守恒定律 202

4.4动力学对称性 203

本章内容提要 206

问题和习题 206

第六部分 量子物理基础 207

第1章 波粒二象性 207

1.1黑体辐射问题 能量子假说 208

1.2光子 光的波粒二象性 213

1.3原子结构的玻尔理论 217

1.4实物粒子的波动性 物质波 220

本章内容提要 226

问题和习题 227

第2章 波函数 229

2.1不确定性关系式 229

2.2量子态的描述 波函数 232

2.3量子态叠加原理 235

2.4平面波波函数的归一化 动量取值的概率 237

本章内容提要 240

问题和习题 241

第3章 薛定谔方程 几个典型量子现象 242

3.1薛定谔方程 242

3.2定态薛定谔方程 245

3.3粒子在一维无限深势阱中的运动 248

3.4一维线性谐振子 251

3.5势垒贯穿 254

本章内容提要 258

问题和习题 259

第4章 力学量的算子表示 量子测量 261

4.1线性厄米算子 261

4.2力学量用线性厄米算子表示 263

4.3算子的对易关系 对易关系的物理意义 265

4.4角动量算子 角动量算子的本征值和本征函数 267

4.5电子自旋 泡利算子 270

4.6量子测量 273

本章内容提要 276

问题和习题 277

第5章 原子结构 279

5.1中心力场问题 279

5.2氢原子和类氢离子 282

5.3角动量的合成 原子能级的精细结构 287

5.4 Pauli原理 两电子自旋波函数 290

5.5氦原子 296

5.6多电子原子 原子壳层结构 298

本章内容提要 304

问题和习题 307

第七部分 高新技术的物理基础 309

第1章 固体物理和半导体材料 309

1.1金属自由电子模型 309

1.2量子统计 金属比热的量子理论 313

1.3固体能带理论 316

1.4导体、绝缘体和半导体 319

1.5半导体材料和应用 321

本章内容提要 325

问题和习题 326

第2章 超导物理学和超导技术 327

2.1超导体的物理性质 327

2.2超导体的微观理论 330

2.3超导体的唯象理论和磁通量子化 333

2.4约瑟夫森（Josephson）效应 335

2.5超导量子干涉计（SQUID） 338

2.6超导材料和应用 340

本章内容提要 343

问题和习题 345

第3章量子跃迁 激光技术 346

3.1与时间有关的微扰理论 346

3.2简谐微扰 共振跃迁 348

3.3光的发射和吸收 351

3.4激光原理和激光器 354

3.5激光特性和激光技术应用 358

本章内容提要 361

问题和习题 362

第4章 核物理和核技术 363

4.1原子核的基本性质 363

4.2原子核结构 365

4.3原子核放射性衰变 370

4.4原子核反应 374

4.5原子核能和核能的应用 377

4.6核技术应用 383

本章内容提要 384

问题和习题 385

第5章 量子纠缠和量子信息学基础 386

5.1 EPR佯谬 贝尔不等式 386

5.2量子位 量子门和量子非克隆定理 390

5.3量子通信 394

5.4量子计算 399

5.5量子纠错 403

本章内容提要 407

问题和习题 408

第6章 纳米科技 409

6.1纳米尺度物理效应 409

6.2纳米材料和纳米组装结构 412

本章内容提要 414

问题和习题 415

附录 416

附录7三维空间中的坐标系转动变换和三维张量 416

附录8 Hilbert空间Dirac符号 420

附录9 δ函数 422

附录10线性厄米算子及其性质 424

附录11角动量算子和球谐函数 426

附录12 Pauli算子和Pauli矩阵 429

附录13电子在周期势场中运动薛定谔方程的解 431

习题参考答案 435