大學基礎物理學(2014-2015年電子工業出版社出版的圖書)

成書過程

修訂過程

該教材依據教育部非物理類專業物理基礎課程教學指導分委員會制定的《理工科非物理類專業大學物理課程教學基本要求》的框架編寫而成，全書涵蓋了基本要求的核心內容，並增加了部分拓展內容。

《大學基礎物理學》具體編寫分工如下：第1、2章由趙茂娟、楊敏編寫，鄭勇林、楊維審閱；第3、10、12章由朱曉玲、王曉茜編寫，鄭勇林、楊維審閱；第4章由鄭勇林、高志華編寫，楊維審閱；第5、8章由楊維編寫，鄭勇林審閱；第6章由劉鴻編寫，鄭勇林、楊維審閱；第7、9章由戴松暉、陸智編寫，鄭勇林、盧孟春審閱；第11、13、14由鄭勇林、盧孟春編寫，孫婷雅、楊維、楊敏審閱。李伯恆、孫婷雅、鄭勇林、楊維、陸智審閱了全書習題。全書由鄭勇林統稿。

該教材在編寫過程中得到了成都大學、長江師範學院、四川農業大學理學院、重慶工業職業技術學院物理教研室等單位的支持。西南大學鄭瑞倫教授審閱了書稿，提出修改意見和建議。成都大學汪令江教授，長江師範學院周晏副教授為該教材編寫做了工作。同時；編者參考了其他同類教材。

出版工作

2015年2月，《大學基礎物理學（上）》由電子工業出版社出版。2014年8月，《大學基礎物理學（下）》由電子工業出版社出版。

出版社工作人員

策劃編輯	責任編輯
張小樂	張小樂

內容簡介

《大學基礎物理學》分為上、下兩冊共14章，包含有力學、熱學、電磁學、振動和波、波動光學、狹義相對論和量子力學基礎、分子與固體等內容。每章都包含基本內容、本章提要、閱讀材料、習題及答案。

教材目錄

《大學基礎物理學（上）》目錄
1.1 質點運動的描述 1 1.1.1 質點 1 1.1.2 參考系和坐標系 2 1.1.3 空間和時間 2 1.2 描述質點運動的基本物理量 3 1.2.1 位置矢量位移 3 1.2.2 運動方程 5 1.2.3 速度加速度 5 1.2.4 運動的疊加性 11 1.2.5 相對運動 13 1.3 圓周運動及其描述 15 1.3.1 圓周運動平面極坐標 15 1.3.2 切向加速度和法向加速度 16 1.3.3 圓周運動的角量描述 18 1.3.4 線量和角量的關係 19 本章提要 21 閱讀材料 22 習題 26 第2章質點動力學 31 2.1 牛頓運動定律及其套用 31 2.1.1 牛頓運動定律 32 2.1.2 力學中的幾種常見力 33 2.1.3 物理量的單位和量綱 37 2.1.4 牛頓定律的套用舉例 38 2.1.5 非慣性系慣性力 43 2.2 動量定理與動量守恆定律 46 2.2.1 質心質心運動定律 47 2.2.2 衝量質點和質點系動量定理 50 2.2.3 動量守恆定律 53 2.3 動能定理 56 2.3.1 功動能能量 57 2.3.2 動能定理 60 2.3.3 碰撞 62 2.4 保守力與非保守力勢能 64 2.4.1 重力、彈性力和萬有引力做功的特點 64 2.4.2 保守力保守力的數學表示成對力的功 66 2.4.3 勢能及勢能曲線 68 2.5 功能原理機械能守恆定律 71 2.5.1 質點系的動能定理與功能原理 71 2.5.2 機械能的轉化和守恆定律 72 2.5.3 能量守恆定律 73 2.6 質點、質點系的角動量定理與角動量守恆定律 76 2.6.1 質點、質點系的角動量定理 77 2.6.2 角動量守恆定律 80 本章提要 81 閱讀材料 85 習題 86 第3章剛體和流體 92 3.1 剛體的運動及描述 92 3.1.1 描述剛體定軸轉動的物理量及運動學方法 93 3.1.2 勻變速轉動公式 94 3.2 剛體定軸轉動的轉動定律 96 3.2.1 力矩轉動定律 96 3.2.2 轉動慣量平行軸定理 98 3.3 剛體定軸轉動的動能定理 102 3.3.1 力矩的功力矩的功率 102 3.3.2 轉動動能 103 3.3.3 剛體定軸轉動的動能定理 104 3.3.4 剛體的重力勢能 104 3.4 剛體定軸轉動的角動量定理 106 3.4.1 剛體的角動量 106 3.4.2 定軸轉動的角動量定理及角動量守恆定律 106 3.5 理想流體伯努利方程 111 3.5.1 理想流體穩定流動 111 3.5.2 理想流體的連續性方程 112 3.5.3 伯努利方程 113 3.5.4 伯努利方程的套用 116 3.6 實際流體的流動及流動的規律 119 3.6.1 黏性流體的流動狀態 120 3.6.2 牛頓黏滯定律、雷諾數 121 3.6.3 黏滯性流體的伯努利方程 122 3.6.4 泊肅葉定律 123 3.6.5 斯托克斯定律 126 3.7 血液在循環系統中的流動 127 3.7.1 血液循環中血流速度的分布 127 3.7.2 血液循環中血壓的分布 128 本章提要 129 閱讀材料 132 習題 135 第4章氣體動理論 141 4.1 描述氣體的巨觀量與微觀量 141 4.1.1 分子的熱運動 141 4.1.2 狀態參量平衡態準靜態過程 142 4.1.3 統計規律及漲落現象 144 4.1.4 統計漲落現象的描述 144 4.2 理想氣體的壓強和溫度的統計解釋 146 4.2.1 理想氣體狀態方程 146 4.2.2 理想氣體的壓強公式 148 4.2.3 溫度的統計解釋 151 4.3 能均分定理理想氣體的內能 152 4.3.1 分子的自由度 152 4.3.2 自由度和分子平均能量的關係 153 4.3.3 理想氣體的內能 154 4.4 氣體分子的碰撞規律 156 4.4.1 分子間的相互作用 156 4.4.2 分子的平均碰撞頻率及平均自由程 156 4.4.3 范德瓦爾斯方程 159 4.4.3 氣體的輸運現象 161 4.5 麥克斯韋速率分布函式 164 4.5.1 麥克斯韋氣體速率分布函式 164 4.5.2 氣體分子速率的測定 168 4.5.3 麥克斯韋-玻耳茲曼能量分布律 169 4.6 液體的邊界現象 171 4.6.1 液體的表面張力 171 4.6.2 彎曲液面的附加壓強 174 4.6.3 氣體栓塞 176 4.7 液體附著層的邊界現象 177 4.7.1 浸潤與不浸潤現象 177 4.7.2 毛細現象 178 本章提要 180 閱讀材料 182 習題 185 第5章熱力學基礎 188* 5.1 熱力學第零定律 188 5.2 熱力學第一定律 189 5.2.1 熱力學過程 189 5.2.2 功 190 5.2.3 熱量內能 191 5.2.4 熱力學第一定律 192 5.3 熱力學第一定律對理想氣體的套用 192 5.3.1 熱容量定體摩爾熱容定壓摩爾熱容 192 5.3.2 理想氣體的等體過程 196	5.3.3 理想氣體的等壓過程 196 5.4 理想氣體的等溫過程、絕熱過程、多方過程 198 5.4.1 理想氣體的等溫過程、絕熱過程 198 5.4.2 理想氣體的多方過程 201 5.4.3 絕熱過程和多方過程的功 201 5.4.4 絕熱線和等溫線 201 5.5 循環過程卡諾循環 207 5.5.1 循環過程 207 5.5.2 熱機和致冷機 208 5.5.3 卡諾循環 209 5.6 熱力學第二定律卡諾定理 213 5.6.1 熱力學第二定律的兩種表述 213 5.6.2 兩種表述的等價性 214 5.6.3 可逆過程和不可逆過程 215 5.6.4 卡諾定理及其證明 216 5.7 熵熵增加原理 218 5.7.1 熵的一般意義 218 5.7.2 玻耳茲曼熵公式 220 5.7.3 熵變的計算及熵增加原理 222 5.7.4 熱力學第二定律的統計意義 224 5.8 信息熵自組織現象與耗散結構簡介 225 5.8.1 信息熵 225 5.8.2 自組織現象 227 5.8.3 耗散結構 228 本章提要 230 閱讀材料 232 習題 234 第6章靜電場 238* 6.1 電荷和庫侖定律 238 6.1.1 電荷的量子化 238 6.1.2 電荷守恆定律 239 6.1.3 庫侖定律 240 6.2 靜電場電場強度 241 6.2.1 電場 241 6.2.2 電場強度 242 6.2.3 點電荷的電場強度 243 6.2.4 電場強度疊加原理 243 6.2.5 電場強度的計算 245 6.3 靜電場的高斯定理及其套用 248 6.3.1 電力線電場強度通量 248 6.3.2 靜電場的高斯定理 250 6.3.3 高斯定理的套用 252 6.4 靜電場的環路定理電勢能 256 6.4.1 靜電場力做功 256 6.4.2 靜電場的環路定理 257 6.4.3 電勢能 258 6.5 電場強度和電勢的關係 258 6.5.1 電勢 258 6.5.2 點電荷的電勢 259 6.5.3 電勢的疊加原理 259 6.5.4 等勢面 262 6.5.5 電場強度與電勢梯度的關係 263 6.6 靜電場中的導體與電介質 266 6.6.1 導體的靜電平衡靜電平衡條件 267 6.6.2 靜電平衡時導體上的電荷分布 267 6.6.3 靜電禁止及尖端放電 270 6.6.4 電介質電介質對電場的影響 273 6.6.5 電介質的極化 273 6.6.6 電極化強度 275 6.6.7 電極化強度與極化電荷的關係 275 6.7 電位移矢量有電介質時的高斯定理 277 6.7.1 電位移矢量有電介質時的高斯定理 277 6.7.2 D、E、P三矢量的關係 277 6.8 導體的電容 279 6.8.1 孤立導體的電容 279 6.8.2 電容器 280 6.8.3 電容器的並聯與串聯 281 6.8.4 電容器的充放電 282 6.9 靜電場的能量 284 本章提要 286 閱讀材料 288 習題 293 第7章穩恆磁場 298* 7.1 恆定電流電動勢 298 7.1.1 電流電流密度 299 7.1.2 電源的電動勢 300 7.1.3 電流的連續性方程恆定電流 301 7.1.4 歐姆定律 302 7.2 磁場和磁感應強度 303 7.2.1 磁場的概念 303 7.2.2 磁感應強度 304 7.2.3 磁力線和磁通量 306 7.3 畢奧-薩伐爾定律及套用 307 7.3.1 畢奧-薩伐爾定律 307 7.3.2 畢奧-薩伐爾定律的套用 308 7.3.3 運動電荷的磁場 312 7.4 穩恆磁場的高斯定理安培環路定理及其套用 312 7.4.1 高斯定理 313 7.4.2 安培環路定理 313 7.4.3 安培環路定理的套用 316 7.5 磁場對運動電荷及載流導線的作用 320 7.5.1 帶電粒子在磁場中所受的力——洛倫茲力 320 7.5.2 帶電粒子在電磁場中的運動和套用 321 7.5.3 載流導線在磁場中所受的力—安培力 326 7.5.4 磁場作用於載流線圈的磁力矩 330 7.5.5 磁力的功 332 7.6 磁介質 335 7.6.1 磁介質 335 7.6.2 分子電流和分子磁矩、磁化強度 336 7.6.3 磁介質中的安培環路定理 338 7.6.4 順磁質抗磁質鐵磁質 341 本章摘要 345 閱讀材料 348 習題 351 第8章電磁感應與電磁場理論 356 8.1 電磁感應及其基本定律 356 8.1.1 電磁感應定律、楞次定律 356 8.1.2 動生電動勢 358 8.1.3 感生電動勢感生電場 361 8.2 自感和互感現象 363 8.2.1 自感應自感電動勢 363 8.2.2 互感應互感電動勢 365 8.3 磁場能量磁場的能量密度 368 8.4 麥克斯韋電磁場理論 371 8.4.1 位移電流 371 8.4.2 麥克斯韋方程組的積分形式 375 *8.4.3 電磁場的物質性 376 本章提要 377 閱讀材料 379 習題 384 附錄 388 習題參考答案
《大學基礎物理學（下）》目錄
第9章振動 1 9.1簡諧振動的模型 1 9.1.1簡諧振動特徵與簡諧振動方程 9.1.2描述簡諧振動的特徵量4 9.1.3簡諧振動的旋轉矢量表示法 6 9.2單擺、復擺 8 9.2.1單擺 8 9.2.2復擺 8 9.3簡諧振動的能量10 9.4簡諧振動的合成與分解 12 9.4.1兩個同方向同頻率簡諧振動的合成 12 9.4.2兩個相互垂直、同頻率的簡諧振動的合成 15 9.4.3兩個同方向不同頻率簡諧振動的合成 17 9.5阻尼振動受迫振動共振 18 9.5.1阻尼振動 18 9.5.2受迫振動 20 9.5.3共振 21 9.6電磁振盪 22 9.6.1LC振盪器22 9.6.2無阻尼電磁振盪及振盪方程 23 9.7非線性振動 24 97.1非線性振動簡介 24 972非線性特徵25 木章提要 27 閱讀材料 29 習題第10章波動 37* 10.1機械波的概念 37 10.1.1機械波的產生 37 10.1.2橫波和縱波 38 10.1.3機械波的描述 38 10.1.4波長、波的周期、頻率和波速的關係 39 10.2平面簡諧波 40 10.2.1平面簡諧波及波函式 40 10.2.2波函式的意義 42 10.3波的能量波的強度 45 10.3.1波的能量和能流密度 45 10.32波的強度 48 10.3.3波的吸收 50 10.3.4聲波 50 10.4波的於涉 53 10.4.1波的疊加原理 53 10.4.2波的干涉 53 10.4.3駐波 56 10.5惠史斯原理和波的衍射 64 10.5.1惠更斯原理 64 10.5.2波的衍射 65 10.6平面電磁波 66 10.6.1電磁波的產生與傳播 66 10.6.2平面電磁波的性質 68 10.7都卜勒效應 69 10.7.1聲波的都卜勒效應 69 10.7.2電磁波的都卜勒效應與紅移現象 72 本章提要 72 閱讀材料 75 習題 77 第11章光的干涉和衍射 82 11.1光源和光的相性 82 11.1.1光源、單色光、相干光 82 11.1.2光的相干性、相干光的獲得 84 11.1.3光程與光程差 85 11.2楊氏雙縫干涉勞埃德鏡實驗 86 11.2.1楊氏雙縫實驗 86 11.2.2勞埃德鏡實驗 88 11.2.3反射光的相位突變和附加光程差 89 11.2.4透鏡不引起附加光程差 89 11.3薄膜干涉光學干涉測薄膜厚度 90 11.3.1薄膜干涉 90 11.3.2增透膜與高反射膜 91 11.3.3劈尖干涉牛頓環 93 *11.3.4光學干涉測薄膜厚度 96 11.4光的衍射現象和惠更斯-菲涅耳原理 98 11.4.1光的衍射現象 98 11.4.2惠更斯-菲涅耳原理 98 11.5夫琅禾費衍射 99 11.5.1單縫夫琅禾費衍射 99 11.5.2圓孔夫琅禾費衍射光學儀器的解析度 102 11.6光柵衍射 104 11.6.1光柵衍射光柵方程 104 11.6.2光柵光譜缺級現象 106 11.6.3光的干涉與衍射 107 11.7X射線的衍射 107 11.7.1電磁波譜 107 11.7.2X射線的產 108 11.7.3X射線的衍射 110 11.8光的偏振 112 11.8.1光的橫波性與偏振態 112 11.8.2自然光偏振光 113 11.8.3圓偏振光和橢圓偏振光 113 l1.9起偏和檢偏馬呂斯定律 114 11.9.1起偏和檢偏 114 11.9.2馬呂斯定律 114 11.10反射和折射時光的偏振布儒斯特定律 115 11.11雙折射 117 11.11.1尋常光和非常光 117 11.11.2光軸、單軸晶體、雙軸晶體、主平面 118	11.11.3惠更斯原理解釋品體的雙折射 118 11.12幾何光學 120 11.12.1幾何光學基本定律 120 11.12.2光在平面上的反射和折射成像 122 11.12.3光在球面上的反射和折射成像 123 11.12.4薄透鏡 126 本章提要 128 閱讀材料 131 習題 135 第12章相對論基礎 140* 12.1力學相對性原理伽利略變換 140 12.1.1經典力學的相對性原理 140 12.1.2經典力學的絕對時空觀 141 12.1.3伽利略變換 141 12.2狹義相對論基本原理洛倫茲變換 142 12.2.1狹義相對論基本原理 142 12.2.2洛倫茲變換 143 12.2.3洛倫茲速度變換式 143 12.3狹義相對論的時空觀 145 12.3.1同時性的相對性 145 12.3.2時間膨脹 145 12.3.3長度收縮 146 12.3.4經典時空觀與相對論時空觀的比較 147 12.3.5狹義相對論的相關實驗 148 12.4狹義相對論動力學基礎 149 12.4.l動量與速度的關係 149 12.4.2質量與能量的關係 150 12.4.3能量與動量的關係 151 12.5廣義相對論簡介 153 12.5.1光線在引力場中的彎曲 154 12.5.2水星軌道近日點的進動 154 12.5.3光譜線的引力紅移 154 本章提要 155 閱讀材料 156 習題 157 第13章量子力學基礎 160 13.1黑體輻射普朗克能量子假說 161 13.1.1黑體輻射斯特藩-玻耳茲曼定律 161 13.1.2維恩位移定律 162 13.1.3黑體輻射的瑞利-金斯公式 163 13.1.4經典物理的困惑 164 13.1.5普朗克能量子假說普朗克公式 164 13.2光電效應愛因斯坦的光子理論 167 13.2.1光電效應 167 13.2.2愛因斯坦的光子理論光的波粒二象性 168 13.2.3康普頓效應 170 13.3實物粒子的波粒二象性不確定關係 171 13.3.1德布羅意假設及實驗證明 171 13.3.2德布羅意波的統計解釋 174 13.3.3不確定關係 174 13.4波函式薛丁格方程 176 13.4.1波函式 176 13.4.2薛丁格方程 178 13.4.3―維無限深勢阱 l81 13.4.4勢壘貫穿 185 13.5量子力學的基本原理 187 13.5.1狀態和波函式 187 13.5.2量子力學的運動狀態滿足薛丁格方程 188 13.5.3定態薛丁格方程 188 13.5.4算符、力學量的平均值 189 13.6氫原子的量子力學處理方法 191 13.6.1氫原子光譜的規律性 191 13.6.2玻爾的氫原子理論 192 13.6.3玻爾理論的缺陷 195 13.6.4氫原子的量子力學理論 196 13.6.5量子條件和量子數 197 13.6.6氫原子核外電子定態波函式198 13.6.7電子自旋 200 13.7夫蘭克-赫茲實驗 201 本章提要 204 閱讀材料 207 習題 208 第14章分子與固體 211* 14.1晶體結構 211 14.1.1晶體的描述 211 14.1.2典型的晶體結構 213 14.1.3非晶體和準晶體 214 14.2離子結合與離子晶體 216 14.2.1原子的電離能、親和能及電負性 216 14.2.2離子的形成與結合 217 14.2.3離子晶體的內聚能 218 14.3共價結合與共價晶體 220 14.3.1氫分子中的共價鍵 220 14.3.2共價結合的飽和性和方向性 221 14.3.3共價晶體的結構 223 14.3.4共價晶體的內聚能 223 14.4金屬結合與金屬晶體 224 14.5能帶、導體和絕緣體 225 14.5.1固體的能帶結構 225 14.5.2導體、半導體和絕緣體 227 14.5.3PN結、半導體器件 229 14.5.4納米材料 230 本章提要 232 閱讀材料 238 習題參考答案 239 參考文獻 247

（註：目錄排版順序為從左列至右列）

教學資源

該教材有配套教材——《大學基礎物理學習指導》。

書名	書號	出版社	出版時間	作者
《大學基礎物理學習指導》	9787121220128	電子工業出版社	2014-03	鄭勇林等

教材特色

該教材增加了部分選學內容，這部分內容均標以“*”號。閱讀材料也可作為擴展內容，介紹了物理學在前沿科學和技術中的套用及前沿科學理論，選學內容和閱讀材料都自成體系。
該教材依據“綱要”基本要求而編寫，旨在幫助讀者掌握物理學的基本概念和規律，建立較完整的物理思想。

作者簡介

鄭勇林，1957年生，男，重慶人，重慶長江師範學院物理系教授，中國物理學會、四川物理學會會員。主講大學物理、電磁場與微波技術、工程電磁場、物理學與現代科學技術。主要從事近代物理實驗、凝聚態表面複合材料研究。

《大學基礎物理學（上）》目錄
1.1 質點運動的描述 1 1.1.1 質點 1 1.1.2 參考系和坐標系 2 1.1.3 空間和時間 2 1.2 描述質點運動的基本物理量 3 1.2.1 位置矢量位移 3 1.2.2 運動方程 5 1.2.3 速度加速度 5 1.2.4 運動的疊加性 11 1.2.5 相對運動 13 1.3 圓周運動及其描述 15 1.3.1 圓周運動平面極坐標 15 1.3.2 切向加速度和法向加速度 16 1.3.3 圓周運動的角量描述 18 1.3.4 線量和角量的關係 19 本章提要 21 閱讀材料 22 習題 26 第2章質點動力學 31 2.1 牛頓運動定律及其套用 31 2.1.1 牛頓運動定律 32 2.1.2 力學中的幾種常見力 33 2.1.3 物理量的單位和量綱 37 2.1.4 牛頓定律的套用舉例 38 2.1.5 非慣性系慣性力 43 2.2 動量定理與動量守恆定律 46 2.2.1 質心質心運動定律 47 2.2.2 衝量質點和質點系動量定理 50 2.2.3 動量守恆定律 53 2.3 動能定理 56 2.3.1 功動能能量 57 2.3.2 動能定理 60 2.3.3 碰撞 62 2.4 保守力與非保守力勢能 64 2.4.1 重力、彈性力和萬有引力做功的特點 64 2.4.2 保守力保守力的數學表示成對力的功 66 2.4.3 勢能及勢能曲線 68 2.5 功能原理機械能守恆定律 71 2.5.1 質點系的動能定理與功能原理 71 2.5.2 機械能的轉化和守恆定律 72 2.5.3 能量守恆定律 73 2.6 質點、質點系的角動量定理與角動量守恆定律 76 2.6.1 質點、質點系的角動量定理 77 2.6.2 角動量守恆定律 80 本章提要 81 閱讀材料 85 習題 86 第3章剛體和流體 92 3.1 剛體的運動及描述 92 3.1.1 描述剛體定軸轉動的物理量及運動學方法 93 3.1.2 勻變速轉動公式 94 3.2 剛體定軸轉動的轉動定律 96 3.2.1 力矩轉動定律 96 3.2.2 轉動慣量平行軸定理 98 3.3 剛體定軸轉動的動能定理 102 3.3.1 力矩的功力矩的功率 102 3.3.2 轉動動能 103 3.3.3 剛體定軸轉動的動能定理 104 3.3.4 剛體的重力勢能 104 3.4 剛體定軸轉動的角動量定理 106 3.4.1 剛體的角動量 106 3.4.2 定軸轉動的角動量定理及角動量守恆定律 106 3.5 理想流體伯努利方程 111 3.5.1 理想流體穩定流動 111 3.5.2 理想流體的連續性方程 112 3.5.3 伯努利方程 113 3.5.4 伯努利方程的套用 116 3.6 實際流體的流動及流動的規律 119 3.6.1 黏性流體的流動狀態 120 3.6.2 牛頓黏滯定律、雷諾數 121 3.6.3 黏滯性流體的伯努利方程 122 3.6.4 泊肅葉定律 123 3.6.5 斯托克斯定律 126 3.7 血液在循環系統中的流動 127 3.7.1 血液循環中血流速度的分布 127 3.7.2 血液循環中血壓的分布 128 本章提要 129 閱讀材料 132 習題 135 第4章氣體動理論 141 4.1 描述氣體的巨觀量與微觀量 141 4.1.1 分子的熱運動 141 4.1.2 狀態參量平衡態準靜態過程 142 4.1.3 統計規律及漲落現象 144 4.1.4 統計漲落現象的描述 144 4.2 理想氣體的壓強和溫度的統計解釋 146 4.2.1 理想氣體狀態方程 146 4.2.2 理想氣體的壓強公式 148 4.2.3 溫度的統計解釋 151 4.3 能均分定理理想氣體的內能 152 4.3.1 分子的自由度 152 4.3.2 自由度和分子平均能量的關係 153 4.3.3 理想氣體的內能 154 4.4 氣體分子的碰撞規律 156 4.4.1 分子間的相互作用 156 4.4.2 分子的平均碰撞頻率及平均自由程 156 4.4.3 范德瓦爾斯方程 159 4.4.3 氣體的輸運現象 161 4.5 麥克斯韋速率分布函式 164 4.5.1 麥克斯韋氣體速率分布函式 164 4.5.2 氣體分子速率的測定 168 4.5.3 麥克斯韋-玻耳茲曼能量分布律 169 4.6 液體的邊界現象 171 4.6.1 液體的表面張力 171 4.6.2 彎曲液面的附加壓強 174 4.6.3 氣體栓塞 176 4.7 液體附著層的邊界現象 177 4.7.1 浸潤與不浸潤現象 177 4.7.2 毛細現象 178 本章提要 180 閱讀材料 182 習題 185 第5章熱力學基礎 188* 5.1 熱力學第零定律 188 5.2 熱力學第一定律 189 5.2.1 熱力學過程 189 5.2.2 功 190 5.2.3 熱量內能 191 5.2.4 熱力學第一定律 192 5.3 熱力學第一定律對理想氣體的套用 192 5.3.1 熱容量定體摩爾熱容定壓摩爾熱容 192 5.3.2 理想氣體的等體過程 196	5.3.3 理想氣體的等壓過程 196 5.4 理想氣體的等溫過程、絕熱過程、多方過程 198 5.4.1 理想氣體的等溫過程、絕熱過程 198 5.4.2 理想氣體的多方過程 201 5.4.3 絕熱過程和多方過程的功 201 5.4.4 絕熱線和等溫線 201 5.5 循環過程卡諾循環 207 5.5.1 循環過程 207 5.5.2 熱機和致冷機 208 5.5.3 卡諾循環 209 5.6 熱力學第二定律卡諾定理 213 5.6.1 熱力學第二定律的兩種表述 213 5.6.2 兩種表述的等價性 214 5.6.3 可逆過程和不可逆過程 215 5.6.4 卡諾定理及其證明 216 5.7 熵熵增加原理 218 5.7.1 熵的一般意義 218 5.7.2 玻耳茲曼熵公式 220 5.7.3 熵變的計算及熵增加原理 222 5.7.4 熱力學第二定律的統計意義 224 5.8 信息熵自組織現象與耗散結構簡介 225 5.8.1 信息熵 225 5.8.2 自組織現象 227 5.8.3 耗散結構 228 本章提要 230 閱讀材料 232 習題 234 第6章靜電場 238* 6.1 電荷和庫侖定律 238 6.1.1 電荷的量子化 238 6.1.2 電荷守恆定律 239 6.1.3 庫侖定律 240 6.2 靜電場電場強度 241 6.2.1 電場 241 6.2.2 電場強度 242 6.2.3 點電荷的電場強度 243 6.2.4 電場強度疊加原理 243 6.2.5 電場強度的計算 245 6.3 靜電場的高斯定理及其套用 248 6.3.1 電力線電場強度通量 248 6.3.2 靜電場的高斯定理 250 6.3.3 高斯定理的套用 252 6.4 靜電場的環路定理電勢能 256 6.4.1 靜電場力做功 256 6.4.2 靜電場的環路定理 257 6.4.3 電勢能 258 6.5 電場強度和電勢的關係 258 6.5.1 電勢 258 6.5.2 點電荷的電勢 259 6.5.3 電勢的疊加原理 259 6.5.4 等勢面 262 6.5.5 電場強度與電勢梯度的關係 263 6.6 靜電場中的導體與電介質 266 6.6.1 導體的靜電平衡靜電平衡條件 267 6.6.2 靜電平衡時導體上的電荷分布 267 6.6.3 靜電禁止及尖端放電 270 6.6.4 電介質電介質對電場的影響 273 6.6.5 電介質的極化 273 6.6.6 電極化強度 275 6.6.7 電極化強度與極化電荷的關係 275 6.7 電位移矢量有電介質時的高斯定理 277 6.7.1 電位移矢量有電介質時的高斯定理 277 6.7.2 D、E、P三矢量的關係 277 6.8 導體的電容 279 6.8.1 孤立導體的電容 279 6.8.2 電容器 280 6.8.3 電容器的並聯與串聯 281 6.8.4 電容器的充放電 282 6.9 靜電場的能量 284 本章提要 286 閱讀材料 288 習題 293 第7章穩恆磁場 298* 7.1 恆定電流電動勢 298 7.1.1 電流電流密度 299 7.1.2 電源的電動勢 300 7.1.3 電流的連續性方程恆定電流 301 7.1.4 歐姆定律 302 7.2 磁場和磁感應強度 303 7.2.1 磁場的概念 303 7.2.2 磁感應強度 304 7.2.3 磁力線和磁通量 306 7.3 畢奧-薩伐爾定律及套用 307 7.3.1 畢奧-薩伐爾定律 307 7.3.2 畢奧-薩伐爾定律的套用 308 7.3.3 運動電荷的磁場 312 7.4 穩恆磁場的高斯定理安培環路定理及其套用 312 7.4.1 高斯定理 313 7.4.2 安培環路定理 313 7.4.3 安培環路定理的套用 316 7.5 磁場對運動電荷及載流導線的作用 320 7.5.1 帶電粒子在磁場中所受的力——洛倫茲力 320 7.5.2 帶電粒子在電磁場中的運動和套用 321 7.5.3 載流導線在磁場中所受的力—安培力 326 7.5.4 磁場作用於載流線圈的磁力矩 330 7.5.5 磁力的功 332 7.6 磁介質 335 7.6.1 磁介質 335 7.6.2 分子電流和分子磁矩、磁化強度 336 7.6.3 磁介質中的安培環路定理 338 7.6.4 順磁質抗磁質鐵磁質 341 本章摘要 345 閱讀材料 348 習題 351 第8章電磁感應與電磁場理論 356 8.1 電磁感應及其基本定律 356 8.1.1 電磁感應定律、楞次定律 356 8.1.2 動生電動勢 358 8.1.3 感生電動勢感生電場 361 8.2 自感和互感現象 363 8.2.1 自感應自感電動勢 363 8.2.2 互感應互感電動勢 365 8.3 磁場能量磁場的能量密度 368 8.4 麥克斯韋電磁場理論 371 8.4.1 位移電流 371 8.4.2 麥克斯韋方程組的積分形式 375 *8.4.3 電磁場的物質性 376 本章提要 377 閱讀材料 379 習題 384 附錄 388 習題參考答案
《大學基礎物理學（下）》目錄
第9章振動 1 9.1簡諧振動的模型 1 9.1.1簡諧振動特徵與簡諧振動方程 9.1.2描述簡諧振動的特徵量4 9.1.3簡諧振動的旋轉矢量表示法 6 9.2單擺、復擺 8 9.2.1單擺 8 9.2.2復擺 8 9.3簡諧振動的能量10 9.4簡諧振動的合成與分解 12 9.4.1兩個同方向同頻率簡諧振動的合成 12 9.4.2兩個相互垂直、同頻率的簡諧振動的合成 15 9.4.3兩個同方向不同頻率簡諧振動的合成 17 9.5阻尼振動受迫振動共振 18 9.5.1阻尼振動 18 9.5.2受迫振動 20 9.5.3共振 21 9.6電磁振盪 22 9.6.1LC振盪器22 9.6.2無阻尼電磁振盪及振盪方程 23 9.7非線性振動 24 97.1非線性振動簡介 24 972非線性特徵25 木章提要 27 閱讀材料 29 習題第10章波動 37* 10.1機械波的概念 37 10.1.1機械波的產生 37 10.1.2橫波和縱波 38 10.1.3機械波的描述 38 10.1.4波長、波的周期、頻率和波速的關係 39 10.2平面簡諧波 40 10.2.1平面簡諧波及波函式 40 10.2.2波函式的意義 42 10.3波的能量波的強度 45 10.3.1波的能量和能流密度 45 10.32波的強度 48 10.3.3波的吸收 50 10.3.4聲波 50 10.4波的於涉 53 10.4.1波的疊加原理 53 10.4.2波的干涉 53 10.4.3駐波 56 10.5惠史斯原理和波的衍射 64 10.5.1惠更斯原理 64 10.5.2波的衍射 65 10.6平面電磁波 66 10.6.1電磁波的產生與傳播 66 10.6.2平面電磁波的性質 68 10.7都卜勒效應 69 10.7.1聲波的都卜勒效應 69 10.7.2電磁波的都卜勒效應與紅移現象 72 本章提要 72 閱讀材料 75 習題 77 第11章光的干涉和衍射 82 11.1光源和光的相性 82 11.1.1光源、單色光、相干光 82 11.1.2光的相干性、相干光的獲得 84 11.1.3光程與光程差 85 11.2楊氏雙縫干涉勞埃德鏡實驗 86 11.2.1楊氏雙縫實驗 86 11.2.2勞埃德鏡實驗 88 11.2.3反射光的相位突變和附加光程差 89 11.2.4透鏡不引起附加光程差 89 11.3薄膜干涉光學干涉測薄膜厚度 90 11.3.1薄膜干涉 90 11.3.2增透膜與高反射膜 91 11.3.3劈尖干涉牛頓環 93 *11.3.4光學干涉測薄膜厚度 96 11.4光的衍射現象和惠更斯-菲涅耳原理 98 11.4.1光的衍射現象 98 11.4.2惠更斯-菲涅耳原理 98 11.5夫琅禾費衍射 99 11.5.1單縫夫琅禾費衍射 99 11.5.2圓孔夫琅禾費衍射光學儀器的解析度 102 11.6光柵衍射 104 11.6.1光柵衍射光柵方程 104 11.6.2光柵光譜缺級現象 106 11.6.3光的干涉與衍射 107 11.7X射線的衍射 107 11.7.1電磁波譜 107 11.7.2X射線的產 108 11.7.3X射線的衍射 110 11.8光的偏振 112 11.8.1光的橫波性與偏振態 112 11.8.2自然光偏振光 113 11.8.3圓偏振光和橢圓偏振光 113 l1.9起偏和檢偏馬呂斯定律 114 11.9.1起偏和檢偏 114 11.9.2馬呂斯定律 114 11.10反射和折射時光的偏振布儒斯特定律 115 11.11雙折射 117 11.11.1尋常光和非常光 117 11.11.2光軸、單軸晶體、雙軸晶體、主平面 118	11.11.3惠更斯原理解釋品體的雙折射 118 11.12幾何光學 120 11.12.1幾何光學基本定律 120 11.12.2光在平面上的反射和折射成像 122 11.12.3光在球面上的反射和折射成像 123 11.12.4薄透鏡 126 本章提要 128 閱讀材料 131 習題 135 第12章相對論基礎 140* 12.1力學相對性原理伽利略變換 140 12.1.1經典力學的相對性原理 140 12.1.2經典力學的絕對時空觀 141 12.1.3伽利略變換 141 12.2狹義相對論基本原理洛倫茲變換 142 12.2.1狹義相對論基本原理 142 12.2.2洛倫茲變換 143 12.2.3洛倫茲速度變換式 143 12.3狹義相對論的時空觀 145 12.3.1同時性的相對性 145 12.3.2時間膨脹 145 12.3.3長度收縮 146 12.3.4經典時空觀與相對論時空觀的比較 147 12.3.5狹義相對論的相關實驗 148 12.4狹義相對論動力學基礎 149 12.4.l動量與速度的關係 149 12.4.2質量與能量的關係 150 12.4.3能量與動量的關係 151 12.5廣義相對論簡介 153 12.5.1光線在引力場中的彎曲 154 12.5.2水星軌道近日點的進動 154 12.5.3光譜線的引力紅移 154 本章提要 155 閱讀材料 156 習題 157 第13章量子力學基礎 160 13.1黑體輻射普朗克能量子假說 161 13.1.1黑體輻射斯特藩-玻耳茲曼定律 161 13.1.2維恩位移定律 162 13.1.3黑體輻射的瑞利-金斯公式 163 13.1.4經典物理的困惑 164 13.1.5普朗克能量子假說普朗克公式 164 13.2光電效應愛因斯坦的光子理論 167 13.2.1光電效應 167 13.2.2愛因斯坦的光子理論光的波粒二象性 168 13.2.3康普頓效應 170 13.3實物粒子的波粒二象性不確定關係 171 13.3.1德布羅意假設及實驗證明 171 13.3.2德布羅意波的統計解釋 174 13.3.3不確定關係 174 13.4波函式薛丁格方程 176 13.4.1波函式 176 13.4.2薛丁格方程 178 13.4.3―維無限深勢阱 l81 13.4.4勢壘貫穿 185 13.5量子力學的基本原理 187 13.5.1狀態和波函式 187 13.5.2量子力學的運動狀態滿足薛丁格方程 188 13.5.3定態薛丁格方程 188 13.5.4算符、力學量的平均值 189 13.6氫原子的量子力學處理方法 191 13.6.1氫原子光譜的規律性 191 13.6.2玻爾的氫原子理論 192 13.6.3玻爾理論的缺陷 195 13.6.4氫原子的量子力學理論 196 13.6.5量子條件和量子數 197 13.6.6氫原子核外電子定態波函式198 13.6.7電子自旋 200 13.7夫蘭克-赫茲實驗 201 本章提要 204 閱讀材料 207 習題 208 第14章分子與固體 211* 14.1晶體結構 211 14.1.1晶體的描述 211 14.1.2典型的晶體結構 213 14.1.3非晶體和準晶體 214 14.2離子結合與離子晶體 216 14.2.1原子的電離能、親和能及電負性 216 14.2.2離子的形成與結合 217 14.2.3離子晶體的內聚能 218 14.3共價結合與共價晶體 220 14.3.1氫分子中的共價鍵 220 14.3.2共價結合的飽和性和方向性 221 14.3.3共價晶體的結構 223 14.3.4共價晶體的內聚能 223 14.4金屬結合與金屬晶體 224 14.5能帶、導體和絕緣體 225 14.5.1固體的能帶結構 225 14.5.2導體、半導體和絕緣體 227 14.5.3PN結、半導體器件 229 14.5.4納米材料 230 本章提要 232 閱讀材料 238 習題參考答案 239 參考文獻 247