近代物理與高新技術物理基礎——大學物理續編

《近代物理與高新技術物理基礎——大學物理續編》是2001年清華大學出版社出版的圖書，作者是陳澤民。

基本介紹

• 書名：近代物理與高新技術物理基礎——大學物理續編
• 作者：陳澤民
• ISBN：9787302044239
• 定價：38元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2006年9月27日
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書為新編教材，供一些對物理基礎要求較高的專業學習“大學物理”的後續課程——“近代物理與高新技術物理基礎”使用。本書分為近代物理和高新技術物理基礎上下篇。
上篇除講述原子、分子、原子核和粒子物理外，還在普通物理的層次上講述了廣義相對論和混沌，下篇則講述固體物理和新材料、近代光學和信息處理、新能源等和高新技術密切相關的物理內容。本教材的特點是著重講基礎，但儘量反映前沿；著重講物理，但適當聯繫技術。著眼於培養學生的科學素質和從物理原理上進行技術創新的意識和能力。
本書可作為高等院校理工科非物理專業“大學物理”後續課程的教材或教學參考書。

圖書目錄

上篇近 代 物 理

第1章原子結構3

1.1引言3

1.2氫原子的玻爾模型5

1.3氫原子的量子力學描述9

1.3.1中心場中的運動10

1.3.2氫原子結構11

1.3.3氫原子光譜15

1.3.4里德伯態與經典原子16

1.4鹼金屬原子17

1.5磁矩、角動量空間量子化及自旋20

1.5.1軌道角動量與軌道磁矩20

1.5.2斯特恩蓋拉赫實驗：角動量的空間量子化21

1.5.3自旋和自旋磁矩22

1.5.4角動量的合成24

1.6自旋軌道耦合與精細結構25

1.7氫原子光譜的精細結構和蘭姆移位29

1.7.1氫光譜的精細結構29

1.7.2蘭姆移位和電子的反常磁矩30

1.8超精細結構31

1.9氦原子33

1.9.1全同粒子與波函式的對稱性34

1.9.2泡利不相容原理36

1.9.3氦原子的能級結構36

1.9.4角動量耦合與原子態40

1.10多電子原子結構41

1.10.1中心場近似42

1.10.2元素周期系42

1.11X射線46

1.11.1連續譜：軔致輻射47

1.11.2特徵譜：內殼層電子的躍遷48

1.12原子在外電磁場中的行為51

1.12.1原子在磁場中的行為51

1.12.2原子在電場中的行為54

習題55

參考文獻57

第2章分子結構59

2.1分子結構的一般性質59

2.2電子運動與價鍵的形成61

2.2.1NaCl分子：離子鍵的形成61

2.2.2H+2離子：共價鍵的形成62

2.3雙原子分子的振動與轉動64

2.4分子光譜66

2.4.1純轉動光譜66

2.4.2振動轉動光譜67

2.4.3電子光譜68

2.4.4分子的離解70

2.4.5螢光和磷光70

習題71

參考文獻71

第3章原子核和粒子72

3.1原子核的基本性質72

3.1.1原子核的電荷72

3.1.2原子核的質量73

3.1.3原子核的大小74

3.1.4原子核的結合能75

3.1.5原子核的自旋和磁矩77

3.1.6核力78

3.2核結構模型80

3.2.1原子核穩定性的實驗規律80

3.2.2液滴模型和質量的半經驗公式84

3.2.3殼層模型和超重核86

3.2.4集體模型89

3.3原子核的放射性衰變91

3.3.1放射性衰變的基本規律91

3.3.2α衰變94

3.3.3β衰變96

3.3.4γ衰變和誘發γ輻射101

3.4原子核反應102

3.4.1反應能和閾能103

3.4.2反應截面104

3.4.3核反應的過程和機制105

3.5粒子的分類和結構107

3.5.1粒子的分類108

3.5.2粒子和反粒子110

3.5.3粒子和場114

3.5.4強子結構——夸克模型115

3.6粒子的相互作用118

3.6.1四種相互作用118

3.6.2場和媒介子119

3.6.3電弱相互作用的統一120

3.7物理規律的對稱性和宇稱守恆122

3.7.1對稱性和守恆定律122

3.7.2空間反演不變性和宇稱守恆123

3.7.3弱作用宇稱不守恆問題128

3.7.4PC聯合變換和CPT定理130

3.7.5弱作用和生物手性132

3.8小結——啟示和困惑133

習題134

參考文獻136

第4章廣義相對論和宇宙學137

4.1廣義相對論的基本原理137

4.1.1慣性質量和引力質量137

4.1.2等效原理138

4.1.3廣義相對論中的局域慣性系139

4.1.4廣義相對性原理140

4.1.5光線偏折，時空彎曲141

4.1.6引力幾何化，愛因斯坦場方程143

4.2史瓦西場中的時間和空間144

4.2.1史瓦西場的固有時和固有長度144

4.2.2用飛來慣性系中的時鐘和尺子校準史瓦西場中的時鐘和尺子145

4.2.3坐標時和坐標長度147

4.2.4固有時、固有長度與坐標距離r的關係148

4.3廣義相對論的實驗檢驗149

4.3.1引力引起的光譜線頻率移動149

4.3.2太陽引力場中光線的偏折151

4.3.3雷達回波的引力延遲153

4.3.4行星近日點的相對論進動156

4.3.5史瓦西場中運動標準鐘的走時速率——銫原子鐘環球飛行實驗158

4.4史瓦西黑洞159

4.5大爆炸宇宙學簡介162

4.5.1當今宇宙的概貌和恆星的演化163

4.5.2宇宙學原理和哈勃定律167

4.5.3物質為主時期的宇宙171

4.5.4輻射為主時期的宇宙——宇宙早期的歷史175

思考題181

習題182

參考文獻183

第5章混沌——決定性的混亂183

5.1決定性和可預測性183

5.2受迫振動中出現的混沌185

5.3混沌運動的一些基本特徵187

5.4相圖189

5.5幾個混沌實例193

思考題196

參考文獻196

下篇高新技術物理基礎

第6章固體物理和新材料201

6.1引言201

6.1.1固體材料的分類201

6.1.2固體材料的性質與固體物理學202

6.2晶體結構與晶體結合202

6.2.1晶體結構202

6.2.2倒易點陣與布里淵區204

6.2.3晶體結合205

6.3金屬的自由電子理論208

6.3.1特魯德的自由電子理論208

6.3.2金屬自由電子的能量與波函式211

6.3.3態密度214

6.3.4電子在允許狀態上的分布216

6.3.5電導率219

6.3.6電子氣的熱容220

6.4固體的能帶222

6.4.1晶體中電子的能量223

6.4.2晶體中電子的波函式——布洛赫函式225

6.4.3能帶的性質，布里淵區226

6.4.4能帶中的狀態密度229

6.4.5有效質量229

6.4.6導體、絕緣體和半導體230

6.5半導體微結構232

6.5.1半導體與PN結232

6.5.2半導體微結構：量子阱與超晶格240

6.5.3共振隧道電晶體242

6.6超導246

6.6.1超導體的主要特性247

6.6.2超導的微觀理論251

6.6.3約瑟夫森效應252

6.6.4高溫超導的研究256

6.7新型熱電材料與溫差發電258

6.7.1塞貝克效應258

6.7.2溫差發電262

6.8光子晶體264

6.8.1光子晶體和光子帶隙264

6.8.2雅布里諾維奇的早期工作266

6.8.3其他光子晶體267

習題268

參考文獻269

第7章近代光學和信息處理270

7.1雷射原理簡介270

7.1.1愛因斯坦的輻射理論270

7.1.2光譜線的線寬272

7.1.3雷射的基本原理275

7.1.4HeNe雷射器簡介283

7.2半導體雷射器284

7.2.1半導體雷射器原理284

7.2.2異質結雷射二極體287

7.2.3量子阱雷射器288

7.3同步輻射和自由電子雷射290

7.3.1同步輻射291

7.3.2自由電子雷射295

7.4全息術299

7.4.1什麼是全息術299

7.4.2全息照相的原理301

7.4.3全息圖的類型及套用304

7.5傅立葉光學和光信息處理306

7.5.1光學透鏡的傅立葉變換性質306

7.5.2阿貝成象原理314

7.5.3空間濾波和光信息處理315

7.6非線性光學簡介318

7.6.1強光與介質的相互作用318

7.6.2二階非線性效應319

7.6.3三階非線性效應對摺射率的影響324

7.6.4光學相位共軛325

7.6.5光學雙穩態329

7.7光通信與光存儲332

7.7.1光通信332

7.7.2雷射存儲技術337

習題341

參考文獻343

第8章新能源344

8.1概述344

8.1.1能源的分類344

8.1.2能源形勢及開發新能源的迫切性345

8.1.3能源的評價346

8.1.4獲取能量的物理基礎346

8.2核裂變能347

8.2.1核裂變理論348

8.2.2裂變截面和激活能353

8.2.3裂變產物354

8.3鏈式反應及反應堆，核電站356

8.3.1核裂變的鏈式反應356

8.3.2鏈式反應的控制——反應堆358

8.3.3熱中子反應堆359

8.3.4快中子增殖堆361

8.3.5低溫核供熱堆362

8.4聚變能363

8.4.1巨大的能源363

8.4.2基本的聚變反應過程364

8.4.3實現受控熱核反應的基本條件365

8.4.4磁約束原理和裝置367

8.4.5慣性約束369

8.4.6核聚變研究的進展和聚變反應堆370

8.5核子彈和氫彈373

8.5.1核子彈373

8.5.2氫彈375

8.6太陽能376

8.6.1太陽能的來源和太陽輻射376

8.6.2太陽能的熱利用379

8.6.3太陽能的光電轉換383

8.6.4太陽能的光化學轉換386

8.7氫能和其他能源386

8.7.1氫能386

8.7.2其他能源388

習題391

參考文獻392

第9章紅外輻射與遙感393

9.1熱輻射的基本規律393

9.1.1熱輻射的基本概念393

9.1.2熱輻射的基本規律396

9.1.3實際物體的熱輻射398

9.2紅外輻射及紅外輻射源400

9.2.1紅外光譜的波段劃分400

9.2.2紅外輻射的發射機理400

9.2.3紅外輻射源401

9.3紅外輻射的傳輸404

9.3.1紅外輻射在傳輸媒質中衰減的規律405

9.3.2紅外輻射在大氣中的傳輸405

9.3.3紅外輻射在固態媒質中的傳輸409

9.4紅外輻射的探測及套用411

9.4.1紅外輻射的探測412

9.4.2紅外測溫415

9.4.3紅外無損檢測417

9.4.4環境監測419

9.4.5熱成象儀的套用419

9.4.6紅外技術在軍事上的套用421

9.5紅外遙感技術421

9.5.1遙感的物理基礎422

9.5.2遙感儀器426

9.5.3遙感信息的處理與判讀431

習題434

參考文獻435

第10章超聲與超聲技術436

10.1概述436

10.2超音波的特性437

10.2.1波速437

10.2.2超聲場特徵量438

10.2.3超音波的傳播特性439

10.2.4超聲場對介質的作用442

10.3超聲的產生和接收443

10.4超聲產業444

10.4.1超聲清洗445

10.4.2超聲焊接445

10.4.3超聲加工446

10.4.4超聲檢測447

10.4.5超聲工業測量447

10.5聲成象447

10.6超聲馬達450

10.6.1超聲馬達的運行原理和分類451

10.6.2行波型超聲馬達451

10.6.3扭縱複合駐波型超聲馬達453

10.7聲表面波器件454

10.7.1引言454

10.7.2工作原理和基本特性455

10.8聲輻射壓力與聲懸浮458

10.8.1聲懸浮裝置458

10.8.2聲輻射壓力458

10.8.3聲懸浮技術的套用460

習題460

參考文獻461

第11章近代物理分析技術462

11.1共振散射和穆斯堡爾效應462

11.1.1γ射線的共振吸收462

11.1.2穆斯堡爾效應——無反衝共振散射464

11.1.3穆斯堡爾效應的套用466

11.2掃描探針顯微術472

11.2.1引言472

11.2.2掃描隧道顯微鏡474

11.2.3掃描探針顯微術480

11.2.4近場掃描光學顯微鏡484

11.2.5單原子操縱和控制486

11.3核磁共振及其套用488

11.3.1核自旋與核磁矩488

11.3.2核磁矩與恆定外磁場的相互作用能491

11.3.3核磁共振492

11.3.4飽和與弛豫493

11.3.5核磁共振技術的套用495

11.4單個原子和分子的探測和識別501

11.4.1用共振電離譜學探測氣體中的單個原子和分子502

11.4.2利用雷射激發分子螢光的方法來檢測液體中的單個分子506

11.5光學相干斷層掃描成象新技術OCT508

11.5.1OCT的基本原理508

11.5.2超外差法測量原理510

11.5.3實驗裝置511

11.5.4套用512

習題513

參考文獻514

結束語——總結和啟示516

附錄Ⅰ基本的物理常數523

附錄Ⅱ諾貝爾物理學獎獲得者及得獎項目

524