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內容簡介

《大學物理學》是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材，是作者在總結瞭多年教學和科研工作經驗，並在前版的基礎上撰寫而成的. 《大學物理學》重視激發學生學習興趣，注重學習方法的培養，以更多更好地培養創新性人纔為基本的目標. 《大學物理學》分五篇，適閤於90~128學時(或更多學時)的工科院校使用. 力學篇包含質點力學、振動、波動和相對論. 《大學物理學》對相對論有較新的講法，對深入理解電磁學有一定幫助. 電磁學篇中強調對基本理論的理解對電磁勢、對稱性等都作瞭深入淺齣的介紹. 光學篇主要討論波動光學，前有幾何光學作鋪墊，後有光與物質相互作用壓陣，既銜接前麵內容，又為學習量子物理作瞭必要的準備. 熱學篇包括氣體動理論和熱力學，量子物理強調瞭量子態和概率幅. .

目錄

目錄
前言
第二版前言
第一版序
第一版前言
第一篇力學
第１章質點運動學3
1.1質點運動的描述3
1.2速度和加速度的分量錶示5
1.3相對運動11
第2章質點和質點係動力學15
2.1牛頓運動定律和質心運動定理15
2.2動量定理和動量守恒定律20
2.3角動量定理和角動量守恒定律22
2.4功能原理和機械能守恒定律25
第3章剛體力學36
3.1剛體的運動36
3.2剛體定軸轉動定律37
3.3剛體的復閤運動43
第4章振動50
4.1簡諧振動50
4.2諧振子51
4.3阻尼振動55
4.4受迫振動57
4.5同方嚮簡諧振動的閤成58
4.6互相垂直簡諧振動的閤成61
4.7諧振分析63
4.8相空間中振動的軌道63
第5章波動66
5.1簡諧波66
5.2波動方程與波速72
5.3波的能量74
5.4惠更斯原理反射與摺射77
5.5波的疊加波的乾涉和駐波80
5.6聲波與聲強級85
5.7多普勒效應87
5.8波的色散及非綫性波簡介89
第6章相對論基礎95
6.1經典時空觀95
6.2狹義相對論和洛倫茲變換96
6.3狹義相對論的時空觀100
6.4相對論動力學111
6.5廣義相對論簡介118
第二篇電磁學
第7章靜電場和恒定電場129
7.1靜電場高斯定理129
7.2場強環路定理電勢140
7.3靜電場中的導體145
7.4靜電場中的電介質148
7.5電容電容器153
7.6靜電場的能量156
7.7恒定電場158
7.8勻速運動點電荷的電場164
第8章恒定磁場171
8.1磁場磁感應強度171
8.2磁場的高斯定理177
8.3安培環路定理及其應用178
8.4帶電粒子在磁場中的運動181
8.5磁場對電流的作用186
8.6磁介質188
8.7鐵磁質193
第9章電磁感應199
9.1法拉第電磁感應定律199
9.2動生電動勢與感生電動勢201
9.3自感和互感206
9.4磁場的能量210
9.5勻速運動點電荷的磁場212
第10章麥剋斯韋方程組電磁場216
10.1位移電流216
10.2全電流安培環路定理217
10.3麥剋斯韋方程組積分形式218
10.4電磁波220
10.5電磁波能量與電磁波譜223
10.6電磁勢224
第三篇光學
第11章幾何光學的基本概念233
11.1幾個重要的基本概念233
11.2物和像236
11.3薄透鏡成像238
第12章光的乾涉244
12.1相乾條件244
12.2楊氏雙縫乾涉248
12.3時空相乾性251
12.4分振幅乾涉255
12.5邁剋耳孫乾涉儀262
第13章光的衍射265
13.1惠更斯�蔔頗�耳原理265
13.2單縫夫琅禾費衍射266
13.3圓孔衍射光學儀器的分辨本領270
13.4光柵衍射273
13.5倫琴射綫的衍射279
第14章光的偏振283
14.1光的偏振狀態283
14.2起偏與檢偏285
14.3光的雙摺射289
14.4橢圓偏振光圓偏振光294
14.5偏振光的乾涉297
14.6鏇光效應301第15章光與物質相互作用305
15.1分子光學的基本概念305
15.2光的散射307
15.3光的吸收312
15.4光的色散313
第四篇熱學
第16章氣體動理論319
16.1物質的聚集態319
16.2溫度321
16.3理想氣體324
16.4能量均分定理327
16.5兩種分布律330
16.6範德瓦耳斯方程337
16.7氣體分子平均自由程340
第17章熱力學第一定律346
17.1準靜態過程346
17.2熱力學第一定律與能量守恒347
17.3理想氣體的等值過程354
17.4卡諾循環366
第18章熱力學第二定律378
18.1自然界演化過程的方嚮性378
18.2熱力學第二定律的錶述380
18.3熱力學概率381
18.4玻爾茲曼熵公式與熵增加原理382
18.5可逆過程卡諾定理383
18.6剋勞修斯熵公式385
第五篇量子物理學基礎
第19章實驗基礎與基本原理393
19.1量子物理學的早期證據393
19.2康普頓效應403
19.3微觀粒子的波動性407
19.4概率波與概率幅411
19.5量子物理學的基本原理419
第20章薛定諤方程425
20.1定態薛定諤方程425
20.2雙態係統429
20.3一維定態問題436
20.4原子中的電子443
第21章量子物理的應用452
21.1多粒子係統與量子統計452
21.2激光456
21.3半導體465
21.4核物理473
21.5粒子物理480
習題答案494
附錄501

精彩書摘

第一篇 力學
力學是物理學中最古老的學科，以牛頓定律為基礎的力學稱為經典力學．經典力學有其局限性，在高速領域被狹義相對論取代，在微觀領域被量子力學取代．盡管如此，經典力學依然十分重要．經典力學是一般T程技術的理論基礎，它的實用性是學習經典力學的重要原因．經典力學又是物理學的重要基礎．動量、角動量、能量等是物理學的基本概念，動量守恒、角動量守恒、能量守恒等是自然界的普遍規律．而這些基本概念和普遍規律又與對稱性密切相關．物理學是一門改變世界的科學，要學好物理學首先要學好經典力學．
第1章 質點運動學
在很多實際問題中，物體的形狀和大小對於所研究的問題沒有影響或者影響很小，此時就可以把它看成一個幾何點，並把它的質量集中在這個點上，這種抽象化的模型，稱為質點．例如，研究行星運動時，雖然行星本身很大，但是它的半徑比起它繞太陽運動時的軌道半徑卻小得多，因此在這一類問題中，就可以把行星當作質點．但在研究它們的白轉時，就不能把它們當作質點瞭．
質點運動學是力學的一個部分，它研究在不同時刻質點的運動狀態（即位置和速度）和運動狀態的改變．至於運動狀態改變的原因，則屬於動力學的內容．
本章的重點是在矢量分析的基礎上，討論速度、加速度，研究運動的特點，最後討論伽利略變換．
1.1 質點運動的描述
一、參考係和坐標係
描述物體運動或靜止並不完全取決於物體本身，還取決於觀測者所采用的另外一個物體或物體群．被選做參考的物體或物體群稱為參考係．
運動和靜止是相對一定參考係而言的，同一物體相對不同的參考係其運動的狀態不同，此為運動的相對性；任何物體都在參與某種運動，不存在絕對靜止的物體，此為運動的絕對性，
為瞭定量描述質點的運動，需要在選定的參考係上建立坐標係，其實，可以認為坐標係是由實物構成的參考係的某種數掌抽象，
在比較常用的直角坐標係中，質點的位置用(z，y，z)來錶示．此外經常采用的還有柱坐標係（r，θ，z）、球坐標係（r，θ，()和白然坐標係等．平麵問題常用極坐標係（r，θ）．
二、位置矢量和軌道
在物理問題中，質點的位置用位置矢量r來錶示，它的起點為坐標原點，終點為質點所在的位置．質點的位置矢量隨時間變化的關係稱為質點的運動方程或運動函數，即
如圖1.1所示，在直角坐標係中，如果沿坐標軸方嚮定義三個單位矢量f、J、k，它們之間滿足關係式f×j=k，則位置矢量錶示為
式(1.2)錶明，質點的任意運動都是由z、兒2三個方嚮上獨立進行的直綫運動疊加而成的，這就是運動的疊加原理．運動函數給齣瞭質點運動的全部信息．
圖1.1 三維矢量 圖1.2二維矢量
如圖1.2所示，在平麵極坐標係中，如果f、J分彆是平行和垂直位置矢量r的兩個單位矢量，則
運動質點在空間經過的路徑稱為軌道．式(1.2)或式(1.3)是軌道的參數方程，消去參數f就得到軌道方程．
三、速度和加速度
如圖1. 3所示，位置矢量在時間At= t2-t1內的增量稱為質點的位移，用Ar錶示．
若Af時間內質點所經過的路程記為As，則．並且在一般情況下，Ar≠Ar，但是有
位移Ar與産生這段位移所需時間At的比稱為質點在At時間內的平均速度，即
平均速度足矢量，是描述質點位置矢量變化快慢程度的物理量，它的方嚮與位移相同，大小與單位時間內的位移長度相當．
平均速度在At一0時的極限，稱為質點的瞬時速度，簡稱速度，用訓錶示，
速度是矢量，它的方嚮與軌道切綫相同，速度的大小稱為速率，根據式(1.5)和式 (1.7)，有
式(1.8)錶明，質點的速率等於質點的路程對時間的變化率，
同樣，為瞭描述速度變化的快慢程度，定義時間At=t2 -tl內的平均加速度為
根據極限和導數等概念，定義質點的瞬時加速度，簡稱加速度，用n錶示．即
在SI單位製中，速度的單位是米？秒_1，符號是m．S-l;加速度的單位是米？秒_2，符號是
例1.1導齣加速度恒定的質點的位移公式，
解因為質點的加速度為恒量，根據加速度定義，有兩邊積分得
1.2速度和加速度的分量錶示
一、直角坐標係
在直角坐櫟係中，將式(1.2)代人式(1.7)，注意到，有
其中，分彆是速度沿z三個坐標方嚮的分量，
速率為
根據式(1.11)，得到加速度的錶達式為
在直角坐標係中，速度矢量和加速度矢量都可以分解成方嚮固定、彼此垂直三個分量．
對於平麵運動，位置矢量可錶示成
其中，c’是任意常數．通常在選擇坐標係時，取有
將z、y分量中的時間f消去，就會得到質點運動的平麵麯綫方程，即軌道方程．如果互相垂直的兩個分量，一個為勻速運動，另一個為勻變速直綫運動，平麵麯綫就是拋物綫，此類運動稱為拋體運動，地球錶麵的拋體運動隻是其中的一個特例，
例1.2導齣拋體運動函數．
解如圖1.4所示，z軸為水平方嚮，y軸為竪直方嚮．物體從坐標原點以速度vo拋齣．物體水平方嚮的初速度為水平方嚮的加速度為零，所以
圖1.4拋體運動
物體竪直方嚮的初速度為竪直方嚮的加速度為-g，所以

前言/序言

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