本书是在中国地质大学（武汉）多年使用的教材基础上，结合近年来教学改革实践经验编写而成。本书内容精炼，体系完备，配备了适量的详解例题，便于读者自学。
全书分上、下两册。上册内容包括力学、电磁学，下册内容包括热学、机械振动和机械波、光学、狭义相对论与量子物理学。
样章试读
目录
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第3篇 热学
第13章 温度和气体动理论 3
13.1 平衡态 3
13.1.1 热力学系统 3
13.1.2 平衡态与状态参量 3
13.1.3 热力学第零寇律（热平衡定律） 4
13.2 理想气体的状态方程 4
13.2.1 气体的实验规律 5
13.2.2 理想气体 理想气体的物态方程 5
13.2.3 混合理想气体的物态方程 7
13.3 气体分子热运动与统计规律 7
13.3.1 对物质微观结构的基本认识 7
13.3.2 分子热运动服从统计规律 8
13.4 理想气体的压强和温度 10
13.4.1 理想气体的微观模型 10
13.4.2 理想气体的压强 10
13.4.3 理想气体的温度 12
13.5 能量按自由度均分 12
13.5.1 分子运动的自由度 12
13.5.2 能量按自由度均分定理 13
13.5.3 理想气体的内能 14
13.6 麦克斯韦速率分布律 16
13.6.1 速率分布概念和速率分布函数 16
13.6.2 麦克斯韦速率分布函数和分布曲线 17
13.6.3 三种统计速率 18
13.6.4 麦克斯韦速率分布律的实验验证 20
13.7 玻尔兹曼分布 22
13.7.1 玻尔兹曼分布律 22
13.7.2 重力场中粒子按高度的分布 23
13.8 平均自由程 24
13.8.1 分子的平均碰撞频率 24
13.8.2 气体分子的平均自由程 25
提要 25
思考题 26
习题 27
第14章 热力学基础知识 29
14.1 热力学第一定律 29
14.1.1 准静态过程 29
14.1.2 内能、热量和功热力学第一定律的表述 29
14.2 理想气体的内能和热容 32
14.2.1 焦耳实验理想气体的内能 32
14.2.2 理想气体的摩尔热容、迈耶公式 32
14.3 理想气体的典型准静态过程 34
14.3.1 等体、等压和等温过程 34
14.3.2 绝热过程 36
14.4 循环过程 38
14.4.1 循环过程准静态循环过程 38
14.4.2 热机及效率 39
14.4.3 制冷机及制冷系数 40
14.4.4 卡诺循环 41
14.5 热力学第二定律 43
14.5.1 热力学第二定律的两种表述 43
14.5.2 两种表述的等效性 43
14.5.3 不可逆过程和可逆过程 44
提要 44
思考题 45
习题 46
第4篇 机械振动与机械波动
第15章 机械振动 51
15.1 简谐振动的运动学描述 51
15.1.1 简谐振动的振动方程 51
15.1.2 描述简谐振动的三个特征量 52
15.1.3 简谐振动的速度和加速度 52
15.1.4 旋转矢量表示法 55
15.2 简谐振动的动力学 58
15.2.1 简谐振动的动力学方程 58
15.2.2 简谐振动的实例 59
15.2.3 简谐振动的能量 64
15.3 简谐振动的合成 67
15.3.1 同一直线上同频率简谐振动的合成 68
15.3.2 同一直线上不同频率简谐振动的合成 70
15.3.3 两个相互垂直筒谐振动的合成 71
15.4 阻尼振动 受迫振动 共振 74
15.4.1 阻厄振动 74
15.4.2 受迫振动 75
15.4.3 共振 76
提要 76
思考题 78
习题 78
第16章 机械波 81
16.1 机械波的产生与传播 81
16.1.1 机械波的产生 81
16.1.2 横波与纵波 82
16.1.3 波线、波面与波前 83
16.1.4 描述波的物理量 创
16.1.5 弹性介质的形变与披速 84
16.2 平面简谐波 86
16.2.1 平面简谐波的波函数 87
16.2.2 波函数的物理意义 88
16.2.3 平面波的波动微分方程 92
16.3 机械波的能量 93
16.3.1 机械波的能量与能量密度 93
16.3.2 波的能流与波的强度 95
16.3.3 声波的声强 96
16.4 惠更斯原理波的反射与折射 97
16.4.1 波的衍射现象 97
16.4.2 惠更斯原理 97
16.4.3 用惠更斯作图法推导反射和折射定律 98
16.5 波的干涉 100
16.5.1 波的叠加原理 100
16.5.2 两列波的干涉 100
16.6 驻波 104
16.6.1 驻波的形成 104
16.6.2 驻波波函数 105
16.6.3 驻波的特点 105
16.6.4 半波损失 106
16.7 多普勒效应 109
16.7.1 机械波的多普勒效应 109
16.7.2 电磁波的多普勒效应 112
16.7.3 冲击波 112
提要 113
恩考题 115
习题 115
第5篇 光学
第17章 几何光学 121
17.1 几何光学的基本概念 121
17.2 光的反射与折射 122
17.2.1 反射和折射定律 122
17.2.2 反射率与透射率 123
17.2.3 全反射 123
17.3 光在平面界上的反射与折射 124
17.3.1 平面反射成像 124
17.3.2 光在平面上的折射单心性的破坏 125
17.4 球面反射镜 126
17.4.1 球面镜成像公式 126
17.4.2 球面镜成像几何作图方法（光路图法） 127
17.4.3 像的横向放大率 128
17.5 光在球面上的折射 129
17.5.1 球面对任意光线的折射 129
17.5.2 球面对近轴光线的折射 129
17.6 薄透镜 130
17.6.1 透镜 130
17.6.2 薄透镜的焦距 131
17.6.3 薄透镜成像 132
17.7 常用光学仪器简介 134
17.7.1 照相机和投影仪的光学原理 134
17.7.2 助视仪器 134
提要 137
思考题 139
习题 139
第18章 光的干涉 141
18.1 相干光的获取 141
18.1.1 光是一种电磁波 141
18.1.2 光的相干条件 142
18.1.3 普通光源的发光特点 142
18.1.4 相干光的获取方法 143
18.2 相干点光源的干涉 143
18.2.1 光程与光程差 143
18.2.2 两个相干点光源的干涉 145
18.2.3 条纹的对比度 146
18.2.4 振幅比对条纹对比度的影响 147
18.3 杨氏干涉实验与分波前干涉方法 147
18.3.1 杨氏双孔干涉 147
18.3.2 杨氏双缝于涉 148
18.3.3 杨氏干涉条纹的特点 149
18.3.4 与杨氏双缝类似的分波前干涉实验 151
18.4 薄膜干涉 153
18.4.1 薄膜干涉概述 153
18.4.2 等厚干涉 156
18.4.3 等倾干涉 161
18.4.4 增透膜和高反射膜 164
18.5 迈克耳孙干涉仪 166
18.5.1 仪器结构 166
18.5.2 干涉条纹 167
18.5.3 补偿板的作用 168
18.5.4 白光的零级条纹 168
18.5.5 迈克耳孙干涉仪的应用 168
提要 169
思考题 171
习题 171
第19章 光的衍射 173
19.1 光的衍射和惠更斯-菲涅耳原理 173
19.1.1 光的衍射现象 173
19.1.2 惠更斯菲涅耳原理 173
19.1.3 衍射分类 174
19.2 单缝夫琅禾费衍射 174
19.2.1 点光源的单缝夫琅禾费衍射的强度分布 174
19.2.2 单缝衍射因子的特点 178
19.2.3 线光源的单缝夫琅禾费衍射 180
19.3 圆孔夫琅禾费衍射光学仪器的像分辨本领 181
19.3.1 圆孔夫琅禾费衍射 181
19.3.2 光学仪器的像分辨本领 182
19.4 光栅衍射 185
19.4.1 光栅衍射原理 185
19.4.2 光栅方程 185
19.4.3 强度分布公式 186
19.4.4 缝间干涉因子的特点 187
19.4.5 单缝衍射因子的作用缺级现象 189
19.4.6 光栅光谱 191
19.4.7 平行光斜入射时的光栅衍射 193
19.5 X射线衍射 196
19.5.1 劳厄实验 196
19.5.2 布拉格方程 196
提要 198
思考题 199
习题 199
第20章 光的偏振 201
20.1 光的偏振特性 201
20.1.1 光的偏振现象 201
20.1.2 光的偏振态 202
20.2 线偏振光的获得与检验 205
20.2.1 偏振片的起偏与检偏 205
20.2.2 马吕斯定律 206
20.3 反射光和折射光的偏振态 207
20.3.1 s波p波的反射率与透射率 207
20.3.2 反射和折射时光的偏振态 208
20.3.3 布儒斯特定律 209
20.3.4 偏振的应用 210
20.4 晶体的双折射 211
20.4.1 光在晶体中的双折射 211
20.4.2 惠更斯作图法求双折射光 214
20.5 晶体光学器件 218
20.5.1 偏振棱镜 218
20.5.2 波片（相位延迟片） 220
20.6 偏振态的检定 221
20.6.1 椭圆偏振光与圆偏振光的获取方法 221
20.6.2 偏振态的检定方法 221
20.7 偏振光的干涉 223
20.7.1 平行线偏振光通过波片的干涉强度 223
20.7.2 平行线偏振光干涉的特点 224
20.7.3 偏光显微镜的工作原理 225
20.7.4 人工双折射 226
20.8 旋光现象简介 227
提要 228
思考题 229
习题 229
第6篇 近代物理学基础
第21章 狭义相对论基础 233
21.1 伽利略变换和经典力学时空观 233
21.1.1 伽利略变换 233
21.1.2 绝对时空观 234
21.1.3 伽利略相对性原理和经典物理学的困难 235
21.2 狭义相对论的基本概念洛伦兹变换 237
21.2.1 狭义相对论基本原理 237
21.2.2 洛伦兹变换 237
21.3 狭义相对论时空理论 241
21.3.1 “同时”的相对性 241
21.3.2 时间延缓效应 242
21.3.3 运动尺度收缩 243
21.3.4 因果律与信号传递速度 245
21.4 狭义相对论动力学基础 246
21.4.1 相对论质量 246
21.4.2 相对论能量 248
21.4.3 质能关系 250
21.4.4 动量能量关系式 251
提要 252
思考题 253
习题 253
第22章 波粒二象性 255
22.1 黑体辐射 255
22.1.1 热辐射基本概念黑体辐射 255
22.1.2 普朗克量子假设 257
22.2 光电效应爱因斯坦光量子理论 258
22.2.1 光电效应的实验规律 258
22.2.2 爱因斯坦光量子假设 259
22.2.3 光的波粒二象性 260
22.3 康普顿效应 261
22.3.1 康普顿效应的实验规律 261
22.3.2 康普顿效应的光子理论解释 262
22.4 玻尔的氢原子理论 263
22.4.1 氢原子光谱的实验规律 263
22.4.2 玻尔的氢原子假设 264
22.5 实物粒子的波粒二象性 266
22.5.1 德布罗意物质波假设 266
22.5.2 德布罗意波的统计解释 267
22.6 不确定关系 268
提要 270
思考题 271
习题 272
第23章 量子力学基础 274
23.1 波函数薛定海方程 274
23.1.1 波函数 274
23.1.2 薛定谔方程 275
23.2 薛定谔方程在几个定态问题上的应用 276
23.2.1 一维无限深势阱中的粒子 276
23.2.2 一维势垒和隧道效应 278
23.2.3 线性谐振子 279
提要 280
思考题 280
习题 281
第24章 原子中的电子 282
24.1 氢原子中的电子 282
24.2 原子的壳层结构 286
24.3 X射线 288
24.3.1 连续谱韧致辐射 288
24.3.2 特征谱 289
提要 289
思考题 290
习题 290
第25章 固体中的电子 291
25.1 金属中的自由电子气 291
25.1.1 金属的自由电子气模型 291
25.1.2 金属中自由电子的能量与波函数 291
25.1.3 态密度 292
25.1.4 自由电子的基态 费米能 293
25.1.5 自由电子的热激发态 293
25.1.6 晶体的热容和电子的热容 293
25.2 能带理论 294
25.2.1 晶体中电子的波函数 布洛赫定理 294
25.2.2 晶体中电子的能量 准自由电子近似 295
25.2.3 导体 半导体 绝缘体 295
25.2.4 半导体中的杂质和缺陷 296
25.2.5 PN结 297
提要 298
思考题 298
习题 299
第26章 激光 300
26.1 爱因斯坦受激辐射理论 300
26.1.1 自发辐射、受激吸收和受激辐射的概念 300
26.1.2 三个爱因斯坦系数之间的关系 301
26.1.3 受激辐射的相干性 302
26.2 粒子数反转与光放大 302
26.2.1 粒子数按能级的统计分布 302
26.2.2 粒子数反转的概念 302
26.2.3 能实现粒子数反转的激活介质 303
26.2.4 泵浦的几种方法 304
26.2.5 增益系数G 305
26.3 谐振腔光的自激振荡 306
26.3.1 激光自激振荡概念 306
26.3.2 谐振腔的作用 307
26.3.3 能输出线偏振光的激光器 309
26.4 激光的单色性 309
26.4.1 谱线宽度 309
26.4.2 激光的纵模 310
26.4.3 激光的横模 311
26.5 激光的特性及其应用 311
26.5.1 激光器的三个基本组成部分及其作用 312
26.5.2 激光的优秀特性 312
26.5.3 激光的应用 312
26.6 激光器举例 312
26.6.1 固体激光器 312
26.6.2 气体激光器 314
26.6.3 自由电子激光器 316
26.6.4 其他激光器 317
提要 318
思考题 319
参考文献 320
习题答襄 321
附录 327
基本物理常数表 327
几个保留单位和换算关系 328
京公网安备 11010102004214号