本书是高校“十二五”规划教材。按照教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求理工科类大学物理实验课程教学基本要求（2010年版）》，本教材包含了所有规定的A类核心内容，同时为了拓宽学生思路，也编写了少量的B类扩展内容。本教材试图解决普遍存在的大学物理“学时少、内容多、难度大”的问题，在整体上建立物理学的基本框架，对经典物理内容进行精炼和深化，对近代物理内容进行精选和简化，使学生在获得具体知识的同时，保持对物理学的学习兴趣。本书言简意赅，深入浅出，通俗易懂；同时重视概念，强调思路，简化教学过程。
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第四篇 电磁学( Electromagnetism)
预备知识——场的概念 3
一、物质的两种形态——物质粒子和场 3
二、电磁场的描述方法 4
第十一章 真空中的静电场(Electrostatic Field in Vacuum) 5
第一节 电荷守恒定律库仑定律 5
一、电荷守恒定律 5
二、库仑定律 7
第二节 电场强度 电场的叠加性 8
一、电场强度 8
二、电场强度叠加原理 8
三、场强的计算 9
第三节 电场线 电通量 高斯定理 13
一、电场线 13
二、电通量 14
三、高斯定理 1 6
四、高斯定理的物理意义 17
五、应用高斯定理求场强 18
第四节 电场力的功 电势 22
一、静电场力的功 22
二、静电场的环路定理 23
三、电势能和电势 23
四、电势叠加原理 25
五、电势的计算 26
第五节 电场强度与电势的关系 29
一、等势面 29
二、电场强度与电势的微分关系 30
思考题11 32
练习题11 32
第十二章 静电场中的导体和电介质(The Conductor and Dielectric in an Electrostatic Field) 35
第一节 静电场中的导体 35
一、静电感应 导体的静电平衡 35
二、静电平衡时导体上的电荷分布 36
三、静电屏蔽 39
第二节 静电场中的电介质 42
一、电介质的影响 42
二、电介质的极化 43
第三节 高斯定理在电介质中的表达 44
一、电介质中高斯定理的表达式 44
二、电介质中高斯定理的应用 46
第四节 电容器及其电容 47
一、孤立导体的电容 47
二、电容器的电容 48
三、几种常见电容器 49
第五节 静电场的能量 53
一、电容器储能 53
二、静电场的能量 能量密度 54
思考题12 56
练习题12 57
第十三章 真空中恒定电流的磁场(Magnetic Field of Steady Current in Vacuum) 60
第一节 磁现象及其本源 60
一、基本磁现象 60
二、磁性的本源 62
第二节 磁场的高斯定理 63
一、磁感应强度B的定义 63
二、磁场的高斯定理 63
第三节 毕奥-萨伐尔定律 66
一、毕奥-萨伐尔定律 66
二、运动电荷的磁场 67
三、毕奥-萨伐尔定律的应用 68
第四节 安培环路定理 73
一、安培环路定理 73
二、安培环路定理的应用 75
第五节 磁场对电流的作用 78
一、磁场对运动电荷和载流导线的作用力 78
二、磁场对载流线圈的作用 81
三、磁力的功 84
第六节 带电粒子在磁场中的运动 86
一、带电粒子在均匀磁场中的运动磁聚焦 86
二、带电粒了在非均匀磁场中的运动磁镜磁约束 88
三、霍尔效应 89
思考题13 91
练习题13 91
第十四章 磁场中的磁介质(Magnetic Medium in Magnetic Field) 95
第一节 磁介质 95
一、磁化现象 95
二、介质中的磁场相对磁导率 96
三、磁介质分类 97
第二节 顺磁质和抗磁质 98
一、分子磁矩和分子环流 98
二、顺磁质和抗磁质的磁化机制 100
第三节 安培环路定理在介质中的表达 101
第四节 铁磁质 104
一、铁磁质的磁化规律 105
二、铁磁材料 106
三、磁畴 107
思考题l4 108
练习题14 108
第十五章 变化的电场和磁场 电磁波(Change of the Electric Field and Magnetic Field，Electromagnetic Wave) 111
第一节 电磁感应 111
一、电磁感应现象 111
二、电磁感应定律 113
第二节 动生电动势 117
一、动生电动势的产生 117
二、关于洛伦兹力不做功的问题 119
第三节 感生电动势感生电场 123
第四节 自感应和互感应 126
一、自感现象 自感系数 自感电动势 126
二、互感现象互感系数互感电动势 129
第五节 磁场的能量 131
一、自感磁能 131
二、磁场的能量 磁能密度 132
第六节 麦克斯韦电磁场理论简介 134
一、变化的电场产生磁场 134
二、麦克斯韦方程组 138
第七节 电磁波简介 140
一、电磁波的辐射和传播 140
二、电磁波的波动方程 142
三、平面电磁波 143
四、电磁波谱 电磁波的应用 144
思考题15 146
练习题15 146
第五篇 光学(Optics)
第十六章 几何光学(Geometrical Optics) 153
第一节 几何光学的基本定律 153
一、反射定律全反射 153
二、折射定律折射率 154
第二节 光的反射成像和折射成像 155
一、平面镜成像 155
二、球面镜成像 156
第三节 薄透镜 159
一、薄透镜的基本知识 159
二、薄透镜成像公式 161
三、常用薄透镜成像规律 161
四、几何光学应用 163
思考题16 169
练习题16 169
第十七章 光的干涉(Interference of Light) 171
第一节 光源 光波的叠加 171
一、光的电磁理论 171
二、光波的叠加 光的干涉 173
三、光程 光程差与相位差 179
第二节 双缝干涉 182
一、杨氏双缝 182
二、其他分波阵面装置 菲涅耳双镜（双面镜、双棱镜） 185
三、洛埃镜与半波损失现象 186
第三节 薄膜干涉 薄膜的等倾干涉 187
一、薄膜干涉的一般性讨论 187
二、薄膜等倾干涉 193
第四节 薄膜的等厚干涉 195
第五节 迈克耳孙干涉仪 200
一、迈克耳孙干涉仪的设计原理 200
二、迈克耳孙干涉仪的应用 201
思考题17 202
练习题17 203
第十八章 光的衍射（Diffraction of Light） 205
第一节 单缝夫琅禾费衍射 205
一、光的衍射现象 205
二、惠更斯-非涅耳原理 206
三、单缝夫琅禾费衍射 207
第二节 光栅衍射 215
一、光栅衍射现象和衍射原理 216
二、光栅衍射强度 216
三、光栅光谱 222
第三节 光学仪器的分辨率 223
一、夫琅禾费圆孔衍射 223
二、瑞利判据 224
三、最小分辨角和仪器的分辨率 224
第四节 X射线衍射 布拉格方程 226
一、X射线衍射 226
二、布拉格方程 226
思考题18 228
练习题18 228
第十九章 光的偏振(Polarization of Light) 230
第一节 光的偏振特性 230
一、自然光 230
二、线偏振光 231
三、椭圆偏振光和圆偏振光 231
四、起偏与检偏 232
五、马吕斯定律 232
第二节 反射和折射时光的偏振 布儒斯特定律 233
一、布儒斯特定律 233
二、玻璃片堆 布儒斯特定律的应用 235
第三节 双折射现象 236
一、晶体的双折射现象 236
二、利用惠更斯原理作图 239
三、几种获得线偏振光的棱镜 240
第四节 偏振光的干涉 241
一、波晶片 椭圆偏振光和圆偏振光 241
二、偏振光干涉的原理和计算 243
三、物质偏振性的应用 245
思考题19 248
练习题19 249
第六篇 量子物理(Quantum Physics)
第二十章 早期量子论(Old Quantum Theory) 253
第一节 黑体辐射 普朗克的量子假设 253
一、热辐射 253
二、绝对黑体及其辐射实验规律 254
三、普朗克的量子假设 256
第二节 光电效应 257
一、光电效应的实验规律 257
二、光的波动学说的缺陷 258
三、爱因斯坦光子假设 259
第三节 康普顿效应 261
一、康普顿散射的实验规律 262
二、康普顿效应的量子理论 263
三、光的波粒二象性 266
第四节 玻尔的氢原子理论 266
一、氢原子光谱 266
二、经典理论的缺陷 267
三、玻尔氢原子理论的基本假设 268
四、用玻尔理论解释氢原子光谱 269
思考题20 270
练习题20 270
第二十一章 量子力学基础(Quantum Mechanics Foundation) 273
第一节 德布罗意物质波 273
一、德布罗意假设 273
二、德布罗意波的实验验证 274
三、德布罗意波的统计解释 276
第二节 不确定度关系 277
一、不确定量 277
二、不确定度关系 278
第三节 波函数薛定谔方程 280
一、波函数 280
二、薛定谔方程 282
三、定态薛定谔方程 283
第四节 一维无限深方势阱中的粒子 284
第五节 一维方势垒 隧道效应 287
第六节 氢原子的量子力学理论 291
一、氢原子的量子化状态 291
二、氢原子中电子的几率分布 292
三、电子的自旋 293
第七节 多电子原子中电子的分布 296
思考题21 298
练习题21 298
第二十二章 激光和固体的量子理论(Laser and Quantum Theory of the Solid State) 300
第一节 激光原理 300
一、受激吸收 自发辐射和受激辐射 300
二、激光产生的条件 302
第二节 激光器 302
一、红宝石激光器 302
二、氦-氖激光器 304
三、自由电子激光 305
第三节 固体的能带结构 307
一、电子共有化与能带的形成 307
二、能带中电子的分布 308
第四节 电子在能带中的填充和运动 309
一、满带、空带和导带 309
二、绝缘体 导体和半导体 310
第五节 半导体的应用 311
一、半导体的掺杂 311
二、pn结 312
三、半导体器件 313
第六节 超导电性 315
一、超导电现象 315
二、超导的磁性 318
三、超导电性的理论解释(BCS理论) 322
四、超导电性应用 323
思考题22 323
练习题22 324
参考文献 326
附录A 327
一、场论基础知识 327
二、场论在电磁学中的应用 330
附录B 334
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