全书共十章。第1章是对经典物理学体系基本完整的概述，可作为普通大学物理最基本的学习内容；第2章是原子与电子，从经典物理到现代物理的过渡；第3章是相对论和电磁场部分，包括了狭义相对论、广义相对论和宇宙论以及电磁波和电磁场；第4～9章是量子力学及由其衍生发展的量子信息、量子光学、热力学与统计物理和凝聚态物理；第10章是现代物理学的发展。本书重点突出物理理论的逻辑体系和思想性，内容编写尽可能提供了必需的量化公式，但除第1章以外，其他章节内容的学习 对量化计算不作要求，读者可以选择开展与各章内容所对应的课题研究。
样章试读
目录
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序言
前言
绪论 1
第1章 经典物理概述 4
1.1 机械运动的基本规律 4
1.1.1 测量与运动的量化 4
1.1.2 机械运动的分类及其描述方法 6
1.1.3 惯性定律及牛顿三定律 13
1.1.4 角动量定理及刚体转动规律 17
1.1.5 谐振动及其叠加 22
1.1.6 简谐波及其相干叠加 26
1.1.7 理想流体的压强与伯努利方程 32
1.1.8 分析力学基础 36
1.2 热物理概述 43
1.2.1 热力学系统及其基本描述 43
1.2.2 温度与热力学第零定律 44
1.2.3 热机与热力学第一定律 45
1.2.4 做功、传热和系统的内能 47
1.2.5 热机效率极限与熵 49
1.2.6 制冷与热力学第三定律 51
1.2.7 麦克斯韦分布和玻尔兹曼分布 54
1.2.8 熵的微观统计意义 58
1.2.9 信息撕简介 62
1.3 电磁运动规律 63
1.3.1 电荷与电场 63
1.3.2 稳恒电流的磁场 68
1.3.3 静电场和稳恒磁场的散度和旋度 73
1.3.4 介质的极化和磁化 76
1.3.5 法拉第电磁感应定律电磁场的互相转化 80
1.3.6 光的干涉与测量 84
1.3.7 光的偏振性 90
第2章 原子与电子 92
2.1 原子及其结构的探索 92
2.1.1 原子论的确立 92
2.1.2 电子的发现与原子结构的探索 93
2.2 原子理论模型的早期发展 95
2.2.1 黑体辐射与普朗克的能量量子 95
2.2.2 光电效应和爱因斯坦的光量子假说 98
2.2.3 原子的谱线及玻尔的定态原子理论 99
2.3 电子自旋及其简单应用 103
2.3.1 电子自旋 103
2.3.2 元素周期表的量子解释 105
2.3.3 塞曼效应 106
2.4 激光 107
第3章 相对论与电磁场 111
3.1 狭义相对论 111
3.1.1 光速与经典物理的困局 111
3.1.2 相对时空观和狭义相对论的基本假设 114
3.1.3 洛伦兹变换 117
3.1.4 相对论力学 119
3.1.5 相对论的四维时空表示 119
3.2 广义相对论 123
3.2.1 理论背景 123
3.2.2 两个基本假设和理论框架简介 124
3.2.3 广义相对论理论预言的验证 129
3.3 宇宙论简介 131
3.4 电磁波的传播 136
3.4.1 电磁波的平面简谐波的求解 137
3.4.2 真空中电磁场的推迟势和电磁波的辐射 140
3.5 四维形式的电磁场方程 143
3.5.1 电荷守恒定律 144
3.5.2 达朗贝尔方程 145
3.5.3 四维形式的麦克斯韦方程组 .145
第4章 量子力学的波动理论 148
4.1 物质波理论 149
4.1.1 物质波及其统计诠释 149
4.1.2 物质波的相干叠加性 151
4.2 薛定谔方程 152
4.2.1 薛定谔方程的建立 152
4.2.2 定态薛定谔方程 154
4.2.3 定态薛定愕方程的应用 155
第5章 量子力学的形式理论 162
5.1 量子力学的算符理论 162
5.1.1 A学量与算符 162
5.1.2 算符的基本运算 165
5.1.3 厄米算符及力学量的测量 166
5.2 希尔伯特空间狄拉克符号 169
5.2.1 力学量的矩阵表示 169
5.2.2 狄拉克符号 170
5.3 量子体系的纯态和混合态 172
5.4 量子不确定关系 174
第6章 量子信息导论 176
6.1 量子信息和量子比特 176
6.1.1 量子信息比特的基本概念 176
6.1.2 量子态的不可克隆性 178
6.2 量子计算和典型量子算法介绍 180
6.2.1 量子计算的基本概念 180
6.2.2 典型量子算法介绍 183
6.3 量子纠缠与量子通信 190
6.3.1 EPR佯谬及量子纠缠 190
6.3.2 量子态的隐形传输 195
6.4 量子密码学 196
第7章 量子光学及量子信息的技术实现 200
7.1 电磁场的量子化 200
7.2 典型的非经典量子光场态 202
7.2.1 粒子数态（Fock态） 202
7.2.2 相干态 203
7.2.3 压缩态 204
7.3 量子场的维格纳分布函数 208
7.4 光与原子相互作用 210
7.4.1 半经典理论 210
7.4.2 全量子理论 213
7.5 原子相干辐射电磁诱导透明现象 215
7.6 量子计算物理平台 218
7.6.1 光量子计算平台 218
7.6.2 量子退相干 220
7.6.3 离子阱平台 220
7.6.4 中性原子阵列平台 222
7.6.5 核磁共振平台 223
7.6.6 量子点平台 225
7.6.7 金刚石氮-空位色心平台 225
7.6.8 超导量子电路平台 227
第8章 热力学与统计物理基础 230
8.1 热力学基础 230
8.1.1 热力学系统 230
8.1.2 热力学基本状态函数 233
8.2 物态的分类及相变 238
8.3 统计物理学基本方法 242
8.3.1 微观粒子的状态 242
8.3.2 系统微观状态数量的统计 244
8.3.3 玻尔兹曼分布 245
8.3.4 玻色与费米统计 247
第9章 凝聚态物理导论 252
9.1 物质的凝聚现象 252
9.1.1 凝聚现象概述 252
9.1.2 实际气体的状态 253
9.1.3 气液固相变基本现象 256
9.1.4 固液气相变的理论 258
9.1.5 金兹堡-朗道相变理论 261
9.2 固体物理概述 263
9.3 晶体的结构 264
9.3.1 晶体的空间点阵 265
9.3.2 晶体微观粒子间的结合力 268
9.4 能带理论及晶体的导电性能 270
9.4.1 近自由电子模型及布洛赫定理 270
9.4.2 克勒尼希-彭尼（Kronig - Penney）模型 272
9.4.3 能带与导帷 274
9.4.4 杂质半导体与pn结 276
9.5 晶格振动与声子 278
9.6 超导现象 281
9.6.1 超导实验现象 281
9.6.2 伦敦唯象理论 283
9.6.3 金兹堡_朗道相变理论 284
9.6.4 BCS理论简述 286
第10章 现代物理学的发展 290
10.1 量子传感技术 290
10.2 新形态能源 293
10.3 新型材料的发展 295
10.4 光子微结构材料 300
10.5 纳米结构中电子的量子输运现象 304
10.6 生物物理学的发展 307
参考书目 312
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