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編輯推薦:
物理学是研究自然界基本规律的科学。科学规律的发现与发展是人类智慧的结晶,是许多科学家经过长期不断艰苦努力的结果。《大学物理》教材只能是反映这些科学基本规律的基础部分,不可能企图通过一套教材即可把全部物理学规律都反映出来。但是我们认为,对于学生来说,无论什么专业,一本好的《大学物理》教材要尽可能成为学生进入大学学习、掌握科学规律的好导师,进而成为引导学生去开启属于自己未来所面对的那扇“宝藏之门”的一把钥匙。即便现在的学习所掌握的只是这个“宝藏之门”的最外一层。在教材的扉页我们选了阿基米德的一句流传了许多世纪的名言,“给我一个支点,我可以举起整个地球”以作为共勉。
关于本教材可作为大学理工科各专业《大学物理》教材和教学参考书。一般应从大学一年级下学期在学完微积分以后开始。
本教材尽量追求反映物理学本身的基本内在规律的描述和规律之间的相互关联,而不追求内容编排顺序的新颖。相同或类似的运动特性可能是由完全不同的运动规律所支配的。比如机械振动与机械波和电磁振荡与电磁波具有许多类似的运动特性,但是由完全不同的基本规律所支配。支配机械波产生和传播的基本规律依然是牛顿力学,因此,我们把机械
內容簡介:
内 容 提
要本书是《大学物理——探究式学习教程》的下册。第14章到第22章为电磁学;第23章到第26章为光学(包括几何光学和物理光学);第27章和第28章为早期量子论和量子力学初步。在电磁学部分作者引入了Matlab计算,并用Matlab画矢量场和势场分布图;在讨论基本物理的同时也介绍了一些物理学中的最新研究成果,如量子霍尔效应,磁单极子的最新研究成果等。目的是拓展学生视野。量子物理方面的内容,力求以实验为出发点,尽可能地介绍量子物理的基本思想和基本概念,为后续课程的学习提供基础。本册在例题上较上册有所变化,对于涉及本章重要内容的关键性例题,特标识为“关要例题”。
關於作者:
葛国勤,教授,1980年 原华中工学院物理专业毕业并留校工作。 Mphil HUST香港中文大学, 1987;Ph D
CUHK, 2001年。 1992年12月-1993年6月曾应著名教授H. J. Carmichel 的邀请到University
of Oregon 作工作访问。 2000年4月曾应德国著名量子光学和激光专家 S. W. Koch的邀请到德国作学术交流。
2001年1月曾应美国著名教授、激光理论创始人之一Texas A M University 的杰出教授M. O.
Scully 和City University of New York 的M. Hillery 教授的邀请赴美国作学术交流。
目錄 :
14静电力与静电场
14.1库仑定律与静电力叠加原理
14.2场的一般概念
14.3静电场与电场叠加原理
14.4静电场的高斯定理
14.5电场中的带电粒子的运动
14.6带电导体静电平衡和导体表面电场
思考题
15电势
15.1电势和电势能
15.2连续电荷分布的电势
15.3电场与电势的关系
15.4导体与电势
思考题
16电容器与电介质
16.1电容器电容的计算
16.2电路中电容器的连接
16.3电容器中能量存储
16.4电介质
思考题
17电流、电阻与直流电路
17.1电流与电阻
17.2直流电路
17.3直流RC电路
思考题
18稳恒磁场与电磁相互作用
18.1磁性与稳恒磁场
18.2带电粒子在电磁场中的运动
18.3电流与磁场的相互作用
思考题
19静磁基本规律
19.1毕奥?萨伐尔定律
19.2安培环路定理
19.3*磁矢势与规范不变性
19.4磁场的高斯定理与磁单极子
思考题
20电磁感应
20.1法拉第电磁感应定律
20.2动生电动势
20.3感生电场
20.4法拉第电磁感应定律应用举例
20.5自感与互感
20.6LC电路
思考题
21物质的磁性
21.1介质磁性的一般描述
21.2介质磁化的一般规律
21.3*顺磁质与抗磁质的磁化特性分析
21.4铁磁质
思考题
22麦克斯韦方程组与电磁波
22.1变化的电场产生磁场;位移电流与安培?麦克斯韦全电流定理
22.2麦克斯韦方程组
22.3电磁波
22.4电磁驻波
22.5*玻印亭能流密度矢量和电磁动量
思考题
23几何光学
23.1几何光学基本定律
23.2薄透镜成像
23.3光学仪器
思考题
24光的干涉
24.1光的相干性
24.2分波面干涉
24.3分振幅干涉
思考题
25光的衍射
25.1惠更斯?菲涅耳原理
25.2夫琅禾费衍射
25.3光栅衍射
25.4x射线衍射
思考题
26光的偏振
26.1光的偏振状态及其表示
26.2起偏与检偏马吕斯定律
26.3反射和折射光的偏振
26.4光在晶体中的传播双折射
26.5偏振光的干涉
思考题
27早期量子论与量子基本概念导引
27.1量子论诞生及相关早期实验
27.2物质波——波粒二象性
27.3量子力学测不准关系简介
思考题
28量子力学初步
28.1物质波描述基本概念
28.2薛定谔方程
28.3一维无限深势阱
28.4薛定谔方程解的结构与力学量的测量
28.5有限深势阱与势垒及其应用简介
28.6原子的量子力学
28.7原子跃迁与激光简介
思考题
探究学习专题
第三部分电磁学
第四部分光学
第五部分早期量子论和量子力学初步
周期元素表
参考文献
內容試閱 :
电磁力是自然界中的四种基本相互作用力之一,是原子分子间的基本相互作用,且是与人们生活最贴近的力之一。诸多电磁现象均与人们的生活息息相关。我们完全可以说,人类现代社会就是生活在一个电与磁的世界里。包括光,在经典物理中也是属于电磁理论的一部分。即便我们称现在的社会为信息社会,但是现在大多数信息的传递都与电磁相关。随着学习的深入,我们还会发现,科学发展的许多方面也都与电磁密切相关。
14.1库仑定律与静电力叠加原理
14.1.1电荷
自然界中各种有形的物质都是由原子、分子所组成。在物理学理论中,现行关于物质结构及其相互作用的基本理论称为标准模型。在这个模型中,所有力和粒子间的反应都源于四种基本相互作用,即电磁相互作用,强相互作用,弱相互作用,和引力相互作用。原子由原子核和核外电子组成;原子核由质子和中子所组成;在原子核中作用于质子和中子的强相互作用力是夸克间相互作用。有关夸克间相互作用的理论称为量子色动力学Quantum
Chromo
Dynamics,QCD。弱相互作用则是研究轻子Lepton,如电子、μ子等自旋为12的粒子及其对应的中微子的总称间的相互作用。而引力则主要是研究宇宙间星体间的相互作用力,虽然万物间都存在有“万有引力”,但在不同尺度的作用效果是不一样的。原子分子间的相互作用力主要是电磁力的形式,引力相互作用可以忽略。
1电荷量子化
电荷是物质基本粒子的最基本性质之一。实验发现物质的电性由两种不同性质的电荷来决定,它们被称之为正电荷和负电荷。自然界中最小的“自由”的基本电荷单位是电子或者质子的电荷。电子的电荷记为负电荷,用-e表示;质子的电荷为+e。这里
e=1.60×10-19 C14.1.1
C表示电荷单位,库仑。夸克可以具有分数电荷,如,2e3为u型和-e3为d型。质子的三价夸克类型为uud,因此其电荷量为+e,即为两个类型三个夸克的电荷之和;因为电荷遵循叠加原理。一个中子的价夸克类型为udd,所以中子的电荷为零。对于普通物质来说,夸克是以整数电荷的形式在QCD力作用下受限的束缚态——质子和中子。所以对于普通物质来说,电荷是以e为单位量子化的,即无论是正电荷还是负电荷都可以表示为
q=ne,n=±1,±2,…14.1.2
的形式。而不可能是小数的形式,比如3.26e。
2电荷守恒
在任何物理过程中,电荷还必须是守恒的。比如铀?238,238U可以衰变为一个α粒子即氦原子核和钍?234,即234Th。这个衰变过程可以表示为:
238U→234Th+4He
其中的母核238U的原子序数是Z=92,即包含92个质子,有电荷92e发射的α粒子有Z=2,子核234Th的原子序数是Z=90。所以,衰变以后的总电荷量是90e+2e,是守恒的。
另一个电荷守恒的例子是正负电子对的湮灭过程,即正电子e+和负电子e-碰撞后转变成两个伽马光子:
e++e-→γ+γ
这个过程的总电荷为零,也是守恒的。