大學(xué)物理學(xué)（下冊(cè)）

前言

　　本書(shū)是由長(zhǎng)期從事大學(xué)物理教學(xué)工作的一線教師，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)研究成果，依據(jù)教育部最新制定的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》編寫(xiě)的一套實(shí)用、現(xiàn)代的大學(xué)物理教材?！　　按髮W(xué)物理”課程是高等院校理工科各專業(yè)的一門(mén)重要必修基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)這門(mén)課程不僅能使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，增強(qiáng)他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，而且能使學(xué)生樹(shù)立科學(xué)的世界觀，培養(yǎng)其探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，提高他們的科學(xué)素養(yǎng)。物理教材是學(xué)生與物理學(xué)前輩和當(dāng)代物理學(xué)家展開(kāi)對(duì)話的途徑之一，本書(shū)的編寫(xiě)者集合物理學(xué)的精華，博采眾長(zhǎng)，站在學(xué)生的角度上，充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的認(rèn)知規(guī)律，采用樸實(shí)流暢、通俗易懂的語(yǔ)言闡述物理現(xiàn)象、物理規(guī)律，應(yīng)用基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)知識(shí)與基礎(chǔ)理論來(lái)分析、推導(dǎo)物理原理、定理和引入物理定律，構(gòu)建了合理的知識(shí)框架，帶領(lǐng)讀者由淺入深系統(tǒng)地學(xué)習(xí)大學(xué)物理的基本內(nèi)容和科學(xué)方法。本書(shū)所選的例題和習(xí)題都是經(jīng)過(guò)精心挑選的，既注意避免應(yīng)用到較繁、較深的數(shù)學(xué)理論，又能較好地配合理解核心內(nèi)容。書(shū)中適當(dāng)增加了例題數(shù)量，給教師講課留有較大的選擇余地，給學(xué)生拓寬思路、自主學(xué)習(xí)、更好地理解物理規(guī)律建立了一個(gè)平臺(tái)?！　≡诮?jīng)典內(nèi)容和近代內(nèi)容中如何取舍，一直是大學(xué)物理課程面臨的問(wèn)題。在本書(shū)的編寫(xiě)中，我們從內(nèi)容上適當(dāng)?shù)貙?duì)經(jīng)典物理學(xué)部分進(jìn)行了壓縮，同時(shí)又適當(dāng)加強(qiáng)了近代物理學(xué)的比重，并在近代物理學(xué)內(nèi)容的敘述上力求做到通俗、生動(dòng)，重點(diǎn)突出近代物理思想、物理圖像，盡量減少?gòu)?fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，努力使近代物理趨于普物化，使讀者在閱讀這部分內(nèi)容時(shí)能夠產(chǎn)生一些新鮮感。　　出版與主教材配套的《大學(xué)物理全程輔導(dǎo)與思考題、習(xí)題詳解》輔導(dǎo)書(shū)，其作用一是歸納總結(jié)各章內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生掌握重點(diǎn)、難點(diǎn)；二是精選典型例題，開(kāi)闊學(xué)生思路，訓(xùn)練解題技能和技巧；三是為教師提供習(xí)題課教學(xué)資料；四是為學(xué)生給出所有思考題、習(xí)題詳解，以方便讀者自學(xué)和參考?！　”緯?shū)中帶“*”號(hào)的內(nèi)容，教師可自行取舍，不影響教材的整體性。　　書(shū)中小字部分是相關(guān)章節(jié)的延伸內(nèi)容，不作要求。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)是根據(jù)教育部最新制定的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》編寫(xiě)的。本書(shū)體系合理、思路清晰、表述精練，循序漸進(jìn)，繼承了國(guó)內(nèi)教材的傳統(tǒng)特色。在寫(xiě)作風(fēng)格和插圖設(shè)計(jì)等方面借鑒了國(guó)外優(yōu)秀物理教材的特點(diǎn)，突出物理思想和物理圖像，使教材內(nèi)容通俗易懂。書(shū)中對(duì)經(jīng)典物理內(nèi)容進(jìn)行了精簡(jiǎn)和深化，對(duì)近代物理內(nèi)容進(jìn)行了精選和普化，適當(dāng)介紹了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。全書(shū)分上、下兩冊(cè)，共14章。上冊(cè)主要內(nèi)容為力學(xué)、相對(duì)論基礎(chǔ)、電磁學(xué)；下冊(cè)主要內(nèi)容為熱學(xué)、振動(dòng)與波動(dòng)、光學(xué)和量子物理基礎(chǔ)等。本書(shū)可作為普通高等院校非物理類理科、工科等專業(yè)的大學(xué)物理課程教材，亦可供其他專業(yè)學(xué)生和社會(huì)讀者閱讀?！　∨c本教材同步出版的教學(xué)輔導(dǎo)書(shū)《大學(xué)物理全程輔導(dǎo)與思考題、習(xí)題詳解》對(duì)教師備課、授課和學(xué)生學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)以及鞏固本教材的教學(xué)效果大有裨益。

書(shū)籍目錄

前言第9章 氣體動(dòng)理論　9.1 理想氣體的狀態(tài)方程　　9.1.1 平衡態(tài)　　9.1.2 氣體的狀態(tài)參量　　9.1.3 理想氣體狀態(tài)方程　9.2 氣體動(dòng)理論的基本概念　　9.2.1 分子熱運(yùn)動(dòng)　　9.2.2 分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性　　9.2.3 理想氣體的微觀模型及統(tǒng)計(jì)假設(shè)　9.3 理想氣體的壓強(qiáng)和溫度及其統(tǒng)計(jì)意義　　9.3.1 壓強(qiáng)公式及其統(tǒng)計(jì)意義　　9.3.2 溫度公式及其統(tǒng)計(jì)意義　9.4 能量均分定理理想氣體的內(nèi)能　　9.4.1 自由度　　9.4.2 能量均分定理　　9.4.3 理想氣體的內(nèi)能　9.5 麥克斯韋速率分布率　　9.5.1 麥克斯韋速率分布函數(shù)　　9.5.2 三種統(tǒng)計(jì)速率　　9.5.3 氣體分子速率分布的測(cè)定　9.6 玻耳茲曼能量分布率　　9.6.1 玻耳茲曼能量分布率　　9.6.2 重力場(chǎng)中的等溫氣壓公式　9.7 氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程　思考題　習(xí)題第10章 熱力學(xué)基礎(chǔ)　10.1 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程　　10.1.1 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程概述　　10.1.2 內(nèi)能、功和熱量　10.2 熱力學(xué)第一定律　10.3 理想氣體的等值過(guò)程摩爾熱容　　10.3.1 等體過(guò)程定體摩爾熱容　　10.3.2 等壓過(guò)程定壓摩爾熱容　　10.3.3 等溫過(guò)程　10.4 理想氣體的絕熱過(guò)程　10.5 循環(huán)過(guò)程卡諾循環(huán)　　10.5.1 循環(huán)過(guò)程　　10.5.2 熱機(jī)和制冷機(jī)　　10.5.3 卡諾循環(huán)　10.6 熱力學(xué)第二定律卡諾定理　　10.6.1 熱力學(xué)過(guò)程的方向性　　10.6.2 熱力學(xué)第二定律　　10.6.3 卡諾定理　10.7 熵熵增加原理　　10.7.1 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義　　10.7.2 玻耳茲曼熵　　10.7.3 克勞修斯熵熵增加原理　思考題　習(xí)題第11章 振動(dòng)　11.1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)　　11.1.1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本特征　　11.1.2 描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量　　11.1.3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法　　11.1.4 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量　11.2 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成　　11.2.1 兩個(gè)同方向同頻率簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成　　11.2.2 兩個(gè)同方向不同頻率簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成拍　　11.2.3 相互垂直的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的合成　11.3 阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)共振　　11.3.1 阻尼振動(dòng)　　11.3.2 受迫振動(dòng)　　11.3.3 共振　11.4 電磁振蕩　　11.4.1 無(wú)阻尼自由電磁振蕩　　11.4.2 無(wú)阻尼自由電磁振蕩的能量　思考題　習(xí)題第12章 波動(dòng)　12.1 機(jī)械波的產(chǎn)生與傳播　　12.1.1 機(jī)械波的形成　　12.1.2 波動(dòng)的描述　12.2 平面簡(jiǎn)諧波　　12.2.1 F面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)表達(dá)式　　12.2.2 波動(dòng)表達(dá)式的物理含義　　12.2.3 波動(dòng)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度和加速度　　12.2.4 波動(dòng)方程　12.3 波的能量波的強(qiáng)度聲強(qiáng)　　12.3.1 波動(dòng)能量的傳播　　12.3.2 波的強(qiáng)度　　12.3.3 聲強(qiáng)聲強(qiáng)級(jí)　12.4 波的衍射和干涉　　12.4.1 惠更斯原理波的衍射　　12.4.2 波的疊加原理波的干涉　12.5 駐波　　12.5.1 駐波的形成　　12.5.2 駐波方程　　12.5.3 半波損失　12.6 多普勒效應(yīng)　12.7 電磁波　　12.7.1 電磁波的產(chǎn)生與傳播　　12.7.2 平面電磁波　　12.7.3 電磁波的能量　　12.7.4 電磁波譜　思考題　習(xí)題第13章 波動(dòng)光學(xué)　13.1 楊氏雙縫干涉光程　　13.1.1 光的相干性　　13.1.2 楊氏雙縫干涉　　13.1.3 光程與光程差　13.2 薄膜干涉　　13.2.1 等傾干涉　　13.2.2 等厚干涉　　13.2.3 邁克爾孫干涉儀　13.3 光的衍射　　13.3.1 光的衍射現(xiàn)象　　13.3.2 惠更斯·菲涅耳原理　　13.3.3 夫瑯禾費(fèi)單縫衍射　　13.3.4 夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)　13.4 光柵衍射　　13.4.1 光柵衍射概述　　13.4.2 光柵衍射規(guī)律　　13.4.3 光柵光譜　　13.4.4 x射線的衍射　13.5 光的偏振　　13.5.1 自然光偏振光　　13.5.2 偏振片馬呂斯定律　　13.5.3 反射和折射時(shí)光的偏振　13.6 光的雙折射　　13.6.1 雙折射現(xiàn)象尋常光和非常光　　13.6.2 晶體的光軸和光線的主平面　　13.6.3 用惠更斯原理解釋雙折射現(xiàn)象　　13.6.4 1／4波片和半波片　思考題　習(xí)題第14章 量子物理習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第9章氣體動(dòng)理論　　熱學(xué)是研究熱現(xiàn)象的理論。熱現(xiàn)象是人類生活中最早接觸到的現(xiàn)象之一，在有史以前人類已能鉆木取火，在古代人們還用火制造出陶器、銅器和鐵器。由于火的廣泛應(yīng)用，人們逐漸認(rèn)識(shí)了許多熱現(xiàn)象，但是在古代，社會(huì)生產(chǎn)力很低，熱學(xué)還不能作為一門(mén)系統(tǒng)的科學(xué)建立起來(lái)。18世紀(jì)到19世紀(jì)，出現(xiàn)了蒸汽機(jī)，促使人們開(kāi)始了對(duì)熱現(xiàn)象進(jìn)行比較廣泛的研究。系統(tǒng)的計(jì)量學(xué)和量熱學(xué)的建立，使熱現(xiàn)象的研究走上了實(shí)驗(yàn)科學(xué)的道路。焦耳（J。P。Joule）進(jìn)行了許多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了熱功當(dāng)量，焦耳的實(shí)驗(yàn)最后確定了能量守恒與轉(zhuǎn)化定律——熱力學(xué)第一定律?？藙谛匏梗≧udolf Clausius，1822-1888）和開(kāi)爾文（Kelvin，1824-1907）獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了能量傳遞方向的定律——熱力學(xué)第二定律。熱力學(xué)的兩個(gè)基本定律都是從研究熱機(jī)和機(jī)械功的相互轉(zhuǎn)化問(wèn)題中總結(jié)出來(lái)的。熱力學(xué)找到了熱現(xiàn)象的一般規(guī)律，同時(shí)使人們對(duì)于熱的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)也不斷完善。克勞修斯第一次清楚地說(shuō)明統(tǒng)計(jì)的概念，正確地導(dǎo)出了玻意耳定律，并首先引進(jìn)自由程的概念。麥克斯韋（Janles Cler_k Maxwell，1831-1879）是首先認(rèn)識(shí)到分子的速度各不相同而得到速度分布率的。玻耳茲曼（Ludwing Boltzman，1844-1906）最初在速度分布率中引進(jìn)重力場(chǎng)。這樣，氣體動(dòng)理論就從一些定性的論據(jù)發(fā)展成一個(gè)系統(tǒng)定量的理論?！　⊙芯繜岈F(xiàn)象有微觀的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和宏觀的熱力學(xué)兩種方法。微觀的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，即從分子、原子的運(yùn)動(dòng)和它們之間的相互作用出發(fā)，去研究熱現(xiàn)象的規(guī)律，本章要介紹的氣體動(dòng)理論屬于微觀的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)。宏觀的熱力學(xué)是從能量觀點(diǎn)出發(fā)，以大量的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)為基礎(chǔ)，來(lái)研究物質(zhì)熱現(xiàn)象的宏觀規(guī)律及其應(yīng)用，我們將在下一章討論。研究熱現(xiàn)象的兩種方法，既有聯(lián)系又有區(qū)別，它們是相輔相成不可分割的?！　怏w動(dòng)理論有兩個(gè)基本的觀點(diǎn)：一是氣體是由大量的不停地作無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的分子或原子組成的；二是大量的分子或原子的熱運(yùn)動(dòng)滿足統(tǒng)計(jì)規(guī)律。從這兩個(gè)基本觀點(diǎn)出發(fā)，可以導(dǎo)出描述氣體狀態(tài)的宏觀量和描述氣體分子運(yùn)動(dòng)的微觀量之間的關(guān)系，從而揭示宏觀熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)。

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