大學(xué)物理學(xué)（下冊）

前言

　　本書是由長期從事大學(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》編寫的一套實用、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)的一門重要必修基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)這門課程不僅能使學(xué)生對物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認識和理解，增強他們分析問題和解決問題的能力，而且能使學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，培養(yǎng)其探索精神和創(chuàng)新意識，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)家展開對話的途徑之一，本書的編寫者集合物理學(xué)的精華，博采眾長，站在學(xué)生的角度上，充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的認知規(guī)律，采用樸實流暢、通俗易懂的語言闡述物理現(xiàn)象、物理規(guī)律，應(yīng)用基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)知識與基礎(chǔ)理論來分析、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。本書所選的例題和習(xí)題都是經(jīng)過精心挑選的，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)律建立了一個平臺。　　在經(jīng)典內(nèi)容和近代內(nèi)容中如何取舍，一直是大學(xué)物理課程面臨的問題。在本書的編寫中，我們從內(nèi)容上適當(dāng)?shù)貙?jīng)典物理學(xué)部分進行了壓縮，同時又適當(dāng)加強了近代物理學(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，重點突出近代物理思想、物理圖像，盡量減少復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，努力使近代物理趨于普物化，使讀者在閱讀這部分內(nèi)容時能夠產(chǎn)生一些新鮮感?！　〕霭媾c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，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、難點；二是精選典型例題，開闊學(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袔А?”號的內(nèi)容，教師可自行取舍，不影響教材的整體性?！　行∽植糠质窍嚓P(guān)章節(jié)的延伸內(nèi)容，不作要求。

內(nèi)容概要

　　本書是根據(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》編寫的。本書體系合理、思路清晰、表述精練，循序漸進，繼承了國內(nèi)教材的傳統(tǒng)特色。在寫作風(fēng)格和插圖設(shè)計等方面借鑒了國外優(yōu)秀物理教材的特點，突出物理思想和物理圖像，使教材內(nèi)容通俗易懂。書中對經(jīng)典物理內(nèi)容進行了精簡和深化，對近代物理內(nèi)容進行了精選和普化，適當(dāng)介紹了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。全書分上、下兩冊，共14章。上冊主要內(nèi)容為力學(xué)、相對論基礎(chǔ)、電磁學(xué)；下冊主要內(nèi)容為熱學(xué)、振動與波動、光學(xué)和量子物理基礎(chǔ)等。本書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)生和社會讀者閱讀?！　∨c本教材同步出版的教學(xué)輔導(dǎo)書《大學(xué)物理全程輔導(dǎo)與思考題、習(xí)題詳解》對教師備課、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。

書籍目錄

前言第9章 氣體動理論　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 氣體動理論的基本概念　　9.2.1 分子熱運動　　9.2.2 分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律性　　9.2.3 理想氣體的微觀模型及統(tǒng)計假設(shè)　9.3 理想氣體的壓強和溫度及其統(tǒng)計意義　　9.3.1 壓強公式及其統(tǒng)計意義　　9.3.2 溫度公式及其統(tǒng)計意義　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)計速率　　9.5.3 氣體分子速率分布的測定　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 準靜態(tài)過程　　10.1.1 準靜態(tài)過程概述　　10.1.2 內(nèi)能、功和熱量　10.2 熱力學(xué)第一定律　10.3 理想氣體的等值過程摩爾熱容　　10.3.1 等體過程定體摩爾熱容　　10.3.2 等壓過程定壓摩爾熱容　　10.3.3 等溫過程　10.4 理想氣體的絕熱過程　10.5 循環(huán)過程卡諾循環(huán)　　10.5.1 循環(huán)過程　　10.5.2 熱機和制冷機　　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　11.1 簡諧運動　　11.1.1 簡諧運動的基本特征　　11.1.2 描述簡諧運動的物理量　　11.1.3 簡諧運動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法　　11.1.4 簡諧運動的能量　11.2 簡諧運動的合成　　11.2.1 兩個同方向同頻率簡諧運動的合成　　11.2.2 兩個同方向不同頻率簡諧運動的合成拍　　11.2.3 相互垂直的簡諧運動的合成　11.3 阻尼振動受迫振動共振　　11.3.1 阻尼振動　　11.3.2 受迫振動　　11.3.3 共振　11.4 電磁振蕩　　11.4.1 無阻尼自由電磁振蕩　　11.4.2 無阻尼自由電磁振蕩的能量　思考題　習(xí)題第12章 波動　12.1 機械波的產(chǎn)生與傳播　　12.1.1 機械波的形成　　12.1.2 波動的描述　12.2 平面簡諧波　　12.2.1 F面簡諧波的波動表達式　　12.2.2 波動表達式的物理含義　　12.2.3 波動中各質(zhì)點振動的速度和加速度　　12.2.4 波動方程　12.3 波的能量波的強度聲強　　12.3.1 波動能量的傳播　　12.3.2 波的強度　　12.3.3 聲強聲強級　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 夫瑯禾費單縫衍射　　13.3.4 夫瑯禾費圓孔衍射光學(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

章節(jié)摘錄

　　第9章氣體動理論　　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，人們逐漸認識了許多熱現(xiàn)象，但是在古代，社會生產(chǎn)力很低，熱學(xué)還不能作為一門系統(tǒng)的科學(xué)建立起來。18世紀到19世紀，出現(xiàn)了蒸汽機，促使人們開始了對熱現(xiàn)象進行比較廣泛的研究。系統(tǒng)的計量學(xué)和量熱學(xué)的建立，使熱現(xiàn)象的研究走上了實驗科學(xué)的道路。焦耳（J。P。Joule）進行了許多次實驗，測定了熱功當(dāng)量，焦耳的實驗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）和開爾文（Kelvin，1824-1907）獨立地發(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)的兩個基本定律都是從研究熱機和機械功的相互轉(zhuǎn)化問題中總結(jié)出來的。熱力學(xué)找到了熱現(xiàn)象的一般規(guī)律，同時使人們對于熱的本質(zhì)的認識也不斷完善?？藙谛匏沟谝淮吻宄卣f明統(tǒng)計的概念，正確地導(dǎo)出了玻意耳定律，并首先引進自由程的概念。麥克斯韋（Janles Cler_k Maxwell，1831-1879）是首先認識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重力場。這樣，氣體動理論就從一些定性的論據(jù)發(fā)展成一個系統(tǒng)定量的理論?！　⊙芯繜岈F(xiàn)象有微觀的統(tǒng)計物理學(xué)和宏觀的熱力學(xué)兩種方法。微觀的統(tǒng)計物理學(xué)是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，即從分子、原子的運動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理論屬于微觀的統(tǒng)計物理學(xué)。宏觀的熱力學(xué)是從能量觀點出發(fā)，以大量的實驗觀測為基礎(chǔ)，來研究物質(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動理論有兩個基本的觀點：一是氣體是由大量的不停地作無規(guī)則熱運動的分子或原子組成的；二是大量的分子或原子的熱運動滿足統(tǒng)計規(guī)律。從這兩個基本觀點出發(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動的微觀量之間的關(guān)系，從而揭示宏觀熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)。

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