大學(xué)物理（下）

前言

　　本教材是為適應(yīng)當(dāng)前大學(xué)物理教學(xué)改革的要求、在汲取國內(nèi)外優(yōu)秀物理教學(xué)改革成果的基礎(chǔ)上而編寫的?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使人們對(duì)現(xiàn)代人才的素質(zhì)需求有了新的認(rèn)識(shí)，未來國家與國家之間的競(jìng)爭，核心是科學(xué)技術(shù)的競(jìng)爭、人才的競(jìng)爭。高校是培養(yǎng)未來社會(huì)現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)人才的重要基地。大學(xué)生能否適應(yīng)未來社會(huì)的發(fā)展、成為對(duì)社會(huì)有用的人才，取決于高校的教育質(zhì)量。因此，轉(zhuǎn)變教育思想、更新教育觀念、深化教育改革、培養(yǎng)高素質(zhì)人才是我國高校面臨的重要任務(wù)?！　∥锢韺W(xué)是研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、物質(zhì)之間相互作用、物質(zhì)最基本和最普遍的運(yùn)動(dòng)形式及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科。物理學(xué)的基本原理滲透在物質(zhì)世界的方方面面，滲透在自然科學(xué)的所有學(xué)科，應(yīng)用于工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。可以說，物理學(xué)是其他自然科學(xué)的基礎(chǔ)，是“萬物之理”，物理學(xué)習(xí)的過程從某種意義上來說也是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)用技能的過程，學(xué)習(xí)好物理就能為大學(xué)生更好地學(xué)習(xí)其他科學(xué)知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，有助于培養(yǎng)大學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維能力，并在這一過程中逐漸形成一種科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。物理思想的強(qiáng)弱、物理基礎(chǔ)的厚薄、物理興趣的濃淡都直接影響著大學(xué)生的適應(yīng)性、創(chuàng)造力和發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼?，大學(xué)物理是大學(xué)生應(yīng)當(dāng)學(xué)好的最重要的基礎(chǔ)課之一，也是大學(xué)期間一門不可替代的素質(zhì)教育課?！　∷刭|(zhì)教育不單要對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)教育，而且還要把培養(yǎng)學(xué)生的能力作為教學(xué)的重點(diǎn)。因此，大學(xué)物理教學(xué)最重要的目標(biāo)是對(duì)學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育，就是通過大學(xué)物理的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，掌握科學(xué)地分析和解決問題的方法，提高創(chuàng)新能力，最終使學(xué)生自身的科學(xué)素質(zhì)得到提高，成為創(chuàng)新型人才。具有科學(xué)精神是大學(xué)物理素質(zhì)教育最基本的要求，科學(xué)精神是大學(xué)生必備的基本素質(zhì)，也是我國成為創(chuàng)新型國家的必然要求，大學(xué)物理教學(xué)就是要培養(yǎng)具有這種科學(xué)素養(yǎng)的合格大學(xué)生，要求大學(xué)生具有邏輯思維能力，有科學(xué)的懷疑精神，有獨(dú)立見解，不迷信權(quán)威，不盲從潮流。科學(xué)精神就是徹底的唯物主義精神，認(rèn)為自然界包括人類社會(huì)都是客觀的存在；科學(xué)就是不斷發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)和利用這些客觀存在的規(guī)律的過程；科學(xué)是一個(gè)由相對(duì)真理向絕對(duì)真理不斷逼近的過程，這個(gè)過程會(huì)不斷向前延伸，但永遠(yuǎn)不會(huì)到達(dá)終點(diǎn)；科學(xué)每前進(jìn)一步，對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)和解決問題的能力就會(huì)進(jìn)一步提高；科學(xué)雖然不能解釋尚未認(rèn)識(shí)的事情，但是解釋這些謎團(tuán)最終必然依靠科學(xué)的進(jìn)步?！　∪绾伟阉刭|(zhì)教育貫穿到大學(xué)物理教學(xué)之中？下面我們從大學(xué)物理與高中物理的對(duì)比探討一下大學(xué)物理中的素質(zhì)教育。

內(nèi)容概要

本教材是根據(jù)教育部物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)最新制定的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》編寫而成的。本書在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了認(rèn)真細(xì)致的編排和一些創(chuàng)新設(shè)計(jì)，以強(qiáng)化素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)同時(shí)通過內(nèi)容設(shè)計(jì)使學(xué)生更多地了解物理學(xué)在工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，激發(fā)理工科學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的熱情。    本教材分為上、下兩冊(cè)，本書為下冊(cè)，內(nèi)容包括電磁學(xué)、波動(dòng)光學(xué)、量子力學(xué)、核物理與粒子物理、應(yīng)用物理技術(shù)等內(nèi)容。在本教材每章的“擴(kuò)展思維”部分，我們加入了物理學(xué)中的前沿內(nèi)容，以激發(fā)大學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高他們學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣。    本書可選作理工科院校的大學(xué)物理教材，對(duì)物理專業(yè)學(xué)生也有一定的參考價(jià)值。

書籍目錄

前言第10章  靜電場(chǎng)和穩(wěn)恒電場(chǎng)  10.1  電荷  庫侖定律  10.2  電場(chǎng)  電場(chǎng)強(qiáng)度  10.3  電力線  電通量  10.4  靜電場(chǎng)的高斯定理  10.5  靜電場(chǎng)力的功  擴(kuò)展思維  靜電的應(yīng)用  思考題  習(xí)題第11章  靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)  11.1  靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體  11.2  電介質(zhì)的極化  11.3  電位移矢量  有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理  11.4  電容電容器  11.5  靜電場(chǎng)的能量  擴(kuò)展思維  電介質(zhì)的性質(zhì)及其應(yīng)用  思考題  習(xí)題第12章  運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)  12.1  恒定電流  12.2  磁通量  磁場(chǎng)中的高斯定律  12.3  畢奧－薩伐爾定律  12.4  運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)  12.5  安培環(huán)路定理  12.6  磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用  12.7  磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用  12.8  有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理  擴(kuò)展思維  磁在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用核磁共振成像  思考題  習(xí)題第13章  電磁場(chǎng)統(tǒng)一理論  13.1  法拉第電磁感應(yīng)定律  13.2  動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)  13.3  電磁感應(yīng)現(xiàn)象的具體應(yīng)用  13.4  位移電流  麥克斯韋方程組  13.5  電磁波  擴(kuò)展思維  電磁輻射在遙感技術(shù)方面的應(yīng)用  思考題  習(xí)題第14章  光的干涉  14.1  光的相干性  14.2  楊氏雙縫干涉  14.3  光程與光程差  14.4  薄膜干涉  14.5  邁克爾遜干涉儀  擴(kuò)展思維  紅外線與紫外線  思考題  習(xí)題第15章  光的衍射與偏振  15.1  光的衍射  惠更斯－菲涅耳原理  15.2  單縫夫瑯禾費(fèi)衍射  15.3  光柵衍射  15.4  夫瑯禾費(fèi)圓孔衍射  光學(xué)儀器的分辨率  15.5  晶體對(duì)X射線的衍射  15.6  自然光與偏振光  馬呂斯定律  15.7  反射和折射時(shí)光的偏振  布儒斯特定律  15.8  光的雙折射  擴(kuò)展思維  液晶  思考題  習(xí)題第16章  量子力學(xué)基礎(chǔ)  16.1  經(jīng)典物理學(xué)的困難  16.2  波函數(shù)與波動(dòng)方程  擴(kuò)展思維  “量子纏繞”現(xiàn)象  思考題第17章  核物理與粒子物理簡介  17.1  原子核的基本性質(zhì)  17.2  原子核的放射性衰變  17.3  核反應(yīng)、核裂變與核聚變  17.4  粒子物理簡介  17.5  對(duì)稱性與守恒律  擴(kuò)展思維  四種相互作用的統(tǒng)一  思考題  習(xí)題第18章  應(yīng)用物理技術(shù)  18.1  太陽能電池  18.2  激光技術(shù)  18.3  納米技術(shù)和超導(dǎo)技術(shù)  思考題習(xí)題參考答案參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　從本章開始，我們研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的另一種形態(tài)，即電磁運(yùn)動(dòng)。自然界的所有變化都幾乎與電和磁相聯(lián)系，電磁場(chǎng)是構(gòu)成物質(zhì)世界的重要組成部分，它是研究電磁相互作用及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)?！　‰姶艑W(xué)是人們?cè)谡J(rèn)識(shí)到電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象深刻的內(nèi)在聯(lián)系后開始發(fā)展起來的。首先是奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)；接著法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)；麥克斯韋在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上大膽地提出了感應(yīng)電場(chǎng)和位移電流假說，建立了完整的電磁場(chǎng)理論——麥克斯韋方程組，并從理論上預(yù)言了電磁波的存在。麥克斯韋電磁場(chǎng)理論是從牛頓建立的經(jīng)典力學(xué)理論到愛因斯坦的相對(duì)論的這一時(shí)期中物理學(xué)方面的重要的理論成果?！　‰姶艑W(xué)的知識(shí)是許多工程技術(shù)和科學(xué)研究的基礎(chǔ)，電能是應(yīng)用最廣泛的能源，電磁波實(shí)現(xiàn)了信息傳遞，研究新材料的電磁性能促進(jìn)了新技術(shù)的誕生和科學(xué)的發(fā)展。許多與電磁學(xué)看似無關(guān)的現(xiàn)象，如物質(zhì)的彈性、金屬的導(dǎo)熱性、光學(xué)的折射率等都可以從物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)中得到解釋，所以電磁學(xué)的知識(shí)是許多工程技術(shù)和科學(xué)研究的基礎(chǔ)，如電工學(xué)、電化學(xué)、無線電技術(shù)、遙控遙測(cè)、自動(dòng)控制、電視、計(jì)算機(jī)等都是以電磁學(xué)為基礎(chǔ)的。因此，電磁學(xué)理論在現(xiàn)代物理學(xué)中占有重要地位。　　電磁學(xué)的內(nèi)容大體可劃分為“場(chǎng)”和“路”兩部分。大學(xué)物理側(cè)重于對(duì)“場(chǎng)”的研究，“路”的內(nèi)容除了中學(xué)已經(jīng)學(xué)過的內(nèi)容外，將主要在后續(xù)課程中學(xué)習(xí)?！　”菊挛覀兪紫妊芯空婵罩徐o電場(chǎng)的基本特性。引入描述電場(chǎng)的兩個(gè)重要物理量——電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)，并討論它們的疊加原理，以及兩者之間的積分形式和微分形式的關(guān)系；同時(shí)介紹反映靜電場(chǎng)基本性質(zhì)的高斯定理和靜電場(chǎng)環(huán)路定理。　　10.1 電荷庫侖定律　　10.1.1 電荷守恒定律　　1.電荷　　人們對(duì)電的認(rèn)識(shí)，最初來自摩擦起電和自然界的電現(xiàn)象。今天我們把物體經(jīng)過摩擦后能吸引羽毛、紙片等輕微物質(zhì)的狀態(tài)叫做帶電，也可以說物體帶有電荷，把表示物體所帶電荷多少的物理量叫電荷量?！　∽匀唤绲碾姾捎袃煞N，分別是正電荷和負(fù)電荷。帶同種電荷的物體相互排斥，帶異種電荷的物體相互吸引，物體間這種相互作用力叫做電性力，還叫靜電力。靜電力與萬有引力有些相似，但萬有引力總是相互吸引的，靜電力卻隨電荷的異號(hào)和同號(hào)有引力和斥力之分。

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