大學(xué)物理導(dǎo)論（下冊）

內(nèi)容概要

《大學(xué)物理導(dǎo)論(下冊)(修訂版)》是一部面向前沿、內(nèi)容豐富、信息量大、獨具特色的大學(xué)物理教材?！洞髮W(xué)物理導(dǎo)論(下冊)(修訂版)》包括電磁學(xué)、光學(xué)、原子與原子核物理學(xué)。書中敘述了物理概念的形成、發(fā)展和演變過程，具體且深入地揭示了物理概念的內(nèi)涵。在闡述物理學(xué)的基本原理和基本定律時，還介紹了這些理論建立的過程，在重大發(fā)現(xiàn)中物理學(xué)家探索的歷程，分析了他們的研究思路、創(chuàng)造性工作特點以及所用的研究方法。在保持經(jīng)典物理知識體系相對完整的同時，還介紹了物理學(xué)的新進展和前沿物理中的新知識，例如守恒定律與對稱性，混沌與牛頓力學(xué)的內(nèi)在隨機性，相對論與近代宇宙論，耗散結(jié)構(gòu)與信息熵，遺傳信息的傳遞，X射線衍射對DNA結(jié)構(gòu)的分析，原子和分子結(jié)構(gòu)，化學(xué)鍵的量子理論以及原子核和基本粒子等。

書籍目錄

第3篇電磁學(xué) 第10章靜電場 10.1近代對電的認(rèn)識的發(fā)展 10.2庫侖定律 10.2.1平方反比關(guān)系的提出 10.2.2卡文迪什的論證 10.2.3庫侖扭秤實驗 10.2.4疊加原理 10.3電場電場強度 10.3.1超距作用與近距作用之爭 10.3.2電場強度的定義 10.3.3電場強度疊加原理 10.3.4場強的計算 10.4高斯定理 10.4.1 電場線 10.4.2 電通量 10.4.3高斯定理的表述和證明 10.5高斯定理的應(yīng)用 10.5.1利用高斯定理求靜電場的分布 10.5.2求解有導(dǎo)體存在時的電場和電荷分布 10.5.3電場線性質(zhì)的證明 10.6 電勢 10.6.1靜電場的環(huán)路定理 10.6.2電勢差和電勢 10.6.3電勢疊加原理 10.7電場的能量 10.7.1 電容器 10.7.2電容器的靜電能 10.7.3電場的能量 思考題 習(xí)題 第11章磁場 11.1穩(wěn)恒電流電動勢 11.1.1電流電流密度 11.1.2電流的連續(xù)方程穩(wěn)恒條件 11.1.3歐姆定律 11.1.4 電動勢 11.2磁場磁感應(yīng)強度 11.2.1電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn) 11.2.2磁場 11.2.3磁感應(yīng)強度 11.3畢奧—薩伐爾定律 11.3.1畢奧—薩伐爾定律的發(fā)現(xiàn) 11.3.2運動電荷的磁場 11.3.3畢奧—薩伐爾定律的應(yīng)用 11.4磁通量磁場的“高斯定理” 11.4.1磁感應(yīng)線 11.4.2磁通量 11.4.3磁場的“高斯定理” 11.5安培環(huán)路定理 11.5.1安培環(huán)路定理的表述和證明 11.5.2安培環(huán)路定理應(yīng)用舉例 11.6磁場對運動電荷的作用 11.6.1洛倫茲力 11.6.2帶電粒子在均勻磁場中的運動 11.6.3質(zhì)譜儀 11.6.4回旋加速器 11.6.5非均勻磁場的磁約束 11.7磁場對載流導(dǎo)線的作用 11.7.1安培力 11.7.2平行無限長直電流間的相互作用力 11.7.3載流線圈在均勻磁場中所受的力矩 思考題 習(xí)題 第12章電磁感應(yīng)和電磁場 12.1電磁感應(yīng)定律的建立 12.1.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 12.1.2法拉第的科學(xué)思想方法 12.1.3亨利和楞次的貢獻 12.1.4法拉第電磁感應(yīng)定律 12.2動生電動勢和感生電動勢 12.2.1動生電動勢 12.2.2感生電動勢感生電場 12.3互感與自感 12.3.1互感 12.3.2 自感 12.4自感磁能與磁場能量 12.4.1 自感磁能 12.4.2磁場的能量 12.5位移電流 12.6麥克斯韋電磁場理論的建立 12.6.1法拉第觀念的數(shù)學(xué)表示 12.6.2場的概念與電磁場方程組 12.6.3麥克斯韋的科學(xué)思想方法 12.7電磁波 12.7.1赫茲實驗 12.7.2電磁波的性質(zhì) 12.7.3光的電磁理論 12.7.4電磁波譜 思考題 習(xí)題 第4篇光 學(xué) 第13章光的干涉 13.1近代對光的本性認(rèn)識的發(fā)展 13.1.1微粒說與波動說之爭 13.1.2波動理論的確立及實驗證明 13.2相干光源光程 13.2.1光源發(fā)光與相干光源 13.2.2光程 13.3分波陣面的雙光束干涉 13.3.1楊氏雙縫干涉實驗 13.3.2其他分波陣面的干涉實驗 13.4分振幅的雙光束干涉等厚條紋 13.4.1劈形膜的等厚干涉條紋 13.4.2牛頓環(huán) 13.4.3增透膜 13.4.4邁克耳孫干涉儀 思考題 習(xí)題 第14章光的衍射 14.1光的衍射現(xiàn)象和惠更斯—菲涅耳原理 14.1.1光的衍射現(xiàn)象 14.1.2惠更斯—菲涅耳原理 14.2單縫的夫瑯禾費衍射 14.3光柵衍射 14.3.1多縫的夫瑯禾費衍射 14.3.2光柵光譜 14.4光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng) 14.4.1光學(xué)儀器的最小分辨角 14.4.2顯微鏡的最小分辨距離 14.5 X射線的衍射 14.5.1 X射線的發(fā)現(xiàn) 14.5.2 X射線衍射的布拉格公式 14.5.3 X射線衍射分析的原理和方法 14.5.4 DNA纖維的X射線衍射分析 14.6全息照相 14.6.1全息照片的拍攝 14.6.2全息圖像的觀察 14.6.3全息照相的特點 14.6.4全息的應(yīng)用 思考題 習(xí)題 第15章光的偏振 15.1光的偏振狀態(tài) 15.1.1 自然光 15.1.2偏振光 …… 第5篇原子物理學(xué) 附表 習(xí)題答案 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   1832年，法拉第發(fā)現(xiàn)在相同條件下不同金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流與導(dǎo)體的導(dǎo)電能力成正比（歐姆定律已在1826年得出），他由此意識到在電磁感應(yīng)中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。這個電動勢與導(dǎo)體的性質(zhì)無關(guān)，只取決于導(dǎo)線和磁力的相互作用。在閉合回路中感應(yīng)電動勢產(chǎn)生了感應(yīng)電流，在開路中沒有感應(yīng)電流，但感應(yīng)電動勢還存在。 12.1.2 法拉第的科學(xué)思想方法 1.確信各種運動形式的相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化 法拉第對自然力（或能）的統(tǒng)一性具有堅定的信念，他始終不渝地為證實各種現(xiàn)象之間的普遍聯(lián)系而努力。他在“關(guān)于光的偏振面的磁致偏轉(zhuǎn)”一文的開始就明確指出：“我長期以來堅持一種看法，幾乎可以說是確信，……物質(zhì)的力借以表現(xiàn)出來的各種形式，都有一個共同的起源，或者換句話說，它們?nèi)绱说闹苯雨P(guān)聯(lián)和相互依賴，以至好像可以從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，并在它們的作用中具有相等的能力。”相信并力圖揭示自然力的“統(tǒng)一性”這一指導(dǎo)思想是貫穿他整個研究工作中的一條主線。他堅持不懈地為從實驗上證實電、磁、光之間的聯(lián)系而努力。顯然，電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁致旋光現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)都是在他的關(guān)于自然力之統(tǒng)一的思想指導(dǎo)下得出的。   法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)，揭示了電與磁的相互聯(lián)系后，并不就此止步，而是讓研究繼續(xù)向前發(fā)展，揭示自然界各種運動形式的普遍聯(lián)系。1845年，法拉第發(fā)現(xiàn)了光的振動面在強磁場中的旋轉(zhuǎn)。這表示光學(xué)現(xiàn)象與磁學(xué)現(xiàn)象間存在內(nèi)在的聯(lián)系。當(dāng)他用一束偏振光順著磁力線方向透過置于強電磁鐵的兩個磁極之間的“重玻璃”時，利用尼科耳棱鏡，他發(fā)現(xiàn)光的偏振面發(fā)生了一定角度的偏轉(zhuǎn)，磁力越強，偏轉(zhuǎn)角越大。這就是法拉第的磁致旋光效應(yīng)。這個發(fā)現(xiàn)載于他的《電學(xué)的實驗研究》第19節(jié)。法拉第興奮地說：“我確信，光與電和磁的關(guān)系是從這里開始被發(fā)現(xiàn)的。”“這件事更有力地證明，一切自然力都是可以互相轉(zhuǎn)化的，有著共同的起源?！蔽覀冎?，這種效應(yīng)實際上是磁場使位于其中的物質(zhì)受到影響，間接地使光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并非磁場對光的直接作用。 2.力線和場的概念 在發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象后，法拉第還用磁力線概念來解釋這一現(xiàn)象。1831年11月，他在《電學(xué)的實驗研究》中指出：“當(dāng)導(dǎo)線與電源接通時，磁力線向四周擴張，在它橫穿過的導(dǎo)線中產(chǎn)生感應(yīng)電流；在斷開電源時，磁力線向著減弱的電流收縮和返回，因此在相反方向上橫穿過導(dǎo)線運動，引起了與第一種情況相反的感應(yīng)電流?！彼种赋觯骸跋鄬τ诖盆F運動的金屬中存在的感應(yīng)電流取決于金屬橫切的磁力線，這一定律為我們提供了更精確、更明確的表述。” 法拉第深邃的洞察力還進一步反映在下面的一封信中。1832年，法拉第留下了一封密封的信給英國皇家學(xué)會。信封上寫著“現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)收藏在皇家學(xué)會檔案館里的一些新觀點”，這封信存放了106年，直到1938年才被找出來啟封公布。法拉第在信中寫道：“……磁作用的傳播需要時間，即當(dāng)一個磁鐵作用于另一個遠處的磁鐵或者一塊鐵時，產(chǎn)生作用的原因（我認(rèn)為可以稱之為磁）是逐漸地從磁體傳播開去的；這種傳播需要一定的時間，而這個時間顯然是非常短的。我還認(rèn)為電感應(yīng)也是這樣傳播的。我認(rèn)為磁力從磁極出發(fā)的傳播，類似于起波紋的水面的振動或者空氣粒子的聲振動，也就是說，我打算把振動理論應(yīng)用于磁現(xiàn)象，就像對聲做的那樣。而且這也是光現(xiàn)象最可能的解釋。類比之下，我認(rèn)為也可以把振動理論運用于電感應(yīng)。我想用實驗來證實這些觀點”。

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