大學(xué)物理學(xué)（下冊）

前言

　　物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、基本運動規(guī)律及其相互作用的學(xué)科，是一項激動人心的智力探險活動，并為人類文明做出巨大貢獻(xiàn)。物理學(xué)拓展我們認(rèn)識自然的疆界，深化我們對其他學(xué)科的理解，是技術(shù)進(jìn)步最重要的基礎(chǔ)。物理教育為科學(xué)和技術(shù)培養(yǎng)訓(xùn)練有素的人才。物理學(xué)的進(jìn)步對社會發(fā)展和人類生活的改善有不可估量的影響?！　】v觀歷史，物理學(xué)在生產(chǎn)方式上極大地推動著人類物質(zhì)文明的發(fā)展，例如，歷次產(chǎn)業(yè)革命。李政道教授說，20世紀(jì)幾乎絕大部分的科技文明，都是從狹義相對論、量子力學(xué)來的。另一方面，物理學(xué)在從思想上改變著人類精神文明的進(jìn)程。能量守恒與轉(zhuǎn)化、時間與空間的統(tǒng)一、量子化與不確定原理等物理學(xué)的重大突破，在人們的思想上引起了一場又一場革命。物理學(xué)對于社會發(fā)展、人類生活的改善、人類文明的進(jìn)步各個層面的影響不可估量。　　物理學(xué)是一代又一代科技工作者長期創(chuàng)造性研究工作的結(jié)晶，處處都閃耀著創(chuàng)新精神的光芒。物理學(xué)史中有大量的創(chuàng)新和發(fā)明，運用和發(fā)展了分析和歸納、猜想和類比等創(chuàng)新思維，形成了人類認(rèn)識世界的完整的方法論。　　物理教育不僅向人們傳授最基礎(chǔ)的科學(xué)知識，而且可以培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力、分析問題和解決問題的能力；引導(dǎo)學(xué)生追求真理、獻(xiàn)身科學(xué)，樹立科學(xué)發(fā)展觀；激發(fā)學(xué)生求知熱情、探索和創(chuàng)新精神。物理教育是素質(zhì)教育的主要內(nèi)容之一，不僅科學(xué)技術(shù)人才的培養(yǎng)離不開物理教育，人文社會工作者也需要物理教育。老一輩無產(chǎn)階級革命家陸定一同志就曾經(jīng)請何祚庥同志講授物理學(xué)，從經(jīng)典物理到量子力學(xué)，為時長達(dá)半年之久?！　】茖W(xué)需要不斷地創(chuàng)新，教育同樣需要不斷地創(chuàng)新。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的新時代，如何進(jìn)行大學(xué)物理學(xué)的教學(xué)改革，以提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效率，是物理工作者教育工作者都應(yīng)該關(guān)心的重要問題。教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會一直很重視非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，該分委員會于2004年10月9日至10月12日在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)召開了“全國高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理課程基本要求研討會”，會上提出了大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求。

內(nèi)容概要

　　全書力圖在切實加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的同時，突出培養(yǎng)學(xué)生獨立獲取知識的能力、科學(xué)思維能力和解決問題的能力?！　∪珪稚?、下兩冊。上冊包括力學(xué)、機(jī)械振動和機(jī)械波以及熱學(xué)三部分。下冊包括電磁學(xué)、波動光學(xué)和量子物理學(xué)部分。電磁學(xué)的具體內(nèi)容包括：靜電場和穩(wěn)恒磁場的基本規(guī)律、電場與磁場相互聯(lián)系的規(guī)律。波動光學(xué)的具體內(nèi)容包括：光的干涉、衍射和偏振的基本理論及其應(yīng)用。量子物理學(xué)的具體內(nèi)容包括：量子理論的實驗基礎(chǔ)和量子力學(xué)入門知識?！　　洞髮W(xué)物理學(xué)（第2版）（下冊）》可以作為高等學(xué)校非物理類專業(yè)大學(xué)物理學(xué)課程的教材。

書籍目錄

序第2版前言前言第4篇 電磁學(xué)第9章 靜電場9.1 電荷和庫侖定律9.1.1 電荷及其基本性質(zhì)9.1.2 庫侖定律和庫侖力的疊加原理9.2 電場強(qiáng)度9.2.1 電場強(qiáng)度9.2.2 電場強(qiáng)度的計算式9.3 電場線9.3.1 電場線9.3.2 靜電場電場線的性質(zhì)9.4 靜電場的高斯定理9.4.1 電通量9.4.2 靜電場的高斯定理9.4.3 高斯定理的應(yīng)用舉例9.5 靜電場的環(huán)路定理9.5.1 靜電場的環(huán)路定理9.5.2 電勢差和電勢9.5.3 電勢的計算舉例9.5.4 等勢面9.5.5 電場強(qiáng)度與電勢梯度的關(guān)系習(xí)題第10章 靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)10.1 靜電場中的導(dǎo)體10.1.1 導(dǎo)體的靜電平衡10.1.2 靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布10.1.3 導(dǎo)體表面附近的電場強(qiáng)度與面上對應(yīng)點的電荷面密度的關(guān)系10.1.4 靜電屏蔽10.2 電介質(zhì)的極化和有介質(zhì)時的高斯定理10.2.1 電介質(zhì)的電結(jié)構(gòu)10.2.2 電介質(zhì)的極化10.2.3 電極化強(qiáng)度、極化電荷與極化強(qiáng)度的關(guān)系10.2.4 電極化強(qiáng)度與場強(qiáng)的關(guān)系10.2.5 有介質(zhì)時的高斯定理10.3 電容和電容器10.3.1 孤立導(dǎo)體的電容10.3.2 電容器及其電容10.3.3 電容器的串聯(lián)和并聯(lián)10.4 電場的能量10.4.1 電容器儲存的靜電能10.4.2 電場的能量習(xí)題第11章 穩(wěn)恒電流11.1 電流及其連續(xù)性方程11.1.1 電流11.1.2 電流的連續(xù)性方程11.1.3 穩(wěn)恒電流11.2 歐姆定律和焦耳定律11.2.1 歐姆定律11.2.2 電阻定律11.2.3 歐姆定律的微分形式11.2.4 電流的功和功率、焦耳楞次定律11.3 電源和電動勢，閉合電路和一段含源電路的歐姆定律11.3.1 電源及其電動勢11.3.2 閉合電路的歐姆定律11.3.3 含源電路的歐姆定律11.3.4 基爾霍夫方程組習(xí)題第12章 恒定磁場12.1 磁場12.1.1 奧斯特實驗12.1.2 磁感應(yīng)強(qiáng)度12.2 畢奧一薩伐爾定律12.2.1 畢奧一薩伐爾定律12.2.2 運動點電荷的磁場12.2.3 畢奧一薩伐爾定律的應(yīng)用12.3 磁通連續(xù)性定理12.4 安培環(huán)路定理12.4.1 安培環(huán)路定理12.4.2 安培環(huán)路定理的應(yīng)用12.5 磁場對載流導(dǎo)體的作用，磁力的功12.5.1 安培定律12.5.2 磁場對載流導(dǎo)線的作用力12.5.3 載流線圈在均勻外磁場中受到的磁力矩12.5.4 磁力的功12.5.5 平行電流間的互相作用，電流單位安培的定義12.5.6 運動電荷在磁場中所受的力——洛侖茲力12.6 帶電粒子在電磁場中的運動12.6.1 運動方程（動力學(xué)方程）12.6.2 帶電粒子在電磁場中的運動12.6.3 霍爾效應(yīng)習(xí)題第13章 磁介質(zhì)13.1 磁介質(zhì)存在時靜磁場的基本規(guī)律13.1.1 磁介質(zhì)的磁化，磁化強(qiáng)度13.1.2 磁化電流13.1.3 有磁介質(zhì)時的安培環(huán)路定理13.1.4 穩(wěn)恒磁場與靜電場方程的對比13.2 順磁性與抗磁性13.2.1 順磁性13.2.2 抗磁性13.3 鐵磁性與鐵磁質(zhì)13.3.1 鐵磁質(zhì)的磁化性能13.3.2 鐵磁性的起因習(xí)題第14章 電磁感應(yīng)14.1 電磁感應(yīng)的基本定律14.1.1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象14.1.2 楞次定律14.1.3 法拉第電磁感應(yīng)定律14.2 動生電動勢14.2.1 動生電動勢及相應(yīng)的非靜電力14.2.2 在磁場中轉(zhuǎn)動的線圈中的感應(yīng)電動勢——發(fā)電機(jī)的基本原理14.3 感生電動勢和感生電場14.3.1 感生電動勢和感生電場14.3.2 感生電場的性質(zhì)14.3.3 螺線管磁場變化引起的感生電場14.4 自感應(yīng)與互感應(yīng)14.4.1 自感應(yīng)14.4.2 互感應(yīng)14.5 磁場的能量14.5.1 自感線圈的磁能14.5.2 磁場的能量附錄 兩線圈互感系數(shù)相等的直接證明習(xí)題第15章 電磁場理論的基本概念15.1 麥克斯韋方程組15.1.1 電磁場基本規(guī)律小結(jié)15.1.2 位移電流……第5篇 波光動學(xué)第16章 光的干涉第17章 光的衍射第18章 光的偏振第6篇 量子物理學(xué)第19章 量子理論的實驗基礎(chǔ)第20章 量子力學(xué)入門參考書目附錄A 中英文對照目錄附錄B 物理文獻(xiàn)及其查閱方法附錄C 參考答案

章節(jié)摘錄

　　電磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、電磁定律的確定、電磁場理論的建立、電子的發(fā)現(xiàn)以及物質(zhì)微觀電結(jié)構(gòu)的揭示、電磁技術(shù)的廣泛應(yīng)用等，在物理學(xué)中開辟了一個區(qū)別于力學(xué)和熱學(xué)的新領(lǐng)域——電磁學(xué)。電磁學(xué)是經(jīng)典物理學(xué)的基本組成部分?！　￡P(guān)于電磁現(xiàn)象定量的理論研究，始于庫侖（電性）定律的問世。庫侖定律的建立，標(biāo)志著人們對電的認(rèn)識真正地從經(jīng)驗走向科學(xué)、從定性觀察階段進(jìn)入定量研究階段。　　在一段相當(dāng)長的時間內(nèi)，人們一直認(rèn)為電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象是兩種截然不同的客體，不存在相互轉(zhuǎn)化的可能。當(dāng)時，科學(xué)權(quán)威庫侖斷言：“電與磁之間不存在相互轉(zhuǎn)化的問題?！痹撜擖c曾得到物理學(xué)界不少人的支持，例如：安培（后來又反對庫侖的觀點）、托馬斯·楊等。但丹麥物理學(xué)家奧斯特卻堅決反對此論點。1819～1820年，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。說明了磁現(xiàn)象的本質(zhì)是“動電現(xiàn)象”。電流的磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了電、磁聯(lián)系的“電磁學(xué)”的新局面。從此，古老的電學(xué)、磁學(xué)獲得了新生?！　W斯特的發(fā)現(xiàn)，給19世紀(jì)最偉大的實驗物理學(xué)家法拉第以很大的啟示，他想：既然“動電能夠生磁”，那么“動磁就應(yīng)該能生電”！經(jīng)過十年的努力，終于在1831年取得了突破性的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著電磁理論由靜態(tài)研究發(fā)展到了動態(tài)研究的新階段?！　膽?yīng)用的角度看，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使電工技術(shù)取得了長足的發(fā)展，為人類生活的電氣化和工業(yè)革命打下了基礎(chǔ)。從理論上來看，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)更全面地揭示了電與磁的聯(lián)系，為偉大的物理學(xué)家麥克斯韋建立完整的電磁場理論奠定了基礎(chǔ)?！　?861年前后，經(jīng)過對法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的深入分析和研究，麥克斯韋大膽地提出了渦旋電場假說：變化的磁場在其周圍空間產(chǎn)生電場。他把這種電場稱為感應(yīng)電場。渦旋電場假說的問世，提升了法拉第的物理思想，揭示了變化的磁場和電場之間的聯(lián)系。　　既然“變化的磁場能夠激發(fā)電場”，那么，“變化的電場能否激發(fā)磁場”呢？1862年，麥克斯韋為了在非穩(wěn)恒電流情況下推廣安培環(huán)路定理，針對客觀電磁現(xiàn)象，又進(jìn)一步大膽地提出了另一個假說，即位移電流假說：變化的電場也是一種電流，這種電流叫位移電流。位移電流和傳導(dǎo)電流按相同的規(guī)律激發(fā)磁場。

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