第三篇 波动和光学

第9章 振动

引言

9.1 简谐振动

9.1.1 简谐振动的特征和运动方程

9.1.2 描述简谐振动的物理量

9.1.3 简谐振动的旋转矢量表示法

9.1.4 简谐振动的能量

9.2 简谐振动的合成

9.2.1 同方向简谐振动的合成

9.2.2 两个相互垂直的简谐振动的合成

9.3 简谐振动的分解

9.4 阻尼振动 受迫振动 共振 电磁振荡

9.4.1 阻尼振动

9.4.2 受迫振动

9.4.3 共振

9.4.4 电磁振荡

9.5 非线性振动 混沌

9.5.1 非线性振动

9.5.2 混沌

本章提要

思考题9

基础训练习题9

综合能力和知识拓展与应用训练题

阅读材料——振动采油技术简介

第10章 波动

引言

10.1 机械波的产生和传播

10.1.1 机械波的形成

10.1.2 描述波动的物理量

10.2 平面简谐波

10.2.1 平面简谐波的波函数

10.2.2 波函数的物理意义

10.2.3 波动微分方程

10.3 波的能量

10.3.1 波动能量的传播

10.3.2 能流和能流密度

10.4 声波 超声波 次声波

10.4.1 声波

10.4.2 超声波和次声波

10.5 电磁波

10.5.1 电磁波的产生和传播

10.5.2 电磁波的性质

10.5.3 电磁波的能量

10.5.4 电磁波谱

10.6 波的叠加原理 波的干涉

10.6.1 波的叠加原理

10.6.2 波的干涉

10.6.3 驻波

10.7 波的衍射 反射 折射

10.7.1 惠更斯原理

10.7.2 波的衍射

10.7.3 波的反射和折射

10.8 多普勒效应

10.9 冲击波

本章提要

思考题10

基础训练习题10

综合能力和知识拓展与应用训练题

阅读材料——声波在油田中的主要应用

第11章 波动光学

引言

11.1 光的相干性 光程

11.1.1 光源

11.1.2 光的单色性

11.1.3 光的相干性及相干光的获得

11.1.4 光程 光程差

11.1.5 薄透镜不产生附加光程差

11.1.6 明暗干涉条纹产生的条件

11.2 杨氏双缝干涉实验 菲涅耳双面镜 劳埃德镜

11.2.1 杨氏双缝干涉实验

11.2.2 菲涅耳双面镜

11.2.3 劳埃德镜

11.3 薄膜干涉

11.3.1 薄膜干涉的基本原理

11.3.2 等倾干涉

11.3.3 增反膜与增透膜

11.3.4 等厚干涉

11.3.5 迈克耳孙干涉仪

11.4 单缝衍射和圆孔衍射

11.4.1 惠更斯-菲涅耳原理

11.4.2 单缝的夫琅禾费衍射

11.4.3 圆孔的夫琅禾费衍射

11.4.4 光学仪器的分辨率

11.5 光栅衍射

11.5.1 光栅

11.5.2 光栅衍射实验

11.5.3 X射线衍射

11.6 光的偏振

11.6.1 光的偏振态

11.6.2 偏振片 马吕斯定律

11.6.3 布儒斯特定律

11.7 光的双折射现象

11.7.1 双折射现象

11.7.2 偏振棱镜

11.8 偏振光的干涉 人工双折射现象 旋光现象

11.8.1 椭圆偏振光和圆偏振光的获得

11.8.2 偏振光的干涉

11.8.3 人工双折射现象

11.8.4 旋光现象

本章提要

思考题11

基础训练习题11

综合能力和知识拓展与应用训练题

阅读材料——光纤光栅传感器在石油行业中的应用

第四篇 热学

第12章 气体动理论

引言

12.1 基本概念

12.1.1 物质的微观结构模型

12.1.2 理想气体的微观结构模型

12.1.3 宏观量和微观量

12.1.4 统计规律和统计平均值

12.1.5 状态参量

12.1.6 平衡态 准静态过程

12.1.7 统计假设

12.1.8 理想气体状态方程

12.2 理想气体的压强和温度的微观解释

12.2.1 理想气体的压强公式及其统计意义

12.2.2 理想气体的温度公式及其微观意义

12.2.3 理想气体分子的方均根速率

12.3 能量按自由度均分定理 理想气体的内能

12.3.1 自由度

12.3.2 能量按自由度均分定理

12.3.3 理想气体的内能

12.4 麦克斯韦分布律

12.4.1 速率分布函数

12.4.2 麦克斯韦速率分布律

12.4.3 三种统计速率

12.4.4 麦克斯韦速度分布律

12.5 玻尔兹曼分布律

12.5.1 玻尔兹曼分布律的内容

12.5.2 重力场中大气密度与压强按高度的分布

12.6 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程

12.7 气体输运现象

12.7.1 黏滞现象

12.7.2 热传导现象

12.7.3 扩散现象

12.8 真实气体 范德瓦尔斯方程

本章提要

思考题12

基础训练习题12

综合能力和知识拓展与应用训练题

阅读材料——工程应用中应用较广的状态方程

第13章 热力学基础

引言

13.1 热力学第一定律

13.1.1 内能

13.1.2 功

13.1.3 热量

13.1.4 热力学第一定律的内容

13.2 热力学第一定律的应用

13.2.1 等体过程

13.2.2 等压过程

13.2.3 理想气体的摩尔定容热容和摩尔定压热容

13.2.4 等温过程

13.2.5 绝热过程

13.2.6 多方过程

13.3 循环过程 卡诺循环

13.3.1 循环过程

13.3.2 卡诺循环

13.4 热力学第二定律

13.4.1 自发过程的方向性

13.4.2 热力学第二定律的内容

13.4.3 可逆过程和不可逆过程

13.4.4 卡诺定理

13.4.5 热力学第二定律的统计意义

13.5 熵 熵增加原理

13.5.1 熵

13.5.2 熵增加原理

13.5.3 克劳修斯熵及其计算

本章提要

思考题13

基础训练习题13

综合能力和知识拓展与应用训练题

阅读材料——化工热力学简介

第五篇 近代物理

第14章 狭义相对论

引言

14.1 狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换

14.1.1 狭义相对论的基本原理

14.1.2 洛伦兹变换

14.1.3 相对论速度变换

14.2 狭义相对论的时空观

14.2.1 同时的相对性

14.2.2 时间膨胀效应

14.2.3 长度收缩效应

14.3 狭义相对论动力学

14.3.1 相对论质量与动量

14.3.2 相对论动力学基本方程

14.3.3 相对论能量

本章提要

思考题14

基础训练习题14

综合能力和知识拓展与应用训练题

阅读材料——相对论离我们远吗

第15章 量子物理

引言

15.1 黑体辐射 普朗克量子假说

15.1.1 热辐射

15.1.2 黑体 黑体辐射

15.1.3 普朗克量子假说

15.2 光电效应 爱因斯坦光子理论

15.2.1 光电效应的实验规律

15.2.2 爱因斯坦的光子理论

15.3 康普顿效应 光的波粒二象性

15.3.1 康普顿效应的实验规律

15.3.2 康普顿效应的量子解释

15.3.3 光的波粒二象性

15.4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论

15.4.1 氢原子光谱

15.4.2 经典物理遇到的困难

15.4.3 玻尔的氢原子理论

15.4.4 氢原子轨道半径和能量的计算

15.4.5 氢原子光谱的能级公式

15.4.6 玻尔氢原子理论的缺陷

15.5 德布罗意波 不确定关系

15.5.1 德布罗意波

15.5.2 德布罗意波的实验验证

15.5.3 不确定关系

15.6 波函数及其统计解释

15.6.1 波函数的概念

15.6.2 波函数的统计解释

15.7 薛定谔方程

15.7.1 一维自由粒子的运动方程

15.7.2 一维粒子的薛定谔方程

15.7.3 三维情况下的薛定谔方程

15.8 定态薛定谔方程的简单应用

15.8.1 一维无限深势阱

15.8.2 一维势垒 隧道效应

15.9 氢原子

15.9.1 能量量子化

15.9.2 角动量量子化

15.9.3 角动量的空间量子化

15.9.4 电子的波函数

15.10 电子的自旋 原子的壳层结构

15.10.1 施特恩-格拉赫实验

15.10.2 电子的自旋

15.10.3 四个量子数

15.10.4 原子的壳层结构

本章提要

思考题15

基础训练习题15

综合能力和知识拓展与应用训练题

阅读材料（一）——量子纠缠

阅读材料（二）——量子化学

第16章 激光和固体物理简介

引言

16.1 激光简介

16.1.1 受激吸收 受激辐射 自发辐射

16.1.2 产生激光的条件

16.1.3 激光器

16.1.4 激光的特性和应用

16.2 固体物理简介

16.2.1 晶体 晶体结构

16.2.2 能带

16.2.3 导体 半导体和绝缘体的能带结构

16.2.4 本征半导体与杂质半导体

16.2.5 半导体器件原理

16.2.6 半导体技术的应用前景

本章提要

思考题16

基础训练习题16

综合能力和知识拓展与应用训练题

阅读材料——激光在石油地质方面的应用

第17章 原子核物理和粒子物理简介

引言

17.1 原子核的基本性质

17.1.1 原子核的组成

17.1.2 原子核的大小

17.1.3 原子核的自旋与磁矩

17.2 核力和核模型

17.2.1 核力的性质

17.2.2 原子核模型

17.3 原子核的衰变

17.3.1 天然放射性现象

17.3.2 原子核的衰变规律

17.3.3 放射性衰变规律的应用

17.4 射线对人体的影响及其防护

17.4.1 射线的生物效应

17.4.2 辐射剂量

17.4.3 辐射的防护

17.4.4 放射性同位素的应用

17.5 原子核的结合能 裂变和聚变

17.5.1 原子核的质量亏损

17.5.2 原子核的结合能

17.5.3 核反应过程中的守恒定律

17.5.4 重核裂变及其应用

17.5.5 轻核的聚变及其应用

17.6 粒子物理简介

17.6.1 粒子的发现

17.6.2 粒子的分类

17.6.3 守恒定律

17.6.4 强子结构的夸克模型

本章提要

思考题17

基础训练习题17

阅读材料——核电技术简介

专题选讲：几何光学

附录

附录A 常用基本物理量

附录B 国际单位制

附录C 希腊字母

附录D 物理量及其单位的名称和符号

参考文献