大学物理学（第三版）C9版下册_张三慧、杜旭日、杨宇霖、程再军、陈歆宇、李敏、黄晓桦、林一清_9787302587989

本书为张三慧编著的《大学基础物理学》（第三版）（A版）的改编版，分上、下两册，共6篇。上册为力学和热学，以及振动和波动；下册为电磁学、波动光学和量子物理基础。本书还包含了大量来自生活、实用技术以及自然现象等方面的例题、思考题和习题。本书内容涵盖了大学物理学教学的基本要求，可作为高等院校理工科非物理类专业大学物理课程的教材，也可作为中学物理教师、工程技术人员和有兴趣读者的参考书。

本书内容完全涵盖了2006年我国教育部发布的非物理类理工学科大学物理课程基本要求。书中各篇对物理学的基本概念与规律进行了正确明晰的讲解。讲解基本上都是以基本的规律和概念为基础，推演出相应的概念与规律。笔者认为，在教学上应用这种演绎逻辑更便于学生从整体上理解和掌握物理课程的内容。
力学篇是以牛顿定律为基础展开的。除了直接应用牛顿定律对问题进行动力学分析外，还引入了动量、角动量、能量等概念，并着重讲解相应的守恒定律及其应用。除惯性系外，还介绍了利用非惯性系解题的基本思路，刚体的转动、振动、波动这三章内容都是上述基本概念和定律对于特殊系统的应用。狭义相对论的讲解以两条基本假设为基础，从同时性的相对性这一关键的和革命的（杨振宁语）概念出发，逐渐展开得出各个重要结论。这种讲解可以比较自然地使学生从物理上而不只是从数学上弄懂狭义相对论的基本结论。
热学篇的讲述是以微观的分子运动的无规则性这一基本概念为基础的。除了阐明经典力学对分子运动的应用外，特别引入并加强了统计概念和统计规律，包括麦克斯韦速率分布律的讲解。对热力学定律也阐述了其微观意义。对热力学第二定律是从宏观热力学过程的方向性讲起，说明方向性的微观根源，并利用热力学概率定义了玻耳兹曼熵并说明了熵增加原理，然后再进一步导出克劳修斯熵及其计算方法。这种讲法能揭露熵概念的微观本质，也便于理解熵概念的推广应用。
电磁学篇按照传统讲法，讲述电磁学的基本理论，包括静止和运动电荷的电场，运动电荷和电流的磁场，介质中的电场和磁场，电磁感应，电磁波等。基于相对论的电磁学篇中电磁学的讲法则是以爱因斯坦的《论动体的电动力学》为背景，完全展现了帕塞尔教授讲授电磁学的思路从爱因斯坦到麦克斯韦，以场的概念和高斯定律为基础，根据狭义相对论演绎地引入磁场，并进而导出麦克斯韦方程组其他方程。这种讲法既能满足教学的基本要求，又充分显示了电磁场的统一性，从而使学生体会到自然规律的整体性以及物理理论的和谐优美。电磁学的讲述未止于麦克斯韦方程组，而是继续讲述了电磁波的发射机制及其传播特征等。
光学篇以电磁波和振动的叠加的概念为基础，讲述了光的干涉和衍射的规律。光的偏振讲述了电磁波的横波特征。然后，根据光的波动性在特定条件下的近似特征直线传播，讲述了几何光学的基本定律及反射镜和透镜的成像原理。
第三版前言第三版前言以上力学、热学、电磁学、光学各篇的内容基本上都是经典理论，但也在适当地方穿插了量子理论的概念和结论以便相互比较。
量子物理篇是从波粒二象性出发以定态薛定谔方程为基础讲解的。介绍了原子、分子和固体中电子的运动规律以及核物理的知识。关于教学要求中的扩展内容，如基本粒子和宇宙学的基本知识是在今日物理趣闻A和今日物理趣闻C栏目中作为现代物理学前沿知识介绍的。
本书除了5篇基本内容外，还开辟了今日物理趣闻栏目，介绍物理学的近代应用与前沿发展，而科学家介绍栏目用以提高学生素养，鼓励成才。
本书各章均配有思考题和习题，以帮助学生理解和掌握已学的物理概念和定律或扩充一些新的知识。这些题目有易有难，绝大多数是实际现象的分析和计算。题目的数量适当，不以多取胜。也希望学生做题时不要贪多，而要求精，要真正把做过的每一道题从概念原理上搞清楚，并且用尽可能简洁明确的语言、公式、图像表示出来，需知，对一个科技工作者来说，正确地书面表达自己的思维过程与成果也是一项重要的基本功。
本书在保留经典物理精髓的基础上，特别注意加强了现代物理前沿知识和思想的介绍。本书内容取材在注重科学性和系统性的同时，还注重密切联系实际，选用了大量现代科技与我国古代文明的资料，力求达到经典与现代，理论与实际的完美结合。
本书在量子物理篇中专门介绍了近代（主要是20世纪30年代）物理知识，并在其他各篇适当介绍了物理学的发展，同时为了在大学生中普及物理学前沿知识以扩大其物理学背景，在今日物理趣闻专栏中，分别介绍了基本粒子混沌决定论的混乱大爆炸和宇宙膨胀能源与环境等离子体超导电性激光应用二例新奇的纳米技术等专题。这些都是现代物理学以及公众非常关心的题目。本书所介绍的趣闻有的已伸展到近几年的发现，这些趣闻很受学生的欢迎，他们拿到新书后往往先阅读这些内容。
物理学很多理论都直接联系着当代科技乃至人们的日常生活。教材中列举大量实例，既能提高学生的学习兴趣，又有助于对物理概念和定律的深刻理解以及创造性思维的启迪。本书在例题、思考题和习题部分引用了大量的实例，特别是反映现代物理研究成果和应用的实例，如全球定位系统、光盘、宇宙探测、天体运行、雷达测速、立体电影等，同时还大量引用了我国从古到今技术上以及生活上的有关资料，例如古籍《宋纪要》关于客星出没的记载，北京天文台天线阵、长征火箭、神舟飞船、天坛祈年殿、黄果树瀑布、阿迪力走钢丝、本人抖空竹、1976年唐山地震、1988年特大洪灾等。这些例子体现了民族文化，可以增强学生对物理的亲切感，而且有助于学生的民族自豪感和责任心的提升。
物理教学除了授业外，还有育人的任务。为此本书介绍了十几位科学大师的事迹，简要说明了他们的思想境界、治学态度、开创精神和学术成就，以之作为学生为人处事的借鉴。在此我还要介绍一下我和帕塞尔教授的一段交往。帕塞尔教授是哈佛大学教授，1952年因对核磁共振研究的成果荣获诺贝尔物理学奖。我于1977年看到他编写的《电磁学》，深深地为他的新讲法所折服。用他的书讲述两遍后，于1987年冒然写信向他请教，没想到很快就收到他的回信（见附图）和赠送给我的教材（第二版）及习题解答。他这种热心帮助一个素不相识的外国教授的行为使我非常感动。
帕塞尔《电磁学》（第二版）封面
本书作者与帕塞尔教授合影（1993年）
帕塞尔回信复印件
他在信中写道本书170171页关于L. Page的注解改正了版的一个令人遗憾的疏忽。1963年我写该书时不知道Page那篇出色的文章，我并不认为我的讲法是原创的远不是这样但当时我没有时间查找早先的作者追溯该讲法的历史。现在既然你也喜欢这种讲法，我希望你和我一道在适当时机宣扬Page的1912年的文章。一位物理学大师对自己的成就持如此虚心、谦逊、实事求是的态度使我震撼。另外他对自己书中的疏漏（实际上有些是印刷错误）认真修改，这种严肃认真的态度和科学精神也深深地教育了我。帕塞尔这封信所显示的作为一个科学家的优秀品德，对我以后的为人处事治学等方面都产生了很大影响，始终视之为楷模追随仿效，而且对我教的每一届学生都要展示帕塞尔的这一封信对他们进行教育，收到了很好的效果。
本书的撰写和修订得到了清华大学物理系老师的热情帮助（包括经验与批评），也采纳了其他兄弟院校的教师和同学的建议和意见。此外也从国内外的著名物理教材中吸取了很多新的知识、好的讲法和有价值的素材。这些教材主要有：《新概念物理教程》（赵凯华等），Feyman Lectures on Physics，Berkeley Physics Course（Purcell E M, Reif F, et al.），The Manchester Physics Series（Mandl F, et al.），Physics（Chanian H C.），Fundamentals of Physics（Resnick R），Physics（Alonso M et al.）等。
对于所有给予本书帮助的老师和学生以及上述著名教材的作者，本人在此谨致以诚挚的谢意。清华大学出版社诸位编辑对第三版杂乱的原稿进行了认真的审阅和编辑，特在此一并致谢。

张三慧2008年1月于清华园

第4篇电磁学
第12章静电场5
12.1电荷5
12.2电场和电场强度7
12.3库仑定律与静电场的计算电偶极矩9
12.4电场线和电通量17
12.5高斯定理19
12.6利用高斯定理求静电场的分布21
12.7静电场中的导体静电平衡25
12.8电场对电荷的作用力30
思考题32
习题32
第13章电势35
13.1静电场的保守性静电场环路定理35
13.2电势差和电势37
13.3电势叠加原理40
13.4等势面42
13.5电势梯度44
13.6点电荷在外电场中的静电势能47
13.7电荷系的静电能48
13.8静电场的能量50
思考题51
习题52
第14章电容器静电场中的电介质54
14.1电容电容器54
14.2电容器的串联与并联58
14.3电介质对电场的影响59
14.4电介质的极化61
14.5电位移矢量D及其高斯定理66
14.6电容器的能量电介质中电场的能量68
14.7静电起电机与静电应用简介70
思考题72
习题73
目录目录第15章恒定电流和磁场75
15.1电流和电流密度75
15.2电流的一种经典微观图像欧姆定律78
15.3非静电力电动势80
15.4磁力与电荷的运动83
15.5磁场与磁感应强度洛伦兹力84
15.6毕奥萨伐尔定律磁矩88
15.7磁通量与磁场的高斯定理95
15.8匀速运动点电荷的磁场96
15.9安培环路定理用安培环路定理求磁场分布98
15.10电场与磁场的相对性和统一性104
思考题105
习题106
第16章磁力109
16.1带电粒子在磁场中的运动109
16.2霍耳效应113
16.3载流导线在磁场中受的磁力（安培力公式）116
16.4载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩磁矩的势能118
16.5平行载流导线间的相互作用力120
思考题123
习题124
第17章磁场中的磁介质127
17.1物质对磁场的影响磁介质127
17.2原子的磁矩128
17.3物质的磁化132
17.4磁场强度矢量H及其环路定理133
17.5铁磁质135
17.6简单磁路141
思考题143
习题144
第18章电磁感应电磁波146
18.1法拉第电磁感应定律146
18.2动生电动势150
18.3感生电动势和感生电场涡电流154
18.4互感与自感160
18.5磁场能量164
18.6位移电流假设麦克斯韦方程组166
18.7电磁波172
18.8电磁波的动量175
思考题178
习题179

第5篇波动光学第19章光的干涉187
19.1光与光源发光机理187
19.2相干光杨氏双缝干涉190
19.3劳埃德镜半波损失的实验验证195
19.4光程和相位差196
19.5薄膜干涉199
19.6迈克耳孙干涉仪208
思考题209
习题210
第20章光的衍射213
20.1光的衍射惠更斯菲涅耳原理213
20.2夫琅禾费单缝衍射215
20.3夫琅禾费圆孔衍射光学仪器的分辨本领220
20.4细丝和细粒的衍射223
20.5光栅衍射光栅光谱226
20.6X射线衍射232
思考题235
习题235
第21章光的偏振238
21.1自然光偏振光238
21.2由介质吸收引起的光的偏振（线偏振光的获得与检验）240
21.3由反射和折射引起的光的偏振243
21.4由散射引起的光的偏振244
21.5由双折射引起的光的偏振（双折射现象）245
21.6椭圆偏振光和圆偏振光247
21.7偏振光的干涉250
21.8人为双折射252
21.9旋光现象253
思考题255
习题256

第6篇量子物理基础第22章波粒二象性262
22.1量子概念的诞生262
22.2光电效应光的粒子性267
22.3康普顿效应（康普顿散射）272
22.4粒子的波动性物质波275
22.5概率波与概率幅280
22.6不确定关系284
思考题289
习题289
第23章薛定谔方程292
23.1薛定谔得出的波动方程292
23.2无限深方势阱中的粒子295
23.3隧穿效应（势垒穿透）298
23.4谐振子302
23.5量子力学总结与评述304
思考题308
习题309
第24章原子中的电子311
24.1氢原子理论简介311
24.2电子自旋与自旋轨道耦合320
24.3多原子中电子的排布与泡利不相容原理326
24.4X射线谱332
24.5激光334
思考题337
习题338
第25章固体中的电子340
25.1自由电子按能量的分布340
25.2金属导电的量子论解释344
25.3能带导体和绝缘体344
25.4半导体348
25.5PN结350
25.6半导体器件351
思考题355
习题355
第26章核物理357
26.1核的一般性质357
26.2核力362
26.3核的结合能与质量亏损裂变与聚变363
26.4核的液滴模型368
26.5放射性和衰变定律370
26.6三种射线375
26.7核反应379
思考题381
习题382
元素周期表384
数值表385
一些函数的幂级数展开公式387
部分习题答案388
索引(物理学名词与术语中英文对照)396
参考文献407

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