目錄
第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué) 1
1.1 坐標(biāo)系、參考系與質(zhì)點(diǎn) 1
1.1.1 坐標(biāo)系 1
1.1.2 參考系 1
1.1.3 質(zhì)點(diǎn) 1
1.2 描寫運(yùn)動(dòng)的量 2
1.2.1 位矢 2
1.2.2 運(yùn)動(dòng)方程 3
1.2.3 位移 3
1.2.4 速度 4
1.2.5 加速度 6
1.3 不同坐標(biāo)系下的速度和加速度 8
1.3.1 自然坐標(biāo)系 8
1.3.2 極坐標(biāo)系 11
1.3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)的問題 13
1.4 一維運(yùn)動(dòng)舉例 14
1.5 二維和三維運(yùn)動(dòng)舉例 15
1.5.1 一般方法 15
1.5.2 恒定加速度問題：重力場(chǎng)中物體的運(yùn)動(dòng) 16
1.5.3 圓周運(yùn)動(dòng) 17
1.6 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 20
小結(jié) 22
第2章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 24
2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 24
2.1.1 牛頓第一定律 24
2.1.2 牛頓第二定律 25
2.1.3 牛頓第三定律 26
2.2 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 26
2.2.1 力學(xué)中常見的力 26
2.2.2 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用步驟 28
2.3 非慣性系中的午頓定律 33
2.3.1 慣性力 33
2.3.2 地球表面物體的運(yùn)動(dòng) 38
小結(jié) 41
第3章 力學(xué)中的基本守恒定律 42
3.1 動(dòng)量、沖量與動(dòng)量守恒 42
3.1.1 動(dòng)量 42
3.1.2 力的沖量 42
3.1.3 動(dòng)量定理 44
3.1.4 動(dòng)量守恒定律 45
3.2 機(jī)械能與機(jī)械能守恒 46
3.2.1 力的功 46
3.2.2 動(dòng)能 48
3.2.3 動(dòng)能定理 49
3.2.4 保守力 50
3.2.5 勢(shì)能 53
3.2.6 機(jī)械能守恒定律 56
3.3 角動(dòng)量與角動(dòng)量守恒 58
3.3.1 質(zhì)點(diǎn)對(duì)定點(diǎn)的角動(dòng)量 58
3.3.2 力對(duì)定點(diǎn)的力矩 59
3.3.3 角動(dòng)量定理 60
3.3.4 動(dòng)量矩定理 60
3.3.5 角動(dòng)量守恒定律 61
3.4 簡(jiǎn)單應(yīng)用：有心力 62
3.4.1 有心力的特點(diǎn) 62
3.4.2 運(yùn)動(dòng)微分方程 63
3.4.3 軌道 64
小結(jié) 66
第4章 質(zhì)點(diǎn)組力學(xué) 67
4.1 內(nèi)力與外力 67
4.2 質(zhì)心與質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理 68
4.3 質(zhì)點(diǎn)組的動(dòng)量、能量和角動(dòng)量 73
4.3.1 質(zhì)點(diǎn)組的動(dòng)量 73
4.3.2 質(zhì)點(diǎn)組的能量 73
4.3.3 質(zhì)崽組的角動(dòng)量 74
4.4 守恒定律 74
4.4.1 動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒 75
4.4.2 功能原理與機(jī)械能守恒 76
4.4.3 角動(dòng)量定理與角動(dòng)量守恒 78
4.5 簡(jiǎn)單應(yīng)用 79
4.5.1 碰撞 79
4.5.2 兩體問題 81
4.5.3 變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng) 83
小結(jié) 84
第5章 剛體力學(xué) 86
5.1 剛體及其運(yùn)動(dòng) 86
5.1.1 剛體 86
5.1.2 剛體運(yùn)動(dòng)分類 87
5.2 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 89
5.2.1 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 89
5.2.2 軸向分力矩 89
5.2.3 軸向角動(dòng)量 90
5.2.4 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)定理 91
5.2.5 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的求法 92
5.2.6 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角動(dòng)量守恒 95
5.3 剛體的平面平行運(yùn)動(dòng) 96
5.3.1 平面平行運(yùn)動(dòng) 96
5.3.2 動(dòng)力學(xué)方程 96
5.3.3 應(yīng)用舉例：無滑滾動(dòng) 97
5.4 剛體的動(dòng)能定理 98
5.4.1 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能 98
5.4.2 平面平行運(yùn)動(dòng)剛體的動(dòng)能 98
5.4.3 力矩的功 98
5.4.4 剛體的動(dòng)能定理 99
5.4.5 剛體平面平行運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量 99
5.5 沖量矩定理 100
5.6 剛體的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) 101
5.6.1 定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) 101
5.6.2 定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué) 101
5.6.3 定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力學(xué) 101
5.6.4 原子核的進(jìn)動(dòng) 102
小結(jié) 103
第6章 振動(dòng) 105
6.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng) 105
6.1.1 一類特殊的振動(dòng) 105
6.1.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特征 106
6.1.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物理量 107
6.2 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量法 113
6.3 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量 116
6.3.1 動(dòng)能 116
6.3.2 勢(shì)能 117
6.3.3 總能量 117
6.4 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 118
6.4.1 同方向的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 118
6.4.2 相互垂直的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 121
6.5 阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振 123
6.5.1 阻尼振動(dòng) 123
6.5.2 受迫振動(dòng)和共振 125
小結(jié) 126
第7章 波動(dòng) 129
7.1 波 129
7.1.1 波的一般特征 129
7.1.2 描述波的物理量 131
7.2 平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程 132
7.3 波的動(dòng)力學(xué)方程 136
7.3.1 平面簡(jiǎn)諧波的動(dòng)力學(xué)方程 136
7.3.2 實(shí)例1：繩上的橫波 137
7.3.3 實(shí)例2：真空中的電磁波波動(dòng)方程 138
7.4 固體介質(zhì)中的橫波與縱波 139
7.4.1 固體的彈性形變 139
7.4.2 固體中的橫波 140
7.4.3 固體中的縱波 141
7.5 波的能量 142
7.5.1 波的能量密度 142
7.5.2 波的能流密度 143
7.6 惠更斯原理 144
7.6.1 惠更斯原理及應(yīng)用 144
7.6.2 惠更斯原理對(duì)波的反射、折射和衍射現(xiàn)象的解釋 145
7.7 波的干涉 146
7.8 特殊的干涉現(xiàn)象：駐波 149
7.9 多普勒效應(yīng) 154
7.10 特殊的波動(dòng)現(xiàn)象：聲波 157
7.10.1 聲音的音調(diào) 157
7.10.2 聲音的大小 157
7.10.3 聲波的速度 157
小結(jié) 158
第8章 狹義相對(duì)論 160
8.1 相對(duì)論產(chǎn)生的歷史背景 160
8.1.1 19世紀(jì)末的物理學(xué) 160
8.1.2 關(guān)于光速的疑問 163
8.1.3 相對(duì)論的產(chǎn)生 165
8.2 狹義相對(duì)論的基本假設(shè) 166
8.2.1 狹義相對(duì)論的兩條基本假設(shè) 166
8.2.2 相對(duì)論基本假設(shè)的推論：間隔不變 167
8.3 洛倫茲變換 168
8.3.1 洛倫茲變換的推導(dǎo) 168
8.3.2 四維時(shí)空 171
8.4 狹義相對(duì)論時(shí)空觀 172
8.4.1 同時(shí)的相對(duì)性 172
8.4.2 運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢 173
8.4.3 運(yùn)動(dòng)直尺收縮 174
8.4.4 因果律與速度極限 175
8.4.5 光的多普勒效應(yīng) 177
8.5 狹義相對(duì)論的速度變換 178
8.5.1 狹義相對(duì)論的速度變換規(guī)律 179
8.5.2 光行差現(xiàn)象 181
8.6 狹義相對(duì)論動(dòng)力學(xué) 182
8.6.1 相對(duì)論的質(zhì)量 182
8.6.2 相對(duì)論的動(dòng)量 184
8.6.3 相對(duì)論的動(dòng)力學(xué)方程 185
8.6.4 相對(duì)論的能量 185
8.6.5 柏對(duì)論的能量一動(dòng)量關(guān)系 186
8.7 廣義相對(duì)論+簡(jiǎn)介 188
8.7.1 等效原理和局部慣性參考系 189
8.7.2 廣義相對(duì)性原理 189
8.7.3 愛因斯坦引力場(chǎng)方程 190
8.7.4 廣義相對(duì)論中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 190
8.7.5 廣義相對(duì)論效應(yīng)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 191
小結(jié) 193
第9章 幾何光學(xué)簡(jiǎn)介 196
9.1 光的反射與折射定律 196
9.1.1 光的反射定律 196
9.1.2 光的折射定律 197
9.1.3 平面反射與平面折射成像 197
9.2 費(fèi)馬原理與光的反射、折射定律 198
9.2.1 費(fèi)馬原理 198
9.2.2 費(fèi)馬原理與反射定律 198
9.2.3 費(fèi)馬原理與折射定律 199
9.3 球面鏡的反射成像：凹面鏡與凸面鏡 200
9.3.1 凹面鏡成像公式 200
9.3.2 凸面鏡成像公式 201
9.3.3 曲面鏡成像的符號(hào)規(guī)則 201
9.3.4 一般像的作圖法 202
9.4 球面鏡的折射成像 202
9.4.1 凸球面折射的實(shí)像 202
9.4.2 凹球面折射的虛像 204
9.5 薄透鏡 204
小結(jié) 206
第10章 光的干涉 207
10.1 光的電磁波本質(zhì) 207
10.2 光的相干疊加與非相干疊加 208
10.3 光程與光程差 209
10.3.1 光程與光程差的定義 210
10.3.2 干涉明暗條件 210
10.3.3 對(duì)光程差的說明 211
10.4 雙縫干涉 211
10.4.1 楊氏雙縫干涉 211
10.4.2 與雙縫干涉等價(jià)的裝置 212
10.5 薄膜干涉 214
10.6 臂尖干涉 217
10.7 牛頓環(huán) 219
10.8 邁克耳孫干涉儀 219
10.9 時(shí)間與空間相干性 221
10.9.1 空間相干性 221
10.9.2 時(shí)間相干性 222
小結(jié) 223
第11章 光的衍射 225
11.1 光的衍射現(xiàn)象 225
11.1.1 衍射的基本特征 225
11.1.2 衍射的本質(zhì) 225
11.1.3 菲涅耳衍射與夫瑯禾費(fèi)衍射 226
11.2 單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射 227
11.2.1 半波帶法 227
11.2.2 單縫光強(qiáng)的嚴(yán)格計(jì)算——積分法 229
11.2.3 單縫光強(qiáng)的嚴(yán)格計(jì)算——旋轉(zhuǎn)矢量法 231
11.3 光柵的夫瑯禾費(fèi)衍射 233
11.3.1 光柵衍射的明暗位置 233
11.3.2 主極大 235
11.3.3 極小位置 235
11.3.4 缺級(jí) 236
11.3.5 光柵的分辨本領(lǐng) 237
11.4 圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射 240
11.4.1 圓孔的夫瑯禾費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布 240
11.4.2 光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng) 242
11.5 晶體的X射線衍射 243
小結(jié) 243
第12章 光的偏振 245
12.1 偏振光 245
12.1.1 光的偏振現(xiàn)象 245
12.1.2 自然光 245
12.1.3 部分偏振光 246
12.1.4 偏振片 246
12.2 偏振片對(duì)光強(qiáng)的影響 247
12.2.1 偏振片對(duì)自然光光強(qiáng)的影響 247
12.2.2 偏振片對(duì)線偏振光光強(qiáng)的影響 247
12.3 布儒斯特定律 248
12.3.1 反射和折射光的偏振現(xiàn)象 248
12.3.2 市儒斯特定律和布儒斯特角 248
12.3.3 利用反射或折射獲得偏振光 249
12.4 晶體的雙折射 250
12.4.1 雙折射現(xiàn)象 250
12.4.2 0光和e光 250
12.4.3 光軸、主截面和主平面 250
12.4.4 關(guān)于雙折射的解釋 251
12.4.5 尼科耳棱鏡 252
12.5 偏振光的干涉 253
12.5.1 圓偏振光和橢圓偏振光 253
12.5.2 偏振光的干涉現(xiàn)象 254
12.6 人工雙折射旋光現(xiàn)象 256
小結(jié) 257
主要參考文獻(xiàn) 258