大學基礎物理學（第3版）下 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

　　《大學基礎物理學（第3版）下》選編瞭大量聯係實際的例題和習題，從光盤到打印機，從跳水到蹦極，從火箭到對撞機，從人造衛星到行星、星雲等等都有涉及。其中還特彆注意選用瞭我國古老文明與現代科技的資料，如王充論力，蘇東坡的迴文詩，神舟飛船的升空，熱核反應的實驗等。對這些例題和習題的分析與求解能使學生更實在又深刻地理解物理概念和規律，瞭解物理基礎知識的重要的實際意義，同時也有助於培養學生聯係實際的學風，增強民族自信心。為瞭便於理解，本書取材力求少而精，論述力求簡而明。

內容簡介

　　《大學基礎物理學》（第3版）分上下兩冊，上冊內容包括力學和熱學。力學篇講述經典的質點力學、理想流體的運動規律、剛體轉動的基本內容和狹義相對論基礎知識等。熱學篇著重在分子論的基礎上用統計概念說明溫度、氣體的壓強以及麥剋斯韋分布率。下冊內容包括電磁學、波動與光學、量子物理基礎。電磁學篇按傳統體係講述瞭電場、電勢、磁場、電磁感應和電磁波的基本概念和規律，還說明瞭電場和磁場的相對性。波動與光學篇介紹瞭振動與波的基本特徵和光的乾涉、衍射和偏振的基本規律。量子物理基礎篇介紹瞭波粒二象性、概率波、不確定關係和能量量子化等基本概念以及原子和固體中電子的狀態和分布的規律，最後還介紹瞭原子核的結閤能、放射性衰變和核反應等基本知識。“今日物理趣聞”欄目介紹瞭一些現代物理理論發展及其應用的前沿課題。本書還編寫瞭大量來自生活、實用技術以及自然現象等方麵的例題和習題。 　　本書上下冊內容概括瞭大學物理學教學的基本要求，可作為高等院校物理課程的教材，也可作為中學物理教師或其他讀者的自學參考書。 　　與本書配套的《大學基礎物理學學習輔導與習題解答（第3版）》、電子教案、教師用書（電子版）均由清華大學齣版社齣版。本書封麵貼有清華大學齣版社防僞標簽， 無標簽者不得銷售。

內頁插圖

目錄

第3篇電磁學第10章靜電場4
10.1電荷4
10.2電場和電場強度5
10.3庫侖定律與靜電場的計算7
10.4電場綫和電通量11
10.5高斯定律13
10.6利用高斯定律求靜電場的分布15
10.7導體的靜電平衡19
10.8電場對電荷的作用力22
提要23
思考題24
習題25

第11章電勢28
11.1靜電場的保守性28
11.2電勢差和電勢30
11.3電勢疊加原理32
11.4等勢麵34
11.5電勢梯度36
11.6點電荷在外電場中的靜電勢能38
*11.7電荷係的靜電能39
11.8靜電場的能量40
提要42
思考題43
習題43目錄大學基礎物理學（第3版）下第12章電容器和電介質46
12.1電容器及其電容46
12.2電容器的聯接48
12.3電介質對電場的影響50
12.4電介質的極化51
12.5D矢量及其高斯定律54
12.6電容器的能量54
12.7電介質中電場的能量55
提要56
思考題57
習題57

第13章電流和磁場60
13.1電流和電流密度60
13.2電流的一種經典微觀圖像歐姆定律62
13.3磁力與電荷的運動64
13.4磁場與磁感應強度65
13.5畢奧�踩�伐爾定律67
*13.6勻速運動點電荷的磁場72
13.7安培環路定理73
13.8利用安培環路定理求磁場的分布76
13.9與變化電場相聯係的磁場78
提要81
思考題82
習題83

第14章磁力85
14.1帶電粒子在磁場中的運動85
14.2霍爾效應87
14.3載流導綫在磁場中受的磁力89
14.4載流綫圈在均勻磁場中受的磁力矩90
14.5平行載流導綫間的相互作用力92
提要95
思考題95
習題96

第15章物質的磁性99
15.1物質對磁場的影響99
15.2原子的磁矩100
15.3物質的磁化102
15.4H矢量及其環路定理103
15.5鐵磁質104
15.6簡單磁路108
提要109
思考題109
習題110

第16章電磁感應和電磁波113
16.1法拉第電磁感應定律113
16.2動生電動勢115
16.3感生電動勢和感生電場118
16.4互感120
16.5自感121
16.6磁場的能量123
16.7麥剋斯韋方程組125
16.8電磁波125
*16.9電磁波的動量128
提要130
思考題131
習題132

第4篇波動與光學第17章振動138
17.1簡諧運動的描述138
17.2簡諧運動的動力學141
17.3簡諧運動的能量143
17.4阻尼振動144
17.5受迫振動共振145
17.6同一直綫上同頻率的簡諧運動的閤成147
17.7同一直綫上不同頻率的簡諧運動的閤成148
*17.8諧振分析149
*17.9兩個相互垂直的簡諧運動的閤成152
提要153
思考題154
習題154

第18章波動158
18.1行波158
18.2簡諧波的形成過程159
18.3簡諧波的波函數波長161
18.4物體的彈性形變164
18.5彈性介質中的波速166
18.6波的能量168
18.7惠更斯原理與波的反射和摺射170
18.8波的疊加駐波172
18.9聲波175
18.10多普勒效應178
*18.11行波的疊加和群速度182
提要184
思考題186
習題187

第19章光的乾涉191
19.1楊氏雙縫乾涉191
19.2相乾光194
19.3光程197
19.4薄膜乾涉198
19.5邁剋耳孫乾涉儀200
提要201
思考題202
習題203

第20章光的衍射206
20.1光的衍射和惠更斯|菲涅耳原理206
20.2單縫的夫琅禾費衍射207
20.3光學儀器的分辨本領212
20.4細絲和細粒的衍射214
20.5光柵衍射216
20.6X射綫衍射220
提要223
思考題223
習題224

今日物理趣聞C全息照相C.1全息照片的拍攝227
C.2全息圖像的觀察229
C.3全息的應用230

第21章光的偏振232
21.1自然光和偏振光232
21.2由介質吸收引起的光的偏振233
21.3由反射引起的光的偏振235
21.4由雙摺射引起的光的偏振236
*21.5由散射引起的光的偏振238
*21.6鏇光現象239
提要240
思考題241
習題242

第5篇量子物理基礎第22章量子物理的基本概念245
22.1量子概念的誕生245
22.2光的粒子性的提齣247
22.3康普頓散射250
22.4粒子的波動性252
22.5概率波與概率幅255
22.6不確定關係258
22.7薛定諤方程262
22.8無限深方勢阱中的粒子263
22.9勢壘穿透266
*22.10諧振子269
提要271
思考題272
習題273

第23章原子中的電子275
23.1氫原子275
23.2電子的自鏇與自鏇軌道耦閤280
23.3各種原子中電子的排布285
*23.4X射綫譜289
23.5激光291
*23.6分子的振動和轉動能級294
提要297
思考題299
習題299

第24章固體中的電子301
24.1自由電子按能量的分布301
24.2金屬導電的量子論解釋304
24.3能帶導體和絕緣體305
24.4半導體307
24.5PN結309
24.6半導體器件310
提要312
思考題313
習題313

今日物理趣聞D新奇的納米科技D.1什麼是納米科技315
D.2納米材料316
D.3納米器件317

第25章核物理319
25.1核的一般性質319
25.2核力322
25.3核的結閤能323
*25.4核的液滴模型325
25.5放射性和衰變定律328
25.6三種射綫331
25.7核反應334
提要336
思考題337
習題337
元素周期錶339
數值錶340
習題答案342
索引351
參考文獻362

精彩書摘

　　第12章 電容器和電介質 　　前麵兩章我們討論瞭真空中以及導體存在時的電場。實際上，電場中也存在電介質，即絕緣體。本章將討論電介質和電場的相互影響。為瞭講解的方便，先介紹一種用途廣泛的電學元件——電容器。然後說明電場對電介質的影響——電極化以及電介質極化後對電場的影響，為此引入電位移矢量及高斯定律。最後介紹電容器的能量並導齣有電介質存在時的電場能量密度公式。12.1電容器及其電容 　　靠近的兩個導體帶電時會通過它們的電場相互發生影響。這在實際的電子綫路中是需要考慮的，也常利用這種現象為特定目的形成特殊分布的電場，電容器就是一例。 　　圖12.1平行闆電容器帶電和 　　電場分布情況電容器的最簡單而且最基本的形式是平行闆電容器。它是用兩塊平行放置的相互絕緣的金屬闆構成的（圖12.1），本節討論闆間為真空的情況。平行闆電容器帶電時，它的兩個金屬闆的相對的兩個錶麵（這是一個電容器的有效錶麵）上總是同時分彆帶上等量異號的電荷+Q和-Q，這時兩闆間有一定的電壓U=φ+-φ-。一個電容器所帶的電量Q總與其電壓U成正比，比值Q/U叫電容器的電容。以C錶示電容器的電容，就有C=QU(12.1)電容器的電容決定於電容器本身的結構，即兩導體的形狀、尺寸以及兩導體間電介質的種類（見12.3節）等，而與它所帶的電量無關。 　　在國際單位製中，電容的單位名稱是法［拉］，符號為F，1F=1C/V實際上1F是非常大的，常用的單位是μF或pF等較小的單位，1μF=10-6F 　　1pF=10-12F從式(12.1)可以看齣，在電壓相同的條件下，電容C越大的電容器，所儲存的電量越多。這說明電容是反映電容器儲存電荷本領大小的物理量。實際上除瞭儲存電量外，電容器在電工和電子綫路中起著很多作用。交流電路中電流和電壓的控製，發射機中振蕩電流的産生，接收機中的調諧，整流電路中的濾波，電子綫路中的時間延遲等都要用到電容器。 　　簡單電容器的電容易於計算齣來，下麵舉幾個例子。對如圖12.1所示的平行闆電容器，以S錶示兩平行金屬闆相對著的錶麵積，以d錶示兩闆之間的距離，仍設兩闆間為真空。為瞭求它的電容，我們假設它帶上電量Q(即兩闆上相對的兩個錶麵分彆帶上+Q和-Q的電荷)。忽略邊緣效應（即邊緣處電場的不均勻情況），可以認為它的兩闆間的電場是均勻電場，電場強度為第12章電容器和電介質12.1電容器及其電容E=σε0=Qε0S兩闆間的電壓就是U=Ed=Qdε0S將此電壓代入電容的定義式(12.1)就可得齣平行闆電容器的電容為C=ε0Sd(12.2)圓柱形電容器由兩個同軸的金屬簿壁圓筒組成。如圖12.2所示，設筒的長度為L，兩筒的半徑分彆為R1和R2，兩筒之間仍設為真空。為瞭求齣這種電容器的電容，我們也假設它帶有電量Q(即外筒的內錶麵和內筒的外錶麵分彆帶有電量-Q和+Q)。忽略兩端的邊緣效應，可以求齣，在兩圓筒間距離軸綫為r的一點的電場強度為 　　E=Q2πε0rL, 　　場強的方嚮垂直於軸綫而沿徑嚮，由此可以求齣兩圓筒間的電壓為U=∫E·dr=∫R2R1Q2πε0rLdr=Q2πε0LlnR2R1將此電壓代入電容的定義式(12.1)，就可得圓柱形電容器的電容為C=2πε0Lln(R2/R1)(12.3)球形電容器是由兩個同心的導體球殼組成。如果兩球殼間為真空(圖12.3)，則可用與上麵類似的方法求齣球形電容器的電容為 　　圖12.2圓柱形電容器圖12.3球形電容器C=4πε0R1R2R2-R1(12.4)式中R1和R2分彆錶示內球殼外錶麵和外球殼內錶麵的半徑。 　　式（12.2）、式（12.3）和式（12.4）的結果都錶明電容的確隻決定於電容器的結構。 　　實際的電工和電子裝置中任何兩個彼此隔離的導體之間都有電容，例如兩條輸電綫之間，電子綫路中兩段靠近的導綫之間都有電容。這種電容實際上反映瞭兩部分導體之間通過電場的相互影響，有時叫做“雜散電容”或“分布電容”。在有些情況下(如高頻率的變化電流)，這種雜散電容對電路的性質産生明顯的影響。 　　對一個孤立導體，可以認為它和無限遠處的另一導體組成一個電容器。這樣一個電容器的電容就叫做這個孤立導體的電容。例如對一個在空氣中的半徑為R的孤立的導體球，就可以認為它和一個半徑為無限大的同心導體球組成一個電容器。這樣，利用式(12.4)，使R2→∞，將R1改寫為R，又因為空氣可近似地當真空處理，所以這個導體球的電容就是C=4πε0R(12.5)衡量一個實際的電容器的性能有兩個主要的指標，一個是它的電容的大小，另一個是它的耐(電)壓能力。使用電容器時，所加的電壓不能超過規定的耐壓值，否則在電介質中就會産生過大的場強，而使它有被擊穿而失效的危險（見12.3節）。12.2電容器的聯接 　　12.2電容器的聯接在實際電路中當遇到單獨一個電容器的電容或耐壓能力不能滿足要求時，就把幾個電容器聯接起來使用。電容器聯接的基本方式有並聯和串聯兩種。 　　圖12.4電容器聯接 　　(a) 三個電容器並聯； (b) 三個電容器串聯 　　並聯電容器組如圖12.4(a)所示。這時各電容器的電壓相等，即總電壓U，而總電量Q為各電容器所帶的電量之和。以C=Q/U錶示電容器組的總電容或等效電容，則可證明，對並聯電容器組，Cpar=∑Ci(12.6)串聯電容器組如圖12.5(b)所示。這時各電容器所帶電量相等，也就是電容器組的總電量Q，總電壓U等於各個電容器的電壓之和。仍以C=Q/U錶示總電容，則可以證明，對於串聯電容器組1Cser=∑1Ci(12.7)電容器的並聯和串聯比較如下。並聯時，總電容增大瞭，但因每個電容器都直接連到電壓源上，所以電容器組的耐壓能力受到耐壓能力最低的那個電容器的限製。串聯時，總電容比每個電容器都減小瞭，但是，由於總電壓分配到各個電容器上，所以可以提高電容器組的耐壓能力。 　　下麵給齣式（12.6）和式（12.7）的證明。 　　對圖12.4（a）錶示的三個電容器並聯情況，由於它們的一個闆連在一起，另一個闆也連在一起，連在一起的闆的電勢相等，所以各電容器具有相同的電壓，即U1=U2=U3=U，即U為電容器組的電壓。由於各電容器的電量都是由電源供給的，所以電容器的總電量為Q=Q1+Q2+Q3。根據式（12.1），電容器組的總電容為C=QU=Q1U1+Q2U2+Q3U3又根據式（12.1），後麵各項分彆等於各電容器的電容，所以由上式可得C=C1+C2+C3。把此結果推廣到任意多個電容器的並聯，就得到式（12.6）。 　　對圖12.4（b）錶示的三個電容器串聯的情況，各電容器的一個闆依次單獨與下一個電容器的一個闆相連接，電源隻嚮最外麵的兩闆供給電量+Q和-Q，其他各闆所帶電量都是靜電感應産生的，所以Q1=Q2=Q3=Q即為電容器組的總電量。電容器組的總電壓顯然等於各電容器的電壓之和，即U=U1+U2+U3。根據式（12.1），以C錶示電容器的總電容，則其倒數1C=UQ=U1Q1+U2Q2+U3Q3又根據式（12.1），後麵各項分彆等於各電容器電容的倒數。所以由上式可得1C=1C1+1C2+1C3,把這一結果推廣到任意多個電容器的串聯，就得到式（12.7）。例12.1電容器的混聯。三個電容器C1=20μF,C2=40μF,C3=60μF,聯接如圖12.5，求這一組閤的總電容。如果在A、B間加電壓U=220V,則各電容器上的電壓和電量各是多少？圖12.5混聯電容器組　　……

前言/序言

　　大學物理課程在高等學校理工科專業類人纔培養中具有其他課程所不能替代的重要作用。大學物理教學不僅教給學生一些必要的物理基礎知識，更重要的是引導學生在學習過程中，逐漸形成正確的科學觀，掌握科學方法，樹立科學精神。物理學還可以開拓學生視野，提高創新意識。 　　《大學基礎物理學》（第3版）是在《大學基礎物理學》(第2版)（清華大學齣版社，2006年）的基礎上，根據教育部高等學校物理基礎課程教學指導委員會於2011年2月齣版的《理工科類大學物理課程教學基本要求》的精神，結閤不同類型高校、不同層次教學實踐的需要，並聽取近些年高等院校師生的反饋信息修訂而成的。其中阮東負責第二、四、五篇；安宇負責第一、三篇。本次修訂保持瞭第2版整體結構嚴謹、精煉，講述簡明、流暢，便於教學的特點。主要修改瞭第2版中的一些文字錶述，更換瞭部分圖錶，訂正瞭排版錯誤。考慮到當今網絡使用的便捷和海量資源共享，我們隻保留瞭部分與書中教學內容關聯緊密的、有趣的課外閱讀材料，以激發學習興趣，豐富學生的知識麵。 　　阮東安宇2016年12月於清華園 　　大學物理課程是大學階段一門重要的基礎課，它將在高中物理的基礎上進一步提高學生的現代科學素質。為此，物理課程應提供內容更廣泛更深入的係統的現代物理學知識，並在介紹這些知識的同時進一步培養學生的科學思想、方法和態度並引發學生的創新意識和能力。 　　根據上述對大學物理課程任務的理解，本書在高中物理的基礎上係統而又嚴謹地講述瞭基本的物理原理。內容的安排總體上是按傳統的力、熱、電、光、量子物理的順序。所以“固守”此傳統，是因為到目前為止，物理學的發展並沒有達到可能和必要在基礎物理教學上改變這一總體係的程度。書中具體內容主要是經典物理基本知識，但同時也包含瞭許多現代物理，乃至一些物理學前沿的理論和實驗以及它們在現代技術中應用的知識。本書還開闢瞭“今日物理趣聞”專欄，簡要地介紹瞭如奇妙的對稱性、宇宙發展、全息等課題，以開闊學生視野，激發其學習興趣，並啓迪其創造性。 　　本書選編瞭大量聯係實際的例題和習題，從光盤到打印機，從跳水到蹦極，從火箭到對撞機，從人造衛星到行星、星雲等等都有涉及。其中還特彆注意選用瞭我國古老文明與現代科技的資料，如王充論力，蘇東坡的迴文詩，神舟飛船的升空，熱核反應的實驗等。對這些例題和習題的分析與求解能使學生更實在又深刻地理解物理概念和規律，瞭解物理基礎知識的重要的實際意義，同時也有助於培養學生聯係實際的學風，增強民族自信心。為瞭便於理解，本書取材力求少而精，論述力求簡而明。 　　本書是在第1版（清華大學齣版社2003）的基礎上，參考老師和學生的意見和建議，並融入瞭筆者對教學內容的新體會重新修改而成。 　　本書分上下兩冊，共包括五篇： 力學、熱學、電磁學、波動與光學、量子物理簡介。 　　力學篇完全按傳統體係講述。以牛頓定律為基礎和齣發點，引入動量、角動量和能量概念，導齣動量、角動量和機械能等的守恒定律，最後將它們都推廣到普遍的形式。守恒定律在物理思想和方法上講固然是重要的，但在解決實際問題時經典的動力學概念與規律也常是不可或缺的。本書對後者也作瞭較詳細的講解。力學篇還強調瞭參考係的概念，說明瞭守恒定律的意義，並注意到物理概念和理論的衍生和發展。熱學篇除瞭對係統——特彆是氣體——的宏觀性質及其變化規律作瞭清晰的介紹外，大大加強瞭在分子理論基礎上的統計概念和規律的講解。除瞭在第7章溫度和氣體動理論中著重介紹瞭統計規律外，在其他各章對功、熱的實質、熱力學第一定

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