大学物理（下册）

 充分考虑教师教与学生学的特点，以基础教育和素质教育为目标建立教材的结构体系

 采用简洁、通俗易懂的语言阐述物理现象和物理规律，内容全面，重点突出

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》提出的“优先发展、育人为本、改革创新、促进公平、提高质量”工作方针，明确要求全面提高高等学校教育质量，提高人才培养质量，提升科学研究水平。本书是依据2010版的《理工科类大学物理课程教学基本要求》，并结合编者多年教学经验及当前高等教育新形势编写而成，是一套实用、现代、适用于高等理工科院校各专业的大学物理课程教材。

大学物理课程教学不只是让学生认识和理解物理学的基本概念、基本理论，更重要的是引导学生在学习的同时，逐步形成正确的科学观念，掌握科学方法，培养科学精神，从而为学生的持续发展打下基础。基于这样的认识，本教材编写思路是：充分考虑教师教与学生学的特点，以基础教育和素质教育为目标建立教材的结构体系，采用简洁、通俗易懂的语言阐述物理现象和物理规律，内容全面，重点突出。

本书由咸立芬、王子国任主编，分为上、下两册，共13章。本书具体的编写分工为：上册第1、2章由王子国编写，第3章由王保如编写，第4、5章由咸立芬编写，第6章和附录由李新娟编写，上册习题及答案由安兴涛和编写各章的老师共同完成；下册第7、8章由任世伟编写，第9章由薛建华编写，第10、11章由赵静编写，第12章由汤书楩编写，第13章由王爱坤编写，下册习题及答案由王艳海和编写各章的老师共同完成。全套书由咸立芬、王子国统稿并定稿。

在本书的编写过程中，得到了河北科技大学理学院物理系全体老师的大力支持和帮助，在此特致谢意。

中国水利水电出版社为本书的出版、发行做了大量的工作，在此一并致谢。

由于编者水平有限，难免会有错误、疏漏和不妥之处，恳请广大读者批评指正。

编者

2011年10月

第7章 机械振动 1
7.1 简谐运动 1
7.1.1 简谐运动的特征 1
7.1.2 简谐运动的运动方程 2
7.1.3 简谐运动中的振幅、周期、频率
和相位 3
7.1.4 常数 和 的确定 5
7.2 旋转矢量 6
7.3 微振动的简谐近似 8
7.3.1 单摆 8
7.3.2 复摆 9
7.4 简谐运动的能量 9
7.5 简谐运动的合成 11
7.5.1 两个同方向同频率简谐运动的合成 11
7.5.2 同方向不同频率简谐运动的合成 13
7.6 阻尼振动 受迫振动 共振 14
7.6.1 阻尼振动 14
7.6.2 受迫振动 15
7.6.3 共振 16
习题7 17
第8章 机械波 20
8.1 机械波的概念 20
8.1.1 机械波的形成 20
8.1.2 横波与纵波 20
8.1.3 波长 波的周期和频率 波速 22
8.1.4 波线 波面 波前 24
8.2 平面简谐波的波函数 24
8.2.1 平面简谐波的波函数 25
8.2.2 波函数的物理意义 26
8.3 波的能量 28
8.3.1 波动能量的传播 29
8.3.2 能流与能流密度 31
8.4 惠更斯原理 波的衍射 32
8.4.1 惠更斯原理 33
8.4.2 波的衍射 33
8.5 波的干涉 34
8.5.1 波的叠加原理 34
8.5.2 波的干涉 35
8.6 驻波 38
8.6.1 驻波的概念 38
8.6.2 驻波方程 39
8.6.3 驻波的特点 39
8.6.4 半波损失 41
习题8 42
第9章 波动光学 45
9.1 光源 光谱 相干光 45
9.1.1 光源 45
9.1.2 普通光源的发光机制 46
9.1.3 光谱 46
9.1.4 相干光 48
9.1.5 相干光的获得方法 49
9.2 光程 光程差 50
9.2.1 光程 50
9.2.2 光程差 51
9.2.3 光程差和相位差之间的关系 51
9.2.4 干涉相长和干涉相消的条件 52
9.2.5 物像之间的等光程性 53
9.2.6 反射光的相位突变和附加光程差 54
9.3 杨氏双缝干涉 55
9.3.1 杨氏双缝干涉实验装置 55
9.3.2 实验现象 56
9.3.3 双缝干涉的光程差 56
9.3.4 干涉条纹的特点 57
9.3.5 对实验现象的解释 58
9.3.6 干涉条纹的移动 58
9.3.7 菲涅耳双面镜干涉实验 59
9.3.8 洛埃镜实验 59
9.4 薄膜干涉（一）——等倾干涉条纹 60
9.4.1 薄膜两表面反射或透射光产生
的光程差 60
9.4.2 等倾干涉条纹 62
9.4.3 增透膜与增反膜 64
9.5 薄膜干涉（二）——等厚干涉条纹 64
9.5.1 劈尖干涉 65
9.5.2 牛顿环 67
9.6 迈克耳孙干涉仪 70
9.6.1 迈克耳孙干涉仪的结构和光路图 70
9.6.2 迈克耳孙干涉仪的干涉条纹 71
9.7 光的衍射现象——惠更斯－菲涅耳原理 72
9.7.1 光的衍射现象 72
9.7.2 惠更斯－菲涅耳原理 73
9.7.3 衍射的分类 74
9.8 单缝衍射 75
9.8.1 单缝夫琅禾费衍射 75
9.8.2 菲涅耳半波带法——定性分析
单缝衍射条纹 76
9.9 圆孔夫琅禾费衍射和 光学仪器的
分辨本领 80
9.9.1 圆孔夫琅禾费衍射 80
9.9.2 光学仪器的分辨本领 81
9.10 衍射光栅 82
9.10.1 光栅及其种类 82
9.10.2 实验装置和衍射图样 83
9.10.3 光栅衍射的亮纹特征 85
9.11 光的偏振态 马吕斯定律 87
9.11.1 光的偏振 87
9.11.2 偏振片 88
9.11.3 光的宏观偏振态 88
9.11.4 偏振度 91
9.11.5 起偏与检偏 92
9.12 反射光和折射光的偏振 92
9.12.1 反射光和折射光的偏振态 93
9.12.2 布儒斯特定律 93
习题9 94
第10章 气体动理论 99
10.1 平衡态 理想气体 99
10.1.1 平衡态 99
10.1.2 状态参量 热力学第零定律 100
10.1.3 理体气体 理想气体物态方程 101
10.2 压强公式与温度公式 102
10.2.1 理想气体的微观模型 102
10.2.2 理想气体的压强公式 104
10.2.3 理想气体的温度公式 106
10.3 能量均分定理 理想气体的内能 107
10.3.1 自由度 107
10.3.2 能量按自由度均分定理 109
10.3.3 理想气体的内能 110
10.4 麦克斯韦速率分布律 111
10.4.1 气体分子速率分布的实验测定 111
10.4.2 麦克斯韦速率分布律 113
10.4.3 由麦克斯韦分布函数计算气体分子
速率的三种统计平均值 116
10.5 玻尔兹曼分布律 118
10.5.1 重力场中理想气体分子密度
按高度的分布 118
10.5.2 玻耳兹曼分布律 119
10.6 气体分子的平均自由程 120
10.6.1 分子的平均碰撞频率 120
10.6.2 分子的平均自由程 121
习题10 122
第11章 热力学 126
11.1 热力学的基本概念 126
11.1.1 准静态过程 126
11.1.2 内能 准静态过程的功 热量 128
11.2 热力学第一定律 130
11.2.1 热力学第一定律 131
11.2.2 热力学第一定律对理想气体
等值过程的应用 131
11.3 循环过程 卡诺循环 141
11.3.1 循环过程及循环效率 141
11.3.2 卡诺循环 142
11.4 热力学第二定律 147
11.4.1 热力学第二定律的两种主要表述 147
11.4.2 可逆过程与不可逆过程 150
11.4.3 卡诺定理 152
11.5 热力学第二定律的统计意义 熵
熵增加原理 153
11.5.1 热力学第二定律的统计意义 153
11.5.2 熵 155
11.5.3 熵增加原理 158
习题11 158
第12章 量子物理基础 162
12.1 量子概念的诞生 162
12.2 光的粒子性的提出 165
12.3 康普顿散射 168
12.4 德布罗意波 171
12.5 概率波与概率幅 175
12.6 不确定关系 179
12.7 薛定谔方程 183
12.8 无限深方势阱中的粒子 184
12.9 势垒穿透 188
12.10 氢原子 192
12.11 电子的自旋 199
12.12 各种原子中电子的排布 201
习题12 203
第13章 固体物理简介 207
13.1 晶体结构 207
13.2 能带理论及能带结构 210
13.2.1 能带理论 211
13.2.2 近自由电子近似 211
13.2.3 紧束缚近似（原子轨道线性
组合法） 213
13.2.4 导体、半导体和绝缘体 216
13.3 半导体的导电机构 217
13.3.1 空穴 217
13.3.2 杂质半导体 217
13.3.3 半导体的光电导现象 221
13.3.4 p-n结 222
习题答案 223
参考文献 231

1. 实用运筹学 [主编　邢育红　于晋臣]
2. 电子技术（第二版） [主编 覃爱娜 李飞]
3. 劳动争议处理实务 [主编 王秀卿 罗静]
4. 语音识别理论与实践 [主编　莫宏伟]
5. 武术基础教程 [主编 李代勇 谢志民]
6. 画法几何与机械制图习题集（多学时） [主编 赵军]
7. 机械设计基础（第二版） [主编 田亚平 李爱姣]
8. 画法几何与机械制图 [主编 赵军]
9. C语言程序设计习题与实验指导（第二版） [主编 甄增荣 张宾]
10. C语言程序设计（第二版） [主编 甄增荣 田云霞]
11. Unity3D虚拟现实应用开发实践 [主 编 刘龙]
12. 面向对象程序设计 [主编 张勇 张平华 赵小龙]
13. 网络营销 [主编 夏薇薇 刘婷 尚洁]
14. 数据库技术与应用实践教程（SQL Server 2019） [主 编 严晖 周肆清]
15. 功能材料制备与表征实验指导书 [龚伟平 赵军峰 梅海娟 等编著]
16. 信号与系统（第二版） [主编 张宇]
17. Python 语言程序设计实践指导 [主编　张双狮]
18. 体育舞蹈教程 [主编 刘伟 陈志明 曾明]
19. 线性代数导学篇 [主编 史昱]
20. 信息技术基础实训与习题指导（Windows7+Office2016） [主编 周金容 唐天国]
21. 高等数学导学篇（下册） [主编 李文婧 胡雷 尹金生]
22. 高等数学导学篇（上册） [主编 李文婧 胡雷 尹金生]
23. 高等数学（下册） [主编 李爱芹 胡雷 尹金生]
24. 高等数学（上册） [主编 李爱芹 胡雷 尹金生]
25. 中华水文化（慕课版）（第二版） [毕雪燕 杨华轲 罗玲谊 等编著]
26. 电路与电子技术Ⅱ——电路分析基础 [主编 陈晓 金哲]
27. Spark大数据处理技术 [主编　刘仁山　周洪翠　庄新妍]
28. 人工智能算法与实践 [主编　梁琨　张翼英]
29. 数据清洗 [黄源　刘智杨　孙大松]
30. 电路设计与PCB制作实操教程 [主编 周永宏]