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第一编 狭义相对论1

第1单元 狭义相对论基本原理的提出1

学习指南1

目的要求2

本单元有关概念、原理总表3

1.1 狭义相对论前言4

1.2 单元引言5

1.3 经典时空观念和伽利略相对性原理6

1.4 狭义相对论产生的实验基础和历史条件14

1.5 狭义相对论基本原理23

小结37

作业题39

练习题解答41

作业题答案和提示43

第2单元 相对论时空观45

学习指南45

目的要求45

本单元有关概念、原理总表46

2.2 相对论速度变换法则47

2.1 单元引言47

2.3 同时的相对性55

2.4 相对论长度收缩58

2.5 相对论时钟延缓63

2.6 时序和因果律73

小结81

作业题84

练习题解答89

作业题答案和提示93

目的要求96

第3单元 相对论力学96

学习指南96

本单元有关概念、原理总表97

3.1 单元引言98

3.2 相对论力学的建立98

3.3 相对论动力学基本方程及其经典极限109

3.4 相对论动能定理相对论质能关系114

3.5 相对论动量与能量关系相对118

论能量动量守恒定律118

小结126

作业题129

练习题解答131

作业题答案和提示133

第二编 原子物理和量子力学初步137

第4单元 旧量子论137

4.1 氢原子光谱规律138

4.2 黑体辐射和普朗克量子理论140

4.3 爱因斯坦的光子理论143

4.4 玻尔氢原子理论144

4.5 夫兰克－赫兹实验和原子能级的证实146

4.6 威耳孙－索末菲量子化通则147

第5单元 量子力学的基本概念150

5.1 从光的波粒二象性到德布罗意物质波假说150

5.2 波函数及其统计诠释153

5.3 量子态的普遍迭加原理157

5.4 力学量的平均值和算符表示160

5.5 海森伯不确定关系164

第6单元 薛定谔方程及其对一维问题的应用167

6.1 薜定谔方程167

6.2 一维无限深势阱169

6.3 线性谐振子175

第7单元 力学量的算符表示178

7.1 力学量算符的性质178

7.2 力学量的本征值和本征态181

7.3 动量算符的本征值和本征态186

7.4 能量本征方程定态特征187

7.5 轨道角动量算符的本征值和本征态187

7.6 对易关系和同时测量189

7.7 力学量与哈密顿算符的对易关系守恒量190

8.1 氢原子的定态解三个量子数195

第8单元 氢原子195

8.2 氢原子核外电子的几率分布202

8.3 电流和磁矩204

8.4 类氢离子的光谱规律及其量子力学解释206

第9单元 定态微扰论209

9.1 氦原子的波动方程及其零级近似解209

9.2 非简并定态一级微扰论211

9.3 计算氦原子基态能量214

9.4 碱金属原子光谱规律和能级215

9.5 碱金属原子光谱规律的解释217

10.1 碱金属原子光谱的精细结构222

第10单 元电子自旋222

10.2 电子自旋假说及其实验验证223

10.3 电子自旋的量子力学处理223

10.4 角动量相加矢量模型230

10.5 自旋与轨道相互作用光谱精细结构的解释231

第11单元 多电子原子236

11.1 氦及碱土金属光谱规律和原子能级236

11.2 两个价电子的电子组态和原子态237

11.3 多电子的原子态240

11.4 多电子原子光谱的一般规律242

11.5 原子的壳层结构元素周期表243

11.6 x射线谱简介245

第12单元 磁场中的原子塞曼效应248

12.1 原子的磁矩248

12.2 在外磁场中原子能级的分裂248

12.3 斯特恩－盖拉赫实验的解释250

12.4 塞曼效应251

第13单元 多电子原子（续）254

13.1 全同粒子系波函数的对称性254

13.2 两个电子的自旋波函数255

13.3 正氦和仲氦氦原子激发态的能量256

第14单元 原子核的性质（一）259

14.1 原子核的基本性质259

第三编 原子核物理简介259

14.2 原子核的放射衰变266

第15单元 原子核的性质（二）271

15.1 核力简介272

15.2 射线和物质的相互作用274

15.3 放射性的应用276

15.4 原子核结构模型简介276

16.1 原子核反应280

第16单元 原子核反应280

16.2 原子核反应的各种机制282

16.3 原子核的裂变和原子能284

16.4 原子核的聚变285

第四编 基本粒子物理简介287

第17单元 基本粒子的性质守恒定律和对称原理287

17.1 基本粒子和基本相互作用287

17.2 基本粒子发现简史289

17.3 守恒定律和对称原理293

18.1 共振态296

第18单元 强子分类和层子模型296

18.2 强子分类和层子模型297

18.3 新粒子301

18.4 基本相互作用理论浅说303

第五编 固体物理简介305

第19单元 晶体几何晶体的结合305

学习指南305

本单元有关概念、原理总表306

基本要求307

19.1 固体物理前言308

19.2 晶体内部结构的周期性310

19.3 晶向、晶面和它们的标志倒格子325

19.4 晶体的对称性晶系329

19.5 晶体结合力的普遍性质341

19.6 晶体的基本结合形式347

19.7 晶体的结合与原子结构的关系352

19.8 离子晶体的结合能与马德隆常数355

19.9 密堆积358

小结360

练习题解答361

学习指南365

基本要求365

本单元有关概念、原理总表365

第20单元 晶格振动和晶体的热学性质365

20.1 单元引言366

20.2 晶格振动格波367

20.3 声子晶体的热容量383

20.4 爱因斯坦和德拜模型387

20.5 简正振动非简谐效应392

本单元有关概念、原理总表397

21.1 单元引言397

第21单元 能带论基础397

基本要求397

学习指南397

21.2 金属中的自由电子模型401

21.3 布洛赫定理405

21.4 克龙尼克－潘纳模型410

21.5 能带的计算方法419

21.6 导体、半导体和绝缘体的能带结构423