本书是在《大学物理（第六版）》体系的基础上，根据教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会编制的《理工科类大学物理课程教学基本要求（2023年版）》，结合21世纪创新人才培养的需求修订而成的。本书分为上、下两册，上册包括力学（经典力学和相对论力学）、振动和波动、热物理学，下册包括电磁学、光学、量子物理基础及其应用，书中涵盖了教学基本要求中所有的核心内容和拓展内容，供不同的专业选用，此次修订精简和深化了经典物理内容，精选和强化了近代物理内容，并采用二维码链接的方式新增了大量工程技术应用与前沿物理进展案例、物理学家简介和近几年我国在科技发展中取得的重大成就等阅读材料，以开阔学生视野，激发学生学习兴趣、爱国热情和使命感，培养科学素养与创新精神。本书配套有电子教案、数字教材、微课视频、题库、交互模拟测试等。
样章试读
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前言
第四篇 电磁学
第10章 真空中的静电场 3
10.1 电荷 库仑定律 3
10.1.1 电荷 3
10.1.2 库仑定律 5
10.1.3 静电力的叠加原理 6
10.2 电场 电场强度 7
10.2.1 电场 7
10.2.2 电场强度 7
10.2.3 点电荷和点电荷系的电场强度 8
10.2.4 场强叠加原理的应用 9
10.3 电通量 静电场的高斯定理 16
10.3.1 电场线 16
10.3.2 电场强度通量 17
10.3.3 静电场的高斯定理 19
10.3.4 高斯定理的应用 21
10.4 静电场的环路定理 电势 25
10.4.1 静电力做功与路径无关 25
10.4.2 静电场的环路定理 26
10.4.3 电势能 27
10.4.4 电势 电势差 27
10.4.5 点电荷电场中的电势 电势的叠加原理 28
10.4.6 电势的计算 29
10.5 等势面 电势梯度 32
10.5.1 等势面 32
10.5.2 电势梯度 34
10.5.3 电势梯度与电场强度的关系 34
习题10 36
第11章 静电场中的导体和电介质 40
11.1 静电场中的导体 40
11.1.1 导体静电平衡的条件 40
11.1.2 静电平衡时导体上电荷的分布 41
11.1.3 导体表面外附近一点的场强 43
11.1.4 静电屏蔽 45
11.2 电容和电容器 48
11.2.1 孤立导体的电容 48
11.2.2 电容器的电容 48
11.2.3 几种常见电容器及其电容 49
11.2.4 电容器的连接 51
11.3 电介质的极化 53
11.3.1 电介质对电场和电容器电容的影响 53
11.3.2 极化的微观机制 54
11.3.3 电极化强度 56
11.4 电介质中的静电场 58
11.4.1 电介质中的电场强度 58
11.4.2 有电介质存在时的高斯定理 59
11.4.3 D、E、P之间的关系 60
11.5 静电场的能量 61
11.5.1 电容器的电能 61
11.5.2 静电场的能量和能量密度 62
习题11 65
第12章 真空中的稳恒磁场 69
12.1 电流 电流密度 69
12.1.1 电流的形成 电流强度 69
12.1.2 电流密度 70
12.2 电源 电动势 基尔霍夫定律 71
12.2.1 电源 71
12.2.2 电动势 72
12.2.3 基尔霍夫定律 73
12.3 基本磁现象 磁感应强度 74
12.3.1 磁现象及其起源 74
12.3.2 磁场 磁感应强度矢量 75
12.4 毕奥？萨伐尔定律及应用 77
12.4.1 毕奥？萨伐尔定律 77
12.4.2 磁场叠加原理 77
12.4.3 毕奥？萨伐尔定律的应用 78
12.4.4 运动电荷的磁场 84
12.5 磁感线 磁通量 磁场的高斯定理 85
12.5.1 磁感线 85
12.5.2 磁通量 86
12.5.3 磁场的高斯定理 87
12.6 安培环路定理及其应用 88
12.6.1 安培环路定理 88
12.6.2 安培环路定理的应用 90
12.7 磁场对载流导线的作用 93
12.7.1 安培定律 93
12.7.2 电流单位的定义 95
12.7.3 磁场对载流线圈的作用 磁矩 96
12.8 磁场对运动电荷的作用 97
12.8.1 洛伦兹力 98
12.8.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 98
12.8.3 带电粒子在非均匀磁场中的运动 99
12.9 带电粒子在电磁场中的运动 100
12.9.1 霍尔效应 100
12.9.2 电子荷质比的测定 102
习题12 103
第13章 介质中的磁场 109
13.1 磁介质及其磁化 109
13.1.1 磁介质的分类 109
13.1.2 介质磁化的微观机制 110
13.1.3 磁化强度与磁化电流 112
13.2 磁介质中的磁场 114
13.2.1 磁介质中的安培环路定理 114
13.2.2 磁场强度 114
13.3 铁磁质 116
13.3.1 铁磁质的特点 116
13.3.2 铁磁质的起始磁化曲线 磁滞回线 116
13.3.3 铁磁质的分类 117
13.3.4 磁畴 118
习题13 120
第14章 变化电磁场的基本规律 121
14.1 电磁感应基本定律 121
14.1.1 电磁感应现象 121
14.1.2 楞次定律 122
14.1.3 法拉第电磁感应定律 122
14.1.4 感应电流和感应电量 123
14.2 动生电动势及其计算 125
14.2.1 动生电动势 125
14.2.2 动生电动势的计算 127
14.3 感生电动势 感生电场 130
14.3.1 感生电动势 130
14.3.2 感生电场 130
14.3.3 感生电动势的计算 132
14.3.4 涡电流 133
14.3.5 电子感应加速器 134
14.4 自感 互感 136
14.4.1 自感 136
14.4.2 互感 138
14.5 自感磁能和磁场能量 141
14.5.1 暂态过程 141
14.5.2 自感磁能 142
14.5.3 磁场能量和磁场能量密度 142
14.6 麦克斯韦电磁场理论 144
14.6.1 位移电流 144
14.6.2 麦克斯韦方程组的积分形式 147
14.7 电磁振荡 电磁波 149
14.7.1 LC振荡电路 149
14.7.2 电磁波的产生和传播 151
14.7.3 真空中的电磁波及其特性 152
14.7.4 电磁波的能量 153
14.7.5 电磁波谱 154
习题14 155
第五篇 光学
第15章 波动光学 163
15.1 光源 光的相干性 163
15.1.1 光源 163
15.1.2 光的单色性 163
15.1.3 光的相干性及相干光的获得 164
15.2 光程 光程差 165
15.3 双缝干涉实验 167
15.3.1 杨氏双缝实验 167
15.3.2 劳埃德镜实验 172
15.3.3 空间相干性和时间相干性 172
15.4 薄膜干涉 174
15.4.1 薄膜干涉的光程差 174
15.4.2 等倾干涉 177
15.4.3 等厚干涉 178
15.4.4 薄膜干涉的应用 182
15.5 迈克耳孙干涉仪 186
15.6 光的衍射现象 惠更斯？菲涅耳原理 188
15.6.1 光的衍射现象 188
15.6.2 菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 189
15.6.3 惠更斯？菲涅耳原理 189
15.7 单缝的夫琅禾费衍射 190
15.7.1 实验装置和现象 190
15.7.2 半波带法 191
15.7.3 振幅矢量法推导单缝衍射的光强公式 195
15.8 圆孔夫琅禾费衍射 光学仪器的分辨率 197
15.8.1 圆孔夫琅禾费衍射 197
15.8.2 光学仪器的分辨率 198
15.9 光栅衍射 200
15.9.1 光栅及光栅衍射条纹的形成 200
15.9.2 光栅衍射方程 202
15.9.3 光栅光谱 204
15.9.4 光栅的分辨本领 205
15.10 X射线的衍射 布拉格方程 208
15.10.1 X射线的衍射现象 劳厄实验 208
15.10.2 布拉格方程 208
15.11 光的偏振性 自然光和偏振光 210
15.11.1 自然光 210
15.11.2 线偏振光与部分偏振光 210
15.11.3 圆偏振光和椭圆偏振光 211
15.12 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律 211
15.12.1 偏振片的起偏和检偏 211
15.12.2 马吕斯定律 212
15.13 反射和折射时光的偏振 布儒斯特定律 214
15.14 光的双折射 217
15.14.1 光的双折射现象 217
15.14.2 晶体的光轴和光线的主平面 217
15.14.3 惠更斯原理解释双折射现象 218
15.14.4 晶体的二向色性 220
15.15 偏振光的干涉 波晶片 人为双折射 221
15.15.1 偏振光的干涉 221
15.15.2 波晶片 222
15.15.3 人为双折射 223
15.16 旋光现象 224
习题15 225
第六篇 量子物理基础及其应用
第16章 从经典物理到量子物理 233
16.1 黑体辐射 普朗克的能量子假说 233
16.1.1 热辐射的基本概念 233
16.1.2 黑体和基尔霍夫定律 234
16.1.3 黑体辐射的基本规律 235
16.1.4 经典物理学的困难 236
16.1.5 普朗克的能量子假说 237
16.2 光电效应 爱因斯坦的光量子论 239
16.2.1 光电效应的实验规律 239
16.2.2 经典物理学的困难 242
16.2.3 爱因斯坦的光量子论 242
16.2.4 光的波粒二象性 243
16.3 康普顿散射 247
16.3.1 康普顿散射效应 247
16.3.2 光量子论对康普顿效应的解释 248
16.4 原子结构和原子光谱 玻尔的量子论 249
16.4.1 原子结构的模型 249
16.4.2 原子光谱 250
16.4.3 经典物理的困难 251
16.4.4 玻尔的量子论 252
16.4.5 玻尔的量子论的局限 255
习题16 257
第17章 量子力学基础 259
17.1 实物粒子的波粒二象性 德布罗意波 259
17.1.1 实物粒子的波粒二象性 259
17.1.2 德布罗意波的实验证明 261
17.2 波函数及其物理意义 263
17.2.1 波函数 263
17.2.2 波函数的物理意义 263
17.2.3 波函数的归一化及标准条件 265
17.2.4 态叠加原理 266
17.3 不确定性原理 267
17.3.1 电子单缝衍射实验 267
17.3.2 海森伯不确定性原理 268
17.4 薛定谔方程 270
17.4.1 含时薛定谔方程 270
17.4.2 定态薛定谔方程 272
17.5 一维定态问题 273
17.5.1 一维无限深方势阱 273
17.5.2 一维谐振子 277
17.5.3 方势垒贯穿 278
17.6 力学量与厄米算符 281
17.6.1 厄米算符 281
17.6.2 力学量算符的构造 286
17.7 对易关系 287
17.8 氢原子 291
17.8.1 在库仑势场中运动的电子的薛定谔方程 291
17.8.2 L2 和 L_z 的共同本征函数 292
17.8.3 径向部分的解 293
17.8.4 氢原子波函数和能级简并度 294
17.8.5 电子自旋和第四个量子数 297
17.9 全同粒子 多电子原子和元素周期表 299
17.9.1 全同性原理 299
17.9.2 多电子原子系统的能量状态和壳层结构 300
17.9.3 元素周期表 301
17.10 定态非简并微扰理论 303
17.10.1 非简并能级的一级修正 304
17.10.2 本征函数的一级修正 304
17.11 变分法 306
17.11.1 变分法的基本思想 306
17.11.2 氦原子的基态能量 307
习题17 309
第18章 量子信息科学简介 312
18.1 量子纠缠 EPR佯谬 贝尔不等式 312
18.1.1 量子纠缠 312
18.1.2 EPR佯谬 315
18.1.3 贝尔不等式 317
18.2 量子信息科学的基本概念 318
18.2.1 经典比特和量子比特 318
18.2.2 量子态不可克隆定理 318
18.2.3 贝尔态 320
18.3 量子通信 320
18.3.1 量子密集编码 320
18.3.2 量子隐形传态 323
18.3.3 量子密钥分发 324
18.4 量子计算 328
18.4.1 量子寄存器 328
18.4.2 量子逻辑门 329
18.4.3 量子算法 332
习题18 333
第19章 分子与固体 335
19.1 分子结构 335
19.2 分子的转动和振动能级 339
19.2.1 分子的转动 339
19.2.2 分子的振动 341
19.3 金属中自由电子的分布规律 345
19.3.1 金属中自由电子按能量的分布 345
19.3.2 金属导电的量子论解释 348
19.4 固体的能带结构 350
19.4.1 固体的基础知识 350
19.4.2 电子共有化 350
19.4.3 能带的形成 351
19.4.4 导体、半导体和绝缘体 352
19.5 半导体 353
19.5.1 半导体的导电机理 353
19.5.2 PN结 354
19.5.3 光生伏打效应 355
19.6 超导 356
19.6.1 超导体的转变温度 356
19.6.2 超导体的特性 356
19.6.3 超导体的应用 357
习题19 358
第20章 原子核和基本粒子简介 359
20.1 原子核的组成和基本性质 359
20.1.1 原子核的组成 359
20.1.2 原子核的大小 359
20.1.3 原子核的自旋与核磁矩 360
20.1.4 原子核的结合能和质量亏损 360
20.2 核力与原子核结构 361
20.2.1 核力 361
20.2.2 原子核结构模型 362
20.3 原子核衰变 363
20.3.1 放射性衰变基本规律 363
20.3.2 原子核的放射性衰变 364
20.4 基本粒子简介 367
20.4.1 粒子间的相互作用 367
20.4.2 强子的夸克模型 368
20.4.3 守恒定律 369
20.4.4 粒子的分类和基本粒子 370
20.4.5 粒子物理面临的困难和方向 371
习题20 372
习题参考答案及交互模拟测试 373
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