本套書為“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目（世界名校名家基礎教育系列），是以教育部高等學校物理基礎課程教學指導分委會于2010年頒布的《理工科類大學物理課程教學基本要求》的基本精神為依據(jù)而編寫的，其中不僅吸收了國內(nèi)外同類教材的優(yōu)點，而且還融入了作者在多年教學經(jīng)歷中所積累的成功經(jīng)驗。全套書分上、下兩冊，本書為下冊，內(nèi)容包括振動、波動、波動光學、氣體動理論、熱力學基礎、狹義相對論、量子物理、激光與固體物理等內(nèi)容。全書適合96～128學時教學，可供高等學校理工科各專業(yè)學生使用。
適讀人群 ：高校理工科專業(yè)學生
“世界名校名家基礎教育系列”包括由哈佛大學、普林斯頓大學、麻省理工學院、劍橋大學、耶魯大學、清華大學、北京大學等世界名校名家所著（譯）的物理學、數(shù)學、化學、力學、天文學等高等學校基礎學科教材。
本書是根據(jù)教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會物理基礎課程教學指導分委會于2010年頒布的《理工科類大學物理課程教學基本要求》的基本精神，在總結多年來教學實踐、教學改革和精品課程建設經(jīng)驗的基礎上，吸收國內(nèi)外同類教材的優(yōu)點編寫而成的。本書確保了新教學基本要求中的全部核心內(nèi)容，選擇了一定數(shù)量的擴展內(nèi)容。全套書分為上、下兩冊。上冊包括力學、電磁學兩篇，下冊包括波動和光學、熱學、近代物理三篇。 大學物理是高等學校理工科類各專業(yè)的一門重要基礎理論課程，學生通過學習該課程能夠對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認識和正確的理解，并為進一步學習打下必要而堅實的基礎。大學物理課程在培養(yǎng)學生樹立科學世界觀、探索精神和創(chuàng)新意識方面具有其他課程不可替代的作用，同時可增強學生分析問題和解決問題的能力，實現(xiàn)知識、能力和素質的協(xié)調發(fā)展。為了盡可能編寫出一套可讀性強、易學、易教、好用的大學物理教材，我們在吸收同類教材優(yōu)點和總結多年教學改革實踐經(jīng)驗的基礎上，重新調整了課程體系，加強了重點、難點和理論聯(lián)系實際的內(nèi)容，注意處理好大學物理與中學物理的銜接，強化了近代物理的教學內(nèi)容并將最新的教學研究引入教材中。 本書為了與石油工業(yè)實際相聯(lián)系，在每章的前言部分增加了該章內(nèi)容與石油行業(yè)有關的應用實例，對提高學生的學習興趣和對他們今后專業(yè)基礎課及專業(yè)課的學習都有一定的幫助。同時，本書在每章的練習題后增加了綜合能力與知識拓展和閱讀材料，這些內(nèi)容都側重于物理學原理在石油行業(yè)和工程實際中的應用，以加強學生將所學的物理知識與專業(yè)背景相結合的能力，使學生明確物理學在石油工業(yè)中的重要性，提高他們學習大學物理課程的積極性。這些教學資料也能為教師更好地把大學物理課程與專業(yè)基礎課及專業(yè)課相結合提供一些幫助。但愿這些嘗試能夠切實提高大學物理課程的教學質量、促進學生更好地學習專業(yè)知識和培養(yǎng)學生應用知識的能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。 全書由李元成教授［中國石油大學（華東）］、張靜副教授（長江大學）和鐘壽仙教授［中國石油大學（北京）］擔任主編，鐘壽仙策劃并完成編寫大綱，李元成承擔了全書修改和統(tǒng)稿工作,張靜承擔了綜合能力與知識拓展和閱讀材料的最后統(tǒng)稿工作。參加編寫人員的具體分工：第1章由謝麗（長江大學）編寫，第2章由李元成、鐘壽仙編寫，第3章由李元成、田艷杰［中國石油大學（華東）］編寫，第4章由李元成、展凱云［中國石油大學（華東）］編寫，第5章由謝麗編寫，第6章由張靜編寫，第7章由冷文秀［中國石油大學（北京）］編寫，第8章由張靜編寫，第9章由李紅［中國石油大學（華東）］編寫，第10章由董梅峰［中國石油大學（華東）］編寫，第11章由劉冰［中國石油大學（華東）］、李元成、周廣剛［中國石油大學（北京）］編寫，第12章由李元成、董梅峰編寫，第13章由李元成、陳華東［中國石油大學（華東）］編寫，第14章由鄢嫣（長江大學）編寫，第15章由袁順東［中國石油大學（華東）］編寫，第16章由鄢嫣編寫，第17章由李元成、朱化鳳［中國石油大學（華東）］編寫，專題選講（流體力學、幾何光學）和附錄由李元成編寫，長江大學徐大海教授承擔了第6、8章的審校及部分習題編寫工作，中國石油大學（北京）（克拉瑪依校區(qū)）張晶參加了第2章部分內(nèi)容的編寫工作。 本書在編寫過程中，參考了大量兄弟院校的教材和互聯(lián)網(wǎng)上的資料，這里不能一一列出作者的姓名，謹向相關作者致以衷心的感謝！同時，對參與編寫的三所學校的大學物理課程組的全體教師所給予的幫助和支持深表感謝，正是他們的辛勤工作，才使本書得以不斷完善。三所學校的院系領導也對本書的編寫給予了大力支持，在此表示由衷的感謝！ 本書出版過程中，得到了機械工業(yè)出版社的大力支持，尤其是責任編輯張金奎做了大量細致的協(xié)調和組織工作，并對每一章的稿件做了細致的校對和編輯，付出了大量的精力和心血，編者在此表示誠摯的謝意！ 限于時間緊迫，加之編者水平有限，雖經(jīng)多次審校，書中的疏漏及不當之處在所難免，懇請專家、同行和讀者批評指正。 編 者
李元成，中國石油大學（華東）教授，博士生導師，大學物理精品課程負責人。
鐘壽仙，中國石油大學（北京）教授，物理研究所所長，著有《大學物理解題方法》等著作多部。
張靜，長江大學副教授，博士，從事大學物理教學工作，具有豐富的教學經(jīng)驗。
前言
第三篇 波動和光學 1
第9章 振動 2
引言 2
9.1 簡諧振動 3
9.1.1 簡諧振動的特征和運動方程 3
9.1.2 描述簡諧振動的物理量 5
9.1.3 簡諧振動的旋轉矢量表示法 9
9.1.4 簡諧振動的能量 11
9.2 簡諧振動的合成 13
9.2.1 同方向簡諧振動的合成 13
9.2.2 兩個相互垂直的簡諧振動的合成 18
9.3 簡諧振動的分解 21
9.4 阻尼振動 受迫振動 共振 電磁振蕩
22
9.4.1 阻尼振動 22
9.4.2 受迫振動 24
9.4.3 共振 25
9.4.4 電磁振蕩 27
9.5 非線性振動 混沌 28
9.5.1 非線性振動 28
9.5.2 混沌 31
本章提 要 32
思考題9 32
基礎訓練習題9 33
綜合能力和知識拓展與應用訓練題 35
閱讀材料—振動采油技術簡介 36
第10章 波動 38
引言 38
10.1 機械波的產(chǎn)生和傳播 39
10.1.1 機械波的形成 39
10.1.2 描述波動的物理量 40
10.2 平面簡諧波 42
10.2.1 平面簡諧波的波函數(shù) 42
10.2.2 波函數(shù)的物理意義 44
10.2.3 波動微分方程 47
10.3 波的能量 47
10.3.1 波動能量的傳播 47
10.3.2 能流和能流密度 49
10.4 聲波 超聲波 次聲波 50
10.4.1 聲波 50
*10.4.2 超聲波和次聲波 52
10.5 電磁波 53
10.5.1 電磁波的產(chǎn)生和傳播 53
10.5.2 電磁波的性質 54
10.5.3 電磁波的能量 56
10.5.4 電磁波譜 57
10.6 波的疊加原理 波的干涉 59
10.6.1 波的疊加原理 59
10.6.2 波的干涉 59
10.6.3 駐波 62
10.7 波的衍射 反射 折射 67
10.7.1 惠更斯原理 67
10.7.2 波的衍射 68
10.7.3 波的反射和折射 68
10.8 多普勒效應 70
10.9 沖擊波 72
本章提要 73
思考題10 74
基礎訓練習題10 74
綜合能力和知識拓展與應用訓練題 78
閱讀材料—聲波在油田中的主要應用 79
第11章 波動光學 82
引言 82
11.1 光的相干性 光程 85
11.1.1 光源 85
11.1.2 光的單色性 86
11.1.3 光的相干性及相干光的獲得 86
11.1.4 光程 光程差 88
11.1.5 薄透鏡不產(chǎn)生附加光程差 90
11.1.6 明暗干涉條紋產(chǎn)生的條件 90
11.2 楊氏雙縫干涉實驗 菲涅耳雙面鏡 勞埃
德鏡 90
11.2.1 楊氏雙縫干涉實驗 90
11.2.2 菲涅耳雙面鏡 93
11.2.3 勞埃德鏡 93
11.3 薄膜干涉 95
11.3.1 薄膜干涉的基本原理 95
11.3.2 等傾干涉 96
11.3.3 增反膜與增透膜 97
11.3.4 等厚干涉 99
11.3.5 邁克耳孫干涉儀 104
11.4 單縫衍射和圓孔衍射 106
11.4.1 惠更斯-菲涅耳原理 106
11.4.2 單縫的夫瑯禾費衍射 108
11.4.3 圓孔的夫瑯禾費衍射 112
11.4.4 光學儀器的分辨率 113
11.5 光柵衍射 115
11.5.1 光柵 116
11.5.2 光柵衍射實驗 116
11.5.3 X射線衍射 122
11.6 光的偏振 124
11.6.1 光的偏振態(tài) 124
11.6.2 偏振片 馬呂斯定律 126
11.6.3 布儒斯特定律 129
11.7 光的雙折射現(xiàn)象 130
11.7.1 雙折射現(xiàn)象 130
11.7.2 偏振棱鏡 131
11.8 偏振光的干涉 人工雙折射現(xiàn)象 旋光
現(xiàn)象 132
11.8.1 橢圓偏振光和圓偏振光的獲得 132
11.8.2 偏振光的干涉 134
11.8.3 人工雙折射現(xiàn)象 135
11.8.4 旋光現(xiàn)象 137
本章提要 138
思考題11 139
基礎訓練習題11 140
綜合能力和知識拓展與應用訓練題 146
閱讀材料—光纖光柵傳感器在石油行業(yè)中的
應用 148
第四篇 熱學 149
第12章 氣體動理論 150
引言 150
12.1 基本概念 152
12.1.1 物質的微觀結構模型 152
12.1.2 理想氣體的微觀結構模型 152
12.1.3 宏觀量和微觀量 153
12.1.4 統(tǒng)計規(guī)律和統(tǒng)計平均值 153
12.1.5 狀態(tài)參量 154
12.1.6 平衡態(tài) 準靜態(tài)過程 154
12.1.7 統(tǒng)計假設 155
12.1.8 理想氣體狀態(tài)方程 155
12.2 理想氣體的壓強和溫度的微觀解釋 157
12.2.1 理想氣體的壓強公式及其統(tǒng)計
意義 157
12.2.2 理想氣體的溫度公式及其微觀
意義 159
12.2.3 理想氣體分子的方均根速率 159
12.3 能量按自由度均分定理 理想氣體的內(nèi)
能 161
12.3.1 自由度 161
12.3.2 能量按自由度均分定理 162
12.3.3 理想氣體的內(nèi)能 163
12.4 麥克斯韋分布律 165
12.4.1 速率分布函數(shù) 165
12.4.2 麥克斯韋速率分布律 165
12.4.3 三種統(tǒng)計速率 167
12.4.4 麥克斯韋速度分布律 169
12.5 玻爾茲曼分布律 170
12.5.1 玻爾茲曼分布律的內(nèi)容 170
12.5.2 重力場中大氣密度與壓強按高度的
分布 171
12.6 氣體分子的平均碰撞頻率和 平均自
由程 172
*12.7 氣體輸運現(xiàn)象 174
12.7.1 黏滯現(xiàn)象 175
12.7.2 熱傳導現(xiàn)象 176
12.7.3 擴散現(xiàn)象 177
*12.8 真實氣體 范德瓦爾斯方程 178
本章提要 182
思考題12 183
基礎訓練習題12 184
綜合能力和知識拓展與應用訓練題 187
閱讀材料—工程應用中應用較廣的狀態(tài)
方程 187
第13章 熱力學基礎 189
引言 189
13.1 熱力學第一定律 190
13.1.1 內(nèi)能 190
13.1.2 功 190
13.1.3 熱量 191
13.1.4 熱力學第一定律的內(nèi)容 192
13.2 熱力學第一定律的應用 193
13.2.1 等體過程 193
13.2.2 等壓過程 194
13.2.3 理想氣體的摩爾定容熱
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