目录

前言

第1章 热现象及其微观机制

1.1描述热现象的物理参量

1.2热平衡

1.3理想气体的状态方程

1.4分子的热运动

1.5系统的内能

1.6热与功

1.7气体分子运动论基础

1.8实际气体的状态方程

1.9热量的测量

1.10热传递的各种形式

第2章 物态及物态变化

2.1固态

2.2液态

2.3熔化与凝固

2.4升华与凝华

2.5汽化与液化

2.6三相图

第3章 准静态过程与热力学第一定律

3.1准静态热力学过程

3.2功

3.3热量

3.4内能

3.5热力学第一定律

3.6热力学第一定律对理想气体的应用

第4章 热力学循环与热力学第二定律

4.1循环过程

4.2热机循环

4.3制冷机循环

4.4热过程的不可逆性

4.5热力学第二定律

第5章 几何光学的物理基础

5.1光线与几何光学的实验定律

5.2费马原理

5.3光在平面上的反射

5.4光在平面上的折射

5.5变折射率光学

第6章 透镜与透镜组的成像

6.1成像的基本概念

6.2傍轴光经球面折射成像

6.3傍轴光经球面反射成像

6.4傍轴光经薄透镜成像

6.5透镜组成像

6.6焦距的实验测量

6.7非傍轴光成像

第7章 光学成像仪器

7.1眼睛

7.2目镜

7.3物镜

7.4显微镜

7.5望远镜

7.6照相机

第8章 波动光学基础

8.1光波场

8.2定态光波的数学表示

8.3光程与相位

8.4傍轴条件与远场条件

8.5光波的叠加

8.6光的偏振特性

8.7光的各种偏振态

8.8光与物质的相互作用

第9章 光的干涉

9.1杨氏干涉与相干光的获得

9.2两列相干光的干涉花样

9.3光的干涉装置概述

9.4分波前的干涉装置

9.5薄膜干涉

9.6分振幅的干涉装置

9.7光的空间相干性与时间相干性

第10章 光的衍射

10.1惠更斯菲涅耳原理

10.2夫琅禾费单缝和矩孔衍射

10.3夫琅禾费圆孔衍射

第11章狭义相对论

11.1物理规律与参考系

11.2光速不变与相对性原理

11.3洛伦兹变换

11.4相对论力学

第12章 原子的结构与能级

12.1汤姆孙的原子模型

12.2卢瑟福的原子模型

12.3氢原子的光谱

12.4玻尔的氢原子模型

12.5类氢离子的光谱

12.6夫兰克赫兹实验

第13章 量子力学初步

13.1量子论的实验依据

13.2物质的波粒二象性

13.3波粒二象性的必然结果——量子态

13.4不确定关系

13.5波函数及其统计解释

第14章 原子核物理概论

14.1原子核的基本情况

14.2核力

14.3放射性核衰变

14.4核反应

14.5核裂变

14.6核聚变

参考文献

本书是为高中生参加全国中学生物理竞赛（也称“物理奥赛”）而编写的一本辅导教材，内容包括热学、光学、狭义相对论、原子物理及核物理。上述内容是物理学的重要组成部分，也是近代物理学发展和应用的主要领域。据作者粗略统计，这些内容在历年的竞赛试题中约占35%。为了便于学生自学，一方面，对每一部分内容都从实验和理论方面进行了详细的论述；另一方面，列举了大量的习题，并进行了详细的解答，特别是对历年的竞赛题目，都采用与参考答案不同的方法进行了讲解，并对部分试题加以点评。这样做的目的，是使读者学有所得，能对光学、热学和近代物理学的基础内容有较全面和正确的认识，使自己已有的物理知识进一步深化，从而使读者具备坚实的物理基础，能够处理较复杂的物理问题。本书采用高中阶段的数学知识处理所涉及的问题。例如，对于光的干涉、衍射，用振幅矢量法进行讲解，从而避免了复数和积分的运算；对于波粒二象性的内容，则从相关的实验总结出相应的结论，等等。本书既便于学生自学，也可供中学教师作为参考资料使用。

图书特色

本书在构思和写作的过程中，尽量将热学、光学和近代物理学中最基本、最核心、最重要的部分系统地加以阐述，又力求深入浅出、简明扼要。为了做到这一点，每一单元都首先介绍重要的物理模型，之后围绕核心内容进行阐述。例如，热学部分讲述在平衡态和准静态过程中的热力学定律及其应用；几何光学部分讲述建立在三大实验定律基础之上的以光线为模型的高斯成像理论；波动光学部分则讲述以光波的叠加原理为基础的高频电磁辐射的相干叠加和非相干叠加；相对论部分重点阐述以光速不变为基础的时空关联和时空变换关系；量子力学部分则从实验上讲述波粒二象性的物理基础，以及由此得到的量子态和不确定原理；原子物理部分讲述以卢瑟福核式结构模型为基础、基于量子原则的玻尔原子理论；原子核部分，一方面讲述原子核的构成和粒子的简单分类，另一方面讲述粒子之间的相互作用所遵循的守恒律。对每一部分，都兼顾实验的准确性和理论的完整性。

为了使学生能够对这些内容有较深刻的认识并且可以灵活地运用，书中列举了大量结合实际的例题，并对部分竞赛试题用独特而巧妙的方法加以求解。例如，历来求解光束通过光楔的问题，都是采用折射定律进行推算的，这样做，既繁琐，又要在计算过程中多次采用近似方法加以处理。本书则将这一过程作为两次连续的成像过程进行处理，非常简洁地得到了答案，因为成像公式是已经作过傍轴近似的定理，故用以解决这类问题，就无需再从基本的近似做起。书中类似的例题还有许多，相信学生在阅读之后一定会有新的体会。