物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质运动很基本很普遍的形式及其相互转化规律的科学。物理学的研究对象具有极大的普遍性广泛地应用于生产技术的各个部门，他是自然科学和工程技术的基础。本教材是以物理学基础为内容，作为理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课的使用教材，主要讲授力学、热学、振动和波动、电磁学、光学、狭义相对量和量子物理基础等内容。通过本教材的学习，使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，对基础学科为现代科技发展和应用有较深理解，培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识，为进一步学习打下坚实的基础。

目录
前言
第9章 稳恒电流 1
9.1 电流强度和电流密度 1
9.1.1 电流 1
9.1.2 电流密度 2
9.1.3 稳恒电流的条件 3
9.1.4 稳恒电流的电流密度 4
9.2 欧姆定律的微分形式 4
9.3 电源电动势 5
9.4 全电路欧姆定律 7
习题 9
0章 稳恒磁场 10
10.1 磁现象及其描述 11
10.1.1 基本的磁现象 11
10.1.2 磁场 磁感应强度 13
10.2 毕奥-萨伐尔定律及其应用 16
10.2.1 毕奥-萨伐尔定律 16
10.2.2 毕奥-萨伐尔定律的应用 17
*10.2.3 镜像对称电流元定理 22
10.2.4 运动电荷产生的磁场 23
10.3 磁感线 磁通量 磁场的高斯定理 24
10.3.1 磁感线 24
10.3.2 磁通量 25
10.3.3 磁场的高斯定理 26
10.4 磁场的安培环路定理及应用举例 27
10.4.1 磁场的安培环路定理 27
10.4.2 磁场的安培环路定理应用举例 31
10.5 洛伦兹力及其应用 36
10.5.1 洛伦兹力 36
10.5.2 洛伦兹力的应用 38
10.6 磁场对电流的作用 48
10.6.1 安培力 48
10.6.2 安培定律的应用 50
10.6.3 磁力的功 58
10.7 磁介质中的磁场 58
10.7.1 磁介质的分类 59
10.7.2 原子中电子的磁矩 分子磁矩 60
10.7.3 顺磁质和抗磁质的磁化机制 62
10.7.4 磁化电流 磁化强度 63
10.7.5 存在磁介质时的磁场的基本规律 66
10.7.6 铁磁质 69
【阅读材料】——磁单极子 74
习题 76
1章 电磁感应 83
11.1 电磁感应定律 84
11.1.1 电磁感应的发现过程 84
11.1.2 产生感应电流的几个典型实验 84
11.1.3 感应电动势大小和方向的判定 85
11.2 动生电动势 90
11.2.1 从宏观运动导线切割磁感线描述动生电动势 90
11.2.2 从微观角度分析动生电动势产生的原因 90
11.2.3 从功能转化角度理解动生电动势 91
11.2.4 动生电动势应用举例 91
11.3 感生电动势 95
11.3.1 产生感生电动势的原因——感应电场 95
11.3.2 感应电场的应用 97
11.4 自感与互感 磁场的能量 102
11.4.1 自感电动势 102
11.4.2 磁场的能量 104
11.4.3 互感现象 106
11.5 电磁场理论的基本概念 108
11.5.1 变化的电场产生磁场——位移电流 108
11.5.2 电磁场 麦克斯韦方程组 112
11.5.3 电磁波 114
【阅读材料】——超导与超导磁悬浮 115
习题 117
第五篇 光 学
2章 几何光学 127
12.1 几何光学的基本定律 128
12.1.1 几何光学的四个基本定律 128
12.1.2 费马原理 129
12.1.3 单心光束 实像和虚像 130
12.1.4 光在平面上的反射和折射 130
12.2 光在球面上的反射和折射 132
12.2.1 球面反射对光束单心性的破坏 133
12.2.2 近轴光线下球面反射的物像公式 134
12.2.3 球面折射对光束单心性的破坏 134
12.2.4 近轴光线下球面折射的物像公式 135
12.2.5 共轴球面系统的成像公式 136
12.3 薄透镜 136
12.3.1 近轴条件下薄透镜的物像公式 136
12.3.2 薄透镜作图求像法 138
【阅读材料】 140
习题 142
3章 光的干涉 143
13.1 光的相干性 144
13.1.1 光是电磁波 144
13.1.2 相干光 146
13.1.3 相干光的获得 147
13.1.4 干涉加强或减弱的条件 147
13.1.5 光源的相干长度 149
13.2 杨氏双缝干涉 150
13.2.1 实验装置 150
13.2.2 杨氏双缝干涉的条纹分布及其特征 151
13.2.3 其他双缝型的干涉实验 153
13.3 光程与光程差 155
13.3.1 光程 155
13.3.2 光程差 156
13.3.3 透镜不引起额外的光程差 156
13.4 薄膜干涉 158
13.4.1 薄膜等倾干涉 158
13.4.2 薄膜等厚干涉 163
13.5 迈克耳孙干涉仪 168
【阅读材料】——Morpho 蝴蝶翅膀的结构色 171
习题 173
4章 光的衍射 178
14.1 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 179
14.1.1 光的衍射现象 179
14.1.2 惠更斯-菲涅耳原理 180
14.1.3 衍射现象的分类 180
14.2 夫琅禾费单缝衍射 181
14.2.1 菲涅耳半波带法 182
14.2.2 旋转矢量法 183
14.2.3 条纹分布及间距 186
14.2.4 单缝衍射特征 187
14.2.5 衍射和干涉的区别与联系 187
14.3 光栅衍射 188
14.3.1 光栅 188
14.3.2 光栅衍射现象 189
14.3.3 光栅衍射图样的形成 190
14.4 夫琅禾费圆孔衍射 光学仪器的分辨本领 195
14.4.1 夫琅禾费圆孔衍射 195
14.4.2 光学仪器的分辨本领 196
【阅读材料】 198
习题 200
5章 光的偏振 204
15.1 自然光与偏振光 205
15.1.1 自然光 205
15.1.2 线偏振光 206
15.1.3 部分偏振光 207
15.2 偏振片的起偏与检偏 马吕斯定律 207
15.2.1 偏振片的起偏与检偏 207
15.2.2 马吕斯定律 209
15.3 反射和折射时光的偏振 布儒斯特定律 210
15.3.1 反射和折射时光的偏振 210
15.3.2 布儒斯特定律 211
15.4 光通过晶体时的偏振现象 212
15.4.1 双折射现象 o 光和e 光 212
15.4.2 晶体光学器件 213
15.5 偏振光的应用 214
15.5.1 偏振片的应用 214
15.5.2 光弹性效应 215
15.5.3 电光效应 216
15.5.4 旋光效应 217
【阅读材料】——液晶的电光效应及其应用 217
习题 219
第六篇 近代物理学
6章 相对论基础 223
16.1 经典力学的相对性原理 伽利略变换 224
16.1.1 绝对的时空观 224
16.1.2 经典力学的相对性原理 224
16.1.3 伽利略变换 225
16.1.4 伽利略变换遇到的困难 226
16.1.5 迈克耳孙-莫雷实验 227
16.2 狭义相对论的两条基本假设和时空观 229
16.2.1 狭义相对论的两条基本假设 229
16.2.2 狭义相对论的时空观 230
16.3 洛伦兹变换 235
16.3.1 洛伦兹坐标和时间变换 235
16.3.2 时间顺序的相对性 237
16.3.3 相对论速度变换 239
16.4 狭义相对论动力学基础 241
16.4.1 相对论质量 241
16.4.2 相对论动力学基本方程 243
16.4.3 相对论动能 243
16.4.4 相对论能量 质能关系式 243
16.4.5 动量和能量的关系 244
16.5 广义相对论简介 245
16.5.1 等效原理和广义相对性原理 245
16.5.2 广义相对论的可观测效应 248
【阅读材料】——黑洞 252
习题 256
7章 早期的量子论 258
17.1 黑体辐射和普朗克能量子假说 259
17.1.1 热辐射的单色辐射出射度 259
17.1.2 绝对黑体热辐射的实验规律和经典理论的困难 260
17.1.3 普朗克能量子假说 263
17.1.4 对应原理 263
17.2 光电效应 264
17.2.1 光电效应的实验规律 264
17.2.2 经典理论的困难 266
17.2.3 爱因斯坦光量子假说以及对光电效应实验的解释 266
17.3 光的波粒二象性 268
17.4 康普顿效应 270
17.4.1 康普顿效应的实验规律 270
17.4.2 经典理论的困难 271
17.4.3 康普顿效应的正确解释 271
17.5 氢原子的玻尔理论 274
17.5.1 氢原子光谱的实验规律 274
17.5.2 卢瑟福的原子核式模型 275
17.5.3 氢原子的玻尔理论 275
17.5.4 弗兰克-赫兹实验 278
【阅读材料】——光电效应在近代技术中的应用 280
习题 281
8章 量子力学基础 283
18.1 实物粒子的波粒二象性 284
18.1.1 德布罗意假设 284
18.1.2 电子衍射实验 285
18.2 微观粒子的状态描述 287
18.2.1 概率波 287
18.2.2 不确定性原理 290
18.2.3 波函数 293
18.3 微观粒子的运动方程 294
18.3.1 定态薛定谔方程 295
18.3.2 一维定态问题 298
18.4 氢原子 电子自旋 四个量子数 303
18.4.1 氢原子 303
18.4.2 电子自旋 305
18.4.3 四个量子数 306
18.5 原子的壳层结构 307
18.5.1 泡利不相容原理 307
18.5.2 能量最小原理 308
【阅读材料】——“墨子号”量子科学实验卫星 308
习题 311
9章 激光 312
19.1 自发辐射 受激辐射 受激吸收 313
19.1.1 自发辐射 313
19.1.2 受激辐射 314
19.1.3 受激吸收 314
19.2 激光器的基本原理 315
19.2.1 粒子数反转 315
19.2.2 光增益 316
19.2.3 激光的产生过程 317
19.2.4 谐振腔 318
19.2.5 激光形成的阈值条件 319
19.3 激光的纵模 319
19.4 激光的特性与应用 321
19.4.1 激光的特性 321
19.4.2 激光的应用 322
【阅读材料】——激光冷却与捕陷原子 322
习题 325
第20章 固体中的电子 326
20.1 自由电子按能量的分布 327
20.1.1 电子共有化 自由电子 327
20.1.2 自由电子的量子化特征 328
20.1.3 自由电子数按能量的分布 328
20.1.4 费米参量 329
20.1.5 态密度 330
20.2 金属导电的量子论解释 332
20.3 能带 绝缘体 导体 半导体 333
20.3.1 能带的形成 333
20.3.2 能带中电子的分布 334
20.3.3 满带 空带 导带 335
20.3.4 绝缘体 导体 半导体 335
20.4 本征半导体 杂质半导体 pn 结 337
20.4.1 本征半导体 337
20.4.2 杂质半导体 337
20.4.3 pn 结 339
20.5 半导体器件 340
20.5.1 发光二极管 340
20.5.2 光电池 341
20.5.3 半导体三极管 341
20.5.4 金属氧化物场效应管 342
20.5.5 集成电路 342
习题 343
习题答案 344
参考文献 353
附录 354