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第1章 原子的運動 1
§ 1-1 引言 1
§ 1-2 物質是原子構成的 2
§ 1-3 原子過程 5
§ 1-4 化學反應 7
第2章 基本物理 11
§ 2-1 引言 11
§ 2-2 1920年以前的物理學 13
§ 2-3 量子物理學 16
§ 2-4 原子核與粒子 18
第3章 物理學與其他科學的關係 22
§ 3-1 引言 22
§ 3-2 化學 22
§ 3-3 生物學 23
§ 3-4 天文學 28
§ 3-5 地質學 29
§ 3-6 心理學 30
§ 3-7 情況何以會如此 31
第4章 能量守恒 33
§ 4-1 什麼是能量 33
§ 4-2 重力勢能 34
§ 4-3 動能 38
§ 4-4 能量的其他形式 39
第5章 時間與距離 42
§ 5-1 運動 42
§ 5-2 時間 42
§ 5-3 短的時間 43
§ 5-4 長的時間 45
§ 5-5 時間的單位和標準 47
§ 5-6 長的距離 47
§ 5-7 短的距離 50
第6章 概率 54
§ 6-1 機會和可能性 54
§ 6-2 漲落 56
§ 6-3 無規行走 59
§ 6-4 概率分布 62
§ 6-5 不確定性原理 64
第7章 萬有引力理論 67
§ 7-1 行星運動 67
§ 7-2 開普勒定律 67
§ 7-3 動力學的發展 68
§ 7-4 牛頓引力定律 69
§ 7-5 萬有引力 72
§ 7-6 卡文迪什實驗 76
§ 7-7 什麼是引力 77
§ 7-8 引力與相對論 79
第8章 運動 80
§ 8-1 運動的描述 80
§ 8-2 速率 82
§ 8-3 速率作為導數 85
§ 8-4 距離作為積分 86
§ 8-5 加速度 88
第9章 牛頓的動力學定律 91
§ 9-1 動量和力 91
§ 9-2 速率與速度 92
§ 9-3 速度、加速度以及力的分量 93
§ 9-4 什麼是力 94
§ 9-5 動力學方程的含義 95
§ 9-6 方程的數值解 95
§ 9-7 行星運動 97
第10章 動量守恒 102
§ 10-1 牛頓第三定律 102
§ 10-2 動量守恒 103
§ 10-3 動量是守恒的 105
§ 10-4 動量和能量 108
§ 10-5 相對論性動量 110
第11章 矢量 112
§ 11-1 物理學中的對稱性 112
§ 11-2 平移 113
§ 11-3 轉動 114
§ 11-4 矢量 117
§ 11-5 矢量代數 118
§ 11-6 牛頓定律的矢量錶示法 120
§ 11-7 矢量的標積 121
第12章 力的特性 124
§ 12-1 什麼是力 124
§ 12-2 摩擦力 126
§ 12-3 分子力 129
§ 12-4 基本力、場 130
§ 12-5 贋力 133
§ 12-6 核力 135
第13章 功與勢能（上） 136
§ 13-1 落體的能量 136
§ 13-2 萬有引力所做的功 139
§ 13-3 能量的求和 142
§ 13-4 巨大物體的引力場 143
第14章 功與勢能（下） 146
§ 14-1 功 146
§ 14-2 約束運動 147
§ 14-3 保守力 148
§ 14-4 非保守力 151
§ 14-5 勢與場 152
第15章 狹義相對論 156
§ 15-1 相對性原理 156
§ 15-2 洛倫茲變換 158
§ 15-3 邁剋耳遜莫雷實驗 159
§ 15-4 時間的變換 161
§ 15-5 洛倫茲收縮 163
§ 15-6 同時性 163
§ 15-7 四維矢量 164
§ 15-8 相對論動力學 165
§ 15-9 質能相當性 166
第16章 相對論中的能量與動量 168
§ 16-1 相對論與哲學傢 168
§ 16-2 孿生子佯謬 170
§ 16-3 速度的變換 171
§ 16-4 相對論性質量 173
§ 16-5 相對論性能量 176
第17章 時空 178
§ 17-1 時空幾何學 178
§ 17-2 時空間隔 180
§ 17-3 過去，現在和將來 181
§ 17-4 四維矢量的進一步討論 182
§ 17-5 四維矢量代數 184
第18章 二維空間中的轉動 187
§ 18-1 質心 187
§ 18-2 剛體的轉動 189
§ 18-3 角動量 191
§ 18-4 角動量守恒 193
第19章 質心、轉動慣量 195
§ 19-1 質心的性質 195
§ 19-2 質心位置的確定 198
§ 19-3 轉動慣量的求法 199
§ 19-4 轉動動能 201
第20章 空間轉動 204
§ 20-1 三維空間中的轉矩 204
§ 20-2 用叉積錶示的轉動方程式 208
§ 20-3 迴轉儀 209
§ 20-4 固體的角動量 211
第21章 諧振子 213
§ 21-1 綫性微分方程 213
§ 21-2 諧振子 213
§ 21-3 簡諧運動和圓周運動 216
§ 21-4 初始條件 217
§ 21-5 受迫振動 218
第22章 代數學 220
§ 22-1 加法和乘法 220
§ 22-2 逆運算 221
§ 22-3 抽象和推廣 222
§ 22-4 無理數的近似計算 223
§ 22-5 復數 226
§ 22-6 虛指數 229
第23章 共振 231
§ 23-1 復數和簡諧運動 231
§ 23-2 有阻尼的受迫振子 233
§ 23-3 電共振 235
§ 23-4 自然界中的共振現象 237
第24章 瞬變態 242
§ 24-1 振子的能量 242
§ 24-2 阻尼振動 244
§ 24-3 電瞬變態 246
第25章 綫性係統及其綜述 249
§ 25-1 綫性微分方程 249
§ 25-2 解的疊加 250
§ 25-3 綫性係統中的振動 253
§ 25-4 物理學中的類比 255
§ 25-5 串聯和並聯阻抗 257
第26章 光學：最短時間原理 259
§ 26-1 光 259
§ 26-2 反射與摺射 260
§ 26-3 費馬最短時間原理 261
§ 26-4 費馬原理的應用 263
§ 26-5 費馬原理的更精確錶述 267
§ 26-6 最短時間原理是怎樣起作用的 268
第27章 幾何光學 269
§ 27-1 引言 269
§ 27-2 球麵的焦距 269
§ 27-3 透鏡的焦距 272
§ 27-4 放大率 274
§ 27-5 透鏡組 275
§ 27-6 像差 276
§ 27-7 分辨本領 276
第28章 電磁輻射 278
§ 28-1 電磁學 278
§ 28-2 輻射 280
§ 28-3 偶極輻射子 282
§ 28-4 乾涉 283
第29章 乾涉 285
§ 29-1 電磁波 285
§ 29-2 輻射的能量 286
§ 29-3 正弦波 287
§ 29-4 兩個偶極輻射子 288
§ 29-5 乾涉的數學 290
第30章 衍射 294
§ 30-1 n個相同振子的閤振幅 294
§ 30-2 衍射光柵 296
§ 30-3 光柵的分辨本領 299
§ 30-4 拋物形天綫 300
§ 30-5 彩色薄膜、晶體 301
§ 30-6 不透明屏的衍射 302
§ 30-7 振蕩電荷組成的平麵所産生的場 304
第31章 摺射率的起源 307
§ 31-1 摺射率 307
§ 31-2 物質引起的場 310
§ 31-3 色散 312
§ 31-4 吸收 314
§ 31-5 電波所攜帶的能量 315
§ 31-6 屏的衍射 316
第32章 輻射阻尼、光的散射 318
§ 32-1 輻射電阻 318
§ 32-2 能量輻射率 319
§ 32-3 輻射阻尼 320
§ 32-4 獨立的輻射源 322
§ 32-5 光的散射 323
第33章 偏振 327
§ 33-1 光的電矢量 327
§ 33-2 散射光的偏振性 328
§ 33-3 雙摺射 329
§ 33-4 起偏振器 331
§ 33-5 鏇光性 332
§ 33-6 反射光的強度 332
§ 33-7 反常摺射 334
第34章 輻射中的相對論性效應 337
§ 34-1 運動輻射源 337
§ 34-2 求“錶觀”運動 338
§ 34-3 同步輻射 340
§ 34-4 宇宙中的同步輻射 342
§ 34-5 軔緻輻射 343
§ 34-6 多普勒效應 343
§ 34-7 四元矢量 345
§ 34-8 光行差 347
§ 34-9 光的動量 347
第35章 色視覺 349
§ 35-1 人眼 349
§ 35-2 顔色依賴於光的強度 350
§ 35-3 色感覺的測量 352
§ 35-4 色品圖 355
§ 35-5 色視覺的機製 356
§ 35-6 色視覺的生理化學 358
第36章 視覺的機製 361
§ 36-1 顔色的感覺 361
§ 36-2 眼睛的生理學 363
§ 36-3 視杆細胞 366
§ 36-4 （昆蟲的）復眼 367
§ 36-5 其他的眼睛 370
§ 36-6 視覺的神經學 371
第37章 量子行為 376
§ 37-1 原子力學 376
§ 37-2 子彈實驗 377
§ 37-3 波的實驗 378
§ 37-4 電子的實驗 380
§ 37-5 電子波的乾涉 381
§ 37-6 追蹤電子 382
§ 37-7 量子力學的基本原理 385
§ 37-8 不確定性原理 386
第38章 波動觀點與粒子觀點的關係 388
§ 38-1 概率波幅 388
§ 38-2 位置與動量的測量 389
§ 38-3 晶體衍射 392
§ 38-4 原子的大小 393
§ 38-5 能級 395
§ 38-6 哲學含義 396
第39章 氣體分子動理論 399
§ 39-1 物質的性質 399
§ 39-2 氣體的壓強 400
§ 39-3 輻射的壓縮性 404
§ 39-4 溫度和動能 405
§ 39-5 理想氣體定律 408
第40章 統計力學原理 411
§ 40-1 大氣的指數變化律 411
§ 40-2 玻爾茲曼定律 412
§ 40-3 液體的蒸發 413
§ 40-4 分子的速率分布 415
§ 40-5 氣體比熱 418
§ 40-6 經典物理的失敗 419
第41章 布朗運動 422
§ 41-1 能量均分 422
§ 41-2 輻射的熱平衡 424
§ 41-3 能量均分與量子振子 428
§ 41-4 無規行走 430
第42章 分子動理論的應用 433
§ 42-1 蒸發 433
§ 42-2 熱離子發射 436
§ 42-3 熱電離 437
§ 42-4 化學動力學 439
§ 42-5 愛因斯坦輻射律 440
第43章 擴散 444
§ 43-1 分子間的碰撞 444
§ 43-2 平均自由程 446
§ 43-3 漂移速率 447
§ 43-4 離子電導率 449
§ 43-5 分子擴散 450
§ 43-6 熱導率 453
第44章 熱力學定律 455
§ 44-1 熱機、第一定律 455
§ 44-2 第二定律 457
§ 44-3 可逆機 458
§ 44-4 理想熱機的效率 461
§ 44-5 熱力學溫度 463
§ 44-6 熵 465
第45章 熱力學示例 469
§ 45-1 內能 469
§ 45-2 應用 472
§ 45-3 剋勞修斯剋拉珀龍方程 475
第46章 棘輪和掣爪 479
§ 46-1 棘輪是怎樣工作的 479
§ 46-2 作為熱機的棘輪 480
§ 46-3 力學中的可逆性 482
§ 46-4 不可逆性 483
§ 46-5 序與熵 485
第47章 聲、波動方程 488
§ 47-1 波 488
§ 47-2 聲的傳播 490
§ 47-3 波動方程 491
§ 47-4 波動方程的解 493
§ 47-5 聲速 494
第48章 拍 496
§ 48-1 兩列波的相加 496
§ 48-2 拍符和調製 498
§ 48-3 旁頻帶 499
§ 48-4 定域波列 501
§ 48-5 粒子的概率幅 503
§ 48-6 三維空間的波 504
§ 48-7 簡正模式 505
第49章 波模 507
§ 49-1 波的反射 507
§ 49-2 具有固有頻率的約束波 508
§ 49-3 二維波模 510
§ 49-4 耦閤擺 513
§ 49-5 綫性係統 514
第50章 諧波 516
§ 50-1 樂音 516
§ 50-2 傅裏葉級數 517
§ 50-3 音色與諧和 518
§ 50-4 傅裏葉係數 520
§ 50-5 能量定理 523
§ 50-6 非綫性響應 524
第51章 波 527
§ 51-1 舷波 527
§ 51-2 衝擊波 528
§ 51-3 固體中的波 531
§ 51-4 錶麵波 534
第52章 物理定律的對稱性 538
§ 52-1 對稱操作 538
§ 52-2 空間與時間的對稱性 538
§ 52-3 對稱性與守恒定律 541
§ 52-4 鏡麵反射 541
§ 52-5 極矢量與軸矢量 544
§ 52-6 哪一隻是右手 545
§ 52-7 宇稱不守恒 546
§ 52-8 反物質 547
§ 52-9 對稱破缺 549
索引 550
附錄 557
· · · · · · (收起)