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第一章振动
本章主要介绍机械振动中简谐振动的特征和规律。包括简谐振动的描述,特征量,能量以及简谐振动的合成。并且简介了阻尼振动和受迫振动的基本特征。
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●1.1简谐振动
本节介绍:简谐振动的基本特征,描述简谐振动特征的物理量,周期、频率、角频率和振幅、相位、初相;简谐振动的描述方法,包括解析法、振动曲线法和旋转矢量法;简谐振动过程中的能量转化与传递、总机械能;其他类型的机械简谐振动:单摆和复摆。
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●1.2阻尼振动
本节简单介绍阻尼振动形成的原因及其基本特征和分类。
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●1.3受迫振动和共振
本节介绍了受迫振动形成原因和基本特征,并介绍了特殊的受迫振动现象:共振。
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●1.4简谐振动的合成
本节分三部分介绍了两个简谐振动的叠加合成:同方向同频率的振动叠加;同方向不同频率的振动叠加;垂直方向的振动叠加。
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第二章波动
本章主要以机械波动的简谐波为例介绍波动的产生和传递,介绍了平面简谐波的波动特征和描述,对于波函数的意义进行了详细的讲解,对于波的能量传播特征,声波,非机械波的电磁波的产生和特性进行了介绍。对于波的传播的两个基本原理:惠更斯原理和波的叠加原理进行了介绍,并且讲解了波动的特征现象衍射和干涉的特征。最后对多普勒效应进行了简单介绍。
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●2.1一维平面简谐波及波函数
本节主要讲解了机械波的产生和传播,说明了机械波产生的条件,介绍了一维平面简谐波和波函数,并举例说明了波函数的建立步骤,并对波动微分方程的物理意义进行了简单介绍。
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●2.2波的能量、能流密度
本节介绍了波动过程中能量传播的特征,说明了波动过程也是能量传播过程的基本思想,并介绍了波的能量密度和能流密度的概念。
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●2.3声波
本节简单介绍了声波的分类和描述声波强度的物理量,声强和声强级。
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●2.4电磁波
本节介绍了电磁波的产生和传播机制,分析了在真空中传播的电磁波的相关特性:横波特性、同相特性、电磁波的能量密度和能流密度等。
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●2.5惠更斯原理
本节介绍了波的特征现象之一衍射,并讲解了波动过程中普遍适用的惠更斯原理,并用惠更斯原理解释了波衍射现象和波的传播方向问题。
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●2.6波的干涉
本节介绍了波动特征现象之一的干涉现象,讲解了波动的叠加原理,说明了波发生干涉的条件,并举例讲解了利用相位差或者波程差的概念分析相干波叠加之后的合振动加强和减弱的条件。并对特殊的干涉现象,驻波,进行了介绍。
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●2.7多普勒效应
本节介绍波动的一个有趣的现象,多普勒效应,分析了当波源和观察者有不同的相对运动情况时,发射频率和接收频率不一致的本质原因和具体表现。
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第三章几何光学基础
本章介绍几何光学中的基本概念、基本原理以及处理几何光学问题的基本方法。主要内容包括几何光学的基本概念、实验定律和费马原理。以及简单的几何光学元件,包括单球面透射、反射的成像规律,以及薄透镜(双球面)成像规律和作图求像方法。
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●3.1几何光学的基本实验定律和基本原理
本节首先对光学发展进行综述,介绍几何光学中的三个实验定律,即:光的直线传播定律、反射定律和折射定律(斯涅耳定律)以及光路可逆性原理;介绍全反射现象及其应用。介绍光程的概念,费马原理及利用费马原理证明实验定律。
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●3.2单球面成像
本节主要介绍单球面成像的规律,主要包括基本概念和符号规则的介绍,完美球面的非完美成像,近轴成像公式(包括高斯成像公式和牛顿成像公式)以及成像特征的判断。最后介绍单球面的反射成像规律。
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●3.3薄透镜
本节主要介绍多球面成像的处理方法,重点介绍双球面(即薄透镜)的成像公式(包括高斯公式和牛顿公式),最后介绍薄透镜的抽象模型、基本光线以及作图求像的方法。
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●3.4总结
对几何光学部分进行总结
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第四章波动光学
本章主要介绍波动光学的基本概念、基本原理、处理方法以及基本的器件。重点掌握光程和光程差的概念,光的相干叠加光强计算等。主要分光的干涉、光的衍射以及光的偏振三部分。
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●4.1光的干涉
本节主要介绍光的干涉现象,介绍产生干涉的条件,并重点介绍了分波阵面和分振幅干涉,以及这两种干涉具体的装置。最后介绍了迈克耳孙干涉仪和多光束干涉。
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●4.2光的衍射
本节主要介绍光的衍射现象以及处理衍射现象的基本原理和方法。介绍了惠更斯-菲涅尔原理,主要介绍单缝、圆孔和光栅(多缝)的夫朗禾费衍射的分析和特征。最后介绍了光学全息技术的原理和应用。
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●4.3光的偏振
本节主要介绍光的偏振现象。分别介绍了偏振光的分类,偏振光的产生以及偏振光的检验。介绍了三种产生偏振光的方法,即:二向色性,反射和折射以及双折射产生偏振光的方法。特别介绍了圆偏振光和椭圆偏振光的生成以及检验方法。介绍了偏振棱镜和波片等双折射光学器件的原理。以及利用双折射器件进行偏振光干涉的方法和装置。最后介绍了人工双折射和旋光效应。
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第五章狭义相对论
介绍相对论的基本原理、基本思想、时空理论和相对论力学
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●5.1总论
两个参考系的关系、光速不变原理
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●5.2洛伦兹变换与时空理论
相对论坐标变换和时空观
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●5.3相对论力学
相对论的质量、动能和能量,质能关系
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第六章物质的波粒二象性
物质的波粒二象性产生的历史。
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●6.1黑体辐射
能量子的概念
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●6.2光电效应
光子的概念,爱因斯坦方程
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●6.3康普顿散射(实验现象及理论解释)
实验验证光子理论
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●6.4物质波
物质波粒二象性的提出
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●6.5玻尔的旧量子论
半经典半量子的理论,氢原子的光谱和能级
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第七章量子力学基础
量子力学的基本方程,电子的自旋,势阱,氢原子。
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●7.1物质波的波函数
波函数的标准条件,不确定关系
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●7.2薛定谔方程
量子力学的基本方程
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●7.3一维定态系统
势阱的能级和波函数
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●7.4氢原子
氢原子的能级和状态
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●7.5电子自旋 原子的壳层结构
电子的自旋,原子的壳层结构
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●7.6激光简介
激光的原理,产生条件和应用
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第八章固体的能带理论
能带的概念。
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●8.1晶体结构
晶格和常见的几种晶格
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●8.2晶体的能级特点—能带
共有化电子和能带
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●8.3p型和n型半导体
p型和n型半导体