內容簡介
本書按照吉林大學計算機類各專業培養方案對物理教學的要求,結合編者多年的教學心得專門編寫而成。本書在內容設計上全面考慮計算機類各專業的特點及學科發展的未來趨勢,合理取材。全書分為4 篇,共13 章 :第1 篇力學(1~3 章 )、第2 篇電磁學(4~7 章 )、第3 篇光學(8~11 章 )、第4 篇量子理論基礎(12、13章 )。第1 篇力學中的第1 章 質點和剛體力學是學習其他知識的先修內容;第3 篇光學中的第11 章 現代光學基礎和第4 篇量子理論基礎中的第13 章 量子信息科學基礎是用於選講或自學的內容。
本書以全面培養學生的科學素養和研究能力為目標,不僅強調基本概念、基本理論和基本方法,而且也重點體現科學思想、體系的建構和發展趨勢。另外,每一篇的開始加入了學科發展史,能夠使學習者掌握學科發展中的重要思想和標誌性成果;每一章 的開始插入了著名科學家的名言,將人文素養與自然科學有機結合;每一章 的後面附上了干支明晰的知識網絡圖,展示本章 的知識結構和脈絡。因此,本書融實用性、科學性、前沿性和人文性為一體。
本書可以作為高等學校計算機類相關專業本科生的教材,也可作為其他相關專業讀者的輔助參考書。
作者簡介
高等院校教師
目錄
前言
目錄
前言
第1篇力學
第1章 質點和剛體力學
1 1質點和剛體運動的描述
1 1 1質點運動的描述
1 1 2剛體定軸轉動的描述
思考題
1 2質點運動的基本定律
1 2 1牛頓運動定律
1 2 2動量定理與動量守恆定律
1 2 3功和功率動能定理
1 2 4功能原理與機械能守恆定律
思考題
1 3剛體定軸轉動的基本定律
1 3 1質心運動定理
1 3 2動量矩定理與動量矩守恆定律
1 3 3剛體定軸轉動的動能定理與機械能守恆定律
思考題
本章 知識網絡圖(一)
本章 知識網絡圖(二)
習題
第2章 機械振動
2 1簡諧振動
2 1 1簡諧振動方程
2 1 2簡諧振動的特徵量
2 1 3簡諧振動的旋轉矢量表示法
2 1 4簡諧振動的能量
思考題
2 2阻尼振動受迫振動共振
2 2 1阻尼振動
2 2 2受迫振動
2 2 3共振
思考題
本章 知識網絡圖
習題
基礎物理學
目錄
第3章 機械波
3 1機械波的形成和傳播
3 1 1機械波的形成
3 1 2波的幾何描述
3 1 3波的分類
3 1 4描述波的物理量
思考題
3 2平面簡諧波的波函數波的動力學方程
3 2 1平面簡諧波的波函數(波的運動學方程)
3 2 2波的動力學方程
思考題
3 3波的能量波的強度
3 3 1波的能量
3 3 2波的能流和能流密度
思考題
3 4惠更斯原理波的衍射
3 4 1惠更斯原理
3 4 2波的衍射
思考題
3 5波的疊加原理波的干涉駐波
3 5 1波的疊加原理
3 5 2波的干涉
3 5 3駐波
3 5 4兩端固定弦線上的駐波
3 5 5半波損失
思考題
3 6多普勒效應
思考題
本章 知識網絡圖
習題
第2篇電磁學
第4章 靜電場
4 1電荷庫侖定律
4 1 1電荷及其守恆定律
4 1 2庫侖定律
思考題
4 2電場電場強度
4 2 1電場
4 2 2電場強度
4 2 3電場強度的計算
思考題
4 3靜電場中的高斯定理
4 3 1電場線
4 3 2電通量
4 3 3高斯定理
4 3 4利用高斯定理求靜電場的分佈
思考題
4 4靜電場的環路定理電勢
4 4 1靜電場的環路定理
4 4 2電勢
4 4 3電勢疊加原理
思考題
4 5電場強度與電勢梯度的關係
4 5 1等勢面
4 5 2電場強度與電勢梯度
思考題
4 6靜電場中的導體
4 6 1靜電平衡
4 6 2靜電平衡時導體上的電荷分佈
4 6 3靜電屏蔽
思考題
4 7靜電場中的電介質電位移矢量
4 7 1靜電場中的電介質電極化強度
4 7 2電位移矢量有介質時的高斯定理
思考題
4 8電容電場的能量
4 8 1電容電容器
4 8 2常用電容器的電容
4 8 3充電電容器的能量
4 8 4電場的能量
思考題
本章 知識網絡圖
習題
第5章 穩恒磁場
5 1恒定電流
5 1 1電流密度
5 1 2電動勢
思考題
5 2磁場和畢奧-薩伐爾定律
5 2 1基本磁現象
5 2 2磁場和磁感應強度
5 2 3畢奧-薩伐爾定律
思考題
5 3磁感應線磁通量磁場中的高斯定理
5 3 1磁感應線
5 3 2磁通量磁場中的高斯定理
思考題
5 4真空中的安培環路定理及應用
5 4 1真空中的安培環路定理
5 4 2安培環路定理的應用
思考題
5 5磁場對載流導線的作用
5 5 1安培力
5 5 2磁場對載流線圈的作用
思考題
5 6磁場對運動電荷的作用霍爾效應
5 6 1洛倫茲力
5 6 2帶電粒子在磁場中的運動
5 6 3霍爾效應
思考題
5 7磁介質
5 8磁介質中的安培環路定理
5 8 1磁化強度和磁場強度
5 8 2有磁介質時的安培環路定理
思考題
本章 知識網絡圖
習題
第6章 電磁場理論基礎
6 1電磁感應
6 1 1電磁感應現象
6 1 2法拉第電磁感應定律
6 1 3楞次定律
思考題
6 2動生電動勢與感生電動勢
6 2 1動生電動勢
6 2 2感生電場感生電動勢
思考題
6 3自感磁場的能量
6 3 1自感
6 3 2磁場的能量
思考題
6 4位移電流
思考題
6 5麥克斯韋方程組
思考題
本章 知識網絡圖
習題
第7章 電磁波
7 1電磁波及其性質
7 1 1電磁波的預言
7 1 2自由空間中平面電磁波的波動方程
7 1 3平面電磁波的性質
7 1 4電磁波的能量
思考題
7 2電磁波的產生與傳播偶極振子輻射電磁波
7 2 1電磁波的產生與傳播
7 2 2偶極振子輻射電磁波
思考題
7 3電磁波譜
思考題
本章 知識網絡圖
習題
第3篇光學
第8章 光的干涉
8 1光的相干性
8 1 1光的干涉相干條件
8 1 2光程光程差
8 1 3相干光的獲得方法
思考題
8 2分波陣面干涉——楊氏雙縫干涉實驗
思考題
8 3分振幅干涉
8 3 1薄膜等傾干涉
8 3 2薄膜等厚干涉
思考題
8 4邁克耳孫干涉儀
思考題
本章 知識網絡圖
習題
第9章 光的衍射
9 1光的衍射現象惠更斯-菲涅耳原理
9 1 1光的衍射現象
9 1 2衍射的分類
9 1 3惠更斯-菲涅耳原理
思考題
9 2夫琅禾費單縫衍射
9 2 1實驗裝置
9 2 2單縫衍射強度
9 2 3單縫衍射條紋的特點
思考題
9 3夫琅禾費圓孔衍射光學儀器的分辨本領
9 3 1夫琅禾費圓孔衍射
9 3 2光學儀器的分辨本領
思考題
9 4光柵衍射
9 4 1衍射光柵
9 4 2光柵衍射條紋的形成
9 4 3光柵光譜
思考題
本章 知識網絡圖
習題
第10章 光的偏振
10 1光的偏振態
10 1 1自然光
10 1 2線偏振光
10 1 3部分偏振光
10 1 4橢圓偏振光和圓偏振光
思考題
10 2線偏振光的獲得與檢驗馬呂斯定律
10 2 1偏振片
10 2 2線偏振光的獲得與檢驗
10 2 3馬呂斯定律
思考題
10 3反射和折射時光的偏振布儒斯特定律
10 3 1反射時光的偏振布儒斯特定律
10 3 2折射時光的偏振玻璃片堆
思考題
10 4光的雙折射尼科耳棱鏡
10 4 1光的雙折射現象
10 4 2尼科耳棱鏡
本章 知識網絡圖
習題
第11章 現代光學基礎
11 1激光
11 1 1激光器的基本組成
11 1 2激光器的工作原理
11 1 3典型激光器
11 1 4激光的特點
思考題
11 2全息技術
11 2 1全息
11 2 2全息理論
11 2 3全息技術的應用
思考題
11 3非線性光學
11 3 1非線性極化率
11 3 2非線性光學現象
思考題
11 4光纖通信
思考題
11 5集成光學
思考題
本章 知識網絡圖
習題
第4篇量子理論基礎
第12章 量子力學基礎
12 1波粒二象性
12 1 1熱輻射和普朗克量子假說
12 1 2光電效應愛因斯坦光子假說
12 1 3康普頓效應
12 1 4原子結構和原子光譜玻爾的量子論
12 1 5實物粒子的波動性
12 1 6不確定關係
思考題
12 2波函數及其統計詮釋
12 2 1波函數
12 2 2波函數的統計詮釋
12 2 3波函數應該滿足的要求
思考題
12 3薛定諤方程
12 3 1薛定諤方程的建立
12 3 2定態薛定諤方程
12 3 3算符化規則與本征值方程
思考題
12 4薛定諤方程的應用
12 4 1一維無限深勢阱
12 4 2勢壘隧道效應
12 4 3氫原子
思考題
12 5電子的自旋
12 5 1斯特恩-蓋拉赫實驗
12 5 2電子的自旋
思考題
12 6原子中電子的分佈
12 6 1泡利不相容原理
12 6 2能量最小原理
思考題
本章 知識網絡圖
習題
第13章 量子信息科學基礎
13 1數學基礎
13 1 1偏振光實驗及解釋
13 1 2量子信息處理的數學基礎
13 1 3電子自旋
13 2量子力學基礎
13 2 1量子力學公設
13 2 2純態和混合態
13 3量子信息的基本概念
13 3 1量子比特
13 3 2量子糾纏
13 4量子通信
13 4 1量子不可克隆定理
13 4 2量子遠程通信
13 5量子計算
13 5 1量子寄存器
13 5 2量子邏輯門
13 5 3量子算法
本章 知識網絡圖
習題
參考文獻
前言/序言
前言
吉林大學計算機學院和軟件學院的最初培養方案中大學物理課程是按照工科大學物理要求設置的,學時數為128。2008年,培養方案中大學物理課程學時數調整為60。隨著這一調整,教學內容勢必重新進行調整。針對新的培養方案及專業特色,公共物理教學與研究中心按照新的培養方案重新組織教學內容,由張鳳琴、何麗橋、曹穎、王丹共同于2009年初主編了《基礎物理學》講義,其作為校內教材,一直供吉林大學計算機學院和軟件學院學生使用。隨著科技的迅猛發展和人才培養理念及模式的重塑,基礎物理學的教學內容改革也勢在必行。
2021年,吉林大學啟動了”十四五”規劃教材立項與建設工作,《基礎物理學》作為吉林大學十四五規劃新編教材立項進行建設。本書在內容擇選上以教育部高等學校大學物理課程教學指導委員會編制的《理工科類大學物理課程教學基本要求》(2023版)為依據,以專業培養方案為指導,本著”保證寬度、加強近代、聯繫實際、涉及前沿”的原則,既保證計算機及軟件專業學生將來從事專業學習所需的必要理論基礎,又使學生瞭解物理學在工程技術及科技前沿等方面的應用,以便為將來從事相關領域研究奠定堅實的理論基礎。在教材的架構上,包括力學、電磁學、光學和量子理論基礎四部分,各部分相互支撐,有機組成一個整體。在內容編寫上,除了考慮科學性和適用性外,盡力考慮學生的認知規律,做到可讀性更好。在編寫風格上,力求