2017年由程永进和龙光芝主编的《大学物理教程》（上、下册），已经过多年使用。近年来多媒体教学手段不断发展，越来越受到广泛重视。编者团队根据教学实践经验，决定对本套教材进行必要的修订。本次修订主要对第一版中的文字、公式、图表等存在的错误进行修改，表述上进行润色处理，并且根据现行教学大纲，调整上、下册的内容，增加课程思政内容及习题的详细解答;同时通过“互联网＋”二维码技术可扫码进行拓展阅读。
全书分上、下两册。上册包括：力学、狭义相对论和电磁学；下册包括：热学、机械振动与机械波动、光学和近代物理学基础。
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1981.01—2023.08 中国地质大学（武汉）数学与物理学院，历任助教、讲师、副教授、教授
目录
第3篇 热学
第14章 温度和气体动理论 3
14.1 平衡态 3
14.1.1 热力学系统 3
14.1.2 平衡态与状态参量 3
14.1.3 热力学第零定律（热平衡定律） 4
14.2 物态方程和理想气体 4
14.2.1 气体的实验规律 5
14.2.2 理想气体 理想气体的物态方程 5
14.2.3 混合理想气体的物态方程 7
14.3 气体分子热运动与统计规律 7
14.3.1 对物质微观结构的基本认识 7
14.3.2 分子热运动服从统计规律 8
14.4 理想气体的压强和温度 10
14.4.1 理想气体的微观模型 10
14.4.2 理想气体的压强 10
14.4.3 理想气体的温度 12
14.5 能量按自由度均分 12
14.5.1 分子运动的自由度 13
14.5.2 能量按自由度均分定理 14
14.5.3 理想气体的内能 15
14.6 麦克斯韦速率分布律 16
14.6.1 速率分布概念和速率分布函数 16
14.6.2 麦克斯韦速率分布函数和分布曲线 17
14.6.3 三种统计速率 18
14.6.4 麦克斯韦速率分布律的实验验证 20
*14.7 玻尔兹曼分布 22
14.7.1 玻尔兹曼分布律 22
14.7.2 重力场中粒子按高度的分布 23
14.8 平均自由程 24
14.8.1 分子的平均碰撞频率 24
14.8.2 气体分子的平均自由程 25
内容提要 26
思考题 27
习题 27
第15章 热力学基础 29
15.1 热力学第一定律 29
15.1.1 准静态过程 29
15.1.2 内能、热量和功 热力学第一定律的表述 31
15.2 理想气体的内能和热容 33
15.2.1 焦耳实验理想气体的内能 33
15.2.2 理想气体的摩尔热容、迈耶公式 34
15.3 理想气体的典型准静态过程 36
15.3.1 等容、等压和等温过程 36
15.3.2 绝热过程 38
15.4 循环过程 39
15.4.1 循环过程准静态循环过程 39
15.4.2 热机及效率 40
15.4.3 制冷机及制冷系数 41
15.4.4 卡诺循环 42
*15.5 热力学第二定律 44
15.5.1 热力学第二定律的两种表述 44
15.5.2 两种表述的等效性 45
15.5.3 不可逆过程和可逆过程 46
15.5.4 热力学第二定律的统计意义和熵 46
内容提要 50
思考题 51
习题 51
第4篇 机械振动与机械波动
第16章 机械振动 57
16.1 简谐振动的运动学描述 57
16.1.1 简谐振动的振动方程 57
16.1.2 描述简谐振动的三个特征量 58
16.1.3 简谐振动的速度和加速度 58
16.1.4 旋转矢量表示法 61
16.2 简谐振动的动力学 64
16.2.1 简谐振动的动力学方程 64
16.2.2 简谐振动的实例 65
16.2.3 简谐振动的能量 69
16.3 简谐振动的合成 73
16.3.1 同一直线上同频率简谐振动的合成 73
16.3.2 同一直线上不同频率简谐振动的合成 76
*16.3.3 两个相互垂直简谐振动的合成 77
16.4 阻尼振动 受迫振动 共振 80
16.4.1 阻尼振动 80
16.4.2 受迫振动 81
16.4.3 共振 82
内容提要 83
思考题 84
习题 85
第17章 机械波 87
17.1 机械波的产生与传播 87
17.1.1 机械波的产生 87
17.1.2 横波与纵波 88
17.1.3 波线、波面与波前 89
17.1.4 描述波的物理量 90
17.1.5 弹性介质的形变与波速 90
17.2 平面简谐波 92
17.2.1 平面简谐波的波函数 93
17.2.2 波函数的物理意义 94
*17.2.3 平面波的波动微分方程 98
17.3 机械波的能量 99
17.3.1 机械波的能量与能量密度 99
17.3.2 波的能流与波的强度 101
*17.3.3 声波的声强 102
17.4 惠更斯原理 波的反射与折射 103
17.4.1 波的衍射现象 103
17.4.2 惠更斯原理 103
17.4.3 用惠更斯作图法推导反射和折射定律 104
17.5 波的叠加原理和干涉 106
17.5.1 波的叠加原理 106
17.5.2 两列波的干涉 106
17.6 驻波 110
17.6.1 驻波的形成 110
17.6.2 驻波方程 111
17.6.3 驻波的特点 111
17.6.4 半波损失 112
*17.7 多普勒效应 115
17.7.1 机械波的多普勒效应 115
17.7.2 电磁波的多普勒效应 118
17.7.3 冲击波 118
内容提要 119
思考题 121
习题 121
第5篇 光学
第18章 几何光学 127
18.1 几何光学的基本概念 127
18.2 光的反射与折射 128
18.2.1 反射和折射定律 128
18.2.2 反射率与透射率 129
18.2.3 全反射 129
18.3 光在平面界上的反射与折射 130
18.3.1 平面反射成像 130
18.3.2 光在平面上的折射 单心性的破坏 131
18.4 球面反射镜 132
18.4.1 球面镜成像公式 132
18.4.2 球面镜成像几何作图方法（光路图法） 133
18.4.3 像的横向放大率 134
*18.5 光在球面上的折射 135
18.5.1 球面对任意光线的折射 135
18.5.2 球面对近轴光线的折射 135
18.6 薄透镜 136
18.6.1 透镜 136
18.6.2 薄透镜的焦距 137
18.6.3 薄透镜成像 138
18.7 常用光学仪器简介 140
18.7.1 照相机和投影仪的光学原理 140
18.7.2 助视仪器 140
内容提要 143
思考题 145
习题 145
第19章 光的干涉 147
19.1 相干光的获取 147
19.1.1 光是一种电磁波 147
19.1.2 光的相干条件 148
19.1.3 普通光源的发光特点 148
19.1.4 相干光的获取方法 149
19.2 相干点光源的干涉 149
19.2.1 光程与光程差 149
19.2.2 两个相干点光源的干涉 151
19.2.3 条纹的对比度 152
19.2.4 振幅比对条纹对比度的影响 153
19.3 杨氏干涉实验与分波前干涉方法 153
19.3.1 杨氏双孔干涉 153
19.3.2 杨氏双缝干涉 154
19.3.3 杨氏干涉条纹的特点 155
19.3.4 与杨氏双缝类似的分波前干涉实验 157
19.4 薄膜干涉 159
19.4.1 薄膜干涉概述 159
19.4.2 等厚干涉 162
19.4.3 等倾干涉 167
19.4.4 增透膜和高反射膜 170
19.5 迈克耳孙干涉仪 171
19.5.1 仪器结构 172
19.5.2 干涉条纹 172
19.5.3 补偿板的作用 173
19.5.4 白光的零级条纹 173
19.5.5 迈克耳孙干涉仪的应用 174
内容提要 174
思考题 176
习题 177
第20章 光的衍射 179
20.1 光的衍射和惠更斯菲涅耳原理 179
20.1.1 光的衍射现象 179
20.1.2 惠更斯菲涅耳原理 179
20.1.3 衍射的分类 180
20.2 单缝夫琅禾费衍射 180
20.2.1 点光源的单缝夫琅禾费衍射的强度分布 180
20.2.2 单缝衍射因子的特点 184
20.2.3 线光源的单缝夫琅禾费衍射 186
20.3 圆孔夫琅禾费衍射 光学仪器的像分辨本领 187
20.3.1 圆孔夫琅禾费衍射 187
20.3.2 光学仪器的像分辨本领 188
20.4 光栅衍射 191
20.4.1 光栅衍射原理 191
20.4.2 光栅方程 191
.20.4.3 强度分布公式 192
.20.4.4 缝间干涉因子的特点 193
20.4.5 单缝衍射因子的作用 缺级现象 195
20.4.6 光柵光谱 197
20.4.7 平行光斜入射时的光柵衍射 199
20.5 X射线衍射 202
20.5.1 劳厄实验 202
20.5.2 布拉格方程 202
内容提要 204
思考题 205
习题 205
第21章 光的偏振 207
21.1 光的偏振特性 207
21.1.1 光的偏振现象 207
21.1.2 光的偏振态 208
21.2 线偏振光的获得与检验 211
21.2.1 偏振片 211
21.2.2 马吕斯定律 212
21.3 反射光和折射光的偏振态 213
21.3.1 s波和p波的反射率与透射率 213
21.3.2 反射和折射时光的偏振态 214
21.3.3 布儒斯特定律 215
21.3.4 偏振的应用 216
21.4 晶体的双折射 217
21.4.1 光在晶体中的双折射 217
21.4.2 惠更斯作图法求双折射光 220
*21.5 晶体光学器件 224
21.5.1 偏振棱镜 224
21.5.2 波片 225
*21.6 偏振态的检定 226
21.6.1 椭圆偏振光与圆偏振光的获取方法 226
21.6.2 偏振态的检定方法 227
*21.7 偏振光的干涉 228
21.7.1 平行线偏振光通过波片的干涉强度 228
21.7.2 平行线偏振光干涉的特点 230
21.7.3 偏光显微镜的工作原理 230
21.7.4 人工双折射 231
*21.8 旋光现象简介 233
内容提要 234
思考题 235
习题 235
第6篇 近代物理学基础
第22章 波粒二象性 239
22.1 黑体辐射 239
22.1.1 热辐射基本概念 黑体辐射 239
22.1.2 普朗克量子假设 241
22.2 光电效应 爱因斯坦光量子理论 242
22.2.1 光电效应的实验规律 242
22.2.2 爱因斯坦光量子假设 243
22.2.3 光的波粒二象性 244
22.3 康普顿效应 245
22.3.1 康普顿效应的实验规律 245
22.3.2 康普顿效应的理论解释 246
22.4 玻尔的氢原子理论 247
22.4.1 氢原子光谱的实验规律 247
22.4.2 玻尔的氢原子假设 248
22.5 实物粒子的波粒二象性 250
22.5.1 德布罗意物质波假设 250
22.5.2 德布罗意波的统计解释 251
22.6 不确定关系 253
内容提要 254
思考题 256
习题 256
第23章 量子力学基础 258
23.1 波函数 薛定谔方程 258
23.1.1 波函数 258
23.1.2 薛定谔方程 259
23.2 薛定谔方程在几个定态问题上的应用 260
23.2.1 一维无限深势阱中的粒子 260
*23.2.2 一维势垒和隧道效应 262
*23.2.3 线性谐振子 263
内容提要 264
思考题 264
习题 265
第24章 原子中的电子 266
24.1 氢原子中的电子 266
24.2 原子的壳层结构 270
*24.3 X射线 272
24.3.1 连续谱韧致辐射 272
24.3.2 特征谱 273
内容提要 273
思考题 274
习题 274
*第25章 固体中的电子 275
25.1 金属中的自由电子气 275
25.1.1 金属的自由电子气模型 275
25.1.2 金属中自由电子的能量与波函数 275
25.1.3 态密度 276
25.1.4 自由电子的基态 费米能 277
25.1.5 自由电子的热激发态 277
25.1.6 晶体的热容和电子的热容 277
25.2 能带理论 278
25.2.1 晶体中电子的波函数 布洛赫定理 278
25.2.2 晶体中电子的能量 准自由电子近似 279
25.2.3 导体 半导体 绝缘体 279
25.2.4 半导体中的杂质和缺陷 280
25.2.5 PN结 281
内容提要 282
思考题 282
习题 283
*第26章 激光 284
26.1 爱因斯坦受激辐射理论 284
26.1.1 自发辐射、受激吸收和受激辐射的概念 284
26.1.2 三个爱因斯坦系数之间的关系 285
26.1.3 受激辐射的相干性 286
26.2 粒子数反转与光放大 286
26.2.1 粒子数按能级的统计分布 286
26.2.2 粒子数反转的概念 286
26.2.3 能实现粒子数反转的激活介质 287
26.2.4 泵浦的几种方法 288
26.2.5 增益系数 289
26.3 谐振腔 光的自激振荡 290
26.3.1 激光自激振荡概念 290
26.3.2 谐振腔的作用 291
26.3.3 能输出线偏振光的激光器 293
26.4 激光的单色性 293
26.4.1 谱线宽度 293
26.4.2 激光的纵模 294
26.4.3 激光的横模 295
26.5 激光的特性及应用 295
26.5.1 激光器的三个基本组成部分及其作用 296
26.5.2 激光的优秀特性 296
26.5.3 激光的应用 296
26.6 激光器举例 296
26.6.1 固体激光器 296
26.6.2 气体激光器 298
26.6.3 自由电子激光器 300
26.6.4 其他激光器 301
内容提要 302
思考题 303
参考文献 304
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