近代物理實(shí)驗(yàn)

近代物理實(shí)驗(yàn)

課程編號：14010102

課程名稱：近代物理實(shí)驗(yàn)

學(xué)分：2總學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：32課內(nèi)上機(jī)學(xué)時(shí)：0

先修課程要求：物理實(shí)驗(yàn)、大學(xué)物理

適應(yīng)專業(yè)：物理教改班

參考教材：《近代物理實(shí)驗(yàn)》何元金編清華大學(xué)出版社（2003年3月）

一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)

“近代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)”是一門涵蓋近代物理基本原理和現(xiàn)代測試測量技術(shù)方法、涉及到物理、

電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密機(jī)械等系列學(xué)科的選修課程。它在“物理實(shí)驗(yàn)”課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一

步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。

物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)及其理論的建立，都必須以嚴(yán)格的物理實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，

并受到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。近代物理實(shí)驗(yàn)課程在高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)中具有十分重要的作用。通過本

課程的教學(xué)和訓(xùn)練，能使學(xué)生接觸到目前已得到廣泛應(yīng)用的近代物理測試方法與實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如：超

聲技術(shù)，光纖技術(shù)，磁共振技術(shù)，激光技術(shù)、傳感器技術(shù)等，從而拓寬學(xué)生視野，為后續(xù)學(xué)習(xí)和工

作奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

本實(shí)驗(yàn)課的目的：

1.學(xué)習(xí)近代、現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)知識，加深對物理學(xué)原理的理解。

2.掌握近代物理的一系列實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，并應(yīng)用于解決科研與工程實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生理論

聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)素養(yǎng)，提高其研究探索能力。

二、課程的基本要求

實(shí)驗(yàn)方式：

兩人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)安排6學(xué)時(shí)分兩次課完成，第一次課進(jìn)實(shí)驗(yàn)室熟悉儀器原理、結(jié)

構(gòu)與使用，課后結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與儀器進(jìn)行文獻(xiàn)資料的查閱，自行擬訂實(shí)驗(yàn)方案：第二次課進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

完成儀器調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)測量。

本大綱列出16個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，全部為選做實(shí)驗(yàn)，每個(gè)學(xué)生至少選擇8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)中適當(dāng)結(jié)合工程應(yīng)用背景，介紹近代物理技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

基本要求：

1.自行完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，兩人一組獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，撰寫規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.掌握近代物理實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)整與操作技術(shù)。

3.悉近代物理實(shí)驗(yàn)方法在其他領(lǐng)域中的重要應(yīng)用。

三、課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn)

本課程在內(nèi)容上包括近代物理學(xué)中各分支學(xué)科的基本理論和測量方法與技術(shù)。

1.超聲技術(shù)及其應(yīng)用：高頻功率超聲的發(fā)射與接受機(jī)理，超聲在非均勻媒介中的傳播特性，超

聲的近場及遠(yuǎn)場特性，超聲在工業(yè)無損檢測中的應(yīng)用，B超影像的實(shí)現(xiàn)及其物理特征。

2.磁共振技術(shù)：核自旋、共振、化學(xué)位移等基本概念，NMR的物理原理，NMR波譜的特征及其

影響因素，產(chǎn)生強(qiáng)磁場及射頻磁場的方法，NMR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，NMR在工業(yè)及醫(yī)療檢測中的應(yīng)用。

3.光纖技術(shù)：數(shù)值孔徑、單模光纖等基本概念，光纖熔接技術(shù)，光纖耦合技術(shù)，光纖損耗測試,

光纖傳感技術(shù)，光發(fā)送器的電光特性和光接收器的光電特性測試，光纖在通信及醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.激光技術(shù)：激光光束特征的分析，激光諧振腔的設(shè)計(jì)與性能測試，激光干涉測長技術(shù)，激光

全息技術(shù)與激光信息存儲，激光的應(yīng)用。

5.真空與低溫技術(shù)：真空規(guī)的使用與真空度的測量，用機(jī)械泵、離子泵等技術(shù)獲得真空的方法,

真空鍍膜技術(shù)。低溫下物理性能的測試方法。

6.光譜技術(shù)：色散分光、光柵分光的原理，形成精細(xì)光譜的物理機(jī)制，光譜法用于物質(zhì)成分的

分析測試，光譜在物理、化學(xué)化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

7.傳感器技術(shù)：各種傳感器的物理原理、特性的表征，傳感器在現(xiàn)代測量中的應(yīng)用，非電量電

測中的弱信號采集與處理技術(shù)。

四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置與內(nèi)容提要

序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱內(nèi)容摘要

利用光柵分光的物理原理，以光電倍增管做為光接收器件，用微機(jī)采集和

1光柵光譜實(shí)驗(yàn)

處理數(shù)據(jù)，測定與分析多種光源的光譜特征

以蒸儲水作為樣品，確定質(zhì)子的旋磁比和朗德因子，并了解NMR在化學(xué)化

2核磁共振實(shí)驗(yàn)

工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用

3光磁共振實(shí)驗(yàn)利用光抽運(yùn)效應(yīng)測試原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)Zeeman能級間的躍遷，計(jì)算g值

電子自旋共振觀察電子自旋共振現(xiàn)象及其產(chǎn)生的共振信號，測量DPP1I中電子的g因子

4

實(shí)驗(yàn)和共振線寬

邁克爾遜干涉學(xué)習(xí)邁氏干涉儀的調(diào)節(jié)與使用，觀察干涉的定域性，進(jìn)行微小位移量的測

5

實(shí)驗(yàn)量，并測定激光波長

掌握全息成相的原理，學(xué)習(xí)光路的調(diào)節(jié)方法，拍攝全息照片并進(jìn)行暗室處

6激光全息照相

理，再進(jìn)行圖象的再現(xiàn)

7光纖傳輸實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)光纖傳輸系統(tǒng)的組成及工作原理，測量該系統(tǒng)的電光特性和光電特性

光信息處理實(shí)

8了解透鏡的傅里葉變換性質(zhì)，掌握光學(xué)濾波技術(shù)，測量空間頻譜

驗(yàn)

學(xué)習(xí)用機(jī)械泵、油擴(kuò)散、離子泵等技術(shù)獲得真空的實(shí)驗(yàn)方法，并進(jìn)行真空

9真空實(shí)驗(yàn)

測試與鍍膜實(shí)驗(yàn)。

10低溫實(shí)驗(yàn)在液氮溫度下進(jìn)行物理性能的測試與分析

超聲波特性及學(xué)習(xí)聲納的物理原理，分別用駐波共振法、相位比較法測定液態(tài)媒質(zhì)中的

11

其應(yīng)用聲速

Millikan油滴以微小的荷電粒子在極板間的運(yùn)動(dòng)為測量對象，測其運(yùn)動(dòng)時(shí)間，確定電子

12

實(shí)驗(yàn)電荷值

Frank-Hertz實(shí)

13觀察氨原子被激發(fā)的物理現(xiàn)象，并測定其第一激發(fā)電位

驗(yàn)

熟悉傳感器的基本原理與應(yīng)用，并利用霍爾傳感器、壓力傳感器、溫度傳

傳感器技術(shù)實(shí)

14感器等進(jìn)行磁場、溫度等工程亮的測量。本實(shí)驗(yàn)可開出40個(gè)左右的系列

驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)。

運(yùn)用紅外光譜儀、紫外光譜儀、差動(dòng)分析儀、四探針法等，自行設(shè)計(jì)研究

工程物理量測

15方案，進(jìn)行物質(zhì)成分的分析及物理性能的測試研究，解決科研中的實(shí)際問

量實(shí)驗(yàn)

題

生物醫(yī)學(xué)信號數(shù)信號的實(shí)時(shí)采集，采集信號模數(shù)變換，運(yùn)用頻譜分析技術(shù)對數(shù)字信號進(jìn)

16

字處理實(shí)驗(yàn)（二）行離散頻譜分析，分析頻譜特征

六、考核方式：

“近代物理實(shí)驗(yàn)”為考查課程，采取撰寫研究報(bào)告的形式進(jìn)行考核。

七、制訂執(zhí)筆者：審核者：批準(zhǔn)者:

大學(xué)物理

課程編號：14020011

課程名稱：大學(xué)物理

學(xué)分：9總學(xué)時(shí)：144實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0課內(nèi)上機(jī)學(xué)時(shí)：0

先修課程要求：高等數(shù)學(xué)

適用專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)，物理教改班

參考教材：

漆安慎、杜嬋英編，《力學(xué)基礎(chǔ)》，高等教育出版社，1982

李椿、章立源、錢尚武編，《熱學(xué)》，高等教育出版社，1978

梁燦彬編，《電磁學(xué)》，高等教育出版社

姚啟均編，《光學(xué)教程》（第二版），高等教育版社，1998.10

教學(xué)參考書：

張三慧，《力學(xué)與熱學(xué)》（下冊），清華大學(xué)出版社，1985

趙凱華、羅蔚茵，新概念物理教程《力學(xué)》，《熱學(xué)》，高等教育出版社，1998

李洪芳，《熱學(xué)》，復(fù)旦大學(xué)出版社，1995

趙凱華編，《電磁學(xué)》，高等教育出版社，1981

張三慧編，《電磁學(xué)》，清華大學(xué)出版社，1991

哈里德、瑞斯尼克（鄭永岑等譯），《物理學(xué)》（第一卷第二冊），科學(xué)出版社，1980

美）哈里德?瑞斯尼克著，《物理學(xué)》（第二卷第一分冊），科學(xué)出版社，1980

馬文蔚編，《物理學(xué)》,高等教育出版社，1997

沈慧君編，《大學(xué)物理習(xí)題討論課指導(dǎo)》，清華大學(xué)出版社，1991

一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)

大學(xué)物理課是為應(yīng)用物理專'業(yè)和物理教改班開設(shè)的公共基礎(chǔ)必修課，基于物理實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生來

自本校各工科專業(yè)的實(shí)際，該課在教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中列為基礎(chǔ)主干課。

本門課是偏理的工科物理課，通過本課程的學(xué)習(xí)，不僅要使學(xué)生掌握較為深入的物理知識，而

且要以物理知識為載體，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)的思維方法，激發(fā)學(xué)

生的探索和創(chuàng)新精神。

本課程不僅為后續(xù)課的學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)，而且對學(xué)生畢業(yè)后的工作，以及進(jìn)一步學(xué)習(xí)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的

影響。

二、課程的基本要求

本課程主要講授力學(xué)、氣體動(dòng)理論與熱學(xué)、電磁學(xué)、振動(dòng)與波動(dòng)及波動(dòng)光學(xué)等內(nèi)容。

對教學(xué)內(nèi)容的要求除掌握、理解、了解三個(gè)層次外，基于該班實(shí)際，適當(dāng)?shù)卦黾恿藬U(kuò)展、提高

性知識要求，并以※標(biāo)記在相應(yīng)內(nèi)容的右邊。

三、課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn)

緒論（1學(xué)時(shí)）

物理學(xué)的研究對象與研究方法；物理學(xué)與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系；物理課的地位與作用；物理課的教

學(xué)要求、教學(xué)安排和教學(xué)方法。

第一篇力學(xué)（44學(xué)時(shí)）

質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)部分（3學(xué)時(shí)）

參考系與坐標(biāo)系；質(zhì)點(diǎn)；矢徑；運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；位移；速度；加速度；切向加速度和法向加速度;

運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問題；相對運(yùn)動(dòng)；圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述；角量與線量的關(guān)系。

重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述。

難點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)方程和運(yùn)動(dòng)量間的關(guān)系。

質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)部分（11學(xué)時(shí)）

牛頓運(yùn)動(dòng)定律；慣性；質(zhì)量：力的概念；力學(xué)量的單位制和量綱※；量綱分析法※；直線加速運(yùn)

動(dòng)參考系中的慣性力；初值敏感性※；功；變力的功；功率；動(dòng)能；動(dòng)能定理；保守力的功（重力

的功，彈性力的功，萬有引力的功）；勢能（重力勢能、彈性勢能、引力勢能）；保守力與勢能的

關(guān)系；勢能曲線；功能原理；一對力的功；機(jī)械能守恒定律；能量守恒定律；動(dòng)量；沖量；動(dòng)量定

理；動(dòng)量守恒定律；火箭飛行原理※；碰撞定律：質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量；力矩；質(zhì)點(diǎn)角動(dòng)量守恒定理。

重點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的運(yùn)用；三大守恒定律。

難點(diǎn)：受力分析；動(dòng)量、角動(dòng)量及其守恒定律。

剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)部分（6學(xué)時(shí)）

剛體：剛體的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和平面平行運(yùn)動(dòng)；※角位置；角位移；角速度；角加速度;

角量與線量的關(guān)系；力矩；轉(zhuǎn)動(dòng)定律；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；力矩的功和剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能定理；剛體的重力

勢能與機(jī)械能；角動(dòng)量和角動(dòng)量守恒定律：旋進(jìn)。

重點(diǎn)：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律。

難點(diǎn)：轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律的分析和計(jì)算。

狹義相對論基礎(chǔ)部分（6學(xué)時(shí)）

經(jīng)典力學(xué)相對性原理、伽利略變換；經(jīng)典力學(xué)時(shí)空觀：狹義相對論的兩條基本原理；洛侖茲坐

標(biāo)變換；洛侖茲速度變換（限一維）；同時(shí)的相對性；長度收縮；時(shí)間膨脹；時(shí)序的相對性與因果

關(guān)系。相對論力學(xué)基本方程；質(zhì)速關(guān)系；相對論動(dòng)能；質(zhì)能關(guān)系；能量與動(dòng)量的關(guān)系：相對論動(dòng)能

定理※；相對論動(dòng)量能量變換式※；相對論力的變換式※；廣義相對論簡介※。

重點(diǎn)：同時(shí)性的相對性、長度收縮和時(shí)間膨脹。

難點(diǎn)：用相對論的時(shí)空觀分析、計(jì)算有關(guān)的簡單問題。

機(jī)械振動(dòng)部分（7學(xué)時(shí)）

諧振動(dòng)；諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；頻率、圓頻率、周期、振幅和相位；諧振動(dòng)的參

考圓及旋轉(zhuǎn)矢量表示法：諧振動(dòng)的能量；阻尼振動(dòng)；受迫振動(dòng)；共振；電磁振；混沌與分形※；諧

振分析與頻譜；同方向同頻率諧振動(dòng)的合成；同方向不同頻率諧振動(dòng)的合成，拍；相互垂直諧振動(dòng)的

合成。

重點(diǎn)：簡諧振動(dòng)的特征、合成規(guī)律。

難點(diǎn)：位相及位相差。

機(jī)械波部分（7學(xué)時(shí)）

彈性媒質(zhì)中波的產(chǎn)生和傳播；縱波與橫波；波陣面：波速；波速、波長和頻率的關(guān)系；平面簡

諧波的波函數(shù)；波的能量；能流；能流密度；聲波；超聲、次聲、噪聲※；惠更斯原理；波的衍射;

波的疊加原理；波的干涉；駐波；半波損失；多普勒效應(yīng)。

重點(diǎn)：平面簡諧波方程、波的相干條件及相干疊加規(guī)律。

難點(diǎn)：建立平面簡諧波方程的方法、相干疊加振幅加或強(qiáng)減的條件。

流體力學(xué)部分（4學(xué)時(shí)）

理想流體；靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng)概念，壓強(qiáng)的分布規(guī)律，帕斯卡原理及阿基米德定律，理想流體、

理想流體的穩(wěn)定流動(dòng)、流線、流管的概念及流體的連續(xù)性原理，伯努力方程；粘滯流體的運(yùn)動(dòng)情況,

流體的粘滯性、層流和湍流；物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的阻力、機(jī)翼升力。

重點(diǎn)：靜止流體中的壓強(qiáng)及其應(yīng)用；連續(xù)性方程和伯努利方程及應(yīng)用于分析一維穩(wěn)定流動(dòng)（如

小孔射流，流速及流量的測量等）。

難點(diǎn)：流體動(dòng)力學(xué)方程

第二篇熱學(xué)（27學(xué)時(shí)）

氣體動(dòng)理論部分（8學(xué)時(shí)）

氣體的狀態(tài)參量；平衡態(tài)和平衡過程；理想氣體狀態(tài)方程；理想氣體的分子模型；理想氣體的

壓強(qiáng)公式和溫度公式及其統(tǒng)計(jì)解釋；能量按臼由度勻分原則：理想氣體內(nèi)能；麥克斯韋速率分布律;

氣體分子運(yùn)動(dòng)的三種統(tǒng)計(jì)速率；波爾茲曼能量分布定律；氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程；

氣體的遷移現(xiàn)象；真實(shí)氣體；真實(shí)氣體的范得瓦爾斯方程。

重點(diǎn)：壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能概念、麥克斯韋速度分布律；氣體碰撞的微觀模型。

難點(diǎn)：建立對大量粒子系統(tǒng)分析的統(tǒng)計(jì)概念；輸運(yùn)過程的微觀解釋。

熱力學(xué)基礎(chǔ)部分（10學(xué)時(shí)）

系統(tǒng)的內(nèi)能、功和熱量；熱力學(xué)第一定律；熱力學(xué)第一定律對理想氣體等體、等壓、等溫及絕

熱過程的應(yīng)用；氣體的摩爾熱容量；循環(huán)過程；卡諾循環(huán)；熱機(jī)的效率（由等值、絕熱、過P-V原

點(diǎn)的直線過程組成的正循環(huán)），由卡諾逆循環(huán)組成的制冷機(jī)及春致冷系數(shù)：熱力學(xué)第二定律的兩種

敘述；可逆過程及不可逆過程；熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義；嫡的克勞修斯表示式；以及波爾茲曼

表示式；嫡的宏觀意義和微觀意義；嫡增加原理，溫嫡圖※；信息嫡。

重點(diǎn)：熱力學(xué)第一定律；熱力學(xué)第二定律的意義及嫡函數(shù)的物理意義。

難點(diǎn)：分析計(jì)算理想氣體的等容、等溫、等壓、絕熱等過程；炳函數(shù)的引入及嫡增原理的微觀

意義。

物態(tài)與相變基礎(chǔ)部分（9學(xué)時(shí)）

晶體；晶體粒子的結(jié)合和結(jié)合能；晶體中粒子的熱運(yùn)動(dòng)；液體的一般性質(zhì)，液晶簡介；液體的

表面張力；球形液面向外的壓強(qiáng)差；毛細(xì)現(xiàn)象。單元第一級相變的普遍特征；蒸發(fā)與沸騰，飽和蒸

汽壓，二氧化碳等溫線，氣液二相圖；固液相變；固氣相變，三相圖。

重點(diǎn)：各種物態(tài)結(jié)構(gòu)的特征：相變特點(diǎn)及理論處理。

第三篇電磁學(xué)（45學(xué)時(shí)）

穩(wěn)恒電場部分（18學(xué)時(shí)）

電荷；電荷守恒定律；庫侖定律；靜電力疊加原理；電場強(qiáng)度；場強(qiáng)疊加原理；電場強(qiáng)度的計(jì)

算；帶電體在外電場中所受的作用：電場線；電通量；真空中的靜電場高斯定理；電場力的功；靜

電場的環(huán)路定理；電勢能；電勢；電勢差；電勢疊加原理；電勢的計(jì)算；等勢面；場強(qiáng)與電勢的微

分關(guān)系；電勢梯度；導(dǎo)體的靜電平衡條件；靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布：靜電平衡時(shí)導(dǎo)體表面附

近的場強(qiáng)；靜電屏蔽；孤立導(dǎo)體的電容；電容器的電容；電容器電容的計(jì)算；介質(zhì)對電容的影響；

電介質(zhì)的極化現(xiàn)象和極化機(jī)理；電極化強(qiáng)度；電極化強(qiáng)度與極化電荷的關(guān)系；電介質(zhì)中的電場：有

介質(zhì)時(shí)的高斯定理；電位移矢量；各向同性介質(zhì)中D、E的關(guān)系；D、E、P的關(guān)系；電場能量的有關(guān)

概念（自能、互能、電勢能、電場能、靜電能）：電容器儲能。

重點(diǎn)：電場強(qiáng)度和電勢的疊加原理、高斯定理和環(huán)路定理；導(dǎo)體的靜電平衡、介質(zhì)的極化、電

容、電場能量。

難點(diǎn)：電場強(qiáng)度和電勢的分析計(jì)算；導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)的條件、性質(zhì)。

恒定電流部分（3學(xué)時(shí)）

恒定電流；電流密度；歐姆定律的微分形式；恒定條件下導(dǎo)體中的電荷分布※；恒定條件下導(dǎo)

體中電子運(yùn)動(dòng)微分圖象的經(jīng)典理論（電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率，電子定向漂移速度，電場的傳播速度）；

電流的形成條件；電源在電路中的作用；電源電動(dòng)勢；含源電路的歐姆定律※。

穩(wěn)恒磁場部分（12學(xué)時(shí)）

基本磁現(xiàn)象；磁場；磁感應(yīng)強(qiáng)度；磁感線；磁通量；磁場中的高斯定理；磁場的矢勢；畢奧-薩

伐爾定律；運(yùn)動(dòng)電荷的磁場；安培環(huán)路定理；載流線圈的磁矩；安培定律；磁場對載流線圈的力矩;

洛侖茲力；磁力的功；磁介質(zhì)的分類；順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)；分子電流與分子磁矩；磁化強(qiáng)度；分子面

電流；分子面電流與磁化強(qiáng)度的關(guān)系；磁場強(qiáng)度；各向同性介質(zhì)中H和B的關(guān)系；磁介質(zhì)中的安培

環(huán)路定理；B、H、M的關(guān)系；鐵磁質(zhì)的基本特性。

重點(diǎn)：畢奧-薩伐爾定律、安培環(huán)路定理、磁場力、力矩及磁力的功；磁介質(zhì)的磁化、介質(zhì)中的

安培環(huán)路定理。

難點(diǎn)：用畢奧-薩伐爾定律計(jì)算簡單問題中的磁感應(yīng)強(qiáng)度；均勻磁化的B、H、M關(guān)系及表面磁化

電流密度與磁化強(qiáng)度矢量間關(guān)系。

電磁感應(yīng)與暫態(tài)過程部分（8學(xué)時(shí)）

法拉第電磁感應(yīng)定律；楞次定律及其本質(zhì)；動(dòng)生電動(dòng)勢及其解釋；在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)線圈內(nèi)的動(dòng)生

電動(dòng)勢；渦旋電場；感生電動(dòng)勢；動(dòng)生與感生的相對性；自感應(yīng)與互感應(yīng)；磁場能量；磁場能量密

度。

重點(diǎn)：動(dòng)生和感生電動(dòng)勢。

難點(diǎn)：電動(dòng)勢的計(jì)算方法。

電磁場與電磁波部分（4學(xué)時(shí)）

位移電流；麥克斯韋電磁場理論的基本概念；麥克斯韋方程組的積分形式；麥克斯韋方程組的

微分形式※；電磁場的物質(zhì)性；平面電磁波的波動(dòng)方程※；電磁波的基本性質(zhì)；電磁波的能量（坡

印廷矢量）；電磁波譜。

重點(diǎn)：位移電流、麥克斯韋方程組。

難點(diǎn)：位移電流。

第四篇光學(xué)（27學(xué)時(shí)）

光的干涉部分（12學(xué)時(shí)）

光源：光的單色性和相干性；兩束相干光疊加后光強(qiáng)的分布規(guī)律及干涉條紋的反襯度；分波陣

面法和分振幅法獲得相干光；楊氏雙縫干涉；洛埃鏡；半波損失；光程；均勻膜上下表面反射光的

干涉；等傾干涉；等厚干涉（劈形膜、牛頓環(huán)）及其應(yīng)用；邁克爾遜干涉儀；相干長度。

重點(diǎn)：相干光分析、干涉條紋位置。

難點(diǎn)：干涉條紋位置及強(qiáng)度計(jì)算。

光的衍射部分（6學(xué)時(shí)）

光的衍射現(xiàn)象；惠更斯-菲涅爾原理；半波帶法；單縫衍射；衍射光柵；光柵光譜；光學(xué)儀器

的分辨本領(lǐng)；光柵的分辨本領(lǐng)※；X射線衍射。

重點(diǎn)：單縫及多縫衍射規(guī)律。

難點(diǎn)：光強(qiáng)分析及計(jì)算。

偏振光部分（7學(xué)時(shí)）

天然光和偏振光；偏振片的起偏和檢偏；馬呂斯定律；反射和折射時(shí)光的偏振；布儒斯待定律;

單軸晶體中光的雙折射.；波片；1/4波片；1/2波片；圓偏振和橢圓偏振；偏振光的干涉；人為雙折

射現(xiàn)象及其應(yīng)用；旋光現(xiàn)象。

重點(diǎn)：偏振光的傳播規(guī)律。

難點(diǎn)：理解和分析。

近代光學(xué)簡介部分（2學(xué)時(shí)）

全息照相技術(shù)※；非線性光學(xué)介紹※；付里葉光學(xué)介紹※。

四、實(shí)驗(yàn)要求

本課程有相關(guān)的獨(dú)立課程大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)。

五、課程學(xué)時(shí)分配

章節(jié)內(nèi)容學(xué)時(shí)其中實(shí)驗(yàn)（上機(jī)學(xué)時(shí)）備注

第0篇緒論10

第1篇力學(xué)440

第2篇熱物理學(xué)270

第3篇電磁學(xué)450

第4篇波動(dòng)光學(xué)270

六、考核方式:

考核宜采取多種方法。期末采用閉卷考試形式，重點(diǎn)應(yīng)放在對知識的理解和運(yùn)用方面，盡量避

免死記硬背的考試內(nèi)容。并適當(dāng)安排小論文、課堂討論、課外作業(yè)，作為成績考核的一部分。

七、制訂執(zhí)筆者:審核者：批準(zhǔn)者:

數(shù)學(xué)物理方法

課程編號：14020021

課程名稱：數(shù)學(xué)物理方法

學(xué)分：5.5總學(xué)時(shí)：88實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：課內(nèi)上機(jī)學(xué)時(shí)：

先修課程要求：高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理

適應(yīng)專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)，物理教改班

參考教材：《數(shù)學(xué)物理方法》，梁昆淼編，高等教育出版社

一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)

本課程是應(yīng)用物理專業(yè)、電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的必修課程，是這些專業(yè)學(xué)習(xí)后續(xù)課程的一

門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程既是一門數(shù)學(xué)課程，又是一門與物理、電子等學(xué)科結(jié)合非常緊密的物

理類課程。

二、課程的基本要求

1、掌握復(fù)變函數(shù)的基本理論，能夠運(yùn)用這些基本理論演算有關(guān)的數(shù)學(xué)問題。

2、掌握傅里葉變換和拉普拉斯變換的基本方法。

3、掌握數(shù)學(xué)物理問題的導(dǎo)出，初始條件和邊界條件的確定。

4、掌握各種偏微分方程的分離方法，各種二階常微分方程的解法以及一些主要的特殊函數(shù)的性

質(zhì)。

三、課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn)

本課程包括兩個(gè)部分：第一部分為復(fù)變函數(shù)與積分變換，是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；第二部分為數(shù)學(xué)物理方

法，介紹數(shù)學(xué)物理方程的導(dǎo)出、方程的分離以及各種二階常微分方程的解法和一些主要的特殊函數(shù)

的性質(zhì)。基本內(nèi)容如下：

第一章復(fù)變函數(shù)

掌握基本初等復(fù)變函數(shù)的定義和計(jì)算，重點(diǎn)掌握解析函數(shù)的定義以及相關(guān)的定理和計(jì)算公式，

特別是平面標(biāo)量場的計(jì)算。

第二章復(fù)變函數(shù)的積分

了解積分的定義，重點(diǎn)掌握柯西定理和柯西公式，為后續(xù)的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

第三章塞級數(shù)的展開

重點(diǎn)掌握泰勒級數(shù)和洛朗級數(shù)的各種展開方法，了解孤立奇點(diǎn)的分類和判別方法。

第四章留數(shù)定理

掌握留數(shù)定理和留數(shù)的計(jì)算方法，重點(diǎn)掌握應(yīng)用留數(shù)定理計(jì)算三種類型的實(shí)變函數(shù)的定積分。

第五章傅里葉變換

重點(diǎn)掌握將函數(shù)展開為傅立葉積分并求其傅里葉變換的方法；掌握傅里葉變換的一些基本定理

以及6函數(shù)的定義和意義。

第六章拉普拉斯變換

掌握對各種函數(shù)進(jìn)行拉普拉斯變換的方法，特別是掌握好有關(guān)拉普拉斯變換的基本定理，并能

靈活地運(yùn)用這些定理來求某些函數(shù)的拉普拉斯變換；掌握各種拉普拉斯逆變換的方法。

第七章數(shù)學(xué)物理定解問題

能夠運(yùn)用所學(xué)的物理基礎(chǔ)知識導(dǎo)出各種物理問題的微分方程，重點(diǎn)是桿和繩的振動(dòng)方程、電報(bào)

方程、擴(kuò)散方程以及熱擴(kuò)散方程的導(dǎo)出；特別要掌握好如何根據(jù)實(shí)際的邊界狀況和初始狀態(tài)寫出方

程的邊界條件和初始條件；掌握波動(dòng)方程求解的達(dá)朗貝爾公式。

第八章分離變數(shù)（傅里葉級數(shù)）法

重點(diǎn)掌握齊次方程的分離變數(shù)法，了解本征值的意義；掌握求解非齊次方程的各種方法以及靈

活處理各種非齊次邊界條件的方法。

第九章二階常微分方程級數(shù)解法

掌握各種數(shù)學(xué)物理方程的分離方法及其結(jié)果，特別是球函數(shù)方程、拉普拉斯方程以及海姆霍茨

方程的分解；掌握常微分方程的常點(diǎn)領(lǐng)域和正則奇點(diǎn)領(lǐng)域上的級數(shù)解法，重點(diǎn)是勒法德方程和貝塞

爾方程；掌握施圖姆劉維爾本征值的基本性質(zhì)。

第十章球函數(shù)

重點(diǎn)掌握勒讓德函數(shù)的定義以及它的微分和積分表示方法、勒讓德函數(shù)的正交性質(zhì)和廣義傅里

葉級數(shù)的展開以及它們在求解球?qū)ΨQ物理問題中的應(yīng)用。掌握連帶勒讓德函數(shù)的引入以及它的微分

和積分表示方法，掌握以該函數(shù)為基展開為廣義傅里葉級數(shù)的方法。

第十一章柱函數(shù)

掌握三類柱函數(shù)的定義以及它們的遞推公式；重點(diǎn)掌握貝塞爾函數(shù)的本征值問題和以貝塞爾函

數(shù)為基展開為傅里葉級數(shù)以及在求解柱對稱物理問題中的應(yīng)用；掌握虛宗量貝塞爾方程和球貝塞爾

方程的應(yīng)用。

第十二章格林函數(shù)解的積分公式

掌握格林函數(shù)的引入及求解格林函數(shù)的電像法；掌握含時(shí)間的格林函數(shù)的引入及求解該格林函

數(shù)的沖量定理法。

第十三章積分變換法

掌握求解數(shù)學(xué)物理問題的傅里葉變換法和拉普拉斯變換法

四、實(shí)驗(yàn)要求

無實(shí)驗(yàn)要求

五、課程學(xué)時(shí)分配

早下內(nèi)容學(xué)時(shí)其中實(shí)驗(yàn)（上機(jī)學(xué)時(shí)）備注

1復(fù)變函數(shù)7

2復(fù)變函數(shù)的積分4

3基級數(shù)的展開5

4留數(shù)定理5

5傅里葉變換5

6拉普拉斯變換7

7數(shù)學(xué)物理定解問題8

8分離變數(shù)（傅里葉級數(shù)）法10

9二階常微分方程級數(shù)解法10

10球函數(shù)9

11柱函數(shù)8

12格林函數(shù)解的積分公式6

13積分變換法4

六、考核方式

開卷或閉卷考試

七、制訂執(zhí)筆者:審核者:批準(zhǔn)者:

分析力學(xué)

課程編號：14020031

課程名稱：分析力學(xué)

學(xué)分：3總學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0課內(nèi)上機(jī)學(xué)時(shí)：0

先修課程要求：高等力學(xué)、大學(xué)物理、數(shù)學(xué)物理方法。

適應(yīng)專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)

參考教材：周衍泊理論力學(xué)（第二版）高等教育出版社

一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)

本課程是應(yīng)用物理專業(yè)的必修課程，是一門重要的理論基礎(chǔ)課，該課程主要介紹《分析力學(xué)》

分析中的基本概念和基本分析方法.

二、課程的基本要求

1、了解牛頓力學(xué)中的基本概念，基本定律。

2、掌握虛功原理的表示法應(yīng)用。

3、掌握拉格朗日方程的應(yīng)用。

4、掌握有心力系，小振動(dòng)的理論體系的分析方法。

5掌握哈密頓正則方程與泊松括號

三、課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn)

本課程包括三個(gè)部分：第一部分：牛頓力學(xué)基礎(chǔ)；第二部分：拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程，是本課程的

重點(diǎn)內(nèi)容，第三部分：小振動(dòng)與有心力場。第四部分：剛體力學(xué)，第五部分：哈密頓動(dòng)力學(xué)，是本

課程的難點(diǎn)。

基本內(nèi)容如卜：

第一章牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)

了解牛頓力學(xué)中的基本概念與定律，如：質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)，非慣性系動(dòng)力學(xué)，質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)力學(xué)，質(zhì)心

系相關(guān)定理與定律。

第二章拉格朗日運(yùn)動(dòng)方程

理解完整系與非完整系中約束條件和虛位移的意義，掌握虛功原理和拉格朗日的廣義坐標(biāo)的表

示法及應(yīng)用，尤其是保守力系中的拉氏方程，及拉氏方程的初積分與守恒對稱關(guān)系。本章是課程的

學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

第三章小振動(dòng)

理解一個(gè)自由度系統(tǒng)的小振動(dòng)與多自由度系統(tǒng)的小振動(dòng)問題的描述方法，著重掌握兩個(gè)自由度

的系統(tǒng)小振動(dòng)的耦合。

第四章有心力運(yùn)動(dòng)

理解有心力的基本性質(zhì)，了解在有心力作用下的物體的運(yùn)動(dòng)方程，軌道微分方程及等效勢能曲

線的描述方法。了解平方反比引力作用下的軌道類別與能量的關(guān)系，掌握圓軌道的穩(wěn)定性與盧瑟福

散射問題的分析。

第五章剛體力學(xué)

了解剛體的平面平行運(yùn)動(dòng)和剛體的定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)的描述方法。

第六章哈密頓動(dòng)力學(xué)

通過對哈密頓正則方程的推導(dǎo)深刻理解起物理意義，掌握循環(huán)積分與廣義動(dòng)量守恒包括哈密頓

函數(shù)守恒的應(yīng)用。了解泊松擴(kuò)號的意義與應(yīng)用，通過了解變分法，掌握力學(xué)的變分原理與哈密頓原

理。

四、實(shí)驗(yàn)要求：

無實(shí)驗(yàn)要求

五、課程學(xué)時(shí)分配

早JJ內(nèi)容學(xué)時(shí)其中實(shí)驗(yàn)（上機(jī)學(xué)時(shí)）備注

1牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)16

2拉格朗H連運(yùn)動(dòng)方程12

3小振動(dòng)4

4有心力運(yùn)動(dòng)4

5剛體力學(xué)6

6哈密頓動(dòng)力學(xué)6

六、考核方式

閉卷考試

七、制訂執(zhí)筆者:審核者:批準(zhǔn)者:

原子物理學(xué)

課程名稱：原子物理學(xué)

課程編號：14020041

學(xué)分：2總學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0課內(nèi)上機(jī)學(xué)時(shí)：0

先修課程要求：高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理

適應(yīng)專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)

參考教材：《原子物理學(xué)》，褚圣麟編，高等教育出版社

一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)

本課程是應(yīng)用物理專業(yè)、電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的必修課程，是這些專業(yè)學(xué)習(xí)后續(xù)課程的一

門重要的專業(yè)課，該課程既是一門專業(yè)課程，又是一門與信息光學(xué)、電子信息等學(xué)科結(jié)合非常緊密

的物理類課程?？蔀閼?yīng)用物理專業(yè)、電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

二、課程的基本要求

1、掌握玻爾原子模型的基本理論，能夠運(yùn)用薛定謬方程討論與之有關(guān)的問題。

2、掌握氫原子的量子力學(xué)解釋和能級、能級的精細(xì)結(jié)構(gòu)；掌握多電子原子的原子態(tài)和能級、光

譜結(jié)構(gòu)，以及在中心場近似下的修正。

3、掌握固體的結(jié)構(gòu)和能帶理論，掌握組成固體的粒子的相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

4、掌握原子核和原子核中相互作用，粒子及粒子物理的基本內(nèi)容。

三、課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn)

本課程包括兩個(gè)部分：第一部分主要是介紹物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)量子物理的一些基本知識和概念，通

過講解原子光譜及有關(guān)的物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)，介紹量子力學(xué)的一些基本知識和概念；第二部分主要是

運(yùn)用這些知識和概念來討論原子、原子核、粒子及固體物理?；緝?nèi)容如下：

第一章玻爾原子模型

掌握玻爾原子模型的基本理論，重點(diǎn)掌握玻爾原子模型的理論以及原子的核式結(jié)構(gòu)，了解原子

核質(zhì)量的影響和弗蘭克―赫茲實(shí)驗(yàn)。

第二章量子力學(xué)的初步介紹

掌握波粒二象性及對物質(zhì)波的統(tǒng)計(jì)解釋和不確定原理；掌握薛定謬方程及其解的理解。重點(diǎn)掌

握薛定娉方程及其解的物理意義，即從兒個(gè)定態(tài)薛定調(diào)?方程的解出發(fā)，了解量子力學(xué)體系的特征及

其物理意義。

第三章單電子原子

重點(diǎn)掌握氫原子及類氫原子的定態(tài)薛定娉方程解，得到原子的波函數(shù)、能級和角動(dòng)量及其物理

意義，用以解釋原子的躍遷幾率和選擇定則等。

第四章氫原子和多電子原子

重點(diǎn)掌握全同粒子、泡利不相溶原理和交換效應(yīng)等重要概念，以及根據(jù)中心場近似的方法對多

電子原子問題處理的初級近似，和在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮相互作用的修正后對多電子原子光譜和能

級的特點(diǎn)的說明。

第五章固體結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電性

重點(diǎn)在理解固體結(jié)構(gòu)及結(jié)合、金屬中的自由電子氣的基礎(chǔ)上，掌握固體的能帶理論。

第六章原子核

掌握原子核的基本性質(zhì)、其穩(wěn)定性和結(jié)合能，特別是掌握好有關(guān)核力和核結(jié)構(gòu)，了解原子核的

衰變、放射性以及裂變和聚變。

第七章粒子物理

了解粒子的基本性質(zhì)和分類、了解粒子間的相互作用和物質(zhì)的基本組分。

四、實(shí)驗(yàn)要求

無實(shí)驗(yàn)要求

五、課程學(xué)時(shí)分配

章節(jié)內(nèi)容學(xué)時(shí)其中實(shí)驗(yàn)（上機(jī)學(xué)時(shí)）備注

1玻爾原子模型6

2量子力學(xué)的初步介紹8

3單電子原子6

4氮原子和多電子原子10

5固體結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電性8

6原子核6

7粒子物理4

六、考核方式

開卷或閉卷考試

七、制訂執(zhí)筆者：審核者：批準(zhǔn)者:

熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理

課程編號：14020051

課程名稱：熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理

學(xué)分：4總學(xué)時(shí)：64實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0課內(nèi)上機(jī)學(xué)時(shí)：0

先修課程要求：高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理

適應(yīng)專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)，物理教改班

參考教材：

《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》汪志誠高等教育出版社1993年

《統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》王誠泰清華大學(xué)出版社1991年

《熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理》習(xí)題選解繆勝清安徽大學(xué)出版社1998年

《熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)》馬本壁、高尚惠、孫煜高等教育出版社1980年

一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)

該課程屬于應(yīng)用物理類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)選修課程，其內(nèi)容涉及熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理兩大部分，是

該專業(yè)的基礎(chǔ)專業(yè)課。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本上可掌握熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理的基本原理和理論，

便于今后相關(guān)理論課程的學(xué)習(xí)或更深入地開展理論研究工作的需要。

二、課程的基本要求

第一章熱力學(xué)的基本規(guī)律

掌握對熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)及其描述、物態(tài)方程、熱力學(xué)第零定律、第一定律、第二定律，

理想氣體的內(nèi)能、絕熱過程、卡諾循環(huán)、烯和熱力學(xué)的基本方程，功的計(jì)算，端增加原理的簡單運(yùn)

用；理解溫度、熱力學(xué)溫標(biāo)的概念，克勞修斯等式和不等式，自由能和基本函數(shù)。

第二章均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)

理解氣體的節(jié)流過程和絕熱膨脹過程，特性函數(shù)，平衡輻射的熱力學(xué)：掌握內(nèi)能、焰、自由能

和吉布斯函數(shù)的全微分，麥?zhǔn)详P(guān)系的簡單應(yīng)用，基本的熱力學(xué)函數(shù)的確定；了解磁介質(zhì)的熱力學(xué)和

低溫的獲得。

第三章單元系的相變

理解熱動(dòng)平衡判據(jù)，單元系的復(fù)相平衡條件，單元復(fù)相系的平衡條件，液滴的形成；掌握開系

的熱力學(xué)基本方程，臨界點(diǎn)和氣液兩相的轉(zhuǎn)變，相變的分類；了解臨界現(xiàn)象、臨界指數(shù)和朗道連續(xù)

相變理論。

第四章多元系的復(fù)相平衡和化學(xué)平衡

理解多元系的復(fù)相平衡條件，化學(xué)平衡條件，理想氣體的化學(xué)平衡；掌握多元系的熱力學(xué)函數(shù)

和熱力學(xué)方程，吉布斯相律，二元系相圖，混合理想氣體的性質(zhì)。

第六章近獨(dú)立粒子的最概然分布

理解粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的經(jīng)典描述，粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子描述，粒子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述，等概率

原理；掌握分布和微觀狀態(tài)，玻耳茲曼分布、玻色分布和費(fèi)米分布以及二種分布的關(guān)系。

第七章玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)

理解能量均分定理；掌握熱力學(xué)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式，理想氣體的物態(tài)方程，麥克斯韋速度分布律，

理想氣體的內(nèi)能和熱容量，理想氣體的燃，固體熱容量的愛因斯坦理論；了解順磁性固體和負(fù)溫度

狀態(tài)。

第八章玻色統(tǒng)計(jì)和費(fèi)米統(tǒng)計(jì)

理解玻色一愛因斯坦凝聚，金屬中的自由電子氣體；掌握弱簡井玻色氣體、費(fèi)米氣體和光子氣

體熱力學(xué)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式，簡并理想費(fèi)米氣體簡例；了解準(zhǔn)二維電子氣體與量子霍耳效應(yīng)。

第九章系綜理論

理解相空間和劉維爾定理；掌握微正則分布、正則分布、巨正則分布和它們對應(yīng)的熱力學(xué)公式,

鐵磁性的平均場理論，巨正則分布的簡單應(yīng)用，固體的熱容量；了解液He的性質(zhì)和朗道超流理論。

三、課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn)

第一章熱力學(xué)的基本規(guī)律

基本內(nèi)容：熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)及其描述，熱平衡定律和溫度，物態(tài)方程，功，熱力學(xué)第一

定律，熱容量和焰，理想氣體的內(nèi)能，理想氣體的絕熱過程，理想氣體的卡諾循環(huán)，熱力學(xué)第二定

律，卡諾定理，熱力學(xué)溫標(biāo)，克勞修斯等式和不等式，嫡和熱力學(xué)基本方程，理想氣體的嫡，熱力

學(xué)第二定律的普遍表述，嫡增加原理的簡單應(yīng)用，自由能和吉布斯函數(shù)。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)及其描述，熱平衡定律，物態(tài)方程，熱力學(xué)第一定律，熱

容量和焰，理想氣體的內(nèi)能，熱力學(xué)第二定律，熱力學(xué)溫標(biāo)，克勞修斯等式和不等式，嫡和熱力學(xué)

基本方程，理想氣體的嫡，熱力學(xué)第二定律的普遍表述，境增加原理的簡單應(yīng)用。

第二章均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)

基本內(nèi)容：內(nèi)能、熔、自由能和吉布斯函數(shù)的全微分，麥?zhǔn)详P(guān)系的簡單應(yīng)用，氣體的節(jié)流過程

和絕熱膨脹過程，基本的熱力學(xué)函數(shù)的確定，特性函數(shù)，平衡輻射的熱力學(xué)，磁介質(zhì)的熱力學(xué)，低

溫的獲得。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：內(nèi)能、熔、自由能和吉布斯函數(shù)的全微分，麥?zhǔn)详P(guān)系的簡單應(yīng)用，基本的熱力學(xué)

函數(shù)的確定，特性函數(shù)。

第三章單元系的相變

基本內(nèi)容：熱動(dòng)平衡判據(jù)，開系的熱力學(xué)基本方程，單元系的復(fù)相平衡條件，單元復(fù)相系的平

衡條件，臨界點(diǎn)和氣液兩相的轉(zhuǎn)變，液滴的形成，相變的分類，臨界現(xiàn)象和臨界指數(shù)，朗道連續(xù)

相變理論。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：熱動(dòng)平衡判據(jù)，開系的熱力學(xué)基本方程，單元系的復(fù)相平衡條件，單元復(fù)相系的

平衡條件，臨界點(diǎn)和氣液兩相的轉(zhuǎn)變，液滴的形成。

第四章多元系的復(fù)相平衡和化學(xué)平衡

基本內(nèi)容：多元系的熱力學(xué)函數(shù)和熱力學(xué)方程，多元系的復(fù)相平衡條件，吉布斯相律，二元系

相圖舉例，化學(xué)平衡條件，混合理想氣體的性質(zhì)，理想氣體的化學(xué)平衡，熱力學(xué)第三定律。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：多元系的熱力學(xué)函數(shù)和熱力學(xué)方程，多元系的復(fù)相平衡條件，吉布斯相律，二元

系相圖，化學(xué)平衡條件，混合理想氣體的性質(zhì)，理想氣體的化學(xué)平衡，熱力學(xué)第三定律。

第六章近獨(dú)立粒子的最概然分布

基本內(nèi)容：粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的經(jīng)典描述，粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子描述，粒子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述，

等概率原理，分布和微觀狀態(tài)，玻耳茲曼分布，玻色分布和費(fèi)米分布，三種分布的關(guān)系。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的經(jīng)典描述和量子描述，粒子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述，分布和微觀狀

態(tài)，玻耳茲曼分布，玻色分布和費(fèi)米分布，三種分布的關(guān)系。

第七章玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)

基本內(nèi)容：熱力學(xué)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式，理想氣體的物態(tài)方程，麥克斯韋速度分布律，能量均分定理,

理想氣體的內(nèi)能和熱容量，理想氣體的燃，固體熱容量的愛因斯坦理論，順磁性固體，負(fù)溫度狀態(tài)。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：熱力學(xué)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式，理想氣體的物態(tài)方程，麥克斯韋速度分布律，理想氣體的

內(nèi)能和熱容量，理想氣體的嫡，固體熱容量的愛因斯坦理論。

第八章玻色統(tǒng)計(jì)和費(fèi)米統(tǒng)計(jì)

基本內(nèi)容：熱力學(xué)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式，弱簡并玻色氣體和費(fèi)米氣體，光子氣體，玻色一愛因斯坦凝

聚，金屬中的自由電子氣體，簡并理想費(fèi)米氣體簡例，準(zhǔn)二維電子氣體與量子霍耳效應(yīng)。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：弱簡并玻色氣體和費(fèi)米氣體，光子氣體，玻色一愛因斯坦凝聚，金屬中的自由電

子氣體，簡并理想費(fèi)米氣體簡例。

第九章系綜理論

基本內(nèi)容：相空間、劉維爾定理，微正則分布，微正則分布的熱力學(xué)公式，正則分布，正則分

布的熱力學(xué)公式，鐵磁性的平均場理論，巨正則分布，巨正則分布的熱力學(xué)公式，巨正則分布的簡

單應(yīng)用，實(shí)際氣體的物態(tài)方程，固體的熱容量，液He的性質(zhì)和朗道超流理論。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：微正則分布、正則分布、巨正則分布對應(yīng)的熱力學(xué)公式，鐵磁性的平均場理論，

巨正則分布的簡單應(yīng)用，實(shí)際氣體的物態(tài)方程，固體的熱容量。

四、實(shí)驗(yàn)要求

無實(shí)驗(yàn)要求

五、課程學(xué)時(shí)分配

章節(jié)內(nèi)容學(xué)時(shí)備注

第1章熱力學(xué)的基本規(guī)律

1-1熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)及其描述

2講授

1-2熱平衡定律和溫度

1—3物態(tài)方程

1-4功

1-5熱力學(xué)第一定律2講授

1-6熱容量和培

1-7理想氣體的內(nèi)能

1-8理想氣體的絕熱過程2講授

1-9理想氣體的卡諾循環(huán)

1-10熱力學(xué)第二定律

1-11卡諾定理2講授

1-12熱力學(xué)溫標(biāo)

1-13克勞修斯等式和不等式

1-14嫡和熱力學(xué)基本方程2講授

1-15理想氣體的病

1-16熱力學(xué)第二定律的普遍表述

2講授

1-17嫡增加原理的簡單應(yīng)用

1-18自由能和吉布斯函數(shù)

熱力學(xué)的基本規(guī)律習(xí)題課2討論

第2章均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)

2-1內(nèi)能、焰、自由能和吉布斯函數(shù)的全微分2講授

2-2麥?zhǔn)详P(guān)系的簡單應(yīng)用

2-3氣體的節(jié)流過程和絕熱膨脹過程

2-4基本的熱力學(xué)函數(shù)的確定2講授

2-5特性函數(shù)

2-6平衡輻射的熱力學(xué)

2-7磁介質(zhì)的熱力學(xué)2講授

2-8低溫的獲得

均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)習(xí)題課2討論

第3章單元系的相變

3-1熱動(dòng)平衡判據(jù)

2講授

3-2開系的熱力學(xué)基本方程

3-3單元系的復(fù)相平衡條件

3-4單元復(fù)相系的平衡條件

3-5臨界點(diǎn)和氣液兩相的轉(zhuǎn)變2講授

3-6液滴的形成

3-7相變的分類

3-8臨界現(xiàn)象和臨界指數(shù)2講授

3-9朗道連續(xù)相變理論

第4章多元系的復(fù)相平衡和化學(xué)平衡

4-1多元系的熱力學(xué)函數(shù)和熱力學(xué)方程

2講授

4-2多元系的復(fù)相平衡條件

4-3吉布斯相律

4-4二元系相圖舉例

2講授

4-5化學(xué)平衡條件

4-6混合理想氣體的性質(zhì)

4-7理想氣體的化學(xué)平衡2講授

4-8熱力學(xué)第三定律

多元系的復(fù)相平衡和化學(xué)平衡習(xí)題課2討論

第6章近獨(dú)立粒子的最概然分布

6-1粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的經(jīng)典描述2講授

6-2粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子描述

6-3粒子微觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述

6-4等概率原理2講授

6-5分布和微觀狀態(tài)

6—6玻耳茲曼分布

6-7玻色分布和費(fèi)米分布2講授

6—8三種分布的關(guān)系

第7章玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)

7-1熱力學(xué)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式

2講授

7-2理想氣體的物態(tài)方程

7-3麥克斯韋速度分布律

7-4能量均分定理

7-5理想氣體的內(nèi)能和熱容量2講授

7-6理想氣體的嫡

7-7固體熱容量的愛因斯坦理論

7-8順磁性固體2講授

7-9負(fù)溫度狀態(tài)

玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)習(xí)題課2討論

第8章玻色統(tǒng)計(jì)和費(fèi)米統(tǒng)計(jì)

8-1熱力學(xué)的統(tǒng)計(jì)表達(dá)式

2講授

8-2弱簡并玻色氣體和費(fèi)米氣體

8-3光子氣體

8-4玻色一愛因斯坦凝聚

2講授

8—5金屬中的自由電子氣體

8-6簡并理想費(fèi)米氣體簡例

2講授

8-7準(zhǔn)二維電子氣體與量子霍耳效應(yīng)

第9章系綜理論

9-1相空間劉維爾定理

2講授

9-2微正則分布

9-3微正則分布的熱力學(xué)公式

9-4正則分布

2講授

9-5正則分布的熱力學(xué)公式

9-6實(shí)際氣體的物態(tài)方程

9-7固體的熱容量2講授

9-8液He的性質(zhì)和朗道超流理論

9-9鐵磁性的平均場理論

9-10巨正則分布

2講授

9-11巨正則分布的熱力學(xué)公式

9-12巨正則分布的簡單應(yīng)用

系綜理論習(xí)題課2討論

六、考核方式

開卷

七、制訂執(zhí)筆者:審核者:批準(zhǔn)者:

電動(dòng)力學(xué)

課程編號：14020062

課程名稱：電動(dòng)力學(xué)

學(xué)分：3總學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：課內(nèi)上機(jī)學(xué)時(shí)：

先修課程要求：大學(xué)物理，數(shù)學(xué)物理方法

適應(yīng)專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué)，物理教改班

參考教材：《電動(dòng)力學(xué)》，郭碩鴻，高等教育出版社

一、課程在培養(yǎng)方案中的地位、目的和任務(wù)

電動(dòng)力學(xué)是研究電磁場的基本性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及它與物質(zhì)相互作用的一門學(xué)科，屬四大力學(xué)

之一，是我國高等教育學(xué)校理科、工科和師范院校等的物理類專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)理論課。由于

電磁場是物質(zhì)世界的重要組成部分之一，因此，掌握電磁場的基本理論對于生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)都

有重大的意義。

本課程的主要目的：（1）掌握電磁場的基本規(guī)律，加深對電磁場性質(zhì)和時(shí)空概念的理解；（2）

獲得本課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些基本問題的初步能力，為以后解決實(shí)際問題打下基礎(chǔ)：（3）通過

電磁場運(yùn)動(dòng)規(guī)律和狹義相對論的學(xué)習(xí)，更深刻領(lǐng)會(huì)電磁場的物質(zhì)性，幫助我們加深辯證唯物主義的

世界觀。

其主要任務(wù)有三個(gè)方面，即解決宏觀帶電體如何產(chǎn)生電磁場的問題；電磁場自身運(yùn)動(dòng)的問題以

及電磁場如何影響帶電體的問題。

二、課程的基本要求

了解電磁運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，加深對電磁場性質(zhì)的理解和認(rèn)識，了解狹義相對論時(shí)空觀及有關(guān)的

基本概念，獲得在本門課程領(lǐng)域內(nèi)分析和處理一些基本問題的初步能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和獨(dú)立解

決實(shí)際工作中的有關(guān)問題打下必要的基礎(chǔ)。

三、課程的基本內(nèi)容以及重點(diǎn)難點(diǎn)

第一章中系統(tǒng)地闡述電磁現(xiàn)象的本質(zhì)和基本規(guī)律，是全課程的重點(diǎn)。通過對庫倫定律、安培定

律、電磁感應(yīng)定律等基本實(shí)驗(yàn)定律的分析、概括和提高，最終得到作為電磁現(xiàn)象基本規(guī)律的麥克斯

韋方程組和洛倫茲力公式。另外，電磁場和?般物質(zhì)一樣具有能量和動(dòng)量，同時(shí)又具有作為場的特

點(diǎn)的波動(dòng)性和疊加性，本章對電磁場的這些基本屬性也進(jìn)行了比較系統(tǒng)的討論。第二、三、四、五

章分別討論靜電場、靜磁場、電磁波的傳播和電磁波的輻射。這里是在第一章基本規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)

一步闡述上述各個(gè)方面的主要概念和規(guī)律性、比較基木的過程或狀態(tài)的物理特點(diǎn)，以及系統(tǒng)的理論

方法，并結(jié)合著理論的闡述介紹了一寫主要的實(shí)際問題。第六章從電動(dòng)力學(xué)的參考系問題引入相對

論時(shí)空觀，由物理規(guī)律對慣性參考系協(xié)變的要求把電動(dòng)力學(xué)基本方程表現(xiàn)為四維形式，導(dǎo)出電磁場

量在不同參考系間的變換，并說明相對論力學(xué)的基本概念。最后第七章討論帶電粒子和電磁場的相

互作用，并由此看出把宏觀電動(dòng)力學(xué)應(yīng)用到微觀領(lǐng)域的局限性。整個(gè)課程的難點(diǎn)在對電磁場進(jìn)行描

述的方法上，對這種具有空間分布的物理量的描述，是同學(xué)門以前所不熟悉的。

四、實(shí)驗(yàn)要求

無實(shí)驗(yàn)要求

五、課程學(xué)時(shí)分配

章節(jié)內(nèi)容學(xué)時(shí)備注

電磁現(xiàn)象的普遍（基本）規(guī)律

§1-2真空中靜電相互作用的實(shí)驗(yàn)定律：庫侖定律；高斯定理的積分形式和微分

形式（電場的散度）；靜電場的旋度。4

真空中穩(wěn)定電流相互作用的實(shí)驗(yàn)定律：畢奧-薩伐爾定律；安培作用力定

律；磁場的環(huán)量和旋度；磁場的散度；磁場旋度和散度公式的證明。

§3~4電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)定律。

真空中電磁現(xiàn)象的基本方程：電荷守恒定律；麥克斯韋方程組；洛侖茲力1

公式。

§5?7介質(zhì)中電磁現(xiàn)象的基本方程：束縛電荷密度與極化強(qiáng)度的關(guān)系；分子電流

密度與磁化強(qiáng)度的關(guān)系；介質(zhì)中的電磁場方程；介質(zhì)的電磁性方程。

3

介質(zhì)分界面上的電磁場方程——邊界條件：D、B的邊界條件；E、H的邊

界條件；其他量的邊界條件。電磁場的能量、場能密度和能流密度矢量。

二，靜電場

§1—4靜電場的基本方程。

泊松方程解的唯一性問題與解的積分形式：唯一性定理；泊松方程解的積

4

分形式。

解靜電問題的電象法。

解靜電問題的分離變量法。

§5?6解靜電問題的格林