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| 內容簡介： |
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《大学物理（第六版）（下册）》是在《大学物理第五版》基础上，根据《理工科类大学物理课程教学基本要求》，按照21世纪人才培养模式的需要和课程体系、教学内容改革的要求编写而成的. 《大学物理（第六版）（下册）》分为上、下两册，上册包括力学、机械振动和机械波、热物理学；下册包括电磁学、光学和量子物理基础. 与《大学物理（第六版）（下册）》配套的还有《大学物理第六版》电子教案.
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| 目錄：
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目录
前言
第四篇 电磁学
第9章 真空中的静电场 3
9.1 电荷 库仑定律 3
9.2 电场 电场强度 7
9.3 电通量 静电场的高斯定理 16
9.4 静电场的环路定理 电势 25
9.5 等势面*电势梯度 32
习题9 36
第10章 导体和电介质中的静电场 39
10.1 静电场中的导体 39
10.2 电容和电容器 46
10.3 静电场中的电介质 51
10.4 静电场的能量 57
习题10 60
第11章 真空中的稳恒磁场 63
11.1 稳恒电流 电流密度 63
11.2基本磁现象 磁感应强度 65
11.3 毕奥-萨伐尔定律及应用 68
11.4 磁通量磁场的高斯定理 75
11.5 安培环路定理 78
11.6 磁场对载流导线和运动电荷的作用 83
*11.7 带电粒子在电磁场中的运动实例 88
习题11 92
第12章 介质中的磁场 96
12.1 磁介质及其磁化 96
12.2 磁介质中的磁场 102
12.3 铁磁质 104
习题12 107
第13章 变化电磁场的基本规律 109
13.1 电源 电动势 109
13.2 电磁感应定律 111
13.3 动生电动势 114
13.4 感生电动势 117
13.5 自感 互感 121
13.6 磁场能量 125
13.7 麦克斯韦电磁场理论 27
*13.8 电磁振荡 电磁波 131
习题13 136
第五篇 光学
第14章 波动光学 143
14.1 光源光的相干性 143
14.2 光程 光程差 145
14.3 双缝干涉实验 147
14.4 薄膜干涉 154
*14.5 迈克耳孙干涉仪 165
14.6 光的衍射现象 惠更斯-菲涅耳原理 167
14.7 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 170
14.8 光栅衍射 180
*14.9 X射线的衍射 布拉格方程 189
14.10 光的偏振性 自然光和偏振光 191
14.11 偏振片的起偏和检偏 马吕斯定律 193
14.12 反射和折射时光的偏振 196
*14.13 光的双折射现象 198
*14.14 偏振光的干涉 波晶片 203
*14.15 旋光现象 205
习题14 206
第六篇 量子物理基础
第15章 从经典物理到量子物理 213
15.1 黑体辐射 普朗克的能量子假说 213
15.2 光电效应 爱因斯坦的光量子论 221
15.3 康普顿散射 228
15.4 原子结构和原子光谱 玻尔的量子论 231
习题15 237
第16章 量子力学基础 240
16.1 实物粒子的波粒二象性 德布罗意波 240
16.2 波函数及其物理意义 244
16.3 不确定性原理 247
16.4 薛定谔方程 250
16.5 定态问题 253
16.6 氢原子 262
16.7 多电子原子和元素周期表 271
习题16 275免费在线读第四篇 电磁学
电磁学是研究物质间电磁相互作用，电磁场的产生、变化和运动规律的一门学科. 在20世纪30年代人们已经认识到，自然界有四种不同性质的相互作用，即引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用. 电磁相互作用是物质世界中*普遍的相互作用之一，这种相互作用既存在于宏观物体之间，也存在于分子和原子内. 电磁力比万有引力强1039倍，比弱相互作用和强相互作用的范围大1020倍. 20世纪70年代末物理学家提出了电弱统一理论，在1983年为实验所证实. 这一事实使物理学家进一步想到：自然界是否只有一种统一的相互作用？揭开这一谜团已成为摆在物理学家面前的又一新课题.
人类对电磁现象的认识可追溯到公元前6、7世纪，但是对电磁现象的定量研究则是从 18世纪库仑定律的建立开始的. 以后高斯、安培、法拉第等逐步建立了电和磁的各条重要定律，法拉第提出了电场和磁场的概念，麦克斯韦则站在法拉第和汤姆孙两位巨人的肩上，面对众说纷纭的电磁理论，以深邃的洞察力、高超的数学技巧，历经近10年的研究，于1865年创建了电磁场理论. 通常把以麦克斯韦电磁场方程组为核心的电磁理论称为经典电磁学. 对麦克斯韦的功绩，爱因斯坦在他的纪念麦克斯韦100周年的文集中给予了如下评价：“自从牛顿奠定理论物理学的基础以来，物理学的公理基础的*伟大的变革是法拉第和麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的”. “这样一次伟大的变革是同法拉第、麦克斯韦和赫兹的名字永远联系在一起的. 这次革命的**部分出自麦克斯韦.”
大量实验事实证明，物质间的相互作用不是超距的，而是由场传递的. 正是场与实物间的相互作用，才导致了实物间的相互作用. 场是物质存在的另一种形态.
场与由分子、原子构成的实物一样，都是物质，是两种不同的物质存在形态. 场与实物相互作用时，显示出和实物一样具有质量、能量、动量等物质的属性. 场与实物一样具有波粒二象性.
由于场与实物物质存在形态不同，所以场物质又与实物物质不同：场物质的基本特征是其静止质量为零，即m0=0，而实物物质的静止质量不为零，即m0≠0；场的分布具有广延性，而实物物质则集中分布，任一实物只占据一定的空间；场的可叠加性和实物的不可加入性，即在同一空间可以同时存在若干同种或不同种的场，场与实物也可以共存于同一空间，但实物的原子、分子占据的空间不能同时被另外的分子、原子所占据；场分布的连续性和实物的分立性，场的分布是弥漫型的、连续的或分段连续的，而实物则分布在有限的范围内，各实物占据的空间不相互重叠，彼此有明显边界，互相分立，不连续；场与实物处于同一空间时将发生相互作用，在一定条件下可以相互转化，如高能光子可以转变为正负电子对，反之，正负电子对也可以转变为光子湮灭.
电磁学是以电磁场作为研究对象的，这是在本书中首次引入场的概念，并研究电磁场的产生、变化、运动的规律，它将为以后研究场物质打下必要的理论基础. 同时，可以看到，由于场物质与实物物质的一系列差异，所以在研究场时将采用一系列与力学中完全不同的方法. 例如，引入通量和环流来描述矢量场；用空间点函数来描述场的分布；用叠加原理求解场；用场线、等势面等几何方法形象地描绘场等.
电磁学部分主要介绍真空中的静电场、静电场中的导体与电介质、稳恒电流的磁场、磁场对电流的作用、磁介质、电磁感应、电磁场理论等内容. 由于电磁学给出了关于电磁场的性质及其运动规律的完整理论和独特的研究方法，这对研究场具有普遍的意义；同时，电磁学理论也是学习其他物理理论，特别是原子、分子等微观理论和工程专业后续课程的重要理论基础，所以电磁学是大学物理课程中非常重要的一部分内容.
第9章 真空中的静电场
相对于观察者静止的电荷所激发的电场称为静电场. 静止的电荷只激发电场，不产生磁场，因此，在这种情况下可以单独研究电场的性质和规律. 对静电场的研究是认识电磁运动规律的基础. 本章研究静止电荷在真空中所产生的静电场的基本性质和规律. 主要内容：从库仑定律和场强叠加原理出发，根据电场对电荷施力和电荷在电场中移动时电场力对电荷做功这两个基本属性，定义了描述电场的两个物理量即电场强度和电势，然后对静电场进行研究；推证了反映静电场性质的两个基本定理，即高斯定理和环流定理，揭示了静电场是有源无旋场；讨论了电场强度与电势之间的积分关系式与微分关系式.
9.1电荷 库仑定律
9.1.1电荷
人们对电现象的认识是从研究摩擦起电现象和自然界的雷电现象开始的. 一些物体被摩擦之后具有吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电荷，处于带电状态的物体称为带电体. 带电体所带电荷的多少称为电量.
国际单位制中电量的单位是库仑 C.
1. 正电荷和负电荷
电荷有两种， 1747年美国科学家富兰克林在研究雷电现象时发现了电，并命名了“正电”和“负电”. 电荷只有这两种，现在仍沿袭着当初的约定：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷.
电荷之间有相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.
宏观物体所带电荷种类的不同，根源在于构成宏观物体的微观粒子所带电荷种类的不同. 在一般情况下，每个原子中带正电的质子数与带负电的电子数是相等的，物体对外不显示电性；当物体受到摩擦等作用时，就会造成物体上的电子过多或不足，这时物体就显示了电性. 当电子过多时，物体带负电；当电子不足时，物体带正电.
2. 电荷的“量子化”
1897年，英国物理学家汤姆孙发现了电子. 电子是具有昀小静止质量，带昀小负电荷的粒子，其电量的近似测量值为
e=1.602×10-19C
1913年，美国实验物理学家密立根进行了著名的“油滴实验 ”，测定带电油雾滴的电量，大量实验数据证实每个油滴上所带电量总是 e值的整数倍，即带有整数个电子. 1919年发现了质子，确定它是带电量为+e的粒子，实验证实质子的正电荷与电子的负电荷在电量上是相等的.
在自然界中，带电体所带电荷的电量总是基本电荷电量e的整数倍，q=ne，n可取正的或负的整数. 带电体的电荷量是不能任意取值的，而只能取基本电荷量的整数倍，这种现象称为电荷的“量子化”.
1964年，美国物理学家盖尔曼首先提出，一些基本粒子是由称为夸克和反夸克的更小粒子组成的，并预言了夸克和反夸克的电量应取±e3或者±2e3. 现已在一些粒子物理实验中找到了夸克存在的依据. 到1977年，实验上已经发现了五味夸克，1995年3月2日随着第六味夸克的发现，实验上已找到了全部六味夸克存在的依据，但由于夸克禁闭，至今未能检测到单个自由夸克. 即使将来获得了单个自由夸克，也不会改变电荷量子化这一结论，只不过基本电荷变成了±e3而已.
当某一物理量不能取连续变化的数值而只能取一些分立的数值时，我们就说这个物理量是 “量子化”的. 在近代物理中， “量子化”是一个很基本的概念，量子化现象在微观领域中是普遍存在的.
由于电荷的基本量 e极小，而宏观带电体所带的电荷量远大于基本电荷量，因此在宏观电磁学的范围内不必考虑电荷量子化，可以认为带电体的电荷量取连续变化的数值.
3. 电荷守恒定律
实验指出，无论是摩擦起电过程还是其他方法使物体带电，正负电荷总是同时出现的，而且这种电荷的量值一定相等. 当两种异号电荷相遇时，则相互中和，物体就不带电了. 可见，当一种电荷出现时，必有等量异号电荷同时出现；当一种电荷消失时，必有等量异号电荷同时消失. 在一个与外界没有电荷交换的孤立系统中，无论发生怎样的物理过程，系统内正负电荷量的代数和保持不变. 这就是从实验中总结出来的电荷守恒定律，它是自然界中昀基本的守恒定律之一. 不仅在宏观尺度上，而且在微观粒子尺度上，电荷守恒定律均成立.
现代物理研究已表明，在粒子的相互作用过程中，电荷是可以产生和消失的，然而电荷守恒并未因此而破坏. 例如，一个正电子和一个负电子在一定条件下相遇，又会同时消失而产生两个或三个光子电子对的湮灭
而γ射线穿过铅块时可产生一个负电子和一个正电子 电子对的产生，由于光子不带电，正、负电子带等量异种电荷，因此这种电荷的产生和消失并不改变系统中的电荷数的代数和，因而电荷守恒定律仍然保持有效.
9.1.2 库仑定律
1. 点电荷
静止的带电体之间的电性作用力称为静电力. 这种力与带电体的形状、大小、电荷分布、相对位置以及周围的介质等因素都有关系，通过实验测出静电力对以上各因素的依赖关系是困难的. 但是，实验发现：当一个带电体的线度远小于其到其他带电体的距离时，这个带电体的形状、大小对静电力的影响可以忽略，此时带电体可视为点电荷. 点电荷是一个理想模型，可简单地用一个集中了带电体全部电荷量的几何点表示.
2. 库仑定律
1785年，法国物理学家库仑通过扭秤实验直接测定了两个带电小球之间的静电力，并在实验基础上提出了两个点电荷之间相互作用的规律：真空中两个静止点电荷之间静电力的大小与两个点电荷电量乘积成正比，与两个点电荷之间距离平方成反比；作用力的方向沿着两个点电荷的连线，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引. 这个规律称为库仑定律，其数学表达式为
9.1a
k是比例系数. 在国际单位制中，实验测得
为了同时表示F的大小和方向，可将上式写成矢量式
9.1b
式中，r为由施力电荷指向受力电荷的位置矢量；表示从施力电荷指向受力电荷方向的单位矢量. 如果q、q2是同种电荷，则F沿r方向，表明点电荷之间是斥力；如果q1、q2是异种电1荷，则F与r方向相反，表明点电荷之间是吸引力.
为了使许多由库仑定律推导出来的电磁学公式形式简单，通常用另一个常数ε0替换k，它与k的关系是
其中，ε0=8.8538×10-12C2？N-1？m-2≈8.85×10-12C2？N-1？m-2，称为真空介电常量，也称为真空电容率.
因此，两个点电荷之间的静电力又可表示为
9.2
9.1.3 静电力的叠加原理
实验证明：一个点电荷受到两个以上点电荷的作用力，等于各个点电荷单独存在时对该点电荷作用力的矢量和. 静电力遵守力的矢量叠加原理. 如果用F1，F2，，Fn分别代表点电荷q1，q2，，qn单独存在时对q0的作用力，那么q0受到各个点电荷的静电力的合力为
F=F1+F2++Fn 9.3
库仑定律只适应于点电荷，两个点电荷间的距离r不能趋于零，否则点电荷这一模型就失去存在的前提. 求有限大小带电体之间的作用力，可将其分割成许多可看成点电荷的电荷元，用库仑定律求出每一对电荷元间的作用力，再应用力的叠加原理，可计算出两个带电体间的静电力.
【例9-1】在氢原子的玻尔模型中，电子与质子之间的平均距离为r=0.53×10-10m，试分别估算静电力和万有引力.
解 电子的电荷是-e，质子的电荷是+e，取e=1.602×10-19C，电子的质量me=9.1×10-31kg，质子的质量p=1.7×10-27kg，由库仑定律求得两粒子间的静电力的大小为
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