人文物理：推動人類文明的物理學

前言
緒論
一、物理學對人類文明的貢獻
二、學習物理學的重要性
三、物理學與人文科學的關系
四、人文學科學生學習物理學的意義
第1章 古代物理學概要
1.1 中國古代的物理學
1.1.1 中國古代物理學的發(fā)展概況
1.1.2 物質本原思想
1.1.3 中國古代物理學的成就
1.2 西方古代物理學的成就
1.2.1 西方古代的自然哲學觀
1.2.2 西方古代的物理學成就
思考與練習
第2章 經(jīng)典力學的發(fā)展及其對人類文明的貢獻
2.1 經(jīng)典力學的初創(chuàng)
2.1.1 哥白尼創(chuàng)立“日心說”
2.1.2 開普勒發(fā)現(xiàn)行星三定律
2.1.3 伽利略開創(chuàng)經(jīng)典力學的研究方法
2.2 牛頓建立經(jīng)典力學體系
2.2.1 牛頓及其科學成就
2.2.2 牛頓運動定律及其重要意義
2.2.3 發(fā)現(xiàn)萬有引力定律
2.2.4 牛頓的自然哲學思想和科學研究方法
2.2.5 牛頓及經(jīng)典力學的局限性
2.3 經(jīng)典力學的主要內容
2.3.1 物體運動的描述
2.3.2 運動的守恒定律
2.3.3 剛體運動的規(guī)律
2.3.4 流體運動的規(guī)律
思考與練習
第3章 波動學及其對人類文明的貢獻
3.1 機械振動
3.1.1 機械振動的描述
3.1.2 簡諧振動的能量
3.1.3 簡諧振動的疊加
3.1.4 阻尼振動 受迫振動 共振
3.2 機械振動的傳播——機械波
3.2.1 波動的描述
3.2.2 惠更斯原理
3.2.3 波的疊加
3.3 聲波和超聲波
3.3.1 聲波的基本參數(shù)
3.3.2 多普勒效應及其應用
3.3.3 超聲、次聲和噪聲
思考與練習
第4章 電磁學的發(fā)展及其對人類文明的貢獻
4.1 靜電現(xiàn)象及其規(guī)律
4.1.1 對靜電現(xiàn)象的認識過程
4.1.2 兩種電荷及其相互作用力
4.1.3 電場及其描述
4.1.4 靜電場的高斯定理和環(huán)流定理
4.2 靜電場對物質的作用
4.2.1 靜電感應
4.2.2 電介質的極化
4.3 生物電現(xiàn)象
4.4 電流及其磁效應
4.4.1 電流及其產(chǎn)生條件
4.4.2 奧斯特的偉大發(fā)現(xiàn)
4.4.3 安培對電流磁效應的深入研究
4.4.4 電流的磁場
4.4.5 穩(wěn)恒磁場的高斯定理和環(huán)流定理
4.4.6 磁場對電流的作用
4.4.7 磁介質
4.4.8 巨磁電阻材料
4.5 電磁感應
4.5.1 電磁感應現(xiàn)象
4.5.2 動生電動勢與感生電動勢
4.5.3 渦電流及其典型效應
4.6 電磁場與電磁波
4.6.1 麥克斯韋的創(chuàng)新見解
4.6.2 電磁波的產(chǎn)生、傳播及其應用
思考與練習
第5章 光學的發(fā)展及其對人類文明的貢獻
5.1 幾何光學的基本規(guī)律
5.1.1 光的反射和折射
5.1.2 全反射與光纖
5.1.3 球面反射和球面折射
5.1.4 透鏡及光學儀器
5.1.5 光學儀器
5.2 光的波動性
5.2.1 光的微粒說與波動說之爭
5.2.2 光的干涉
5.2.3 光的衍射
5.2.4 光的偏振
5.3 光的發(fā)射和吸收
5.3.1 光的發(fā)射
5.3.2 光的吸收和散射
5.3.3 光譜學簡介
思考與練習
第6章 熱學的發(fā)展及其對人類文明的貢獻
6.1 熱學概述
6.2 熱學的早期研究
6.2.1 熱現(xiàn)象的描述
6.2.2 溫度的概念
6.2.3 理想氣體狀態(tài)方程
6.2.4 邁耶的發(fā)現(xiàn)
6.2.5 焦耳的熱功當量實驗
6.3 熱力學第一定律
6.3.1 熱力學的基本概念
6.3.2 熱力學第一定律與第一類永動機
6.3.3 理想氣體的幾個特殊熱力學過程
6.4 熱力學第二定律與熱機
6.4.1 熱機的誕生及其效率
6.4.2 卡諾熱機和卡諾定理
6.4.3 熱力學第二定律
6.4.4 可逆過程和可逆循環(huán)
6.5 熵增加原理及其意義
6.5.1 熵的概念的提出
6.5.2 熱力學第二定律的統(tǒng)計意義
6.5.3 熵增加原理與熱寂說
思考與練習
第7章 X射線、電子、放射性三大發(fā)現(xiàn)對人類文明的貢獻
7.1 X射線的發(fā)現(xiàn)
7.1.1 關于陰極射線本性的爭論
7.1.2 倫琴發(fā)現(xiàn)X射線
7.1.3 X射線的本性和應用
7.2 貝可勒爾發(fā)現(xiàn)放射性
7.2.1 貝可勒爾的意外發(fā)現(xiàn)
7.2.2 居里夫人的新的突破
7.2.3 原子核及其放射性
7.3 湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子
思考與練習
第8章 狹義相對論的時空觀與現(xiàn)代科技
8.1 牛頓力學的絕對時空觀
8.1.1 伽利略變換
8.1.2 牛頓力學的絕對時空觀
8.1.3 牛頓力學的相對性原理
8.1.4 電磁學與牛頓力學的相對性原理
8.2 狹義相對論產(chǎn)生的歷史背景
8.2.1 牛頓力學的局限性
8.2.2 尋找以太無結果
8.2.3 修改麥克斯韋電磁理論的嘗試——發(fā)射理論
8.3 狹義相對論的基本原理
8.3.1 愛因斯坦生平與科學成就
8.3.2 提出狹義相對論的科學背景
8.3.3 狹義相對論的基本原理
8.3.4 洛倫茲變換
8.4 狹義相對論的時空觀
8.4.1 時序的相對性和因果律
8.4.2 時間膨脹
8.4.3 長度收縮
8.4.4 雙生子佯謬
8.4.5 洛倫茲速度變換
8.5 相對論的質速質能關系
8.5.1 質速關系
8.5.2 質能關系
8.5.3 質能關系的應用—一原子能
思考與練習
第9章 量子論的物質觀與現(xiàn)代科技
9.1 量子論產(chǎn)生的背景
9.1.1 黑體輻射定律
9.1.2 普朗克能量子假說
9.2 愛因斯坦的光子假設
9.2.1 光電效應現(xiàn)象
9.2.2 愛因斯坦的光子假設
9.2.3 康普頓效應
9.3 玻爾的氫原子量子論
9.3.1 原子的有核模型
9.3.2 氫原子光譜的實驗規(guī)律
9.3.3 玻爾的氫原子理論
9.3.4 玻爾理論的驗證——弗蘭克-赫茲實驗
9.3.5 對玻爾原子理論的評價
9.4 物質波
9.4.1 物質波提出的背景
9.4.2 德布羅意關系式
9.4.3 德布羅意假設的實驗驗證
9.4.4 不確定關系
9.5 描寫物質波的波函數(shù)
9.5.1 波函數(shù)的引入
9.5.2 波函數(shù)的物理意義
9.5.3 波函數(shù)的標準條件
9.5.4 描寫微觀粒子狀態(tài)的基本方程——薛定諤方程
9.5.5 一維勢壘 隧道效應
9.5.6 掃描隧道顯微鏡
思考與練習
第10章 宇宙學的發(fā)展與人類未來
10.1 太陽系
10.1.1 太陽
10.1.2 八大行星
10.2 宇宙學的基本概念
10.2.1 宇宙的分層次結構
10.2.2 宇宙的均勻性
10.2.3 各向同性的膨脹
10.3 宇宙大爆炸理論
10.3.1 宇宙的起源
10.3.2 3K微波背景輻射
10.3.3 宇宙的膨脹動力學
10.3.4 暗物質與暗能量
10.3.5 宇宙的演化
10.4 奇妙的黑洞
10.4.1 黑洞及其視界
10.4.2 黑洞的性質
10.4.3 怎樣探測黑洞
10.4.4 宇宙中的黑洞的候選者
10.4.5 白洞和蟲眼(洞)
10.5 宇宙的有限性與無限性
10.5.1 宇宙有限和無限性觀念的歷史發(fā)展過程
10.5.2 現(xiàn)代宇宙學是怎樣看待宇宙的有限性和無限性
思考與練習
參考文獻