本册内容为电磁学、波动光学与量子物理。除对教学基本内容的归纳、整理和总结外，还分别精选了数十个典型例题及有代表性的常见与疑难问题予以解答和分析。

邓新元，教授，长期从事物理课程的教学与研究工作，自1962年毕业至今的50多年间一直在清华的讲台上为本科生授课，期间并曾应邀多次赴台湾地区一高校任教。主编《普通物理与答疑》（振动、波动光学与量子物理），合编《波动与光学》（下册），编写与参编其他文字教材、多媒体教材、教学研究文章共多种。曾获得部级（原国家教委），北京市级及校级（很好教学成果奖、很好教师奖、教书育人奖、老有所为奖）等各种奖励共多次。曾任清华大学物理系副系主任，清华大学教务处教学顾问组成员，教育部物理基础课程教学指导委员会机关刊物《物理与工程》编辑部主任等职。

目录
第3篇电磁学
前言
1章真空中的静电场
11.1静电场的基本概念
11.1.1点电荷体电荷面电荷线电荷
11.1.2电场强度电势电势能
11.1.3电通量电场强度的环量
11.1.4电场线(电力线)等势面
11.2静电场的基本规律
11.2.1库仑定律叠加原理
11.2.2电场强度叠加原理电势叠加原理
11.2.3静电场的高斯定理和环路定理
11.2.4电场强度E及电势U与电荷分布的关系
11.2.5电场强度E与电势U的关系
11.2.6静电场的理论结构
11.2.7描述静电场的各物理量之间的关系
11.3求解和分析静电场问题的方法
11.3.1计算电场强度的三种方法
11.3.2计算电势的两种方法
11.3.3利用高斯定理和环路定理分析静电场
11.3.4由电场分布求电荷分布
11.4典型例题（共8例）
11.5对某些问题的进一步说明与讨论
11.5.1电场对称性的分析
11.5.2从SE·dS=Q(S内)ε0和∮LE·dl=0看电力线的特点
11.5.3通过E=∫dq4πε0r2er与SE·dS=Q(S内)ε0的比较来理解
高斯定理
11.5.4“点电荷”或“面电荷”处在闭合曲面S上时高斯定理是否成立
11.5.5从均匀带电球的电场看电荷的体积能否为无限小
11.5.6面电荷两侧电场强度突变的规律
11.5.7面电荷所受电场力的规律
11.5.8“无限大”均匀带电平板和“无限长”均匀带电圆柱的电势
零点的选择
11.5.9静电场的高斯定理和环路定理与静电场是平方反比场的叠加
是否等价


2章静电场中的导体
12.1基本规律
12.1.1导体上的电荷分布与导体表面上的电场强度
12.1.2静电场的唯一性定理
12.1.3封闭导体壳内外的电场静电屏蔽
12.2典型例题（共6例）
12.3对某些问题的进一步说明与讨论
12.3.1对E(表)=σε0en的剖析
12.3.2为什么大地和无限远等电势
12.3.3用电力线定性分析导体外电场的分布
12.3.4两带同号电荷的导体接近时，可否其中之一或二者同时出现
异号电荷
12.3.5静电场的唯一性定理的证明
12.3.6电像法
12.3.7导体系电荷叠加的规律
3章静电场中的电介质
13.1基本概念
13.1.1电介质极化的微观描述
13.1.2电介质极化的宏观描述
13.2基本规律
13.2.1极化电荷与极化强度的关系
13.2.2P与E的关系
13.2.3电位移(电感强度)D和D的高斯定理
13.2.4几个常用的关系式
13.2.5静电场的基本方程
13.2.6静电场的界面关系
13.3典型例题（共5例）
13.4对某些问题的进一步说明与讨论
13.4.1介质对D是否有影响
13.4.2对界面关系的进一步说明
13.4.3介质与导体的交界面上极化面电荷密度σ′的分布规律
13.4.4介质中电场的测量(“扁平洞”和“细长洞”问题)
13.4.5有介质时静电场的唯一性定理
13.4.6有介质时电像法的应用举例
13.4.7沿“电力线管”充满均匀电介质问题的讨论
4章电容与电能
14.1电容
14.1.1孤立导体的电容
14.1.2电容器的电容
14.1.3电容器的并联与串联
14.2电能
14.2.1电荷系的电能
14.2.2电荷系的自能和互能
14.2.3静电场的能量
14.3典型例题（共4例）
14.4对某些问题的进一步说明与讨论
14.4.1广义电容
14.4.2用导体壳将平行板电容器罩住后其电容是否改变
14.4.3电荷系的电能公式“We=12∫Udq”中的dq是
否包含
极化电荷
14.4.4电荷系的互能可正可负，总电能是否也可正可负
14.4.5电场能是否可分成自能和互能，它们的正、负如何
14.4.6电场能可分成纯电能和极化能
14.4.7有关电容器能量转化的种种问题
14.4.8忽略平行板电容器的边缘效应所造成的一个谬误
5章电流
15.1电流的描述
15.1.1电流密度j与面电流密度i
15.1.2电流强度I
15.1.3电流的连续性方程与稳恒条件
15.2稳恒电流的基本规律
15.2.1稳恒电流的电场的规律
15.2.2单靠静电场不可能形成稳恒电流
15.2.3欧姆定律及其微分形式
15.2.4电动势E
15.2.5含电源电路的欧姆定律
15.2.6电路中各种能量的转化关系
15.2.7基尔霍夫定律
15.3典型例题（共5例）
15.4对某些问题的进一步说明与讨论
15.4.1为何导线中自由电子一定逆着电力线运动而真空中电子却
不一定如此
15.4.2单靠电源正负极上的电荷能否使通电导线中的电力线顺着
导线分布
15.4.3通电导体上的电荷是如何分布的
15.4.4电源正极的电势是否可以比负极的电势低
6章稳恒电流的磁场
16.1磁场的基本概念
16.1.1磁感(应)强度B
16.1.2磁通量磁场的环量
16.1.3磁感(应)线
16.2稳恒磁场的基本规律
16.2.1磁场的叠加原理
16.2.2毕奥萨伐尔拉普拉斯定律
16.2.3B的高斯定理安培环路定理
16.2.4洛伦兹力带电粒子在均匀磁场中的运动
16.2.5霍尔效应
16.2.6安培力
16.2.7均匀磁场对平面载流线圈的作用
16.2.8小电流圈在外磁场中的能量
16.2.9磁力的功
16.3典型例题（共7例）
16.4对某些问题的进一步说明与讨论
16.4.1磁感强度B的三种定义方法
16.4.2安培环流定理∮LB·dl=μ0∑I(L内)对一段稳恒电流的磁场
是否成立

16.4.3B=∫μ0Idl×er4πr2与∮LB·dl=μ0∑I(L内)的比较
16.4.4载流导线中自由电子所受的洛伦兹力是如何传递给导线
晶格的
16.4.5任意非平面载流线圈的磁矩及其在外磁场中所受的力和力矩
16.4.6面电流两侧磁场突变的规律
16.4.7面电流受力的规律
16.4.8安培力公式dF=Idl×B与载流导线的运动是否有关
16.4.9磁力是否满足牛顿第三定律
16.4.10截面形状任意的无限长直密绕螺线管内外的磁场
附录矢量的镜像对称性
7章磁场中的磁介质
17.1基本概念
17.1.1磁介质磁化的概述
17.1.2分子磁矩
17.1.3磁介质磁化的微观机制
17.1.4磁介质磁化的宏观描述磁化强度
17.1.5磁场强度H
17.2基本规律
17.2.1磁化电流与磁化强度的关系
17.2.2H的环路定理
17.2.3铁磁质中B与H的关系——磁滞回线
17.2.4稳恒磁场的基本方程
17.2.5磁场的界面关系
17.3典型例题（共4例）
17.4对某些问题的进一步说明与讨论
17.4.1磁介质内磁化电流密度j′的分布规律
17.4.2磁场界面关系的剖析
17.4.3磁路定律
17.4.4磁荷观点简介
17.4.5介质对H和H的环量“∮LH·dl”是否有影响
8章电磁感应
18.1基本规律
18.1.1楞次定律
18.1.2法拉第电磁感应定律
18.1.3动生电动势
18.1.4感生电动势感生电场
18.1.5自感自感系数
18.1.6互感互感系数
18.1.7磁能

18.2求解电磁感应问题的方法
18.2.1求解动生电动势的方法
18.2.2求解感生电动势的方法
18.2.3求解自感系数的方法
18.2.4求解互感系数的方法
18.3典型例题（共7例）
18.4对某些问题的进一步说明与讨论
18.4.1螺线管的自感系数是否等于各匝线圈的自感系数之和
18.4.2两个线圈串联后的自感系数
18.4.3一个关于长直密绕螺线管自感系数L=μ0n2Sl的困惑
18.4.4两个电路的耦合系数
18.4.5发电机中能量转化过程的剖析
18.4.6小载流线圈的两种磁能
18.4.7一个费解的自感系数
9章电磁场
19.1麦克斯韦方程组
19.1.1真空中的位移电流
19.1.2有介质时的位移电流
19.1.3麦克斯韦方程组的积分形式
19.1.4麦克斯韦方程组的微分形式
19.2电磁波
19.2.1平面电磁波
19.2.2电磁波的能量密度坡印亭矢量电磁波的动量密度简谐
电磁波的强度
19.3电磁场的相对性
19.4典型例题（共5例）
19.5对某些问题的进一步说明与讨论
19.5.1匀速运动点电荷的电磁场
19.5.2点电荷之间的相互作用力
19.5.3四种电流的特点
19.5.4不闭合的电流激发的磁场虽有环量但不遵从安培环路定理
19.5.5将电场分为电荷的电场和感生电场两部分是一种思辨的方法
19.5.6导出“电磁场的相对论变换”的一种方法
19.5.7电磁场的能量密度和能流密度表示式的推导

第4篇波 动 光 学
前言
第20章光的干涉
20.1光的干涉的一些基本概念

20.1.1光的干涉现象
20.1.2光源发光的特点
20.1.3光的相干条件
20.1.4相干叠加与非相干叠加
20.1.5相长干涉与相消干涉
20.1.6条纹宽度
20.1.7干涉条纹的级次
20.1.8干涉条纹的清晰度
20.1.9光程和光程差
20.2分析干涉问题的线索和方法
20.2.1分析干涉问题的线索
20.2.2分析干涉问题常用的方法
20.3分波面的干涉
20.3.1分波面的双光束干涉(之一)——杨氏双缝干涉
20.3.2分波面的双光束干涉(之二)——其他的分波面双光束
干涉装置
20.3.3分波面的多光束干涉
20.4分振幅的干涉
20.4.1概况
20.4.2等厚干涉条纹
20.4.3等倾干涉条纹
20.4.4迈克耳孙干涉仪
20.5时间相干性空间相干性
20.5.1光源的非单色性对条纹清晰度的影响
20.5.2时间相干性
20.5.3光源的大小对条纹清晰度的影响
20.5.4空间相干性
20.6典型例题（共8例）
20.7对某些问题的进一步说明与讨论
20.7.1双孔干涉与双缝干涉
20.7.2两个独立光源发出的光是否一定不干涉
20.7.3杨氏双缝干涉场中能流的分布
20.7.4杨氏双缝干涉条纹的间距与介质的折射率之间的关系
20.7.5等厚条纹的最佳观测条件
20.7.6关于增透膜和增反射膜的讨论
20.7.7分振幅的多光束干涉装置法布里珀涉仪(FP干涉仪)
20.7.8法布里珀涉仪的选频作用
20.7.9观测楔形薄膜棱边的方法
附录几何光学的实验定律与费马原理
第21章光的衍射
21.1光的衍射现象及其特点
21.1.1光的衍射现象
21.1.2光的衍射现象的分类
21.1.3单缝的夫琅禾费衍射图样及其特点
21.1.4圆孔的夫琅禾费衍射图样及其特点
21.1.5光学仪器的分辨本领
21.2光的衍射理论的基础——惠更斯菲涅耳原理
21.2.1惠更斯菲涅耳原理
21.2.2惠更斯菲涅耳原理的数学表达式
21.2.3惠更斯菲涅耳原理应用于分析衍射问题
21.3光的衍射的基本分析方法
21.3.1菲涅耳积分法
21.3.2半波带法
21.3.3振幅矢量法
21.4衍射光栅
21.4.1光栅衍射的分析方法及光强公式
21.4.2对光栅衍射的理解
21.4.3光栅衍射条纹的特点
21.4.4多缝干涉和多缝衍射的对比
21.4.5光栅光谱
21.4.6光线斜入射时的光栅方程
21.5X射线在晶体上的衍射
21.5.1衍射现象的发生
21.5.2X光衍射的分析方法
21.5.3布喇格公式和光栅方程的对比
21.6典型例题（共5例）
21.7对某些问题的进一步说明与讨论
21.7.1菲涅耳积分公式的复数形式
21.7.2缝光源宽度对单缝夫琅禾费衍射图样的影响
21.7.3几何光学和波动光学的关系
21.7.4杨氏双缝实验是双缝干涉还是双缝衍射
21.7.5显微镜的分辨本领
21.7.6圆孔的菲涅耳衍射
21.7.7用菲涅耳半波带法说明泊松亮点的形成
第22章光的偏振
22.1光的偏振的基本概念
22.1.1光的偏振
22.1.2线偏振光
22.1.3自然光
22.1.4部分偏振光
22.1.5圆偏振光
22.1.6椭圆偏振光
22.2光的偏振现象的一些规律
22.2.1马吕斯定律——线偏振光通过检偏器后光强变化的规律
22.2.2光在两种介质界面上反射折射时偏振状态变化的规律
22.2.3光在晶体中传播的规律——双折射
22.3分析光的偏振问题时用到的方法
22.3.1晶体的惠更斯作图法
22.3.2起偏和检偏的方法
22.3.3圆偏振光和椭圆偏振光的获得与检偏方法
22.4偏振光的干涉
22.4.1实现偏振光干涉的装置
22.4.2各元件的作用及各区域中光振动的特点
22.4.3关于干涉结果的讨论
22.4.4色偏振
22.5典型例题（共3例）
22.6对某些问题的进一步说明与讨论
22.6.1自然光
22.6.2偏振度
22.6.3光的各种偏振态的表示法
22.6.4由波晶片射出的椭圆偏振光的椭圆主轴与晶体光轴间的夹角
22.6.5椭圆偏振光的光矢量E是否在作匀速旋转
22.6.6关于波在两种介质交界面反射和折射时的相位突变
22.6.7光的反射中“半波损失”概念的适用性问题
第5篇量 子 物 理
前言
第23章波粒二象性
23.1光的量子性的基本内容、概念和规律
23.1.1热辐射普朗克的能量子假说
23.1.2光电效应爱因斯坦的光量子论
23.1.3康普顿效应
23.1.4电子对的产生和湮没
23.1.5轫致辐射
23.1.6光的波粒二象性
23.1.7光与物质的相互作用(小结)
23.2实物粒子的波粒二象性
23.2.1德布罗意波
23.2.2波函数及其统计解释
23.2.3不确定关系
23.3典型例题（共10例）
23.4对某些问题的进一步说明和讨论
23.4.1近代物理学的特点及学习方法
23.4.2普朗克热辐射公式的推导和其中的物理思想
23.4.3试比较由MB(λ，T)与MB(ν，T)导出的维恩位移公式的不同
23.4.4由普朗克黑体辐射公式推导其他热辐射公式
23.4.5爱因斯坦在20世纪个十年里对发展量子论所起的作用
23.4.6普朗克常量h在量子物理中的地位和作用
23.4.7光电效应中的电子一次能否吸收两个或更多的光子
23.4.8单个自由电子能否吸收光子
23.4.9康普顿效应中，反冲电子获得的能量总是小于入射光子的能量，
这与光子的粒子性是否矛盾
23.4.10康普顿效应的散射线为何不是一条单色的理论值谱线
23.4.11我国著名物理学家吴有训对康普顿效应研究的贡献
23.4.12实物粒子的相速度和群速度
23.4.13微观粒子的波粒二象性与经典的波和粒子的区别
23.4.14对坐标和动量的不确定关系的理解及应用
23.4.15关于能量和时间的不确定关系的导出、理解及其应用
23.4.16为什么经典物理可以不考虑作为物质世界普遍现象的波粒
二象性
附录以23.3节例4中超越方程x=5(1-e-x)的解法为例，
展示迭代法的运用
第24章原子的量子理论
24.1玻尔的氢原子理论
24.1.1原子光谱的实验规律
24.1.2玻尔的氢原子理论及其对氢光谱的解释
24.2薛定谔方程
24.2.1薛定谔方程及求解方程的标准条件
24.2.2定态薛定谔方程在一维情形下的应用
24.2.3氢原子的量子力学处理方法
24.2.4施特恩格拉赫实验电子的自旋LS耦合
24.2.5微观粒子的全同性泡利不相容原理
24.2.6原子的电子壳层结构原理
24.3原子发光
24.3.1光学线状光谱
24.3.2X射线发射谱
24.3.3激光
24.4典型例题（共9例）
24.5对某些问题的进一步说明和讨论
24.5.1量子物理理论的建立和五大基本公设(也称为假设)
24.5.2微观粒子的态叠加原理
24.5.3概率波遇到势垒时的反射系数与透射系数
24.5.4磁场对磁矩的作用，原子的角动量和磁矩
24.5.5氦原子的能级与光谱(简介)
24.5.6EPR佯谬
24.5.7量子信息的兴起
参考文献