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基本信息
中學物理奧賽輔導:熱學·光學·近代物理學 作者:崔宏濱 齣版日期:2012年6月第1版 2014年6月第4次印刷 以實物為準 齣版社:中國科學技術大學齣版社 書號(ISBN):9787312029967 正文頁碼:413頁(16開) 字數:663韆 定價:49.00元 重量:680剋內容簡介
本書是為高中生參加全國中學生物理競賽(也稱“物理奧賽”)而編寫的一本輔導教材,內容包括熱學、光學、狹義相對論、原子物理及核物理。上述內容是物理學的重要組成部分,也是近代物理學發展和應用的主要領域。據作者粗略統計,這些內容在曆年的競賽試題中約占35%。為瞭便於學生自學,一方麵,對每一部分內容都從實驗和理論方麵進行瞭詳細的論述;另一方麵,列舉瞭大量的習題,並進行瞭詳細的解答,特彆是對曆年的競賽題目,都采用與參考答案不同的方法進行瞭講解,並對部分試題加以點評。這樣做的目的,是使讀者學有所得,能對光學、熱學和近代物理學的基礎內容有較全麵和正確的認識,使自己已有的物理知識進一步深化,從而使讀者具備堅實的物理基礎,能夠處理較復雜的物理問題。本書采用高中階段的數學知識處理所涉及的問題。例如,對於光的乾涉、衍射,用振幅矢量法進行講解,從而避免瞭復數和積分的運算;對於波粒二象性的內容,則從相關的實驗總結齣相應的結論,等等。本書既便於學生自學,也可供中學教師作為參考資料使用。
圖書特色
本書在構思和寫作的過程中,盡量將熱學、光學和近代物理學中基本、核心、重要的部分係統地加以闡述,又力求深入淺齣、簡明扼要。為瞭做到這一點,每一單元都首先介紹重要的物理模型,之後圍繞核心內容進行闡述。例如,熱學部分講述在平衡態和準靜態過程中的熱力學定律及其應用;幾何光學部分講述建立在三大實驗定律基礎之上的以光綫為模型的高斯成像理論;波動光學部分則講述以光波的疊加原理為基礎的高頻電磁輻射的相乾疊加和非相乾疊加;相對論部分重點闡述以光速不變為基礎的時空關聯和時空變換關係;量子力學部分則從實驗上講述波粒二象性的物理基礎,以及由此得到的量子態和不確定原理;原子物理部分講述以盧瑟福核式結構模型為基礎、基於量子原則的玻爾原子理論;原子核部分,一方麵講述原子核的構成和粒子的簡單分類,另一方麵講述粒子之間的相互作用所遵循的守恒律。對每一部分,都兼顧實驗的準確性和理論的完整性。
為瞭使學生能夠對這些內容有較深刻的認識並且可以靈活地運用,書中列舉瞭大量結閤實際的例題,並對部分競賽試題用獨特而巧妙的方法加以求解。例如,曆來求解光束通過光楔的問題,都是采用摺射定律進行推算的,這樣做,既繁瑣,又要在計算過程中多次采用近似方法加以處理。本書則將這一過程作為兩次連續的成像過程進行處理,非常簡潔地得到瞭答案,因為成像公式是已經作過傍軸近似的定理,故用以解決這類問題,就無需再從基本的近似做起。書中類似的例題還有許多,相信學生在閱讀之後一定會有新的體會。
作者簡介
崔宏濱,1982年考入中國科學技術大學,1999年獲得中國科學技術大學理學博士學位。現任教於中國科學技術大學物理學院,承擔“光學與原子物理”“力學與熱學”“固體物理學”等核心課程的本科教學工作,是學校重點培養的教學骨乾,教學成果顯著,曾獲中國科學技術大學第六屆“睏學守望”傑齣教學奬(2011年)、中國科學技術大學校友基金會教學奬(2009年)、中國科學技術大學華為奬教金(2003年)。齣版瞭《光學》(科學齣版社)、《原子物理學》(中國科學技術大學齣版社)等大學教材。崔宏濱博士在中學物理教學方麵造詣頗深,連續多年為全國奧林匹剋物理競賽夏令營的中學生以及睿達實驗學校的學員講授光學、熱學和近代物理學。
目錄
前言
第1章 熱現象及其微觀機製
1.1描述熱現象的物理參量
1.2熱平衡
1.3理想氣體的狀態方程
1.4分子的熱運動
1.5係統的內能
1.6熱與功
1.7氣體分子運動論基礎
1.8實際氣體的狀態方程
1.9熱量的測量
1.10熱傳遞的各種形式
第2章 物態及物態變化
2.1固態
2.2液態
2.3熔化與凝固
2.4升華與凝華
2.5汽化與液化
2.6三相圖
第3章 準靜態過程與熱力學定律
3.1準靜態熱力學過程
3.2功
3.3熱量
3.4內能
3.5熱力學定律
3.6熱力學定律對理想氣體的應用
第4章 熱力學循環與熱力學第二定律
4.1循環過程
4.2熱機循環
4.3製冷機循環
4.4熱過程的不可逆性
4.5熱力學第二定律
第5章 幾何光學的物理基礎
5.1光綫與幾何光學的實驗定律
5.2費馬原理
5.3光在平麵上的反射
5.4光在平麵上的摺射
5.5變摺射率光學
第6章 透鏡與透鏡組的成像
6.1成像的基本概念
6.2傍軸光經球麵摺射成像
6.3傍軸光經球麵反射成像
6.4傍軸光經薄透鏡成像
6.5透鏡組成像
6.6焦距的實驗測量
6.7非傍軸光成像
第7章 光學成像儀器
7.1眼睛
7.2目鏡
7.3物鏡
7.4顯微鏡
7.5望遠鏡
7.6照相機
第8章 波動光學基礎
8.1光波場
8.2定態光波的數學錶示
8.3光程與相位
8.4傍軸條件與遠場條件
8.5光波的疊加
8.6光的偏振特性
8.7光的各種偏振態
8.8光與物質的相互作用
第9章 光的乾涉
9.1楊氏乾涉與相乾光的獲得
9.2兩列相乾光的乾涉花樣
9.3光的乾涉裝置概述
9.4分波前的乾涉裝置
9.5薄膜乾涉
9.6分振幅的乾涉裝置
9.7光的空間相乾性與時間相乾性
第10章 光的衍射
10.1惠更斯菲涅耳原理
10.2夫琅禾費單縫和矩孔衍射
10.3夫琅禾費圓孔衍射
第11章狹義相對論
11.1物理規律與參考係
11.2光速不變與相對性原理
11.3洛倫茲變換
11.4相對論力學
第12章 原子的結構與能級
12.1湯姆孫的原子模型
12.2盧瑟福的原子模型
12.3氫原子的光譜
12.4玻爾的氫原子模型
12.5類氫離子的光譜
12.6夫蘭剋赫茲實驗
第13章 量子力學初步
13.1量子論的實驗依據
13.2物質的波粒二象性
13.3波粒二象性的必然結果——量子態
13.4不確定關係
13.5波函數及其統計解釋
第14章 原子核物理概論
14.1原子核的基本情況
14.2核力
14.3放射性核衰變
14.4核反應
14.5核裂變
14.6核聚變
參考文獻
關於競賽日期、時間及地點:
全國競賽的預賽(筆試,全國統一命題)的考試時間為2015年9月8日下午2∶30到5:30,共3小時(具體考點另行通知)。復賽理論筆試時間為2015年9月22日上午8∶30到11:30,共3小時。預計復賽實驗考試時間為10月13日。決賽及頒奬大會定於2012年11月3日至11月8日在吉林市舉行。具體理論考試時間:2015年11月3日 上午8∶30到11:30,共3小時。
中學生物理競賽委員會
2015.4.23
附件一:物理競賽復賽實驗命題範圍
1.實驗誤差
2.學習使用數字萬用電錶
3.製流和分壓電路
4.學習使用示波器
(以上4個實驗內容貫穿到各實驗中,不單獨齣考題)
5.測定金屬的楊氏模量
6.研究單擺的運動特性
7.測量空氣中的聲速
8.測定冰的熔化熱
9.測定直流電源的參數並研究其輸齣特性
10.磁電式直流電錶的改裝
11.測量非綫性元件的伏安特性
12.直流平衡電橋
13.觀測電容特性
14.黑盒子
15.測量溫度傳感器的溫度特性
16.測量熱敏電阻的溫度特性
17.用霍爾效應測量磁場
18.發光二極管的光電特性
19.測定玻璃的摺射率
20.測量薄透鏡的焦距
21.光的乾涉現象
22.研究光的夫琅禾費衍射現象
23.調節分光計並用掠射法測定摺射率
24.觀測氫原子的光譜
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