理论物理导论

第一部分 经典力学

第1章 牛顿力学

1．1 质点动力学：动量、角动量和动能定理

1．2 保守力场、有心力和运动的稳定性

1．3 质点组动力学：动量、角动量和位力定理

1．4 非惯性参考系：惯性离心力和科里奥利力

习题1

第2章 刚体的定点运动

2．1 刚体运动的描述：角速度矢量和Euler角

2．2 惯量张量、转动惯量和转动动能

2．3 刚体动力学方程：动量矩定理和Euler方程

2．4 刚体的定点运动、动平衡的稳定性

习题2

第3章 弹性体中的场和波

3．1 弹性体中的应变和应力张量

3．2 弹性体的本构关系：几种特殊的弹性体

3．3 弹性体的平衡、应力张量对称性和能量密度

3．4 弹性体中的波、弹性算子的完备性和声子晶体

习题3

第4章 流体的运动

4．1 流体中的应变、应力张量和本构方程

4．2 动力学方程、守恒定律和流体中的波

4．3 流体运动的相似律和Reynolds数

4．4 流体的基本运动：涡旋、层流和湍流

习题4

第5章 Lagrange力学

5．1 虚功原理、d'Alembert原理和约束反力

5．2 Lagrange方程和动力学问题中的约束反力

5．3 保守力体系的Lagrange方程和广义能量守恒

5．4 多自由度力学系统的微振动

5．5 经典力学中的对称性和守恒定律

习题5

第6章 Hamilton力学

6．1 Hamilton正则方程：循环坐标和能量积分

6．2 Louville定理、Poisson括号和Poisson定理

6．3 Hamilton原理和弹性体的Hamilton原理

6．4 正则变换：正则条件和Poisson括号的不变性

习题6

第二部分 电动力学

第7章 电磁场的基本性质

7．1 电磁现象的实验定律和平方反比律

7．2 真空中电磁场的Maxwell方程组和位移电流

7．3 介质中电磁场的Maxwell方程组和边界方程

7．4 电磁场的守恒定律和场的能量密度

习题7

第8章 静电场和静磁场

8．1 静电场的唯一性和相互作用能

8．2 静磁场的唯一性和磁标量势

8．3 多极展开和多极矩与外场的相互作用

8．4 准静态场和场的扩散

习题8

第9章 电磁波的传播

9．1 无限大均匀介质中的平面波和波的偏振

9．2 电磁波在平面界面的反射和折射、全反射

9．3 各向异性介质中的电磁波和双折射现象

9．4 电磁波在等离子体中的传播和Faraday旋转效应

9．5 波导中波的传播：相速度、群速度和截止频率

习题9

第10章 电磁波的辐射

10．1 矢量势、标量势和规范不变性

10．2 电偶极矩辐射、辐射场和角分布

10．3 磁偶极矩辐射和电四极矩辐射

10．4 运动电荷的辐射场与辐射阻尼

习题10

第11章 运动体系的电磁场和波

11．1 Lorentz变换和Minkowski空间

11．2 Maxwell方程组的协变形式和场的Hamilton函数

11．3 电磁场的变换和电磁场的不变量

11．4 粒子在电磁场中的运动和Hamilton函数

习题11

第12章 电磁波的散射和衍射

12．1 微观带电粒子的散射和散射截面

12．2 电磁波在宏观物体止的散射和Born近似

12．3 电磁波在周期结构中的散射和光子晶体

12．4 经典电动力学的适用范围和电子的惯性结构

习题12

第三部分 量子力学

第13章 微观粒子的运动规律

13．1 波函数的统计解释和Schrodinger方程

13．2 一维定态问题：隧道效应和共振透射

13．3 量子谐振子和谐振子的耦合

13．4 有心力场中粒子的运动和氢原子的量子描述

习题13

第14章 力学量、算符和量子态

14．1 力学量的平均值与算符运算

14．2 Hilbert空间上的Hermite算符和本征值问题

14．3 力学量的测量、不确定关系和守恒量

14．4 算符的矩阵形式、表象变换和密度矩阵

14．5 量子体系的对称性和守恒量

习题14

第15章 近似方法

15．1 非简并态微扰和电介质的极化

15．2 简并态微扰和能级的强耦合

15．3 变分方法和Hartree自洽场方法

15．4 含时微扰：量子跃迁、光的吸收和激发

习题15

第16章 自旋和角动量

16．1 电子的自旋算符和自旋波函数

16．2 Pauli方程和恒定磁场中电子的运动

16．3 电子自旋与轨道角动量的耦合

16．4 电子自旋与自旋的耦合

习题16

第17章 全同粒子和多体问题

17．1 全同粒子系统的交换对称性和Pauli不相容原理

17．2 He原子：仲氦和正氦，交换能

17．3 HartreeFock方程和原子的壳层结构

17．4 分子的振动和转动，正氢与仲氢

习题17

第18章 微观粒子的散射

18．1 散射的描述方法：微分散射截面和散射振幅

18．2 分波法：低能粒子的散射

18．3 Born近似：高能粒子的散射

18．4 全同粒子的散射

习题18

第四部分 热力学和统计力学

第19章 宏观系统的热力学性质

19．1 热力学系统的基本概念：平衡态和热力学过程

19．2 热力学第一定律、Carnot循环和焓

19．3 热力学第二定律、Carnot定理和熵增加定理

19．4 不可逆过程、局部平衡和最小熵产生定理

习题19

第20章 热力学平衡条件、热力学函数和相变

20．1 系统平衡条件，自由能、热力势和广势函数

20．2 平衡的稳定性条件和临界态的基本特征

20．3 热力学函数、热力学关系和最大功原理

20．4 相变、临界现象和临界指数

习题20

第21章 准独立粒子系的经典统计

21．1 平衡态的Boltzmann统计和等概率原理

21．2 热力学函数与熵的微观解释

21．3 双原子分子组成的理想气体和能量均分定理

21．4 声子系统和固体的定容热容量

21．5 二能级系统、负温度和核自旋

习题21

第22章 准独立粒子系的量子统计

22．1 Fermi统计和Bose统计

22．2 量子统计中的热力学关系和熵

22．3 金属中的自由电子：强简并电子气体

22．4 电磁场的量子化、光子气体和Bose-Einstein凝聚

习题22

第23章 系综理论

23．1 统计系综、各态经历假定和微正则分布

23．2 正则分布、能量涨落和热力学关系

23．3 巨正则分布、热力学关系和粒子数涨落

23．4 T-p分布与特征函数

23．5 量子系综：密度矩阵

习题23

第24章 涨落、关联和局部细致平衡

24．1 涨落的准热力学理论和乳光现象

24．2 涨落的空间关联：Landau唯象理论

24．3 涨落的时间关联：Brown运动

24．4 准独立粒子系统的局部细致平衡

习题24

附录A 矢量运算公式

附录B 张量运算公式

附录C 重要物理常量

附录D 英汉人名对照表

《理论物理导论》简要阐述了理论物理的重要概念、原理和方法。选择内容适当、互相贯通，构成比较系统、全面的理论物理教学体系。全书由经典力学、电动力学、量子力学、热力学和统计力学四大部分组成，每部分6章，共24章。
　　《理论物理导论》可供理工科非物理专业本科高年级学生和研究生作为教材和教学参考书，适合于材料科学、电子工程、化学理论、自动控制等需要较深物理知识的专业。