物理發(fā)展與科技進步

第一章力學(xué)與航天技術(shù)1
第一節(jié)牛頓力學(xué)建立與新行星的發(fā)現(xiàn)1
一.《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的基本框架1
二.萬有引力定律2
三.海王星和冥王星的發(fā)現(xiàn)3
第二節(jié)力學(xué)守恒定律在航天技術(shù)中的應(yīng)用3
一.動量守恒定律與火箭推進原理4
二.衛(wèi)星運動中的角動量守恒6
三.機械能守恒與宇宙速度6
第三節(jié)航天器及其應(yīng)用8
一.人造衛(wèi)星的發(fā)射和返回9
二.同步衛(wèi)星的發(fā)射高度和運行速度10
三.人造地球衛(wèi)星的應(yīng)用10
四.載人航天12
五.航天科技產(chǎn)業(yè)13

第二章熱學(xué)發(fā)展與工業(yè)革命14
第一節(jié)熱現(xiàn)象的認識過程14
一.氣體實驗定律14
二.熱質(zhì)說與熱動說的較量14
三.第一類永動機幻想的破滅15
四.第二類永動機幻想的破滅17
五.熱現(xiàn)象中微觀理論與宏觀理論的統(tǒng)一17
第二節(jié)蒸汽機與第一次工業(yè)革命18
一.蒸汽機的發(fā)展與第一次工業(yè)革命18
二.蒸汽機的工作原理19
三.循環(huán)過程與熱機效率19
四.卡諾熱機20
第三節(jié)內(nèi)燃機掀起了動力革命的浪潮21
一.內(nèi)燃機的發(fā)展與第二次工業(yè)革命21
二.往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的工作原理22
三.燃氣輪機24
第四節(jié)制冷機與低溫技術(shù)25
一.制冷機25
二.低溫技術(shù)26
三.激光冷卻中性原子27

第三章電磁學(xué)與電氣化28
第一節(jié)電磁理論建立與電磁波的發(fā)現(xiàn)28
一.電流的磁效應(yīng)28
二.法拉第電磁感應(yīng)定律28
三.電磁理論的統(tǒng)一29
四.電磁波的預(yù)言與實驗發(fā)現(xiàn)31
第二節(jié)磁電式儀表和電動機31
一.磁場對電流的作用力31
二.磁電式儀表32
三.電動機33
第三節(jié)發(fā)電機與遠距離輸電35
一.發(fā)電機的發(fā)明35
二.單向交流發(fā)電機的工作原理36
三.變壓器37
四.發(fā)電站和遠距離輸電37
第四節(jié)加速器與質(zhì)譜儀38
一.洛侖茲力38
二.加速器39
三.質(zhì)譜儀41
第五節(jié)磁懸浮列車41
一.磁懸浮列車的優(yōu)點41
二.懸浮與推進原理42
三.磁懸浮技術(shù)的發(fā)展與未來43

第四章無線電與微電子工業(yè)革命45
第一節(jié)充滿周圍空間的波--無線電波45
一.無線電波的波段范圍及用途45
二.無線電波的輻射與天線46
三.無線電波的傳播47
第二節(jié)從電子管到半導(dǎo)體48
一.從電子管到半導(dǎo)體48
二.半導(dǎo)體的物理基礎(chǔ)49
三.PN結(jié)的導(dǎo)電機理51
四.晶體三極管52
第三節(jié)無線電縮短人們的距離53
一.電話53
二.無線電廣播53
三.傳真55
四.電視55
第四節(jié)微波及其應(yīng)用55
一.微波通信56
二.雷達56
三.微波加熱58
第五節(jié)集成電路與微電子工業(yè)革命59
一.MOS晶體管59
二.大規(guī)模集成電路與微電子工業(yè)革命60
第六節(jié)半導(dǎo)體器件的未來--半導(dǎo)體量子器件60
一.量子阱和超晶格器件61
二.量子線和量子點器件62

第五章光學(xué)與光學(xué)技術(shù)63
第一節(jié)幾何光學(xué)63
一.幾何光學(xué)定律63
二.傳統(tǒng)光學(xué)器件及其應(yīng)用64
第二節(jié)波動光學(xué)65
一.光的干涉及其應(yīng)用65
二.衍射光譜與光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)67
三.偏振光技術(shù)68
第三節(jié)量子光學(xué)71
一.光電效應(yīng)現(xiàn)象及光的量子性71
二.光的波粒二象性72
三.光電轉(zhuǎn)換器件73
第四節(jié)光波與顏色74
一.顏色的起源74
二.光的三原色74
三.混色法75
第五節(jié)紅外線和紫外線76
一.紅外線76
二.紫外線78
第六節(jié)X射線的衍射與應(yīng)用79
一.X射線79
二.X射線衍射79
三.X射線的應(yīng)用80

第六章相對論與宇宙82
第一節(jié)狹義相對論的創(chuàng)立82
一.第一朵烏云82
二.伽利略變換和洛侖茲變換83
三.狹義相對論的創(chuàng)立84
第二節(jié)奇妙的相對論效應(yīng)85
一.洛侖茲收縮85
二.運動時鐘變慢86
三.質(zhì)速關(guān)系86
四.質(zhì)能關(guān)系88
第三節(jié)廣義相對論的可觀測效應(yīng)89
一.孿生子佯謬89
二.時空彎曲90
三.廣義相對論的可觀測效應(yīng)91
第四節(jié)宇宙膨脹和黑洞93
一.退行紅移和宇宙膨脹93
二.黑洞94
第五節(jié)宇宙概論95
一.宇宙大爆炸理論--宇宙起源和命運95
二.3K微波背景輻射--大爆炸理論的有力實驗證據(jù)96

第七章量子論與微觀世界98
第一節(jié)熱輻射與量子論98
一.熱輻射測溫98
二.量子論的誕生99
第二節(jié)原子光譜與玻爾理論100
一.盧瑟福的原子模型100
二.原子光譜的實驗規(guī)律101
三.玻爾理論101
第三節(jié)量子能級躍遷與光譜技術(shù)103
一.能級躍遷與光譜技術(shù)103
二.熒光光譜分析103
三.分子光譜105
第四節(jié)物質(zhì)波的衍射現(xiàn)象106
一.物質(zhì)波106
二.物質(zhì)波的衍射現(xiàn)象106
三.海森伯的測不準關(guān)系107
第五節(jié)隧道效應(yīng)和量子計算機108
一.量子力學(xué)處理微觀問題的方法108
二.隧道效應(yīng)及其應(yīng)用110
三.量子計算機112

第八章核物理與核技術(shù)114
第一節(jié)揭開原子核內(nèi)部的奧秘114
一.核物理的發(fā)展114
二.原子核的基本性質(zhì)115
第二節(jié)核衰變與放射性117
一.放射性的發(fā)現(xiàn)117
二.核衰變117
三.人工核反應(yīng)118
第三節(jié)重核裂變與原子彈118
一.奇妙的核裂變鏈式反應(yīng)118
二.鏈式反應(yīng)的控制--核反應(yīng)堆119
三.原子彈120
四.貧鈾與貧鈾彈121
第四節(jié)熱核聚變與氫彈121
一.太陽里的熱核反應(yīng)和太陽壽命121
二.受控熱核聚變122
三.氫彈和中子彈124
第五節(jié)色彩紛呈的核技術(shù)125
一.核技術(shù)的醫(yī)學(xué)診斷和治療125
二.核技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用127
三.核技術(shù)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用127
第九章物理效應(yīng)與人類感知能力的提高128
第一節(jié)眼睛與眼鏡128
一.人眼的光學(xué)功能及其分辨極限128
二.眼睛的缺陷和矯正128
第二節(jié)顯微鏡129
一.光學(xué)顯微鏡129
二.電子顯微鏡131
三.原子力顯微鏡135
四.中子顯微鏡135
第三節(jié)望遠鏡135
一.光學(xué)望遠鏡136
二.射電望遠鏡138
第四節(jié)五花八門的傳感器139
一.傳感器和傳感器技術(shù)140
二.電阻式傳感器140
三.電容式.電感式.壓電式傳感器141
四.光纖傳感器143
五.光電傳感器144
六.聲表面波智能型網(wǎng)絡(luò)壓力傳感器144
七.遙感技術(shù)145

第十章激光技術(shù)與應(yīng)用146
第一節(jié)形形色色的激光器146
一.激光的物理基礎(chǔ)--受激輻射146
二.激光的特點148
三.激光器的三大要素148
四.激光器的種類150
第二節(jié)激光測距定位及加工技術(shù)152
一.激光測距儀152
二.激光雷達152
三.激光制導(dǎo)153
四.激光加工技術(shù)154
第三節(jié)光纖通信技術(shù)155
一.光纖155
二.光纖通信156
三.光纖通信的獨特優(yōu)點157
四.光孤子通信157
第四節(jié)奇妙的全息照相技術(shù)158
一.全息照相基本原理158
二.全息照相的特點159
三.激光全息的妙用159
第五節(jié)從磁盤到光盤160
一.磁記錄概述160
二.光存儲技術(shù)161
第六節(jié)自由電子激光和飛秒激光162
一.自由電子激光162
二.飛秒激光164

第十一章神奇的超聲技術(shù)165
第一節(jié)超聲現(xiàn)象165
一.自然界中的超聲現(xiàn)象165
二.超聲波的特征166
第二節(jié)超聲波的發(fā)射與接收167
一.聲波與振動167
二.超聲的獲得167
第三節(jié)超聲的醫(yī)學(xué)應(yīng)用169
一.超聲診斷的物理基礎(chǔ)169
二.超聲診斷的原理169
三.超聲診斷170
四.超聲治療171
第四節(jié)超聲對產(chǎn)品的質(zhì)量檢測172
一.超聲波探傷172
二.超聲測量厚度172
三.超聲對應(yīng)力的測試173
四.超聲波流量計173
第五節(jié)不斷擴大的超聲世界174
一.聲空化技術(shù)174
二.移動電話機里的超聲176
三.超聲馬達178
第六節(jié)其他聲學(xué)技術(shù)179
一.聲吶技術(shù)179
二.聲紋識別技術(shù)180
三.聲懸浮技術(shù)180

第十二章能源與能源技術(shù)181
第一節(jié)礦物資源的枯竭對新能源的呼喚181
一.人類利用能源的腳步181
二.能源及其分類182
三.礦物能源的枯竭182
四.能源與環(huán)境183
第二節(jié)新型能源的霸主--核能185
一.原子能發(fā)電185
二.核能發(fā)電的優(yōu)勢和安全性186
三.核潛艇187
四.原子能飛機和原子能火箭188
五.核爆炸的和平利用188
第三節(jié)人類理想的能源--太陽能188
一.太陽能資源的特點188
二.太陽能的光熱轉(zhuǎn)換189
三.太陽能的光電轉(zhuǎn)換190
四.太陽能的光化學(xué)轉(zhuǎn)換191
第四節(jié)取之不盡的能源--風(fēng)能191
一.認識風(fēng)能191
二.風(fēng)能利用的優(yōu)勢和困難192
三.我國的風(fēng)能資源192
四.風(fēng)力發(fā)電192
第五節(jié)大有作為的水力資源193
一.我國水能資源特點193
二.水力發(fā)電站194
第六節(jié)新能源展望196
一.生物能196
二.干凈的氫能197
三.我們腳下的地熱能198
四.綜合利用海洋能199

第十三章材料物理與新材料200
第一節(jié)蓬勃發(fā)展的納米科技200
一.納米科技的意義200
二.納米材料的幾種類型201
三.納米材料的制備202
四.納米材料的特性及其應(yīng)用202
五.納米材料的分析與測試205
第二節(jié)超導(dǎo)技術(shù)206
一.超導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)206
二.超導(dǎo)體的電磁性質(zhì)206
三.兩類超導(dǎo)體208
四.BCS超導(dǎo)理論209
五.約瑟夫森效應(yīng)210
六.高溫超導(dǎo)體210
七.超導(dǎo)體的應(yīng)用211
第三節(jié)液晶及其應(yīng)用212
一.液晶的發(fā)現(xiàn)212
二.液晶相的結(jié)構(gòu)和分類213
三.液晶的物理性質(zhì)及其應(yīng)用216
第四節(jié)非晶態(tài)固體的物理特性與應(yīng)用217
一.非晶態(tài)固體的概念217
二.玻璃化轉(zhuǎn)變及非晶態(tài)固體的制備218
三.非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)特點及其性質(zhì)219
四.非晶態(tài)固體的應(yīng)用221

參考文獻223