前言
物理学研究物质的基本结构、基本相互作用和最普遍的运动规律，是一切自然科学和工程技术的基础。以物理学为基础的大学物理课程是高等学校理工科非物理学类各专业学生的一门重要的通识性必修基础课。
作为一门古老的基础学科，物理学从古至今都对人类的文明和科技进步起到了不可估量的作用。物理学为科学技术提供科学原理，能够指导技术路线的选择和技术方案的改进，有助于培养技术人员的科学品格和创新能力。物理学的学习使技术人员的眼光远、层次高且后劲足。物理学是科技人才素质教育的基础。世界工科大学都无一例外将物理学作为重要的基础课程。
教育发展、科技创新、人才培养是实现高水平科技自立自强的迫切要求，是建设世界科技强国的必由之路。人才培养，归根结底是要培养高水平创新人才。对于培养学生的科学思维，培养学生的创新能力，激发学生求知热情、探索精神，培养学生理论联系实际以及终身学习的科学素养，大学物理课程都具有不可替代的重要作用。
2020年，教育部颁发了《高等学校课程思政建设指导纲要》(教高〔2020〕3号)。2023年，教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会编制了《理工科类大学物理课程教学基本要求》(2023版)。为了适应国家教育兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略的需要，结合多年的教学实践，我们编写了这套大学物理教材。本教材的特色之一是突出物理理论的工程应用特色，强调理论与实际相结合； 特色之二是突出物理学的科学思想方法、引入物理学家科学精神的介绍以及中国物理学史等育人内容，将价值引领贯穿在专题或者习题中。
《大学物理学》教材分为上、下两册，按照工科优秀物理教材的体系结构，上册为力学、电磁学和热学3篇，下册为波动与波动光学以及近代物理基础2篇，包括机械振动、波动、波动光学、狭义相对论基础及量子物理基础5章。
本教材由上海工程技术大学数理与统计学院大学物理教学团队和江苏影速集成电路装备股份有限公司合作编写。编写分工为： 徐红霞和秦立国负责力学篇(第1~4章)； 任莉负责电磁学篇的电学(第5章和第6章)； 王顺治负责电磁学篇的磁学(第7章和第8章)； 邵辉丽负责热学篇(第9章和第10章)； 张修丽负责机械振动和波动(第11章和第12章)； 陈光龙负责波动光学(第13章)； 刘烨负责狭义相对论基础(第14章)； 汪丽莉负责量子物理基础(第15章)； 企业专家崔国栋博士(江苏影速集成电路装备股份有限公司)负责教材中每个章节的有关产教融合内容的指导和审核。全书由徐红霞和秦立国组织策划，由徐红霞和陈光龙统稿，对全书进行了审阅和校对。
本书在注重学生的工程意识和工程能力培养的基础上，增加了“物理应用”内容，不仅注重学生的科学思维的培养，设置有章节前的思考模块、章节中的讨论模块以及章节后的开放类型练习题，还注重学生的价值引领，在篇章中增加了物理学的科学思想、科学方法以及物理学家科学精神的阅读材料或者相关习题，并有意识地融入了中国物理学史部分内容。在本书的编写过程中，我们参考和借鉴了许多国内外的相关教材、书籍以及互联网信息资源，在此向所有给予启迪、提供素材的作者们表示谢意。
由于编者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处。我们衷心希望广大读者在使用过程中批评指正，提出宝贵意见，以便再版时及时改进。
编者
2024年10月于上海工程技术大学
目录
第4篇波动与波动光学
第11章 机械振动
11.1简谐振动 /
11.1.1简谐振动的特征及其表达式 /
11.1.2简谐振动的振幅、周期及频率 /
11.1.3简谐振动的x-t图线 /
11.1.4简谐振动的速度和加速度 /
11.1.5简谐振动的相位 /
11.2旋转矢量法 /
11.3简谐振动系统的能量 /
11.4简谐振动的合成 /
11.4.1两个同方向、同频率的简谐振动的合成 /
11.4.2两个同方向、不同频率的简谐振动的合成 /
11.5阻尼振动受迫振动 /
11.5.1阻尼振动 /
11.5.2受迫振动 /
11.6共振及其应用 /
11.6.1共振 /
11.6.2共振的防止 /
11.6.3共振的应用 /
第12章 波动
12.1机械波的几个概念 /
12.1.1机械波的产生 /
12.1.2机械波的分类 /
12.1.3波动的几何描述 /
12.1.4波动的物理描述 /
12.2平面简谐波的波函数 /
12.2.1平面简谐波的波函数的描述 /
12.2.2波函数的物理意义 /
12.3波的能量能流密度 /
12.3.1波的能量 /
12.3.2能量密度 /
12.3.3波的能流 /
12.4惠更斯原理波的衍射、反射和折射 /
12.4.1惠更斯原理波的衍射现象 /
12.4.2波的反射与折射 /
12.5波的叠加波的干涉 /
12.5.1波的叠加原理 /
12.5.2波的干涉 /
12.6驻波 /
12.6.1驻波现象及其特点 /
12.6.2驻波的形成 /
12.6.3驻波方程 /
12.6.4驻波能量 /
12.6.5半波损失 /
12.6.6弦线上的驻波 /
12.7多普勒效应 /
12.7.1多普勒公式 /
12.7.2冲击波 /
12.7.3电磁波的多普勒效应 /
12.8超声波与次声波技术 /
12.8.1超声波 /
12.8.2次声波 /
12.9电磁波简介 /
12.9.1电磁波谱的产生 /
12.9.2电磁波谱 /
12.10引力波简介 /
12.10.1引力波的产生 /
12.10.2引力波的探测 /
第13章 波动光学
13.1相干光 /
13.1.1光源 /
13.1.2普通光源获得相干光的途径 /
13.2杨氏双缝干涉实验菲涅耳双面镜和洛埃镜 /
13.2.1杨氏双缝干涉实验及其干涉条纹分析 /
13.2.2杨氏双缝干涉条纹的光强分布 /
13.2.3菲涅耳双面镜和洛埃镜实验 /
13.3光程薄膜干涉 /
13.3.1光程和光程差 /
13.3.2透镜不会引起附加光程差 /
13.3.3薄膜干涉 /
13.3.4增透膜和增反膜 /
13.4劈尖牛顿环 /
13.4.1劈尖 /
13.4.2牛顿环 /
13.5光的衍射 /
13.5.1光的衍射现象 /
13.5.2惠更斯菲涅耳原理 /
13.5.3菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射 /
13.6夫琅禾费单缝衍射 /
13.6.1夫琅禾费单缝衍射分析——半波带法 /
13.6.2夫琅禾费单缝衍射条纹光强分布 /
13.6.3夫琅禾费单缝衍射条纹分布特征 /
13.7圆孔的夫琅禾费衍射与光学仪器的分辨本领 /
13.7.1圆孔的夫琅禾费衍射 /
13.7.2光学仪器的分辨本领 /
13.8光栅衍射 /
13.8.1光栅 /
13.8.2光栅的夫琅禾费衍射 /
13.8.3光栅的多光束干涉 /
13.8.4光栅衍射的光强分布 /
13.8.5光线斜入射时的光栅方程 /
13.8.6光栅光谱 /
13.9光的偏振马吕斯定律 /
13.9.1自然光和偏振光 /
13.9.2线偏振光的获得和检验 /
13.9.3马吕斯定律 /
13.10反射光和折射光的偏振 /
13.10.1反射和折射时光的偏振 /
13.10.2布儒斯特定律 /
13.11双折射现象 /
13.11.1光的双折射现象 /
13.11.2波片 /
13.12光学在工程中的应用 /
13.12.1光学瓦斯检测器 /
13.12.2光栅光谱仪 /
13.12.3激光的调Q技术 /
13.12.4激光加工技术应用简介 /
第5篇近代物理基础
第14章 狭义相对论基础
14.1经典时空观及其局限性 /
14.1.1伽利略相对性原理 /
14.1.2绝对时空观 /
14.1.3光速不变与迈克耳孙莫雷实验 /
14.2狭义相对论的时空观 /
14.2.1狭义相对论的基本原理 /
14.2.2同时的相对性 /
14.2.3时间膨胀效应 /
14.2.4长度收缩效应 /
14.2.5洛伦兹变换 /
14.2.6洛伦兹速度变换 /
14.2.7狭义相对论的时空观总结 /
14.2.8狭义相对论的时空几何 /
14.3相对论动力学 /
14.3.1相对论质量 /
14.3.2相对论动量及动力学方程 /
14.3.3质能关系 /
14.3.4核能 /
14.3.5核技术应用 /
第15章 量子物理基础
15.1黑体辐射普朗克量子假说 /
15.1.1热辐射黑体 /
15.1.2黑体辐射的实验定律 /
15.1.3黑体辐射的经典理论与实验曲线的矛盾 /
15.1.4普朗克量子假说 /
15.2光电效应光的波粒二象性 /
15.2.1光量子 /
15.2.2光电效应 /
15.2.3爱因斯坦光电效应方程 /
15.2.4光的波粒二象性 /
15.2.5光电效应在近代技术中的应用 /
15.3康普顿效应 /
15.3.1康普顿散射实验 /
15.3.2康普顿效应的理论解释 /
15.3.3康普顿散射的意义和讨论 /
15.4玻尔的氢原子理论 /
15.4.1玻尔理论的实验基础 /
15.4.2玻尔理论 /
15.4.3玻尔的氢原子理论的意义和困难 /
15.5弗兰克-赫兹实验 /
15.6德布罗意波实物粒子的二象性 /
15.6.1实物粒子的波动性——德布罗意假设 /
15.6.2对粒子波动性的实验验证 /
15.6.3物质波的解释——概率波 /
15.7海森伯不确定关系 /
15.8量子力学简介 /
15.8.1波函数和概率密度 /
15.8.2薛定谔方程 /
15.8.3一维势阱问题 /
15.9氢原子的量子理论 /
15.9.1氢原子的薛定谔方程 /
15.9.2量子化条件和量子数 /
15.9.3多电子原子 /
15.10近代物理技术在工程中的应用 /
15.10.1扫描隧道显微镜 /
15.10.2激光技术 /
15.10.3超导技术 /
部分练习参考答案
参考文献
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