本套书为“十三五”国家重点出版物出版规划项目（世界名校名家基础教育系列），是以教育部高等学校物理基础课程教学指导分委会于2010年颁布的《理工科类大学物理课程教学基本要求》的基本精神为依据而编写的，其中不仅吸收了国内外同类教材的优点，而且还融入了作者在多年教学经历中所积累的成功经验。全套书分上、下两册，本书为下册，内容包括振动、波动、波动光学、气体动理论、热力学基础、狭义相对论、量子物理、激光与固体物理等内容。全书适合96～128学时教学，可供高等学校理工科各专业学生使用。

适读人群 ：高校理工科专业学生

　　“世界名校名家基础教育系列”包括由哈佛大学、普林斯顿大学、麻省理工学院、剑桥大学、耶鲁大学、清华大学、北京大学等世界名校名家所著（译）的物理学、数学、化学、力学、天文学等高等学校基础学科教材。

　　本书是根据教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委会于2010年颁布的《理工科类大学物理课程教学基本要求》的基本精神，在总结多年来教学实践、教学改革和精品课程建设经验的基础上，吸收国内外同类教材的优点编写而成的。本书确保了新教学基本要求中的全部核心内容，选择了一定数量的扩展内容。全套书分为上、下两册。上册包括力学、电磁学两篇，下册包括波动和光学、热学、近代物理三篇。　　大学物理是高等学校理工科类各专业的一门重要基础理论课程，学生通过学习该课程能够对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，并为进一步学习打下必要而坚实的基础。大学物理课程在培养学生树立科学世界观、探索精神和创新意识方面具有其他课程不可替代的作用，同时可增强学生分析问题和解决问题的能力，实现知识、能力和素质的协调发展。为了尽可能编写出一套可读性强、易学、易教、好用的大学物理教材，我们在吸收同类教材优点和总结多年教学改革实践经验的基础上，重新调整了课程体系，加强了重点、难点和理论联系实际的内容，注意处理好大学物理与中学物理的衔接，强化了近代物理的教学内容并将最新的教学研究引入教材中。　　本书为了与石油工业实际相联系，在每章的前言部分增加了该章内容与石油行业有关的应用实例，对提高学生的学习兴趣和对他们今后专业基础课及专业课的学习都有一定的帮助。同时，本书在每章的练习题后增加了综合能力与知识拓展和阅读材料，这些内容都侧重于物理学原理在石油行业和工程实际中的应用，以加强学生将所学的物理知识与专业背景相结合的能力，使学生明确物理学在石油工业中的重要性，提高他们学习大学物理课程的积极性。这些教学资料也能为教师更好地把大学物理课程与专业基础课及专业课相结合提供一些帮助。但愿这些尝试能够切实提高大学物理课程的教学质量、促进学生更好地学习专业知识和培养学生应用知识的能力、创新意识和创新能力。　　全书由李元成教授［中国石油大学（华东）］、张静副教授（长江大学）和钟寿仙教授［中国石油大学（北京）］担任主编，钟寿仙策划并完成编写大纲，李元成承担了全书修改和统稿工作,张静承担了综合能力与知识拓展和阅读材料的最后统稿工作。参加编写人员的具体分工：第1章由谢丽（长江大学）编写，第2章由李元成、钟寿仙编写，第3章由李元成、田艳杰［中国石油大学（华东）］编写，第4章由李元成、展凯云［中国石油大学（华东）］编写，第5章由谢丽编写，第6章由张静编写，第7章由冷文秀［中国石油大学（北京）］编写，第8章由张静编写，第9章由李红［中国石油大学（华东）］编写，第10章由董梅峰［中国石油大学（华东）］编写，第11章由刘冰［中国石油大学（华东）］、李元成、周广刚［中国石油大学（北京）］编写，第12章由李元成、董梅峰编写，第13章由李元成、陈华东［中国石油大学（华东）］编写，第14章由鄢嫣（长江大学）编写，第15章由袁顺东［中国石油大学（华东）］编写，第16章由鄢嫣编写，第17章由李元成、朱化凤［中国石油大学（华东）］编写，专题选讲（流体力学、几何光学）和附录由李元成编写，长江大学徐大海教授承担了第6、8章的审校及部分习题编写工作，中国石油大学（北京）（克拉玛依校区）张晶参加了第2章部分内容的编写工作。　　本书在编写过程中，参考了大量兄弟院校的教材和互联网上的资料，这里不能一一列出作者的姓名，谨向相关作者致以衷心的感谢！同时，对参与编写的三所学校的大学物理课程组的全体教师所给予的帮助和支持深表感谢，正是他们的辛勤工作，才使本书得以不断完善。三所学校的院系领导也对本书的编写给予了大力支持，在此表示由衷的感谢！　　本书出版过程中，得到了机械工业出版社的大力支持，尤其是责任编辑张金奎做了大量细致的协调和组织工作，并对每一章的稿件做了细致的校对和编辑，付出了大量的精力和心血，编者在此表示诚挚的谢意！　　限于时间紧迫，加之编者水平有限，虽经多次审校，书中的疏漏及不当之处在所难免，恳请专家、同行和读者批评指正。　　编 者

　　李元成，中国石油大学（华东）教授，博士生导师，大学物理精品课程负责人。
　　钟寿仙，中国石油大学（北京）教授，物理研究所所长，著有《大学物理解题方法》等著作多部。
　　张静，长江大学副教授，博士，从事大学物理教学工作，具有丰富的教学经验。

前言
第三篇 波动和光学 1
第9章 振动 2
引言 2
9.1 简谐振动 3
9.1.1 简谐振动的特征和运动方程 3
9.1.2 描述简谐振动的物理量 5
9.1.3 简谐振动的旋转矢量表示法 9
9.1.4 简谐振动的能量 11
9.2 简谐振动的合成 13
9.2.1 同方向简谐振动的合成 13
9.2.2 两个相互垂直的简谐振动的合成 18
9.3 简谐振动的分解 21
9.4 阻尼振动 受迫振动 共振 电磁振荡
22
9.4.1 阻尼振动 22
9.4.2 受迫振动 24
9.4.3 共振 25
9.4.4 电磁振荡 27
9.5 非线性振动 混沌 28
9.5.1 非线性振动 28
9.5.2 混沌 31
本章提 要 32
思考题9 32
基础训练习题9 33
综合能力和知识拓展与应用训练题 35
阅读材料—振动采油技术简介 36
第10章 波动 38
引言 38
10.1 机械波的产生和传播 39
10.1.1 机械波的形成 39
10.1.2 描述波动的物理量 40
10.2 平面简谐波 42
10.2.1 平面简谐波的波函数 42
10.2.2 波函数的物理意义 44
10.2.3 波动微分方程 47
10.3 波的能量 47
10.3.1 波动能量的传播 47
10.3.2 能流和能流密度 49
10.4 声波 超声波 次声波 50
10.4.1 声波 50
*10.4.2 超声波和次声波 52
10.5 电磁波 53
10.5.1 电磁波的产生和传播 53
10.5.2 电磁波的性质 54
10.5.3 电磁波的能量 56
10.5.4 电磁波谱 57
10.6 波的叠加原理 波的干涉 59
10.6.1 波的叠加原理 59
10.6.2 波的干涉 59
10.6.3 驻波 62
10.7 波的衍射 反射 折射 67
10.7.1 惠更斯原理 67
10.7.2 波的衍射 68
10.7.3 波的反射和折射 68
10.8 多普勒效应 70
10.9 冲击波 72
本章提要 73
思考题10 74
基础训练习题10 74
综合能力和知识拓展与应用训练题 78
阅读材料—声波在油田中的主要应用 79
第11章 波动光学 82
引言 82
11.1 光的相干性 光程 85
11.1.1 光源 85
11.1.2 光的单色性 86
11.1.3 光的相干性及相干光的获得 86
11.1.4 光程 光程差 88
11.1.5 薄透镜不产生附加光程差 90
11.1.6 明暗干涉条纹产生的条件 90
11.2 杨氏双缝干涉实验 菲涅耳双面镜 劳埃
德镜 90
11.2.1 杨氏双缝干涉实验 90
11.2.2 菲涅耳双面镜 93
11.2.3 劳埃德镜 93
11.3 薄膜干涉 95
11.3.1 薄膜干涉的基本原理 95
11.3.2 等倾干涉 96
11.3.3 增反膜与增透膜 97
11.3.4 等厚干涉 99
11.3.5 迈克耳孙干涉仪 104
11.4 单缝衍射和圆孔衍射 106
11.4.1 惠更斯-菲涅耳原理 106
11.4.2 单缝的夫琅禾费衍射 108
11.4.3 圆孔的夫琅禾费衍射 112
11.4.4 光学仪器的分辨率 113
11.5 光栅衍射 115
11.5.1 光栅 116
11.5.2 光栅衍射实验 116
11.5.3 X射线衍射 122
11.6 光的偏振 124
11.6.1 光的偏振态 124
11.6.2 偏振片 马吕斯定律 126
11.6.3 布儒斯特定律 129
11.7 光的双折射现象 130
11.7.1 双折射现象 130
11.7.2 偏振棱镜 131
11.8 偏振光的干涉 人工双折射现象 旋光
现象 132
11.8.1 椭圆偏振光和圆偏振光的获得 132
11.8.2 偏振光的干涉 134
11.8.3 人工双折射现象 135
11.8.4 旋光现象 137
本章提要 138
思考题11 139
基础训练习题11 140
综合能力和知识拓展与应用训练题 146
阅读材料—光纤光栅传感器在石油行业中的
应用 148
第四篇 热学 149
第12章 气体动理论 150
引言 150
12.1 基本概念 152
12.1.1 物质的微观结构模型 152
12.1.2 理想气体的微观结构模型 152
12.1.3 宏观量和微观量 153
12.1.4 统计规律和统计平均值 153
12.1.5 状态参量 154
12.1.6 平衡态 准静态过程 154
12.1.7 统计假设 155
12.1.8 理想气体状态方程 155
12.2 理想气体的压强和温度的微观解释 157
12.2.1 理想气体的压强公式及其统计
意义 157
12.2.2 理想气体的温度公式及其微观
意义 159
12.2.3 理想气体分子的方均根速率 159
12.3 能量按自由度均分定理 理想气体的内
能 161
12.3.1 自由度 161
12.3.2 能量按自由度均分定理 162
12.3.3 理想气体的内能 163
12.4 麦克斯韦分布律 165
12.4.1 速率分布函数 165
12.4.2 麦克斯韦速率分布律 165
12.4.3 三种统计速率 167
12.4.4 麦克斯韦速度分布律 169
12.5 玻尔兹曼分布律 170
12.5.1 玻尔兹曼分布律的内容 170
12.5.2 重力场中大气密度与压强按高度的
分布 171
12.6 气体分子的平均碰撞频率和 平均自
由程 172
*12.7 气体输运现象 174
12.7.1 黏滞现象 175
12.7.2 热传导现象 176
12.7.3 扩散现象 177
*12.8 真实气体 范德瓦尔斯方程 178
本章提要 182
思考题12 183
基础训练习题12 184
综合能力和知识拓展与应用训练题 187
阅读材料—工程应用中应用较广的状态
方程 187
第13章 热力学基础 189
引言 189
13.1 热力学第一定律 190
13.1.1 内能 190
13.1.2 功 190
13.1.3 热量 191
13.1.4 热力学第一定律的内容 192
13.2 热力学第一定律的应用 193
13.2.1 等体过程 193
13.2.2 等压过程 194
13.2.3 理想气体的摩尔定容热