本科生物理学

介绍

本科物理为学生提供广泛的经典物理和现代物理知识，包括力学、热力学、电磁学、量子力学和相对论等主题。学生培养强大的分析能力和数学技能，运用基于微积分的方程和实验数据进行研究。实验室工作在加强理论概念方面起着重要作用，学生通常会参与计算物理学和现实世界的应用。本阶段的学习为学生在科学、工程和研究领域的职业发展做好准备，同时也为进一步的研究生学习和专业化打下基础。

所有章节和主题

1.  经典力学

• 1.1.  动力学
• 1.1.1.  一维运动
• 1.1.2.  二维运动
• 1.1.3.  抛射运动
• 1.1.4.  相对速度
• 1.1.5.  匀速圆周运动
• 1.1.6.  非均匀圆周运动
• 1.1.7.  参照系与变换
• 1.2.  牛顿运动定律
• 1.2.1.  第一运动定律
• 1.2.2.  运动第二定律
• 1.2.3.  运动第三定律
• 1.2.4.  牛顿定律的应用
• 1.2.5.  摩擦力及其类型
• 1.2.6.  自由体图
• 1.2.7.  约束和伪力
• 1.3.  Work and Energy
• 1.3.1.  力所做的功
• 1.3.2.  功-能量定理
• 1.3.3.  动能
• 1.3.4.  经典力学中的势能
• 1.3.5.  保守力与非保守力
• 1.3.6.  能量守恒
• 1.3.7.  功率与效率
• 1.4.  速度与碰撞
• 1.4.1.  线性动量
• 1.4.2.  动量守恒
• 1.4.3.  冲量和冲击力
• 1.4.4.  弹性碰撞和非弹性碰撞
• 1.4.5.  质心和速度
• 1.4.6.  火箭推进
• 1.5.  转动运动
• 1.5.1.  力矩与角动量
• 1.5.2.  转动惯量
• 1.5.3.  旋转运动学
• 1.5.4.  旋转能量
• 1.5.5.  滚动运动
• 1.5.6.  进动和陀螺运动
• 1.6.  重力
• 1.6.1.  牛顿万有引力定律
• 1.6.2.  重力势能
• 1.6.3.  轨道力学
• 1.6.4.  开普勒行星运动定律
• 1.6.5.  引力场和势能
• 1.7.  Fluid mechanics
• 1.7.1.  压力与帕斯卡原理
• 1.7.2.  浮力和阿基米德原理
• 1.7.3.  流体动力学和伯努利原理
• 1.7.4.  粘度与泊肃叶法则
• 1.7.5.  表面张力和毛细现象
• 1.8.  振动与波
• 1.8.1.  简谐运动
• 1.8.2.  阻尼和驱动振动
• 1.8.3.  耦合振荡与常见模式
• 1.8.4.  波的特性和类型
• 1.8.5.  声波和多普勒效应
• 1.8.6.  波的干涉与叠加

2.  电磁学

• 2.1.  静电学
• 2.1.1.  电荷及其性质
• 2.1.2.  库仑定律
• 2.1.3.  Electric field and electric potential
• 2.1.4.  高斯定律
• 2.1.5.  电容和介电材料
• 2.1.6.  电偶极子与势能
• 2.2.  电路
• 2.2.1.  电流和电阻
• 2.2.2.  欧姆定律
• 2.2.3.  基尔霍夫定律
• 2.2.4.  RC电路
• 2.2.5.  交流电路与电抗
• 2.2.6.  电力和能量
• 2.3.  磁性
• 2.3.1.  磁场与磁力
• 2.3.2.  安培定律
• 2.3.3.  磁偶极矩
• 2.3.4.  毕奥-萨伐尔定律
• 2.3.5.  磁性材料与磁滞现象
• 2.4.  电磁感应
• 2.4.1.  法拉第定律
• 2.4.2.  楞次定律
• 2.4.3.  自感与互感
• 2.4.4.  变压器和感应电路
• 2.5.  麦克斯韦方程组
• 2.5.1.  高斯电定律
• 2.5.2.  高斯磁定律
• 2.5.3.  法拉第电磁感应定律
• 2.5.4.  安培-麦克斯韦定律
• 2.5.5.  电磁波

3.  热力学

• 3.1.  热力学定律
• 3.1.1.  热力学零定律
• 3.1.2.  热力学第一定律
• 3.1.3.  第二定律
• 3.1.4.  第三定律
• 3.2.  热与功
• 3.2.1.  热传递（传导，对流，辐射）
• 3.2.2.  热膨胀
• 3.2.3.  热机和冰箱
• 3.2.4.  卡诺循环与效率
• 3.3.  统计力学
• 3.3.1.  麦克斯韦–玻尔兹曼分布
• 3.3.2.  熵与概率
• 3.3.3.  分配函数
• 3.3.4.  费米–狄拉克统计和玻色–爱因斯坦统计

4.  光学

• 4.1.  几何光学
• 4.1.1.  反射与折射
• 4.1.2.  镜子和透镜
• 4.1.3.  光学仪器
• 4.1.4.  费马原理
• 4.2.  波动光学
• 4.2.1.  波动光学中的干涉
• 4.2.2.  衍射
• 4.2.3.  偏振
• 4.2.4.  相干性與全息術

5.  量子力学

• 5.1.  波粒二象性
• 5.1.1.  量子力学中波粒二象性的黑体辐射
• 5.1.2.  光电效应
• 5.1.3.  康普顿散射
• 5.1.4.  德布罗意波长
• 5.2.  薛定谔方程
• 5.2.1.  时间无关薛定谔方程
• 5.2.2.  量子箱中的粒子
• 5.2.3.  量子隧穿
• 5.2.4.  势阱和障碍
• 5.3.  量子态
• 5.3.1.  波函数
• 5.3.2.  量子算符
• 5.3.3.  海森堡不确定性原理
• 5.3.4.  角动量和自旋

6.  相对论

• 6.1.  狭义相对论
• 6.1.1.  洛伦兹变换
• 6.1.2.  时间膨胀和长度收缩
• 6.1.3.  相对论能量与动量
• 6.2.  广义相对论
• 6.2.1.  等效原理
• 6.2.2.  史瓦西度规
• 6.2.3.  引力波
• 6.2.4.  黑洞与事件视界

7.  固态物理学

• 7.1.  晶体结构
• 7.1.1.  布拉维晶格
• 7.1.2.  X射线衍射
• 7.1.3.  能带理论
• 7.1.4.  声子和晶格振动
• 7.2.  电和磁性质
• 7.2.1.  导体、半导体和绝缘体
• 7.2.2.  超导性
• 7.2.3.  霍尔效应

8.  核与粒子物理学

• 8.1.  原子结构
• 8.1.1.  原子模型
• 8.1.2.  核结合能
• 8.2.  放射性
• 8.2.1.  阿尔法、贝塔、伽马衰变
• 8.2.2.  半衰期
• 8.2.3.  核裂变和聚变
• 8.3.  粒子物理学
• 8.3.1.  标准模型
• 8.3.2.  夸克和轻子
• 8.3.3.  反物质
• 8.3.4.  基本相互作用

9.  天体物理学与宇宙学

• 9.1.  恒星演化
• 9.1.1.  恒星形成
• 9.1.2.  黑洞和中子星
• 9.1.3.  白矮星和超新星
• 9.2.  宇宙学
• 9.2.1.  大爆炸理论
• 9.2.2.  暗物质和暗能量
• 9.2.3.  宇宙微波背景辐射