耶魯大學開放課程：基礎物理.Ⅱ，電磁學、光學和量子力學

中文版序
譯者的話
前言

第1章靜電學Ⅰ1
1.1回顧F=ma1
1.2走進電學3
1.3庫侖定律6
1.4電荷的性質7
1.5庫侖定律的驗證9
1.6引力與電力之比11
1.7庫侖定律對連續帶電體的應用12

第2章電場14
2.1重要內容回顧14
2.2離題說說核力15
2.3電場E16
2.4場的圖示18
2.5偶極子的場24
2.6對場的回應27

第3章高斯定理Ⅰ30
3.1無限長帶電直線的場30
3.2無限大帶電平面的場34
3.3球形電荷分佈：高斯定理37
3.4關於面積元向量dA的插言38
3.5圖說高斯定理42

第4章高斯定理Ⅱ：應用47
4.1高斯定理的應用47
4.2球殼內部的場50
4.3無限長帶電直線的場，再解52
4.4無限大帶電平面的場，再解53
4.5導體54

第5章庫侖勢59
5.1保守力與勢能60
5.2靜電場是保守的嗎？64
5.3圖解場的線積分不依賴於路徑66
5.4偶極子的電場和電勢68

第6章導體與電容器71
6.1利用E計算V更簡單的例子72
6.2V的圖示73
6.3等勢75
6.4鏡像法76
6.5電容器82
6.6儲存於電容器中的能量84
6.7電荷系的能量84

第7章電路與電流87
7.1電場的能量87
7.2電路與電導率88
7.3電路92
7.4電池與電動勢E95
7.5有電源的RC回路98
7.6串聯和並聯電路101

第8章磁學Ⅰ104
8.1顯示磁現象的實驗104
8.2洛倫茲力舉例迴旋加速器107
8.3載流導線受到的磁力110
8.4磁矩113
8.5直流電機114

第9章磁學Ⅱ： 畢奧薩伐爾定律116
9.1畢奧薩伐爾定律的應用：圓電流的磁場117
9.2條形磁鐵的微觀描述119
9.3無限長載流直導線的磁場121
9.4安培環路定理123
9.5麥克斯韋方程組（靜態）127

第10章安培環路定理Ⅱ、法拉第定律和楞次定律128
10.1無限長載流直導線的磁場，再解128
10.2通電螺線管的磁場131
10.3法拉第定律和楞次定律134
10.4法拉第定律的選學內容142

第11章法拉第定律進階147
11.1電子感應加速器147
11.2發電機150
11.3電感153
11.4互感154
11.5自感156
11.6磁場的能量158

第12章AC電路160
12.1回顧電感器160
12.2LC電路164
12.3LCR電路167
12.4歐姆定律的複數形式173

第13章LCR電路和位移電流176
13.1LCR結果的分析177
13.2複數的威力182
13.3位移電流185

第14章電磁波188
14.1波動方程190
14.2真空中特定條件下的麥克斯韋方程組193
14.3波196
14.4波動方程的正弦解198
14.5電磁波的能量202
14.6電磁波的起源203
14.7麥克斯韋方程組——一般情況（選學）204
14.8從微觀到宏觀（選學）209

第15章電磁學和相對論214
15.1從庫侖定律和相對論推出磁學214
15.2電動力學的相對論不變性217
15.3洛倫茲變換回顧218
15.4標量場和向量場221
15.5微分算符223
15.6洛倫茲標量和向量225
15.7四維電流密度J226
15.8四維勢A228
15.9四維向量A的波動方程231
15.10電磁張量F234

第16章光學Ⅰ：幾何光學回顧240
16.1幾何光學（光線光學）240
16.2c的簡史241
16.3幾何光學的若干亮點243
16.4從費馬原理推導反射定律244
16.5從費馬原理推導斯涅爾定律246
16.6從費馬原理推導曲面上的反射247
16.7橢圓面鏡和費馬原理249
16.8抛物面鏡251

第17章光學Ⅱ：更多的反射鏡和透鏡253
17.1抛物面鏡的球形近似253
17.2成像：幾何光學254
17.3由費馬原理成像256
17.4複雜情況259
17.5從費馬原理求解透鏡262
17.6最小作用量原理263
17.7眼睛265

第18章光的波動理論268
18.1波的干涉270
18.2應用實數進行波的疊加272
18.3應用複數進行波的疊加273
18.4干涉分析275
18.5衍射光柵279
18.6單縫衍射281
18.7理解反射和晶體衍射282
18.8光入射到油膜上283

第19章量子力學：主要實驗287
19.1光的雙縫實驗287
19.2麥克斯韋所遇到的問題288
19.3關於光子的題外話291
19.4物質波293
19.5光子與電子296
19.6海森伯不確定關係298
19.7讓問題變清晰302
19.8波函數ψ306
19.9波函數塌縮308
19.10總結308

第20章波函數及其詮釋311
20.1經典力學與量子力學中的概率313
20.2瞭解ψ317
20.3統計學概念：平均值和不確定性320

第21章量子化與測量323
21.1動量態324
21.2動量的單值性和量子化325
21.3測量假設：動量329
21.4通過計算求得A(p)337
21.5傅裡葉定理341
21.6測量假設：一般情況345
21.7多個變數345

第22章能量定態347
22.1環上的自由粒子350
22.2勢箱問題355
22.3勢箱中的能量測量365

第23章散射和動力學367
23.1量子散射367
23.2隧穿效應372
23.3量子動力學373
23.4直積解的特性377
23.5時間演化的通解379

第24章總結與展望385
24.1假設：第一步385
24.2改進假設387
24.3假設：最終形式394
24.4多粒子情形：玻色子與費米子395
24.5能量時間的不確定關係402
24.6下一步？407