2021湖南師范大學普通物理（電、光、原）研究生考試大綱 正文

　湖南師范大學碩士研究生入學考試自命題科目考試大綱
      考試科目代碼：843     考試科目名稱： 普通物理（電、光、原）
 
一、考試內(nèi)容及要點
（一）電磁學
1、靜電場
考試內(nèi)容
靜電場的基本規(guī)律：電荷 庫侖定律 靜電場 高斯定理 電場線 電勢
有導體時的靜電場：靜電場中的導體 封閉金屬殼內(nèi)外的場 電容器及其電容  帶電體系的靜電能
靜電場中的電介質(zhì)：電偶極子 電介質(zhì)的極化 極化電荷 有電介質(zhì)時的高斯定理 有電介質(zhì)時的靜電場方程 電場的能量
考試要點
（1）兩種電荷及其相互作用、電荷守恒定律；
（2）庫侖定律的適用條件和應(yīng)用范圍、它的矢量形式及其疊加原理；
（3）電場、電場強度的概念及場的疊加原理，電通量的概念和計算，高斯定理的內(nèi)涵及其應(yīng)用，計算電場強度的方法；
（4）靜電場力做功的性質(zhì)，靜電場的環(huán)路定理、電勢差和電勢概念；
（5）電場線的性質(zhì)及其應(yīng)用、等勢面及電勢與場強的微分關(guān)系；
（6）導體靜電平衡的條件及平衡時導體的性質(zhì)，導體靜電平衡時的討論方法；
（7）封閉導體殼內(nèi)、外的電場的特點，靜電屏蔽的原理及應(yīng)用；
（8）電容器的概念及電容的計算，電容器聯(lián)接的基本方法及計算，處理導體平板組合問題的基本方法；
（9）帶電體系靜電能的概念和帶電導體、電容器靜電能的計算；
（10）電偶極子概念，電偶極子激發(fā)的電場及外電場對電偶極子的作用；
（11）電偶極模型下的兩種電介質(zhì)分子及其在外電場中的位移極化和取向極化這兩種極化方式、極化強度的概念以及極化強度與場強的關(guān)系；
（12）極化電荷與極化強度的定量關(guān)系及極化電荷面密度與極化強度的關(guān)系，極化電荷體密度與極化強度的關(guān)系；
（13）電位移的概念，有介質(zhì)時的高斯定理及其應(yīng)用；
（14）有介質(zhì)時的靜電場方程，電場能量密度的概念和電場能量的計算。
2、直流電路
考試內(nèi)容
穩(wěn)恒電流和電路：恒定電流 直流電路 歐姆定律和焦耳定律 電源和電動勢
基爾霍夫方程組   
考試要點
（1）電流、電流強度和電流密度的概念，連續(xù)性方程、恒定電流和恒定電場概念；
（2）電路的基本構(gòu)成和直流電路的特點；
（3）歐姆定律及其微分形式，各種形狀導體的電阻計算，焦耳定律及其微分形式，經(jīng)典金屬電子論；
（4）電源的非靜電力、電動勢、內(nèi)阻和端電壓的概念，一段含源電路的歐姆定律，直流電路的能量轉(zhuǎn)換，導線表面的電荷分布；
（5）基爾霍夫第一、第二方程組及其應(yīng)用。
3、恒定磁場
考試內(nèi)容
恒定電流的磁場：磁現(xiàn)象及其與電現(xiàn)象的聯(lián)系 畢奧-薩伐爾定律 磁場的高斯定理 安培環(huán)路定理 帶電粒子在電磁場中的運動 磁場對載流導體的作用
磁介質(zhì)：磁介質(zhì)存在時靜磁場的基本規(guī)律 順磁性與抗磁性 鐵磁性與鐵磁質(zhì)  磁場的能量
考試要點
（1）磁性、磁極及其相互作用和電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象；
（2）畢奧-薩伐爾定律及其應(yīng)用，磁感應(yīng)強度的概念，運動電荷的磁場；
（3）磁通量的概念和計算，磁感應(yīng)線及其性質(zhì)，磁場的高斯定理；
（4）安培環(huán)路定理及其應(yīng)用，磁場的性質(zhì)；
（5）帶電粒子在磁場中運動的一般規(guī)律，霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用，回旋加速器、湯姆孫實驗等的簡單原理；
（6）安培力公式、任意平面閉合電流的磁矩及其在外磁場中的磁力矩的概念；
（7）磁場強度的概念和有磁介質(zhì)時的環(huán)路定理，磁介質(zhì)的磁化規(guī)律，靜磁場與靜電場方程的對比；
（8）順磁性和抗磁性的特點；鐵磁質(zhì)的磁化性能、鐵磁質(zhì)的分類和應(yīng)用以及鐵磁性的起因；
（9）磁場能量密度和磁場能量的概念。
4、時變電磁場
考試內(nèi)容
電磁感應(yīng)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律 動生電動勢 感生電動勢和感生電場 自感和互感 磁能
電磁場和電磁波：位移電流與麥克斯韋方程組 平面電磁波 電磁場的能量密度和能流密度
考試要點
（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象，法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律；
（2）動生電動勢的計算，動生電動勢與洛倫茲力的內(nèi)在聯(lián)系，交流發(fā)電機的原理；
（3）感生電動勢與感生電場概念，感生電場的性質(zhì)及計算感生電場和感生電動勢的方法，電子感應(yīng)加速器的工作原理；
（4）自感電動勢和自感系數(shù)的概念及其計算，互感電動勢和互感系數(shù)的概念及其計算；
（5）自感線圈的磁能概念，互感線圈的磁能概念；
（6）位移電流、位移電流密度的概念，麥克斯韋方程組的積分形式；
（7）平面電磁波的性質(zhì)和能流密度的概念。
 
（二）光學
1、光的干涉
考試內(nèi)容
光波的特性 光波的獨立性、疊加性 光波的相干性和非相干性
分波面雙光束干涉 楊氏雙縫干涉 相位 光程差 單色光的干涉花樣 干涉級次 條紋間距 條紋的可見度 光波的相干條件 半波損失
分振幅薄膜干涉 額外程差 等傾干涉的原理及其干涉花樣 等厚干涉的原理及其干涉花樣 薄膜干涉的應(yīng)用
邁克耳孫干涉儀 原理 干涉花樣 應(yīng)用
牛頓環(huán) 原理 干涉花樣 應(yīng)用
考試要點
（1）光波的獨立性、疊加性，光波的相干性和非相干性；
（2）光波的相干條件、半波損失和額外程差的概念；
（3）楊氏雙縫干涉原理，相位和光程差的概念及其之間的關(guān)系，條紋間距的計算公式；
（4）薄膜干涉（等傾和等厚干涉）的原理及其干涉花樣，光程差的計算公式；
（5）薄膜干涉的一些應(yīng)用；
（6）邁克耳孫干涉儀的原理及其應(yīng)用公式（光程差改變量的計算公式）； 
（7）牛頓環(huán)的原理和干涉花樣。
2、光的衍射
考試內(nèi)容
光波的惠更斯—菲涅爾原理 菲涅爾衍射 菲涅爾半波帶 圓孔和圓屏衍射 直線傳播和衍射的區(qū)別 夫瑯和費單縫衍射和圓孔衍射 單縫衍射花樣和極小位置 圓孔衍射的第一極小位置 平面衍射光柵 光柵方程 缺級 光柵光譜 干涉和衍射的聯(lián)系和區(qū)別
考試要點
（1）惠更斯—菲涅爾原理，菲涅爾衍射，菲涅爾半波帶；
（2）圓孔衍射中波帶數(shù)的計算公式；
（3）直線傳播和衍射的區(qū)別，干涉和衍射的聯(lián)系和區(qū)別；
（4）單縫衍射的極小位置公式，圓孔衍射的第一極小位置公式；
（5）光柵方程、缺級，利用光柵方程求白光入射的衍射花樣中不同波長對應(yīng)的位置，或屏上的全部條紋數(shù)目。
3、光的偏振
考試內(nèi)容
光的五種偏振狀態(tài) 自然光 線偏振光 部分偏振光 橢圓偏振光 圓偏振光 偏振片 馬呂斯定律 消光現(xiàn)象
反射光的偏振態(tài) 折射光的偏振態(tài) 布儒斯特定律 布儒斯特角（全偏角）
光的雙折射現(xiàn)象 尋常光（o光）和非常光（e光） 光軸 單軸晶體 主平面（主截面） o光和e光的特性 正晶（石英） 負晶（方解石） 兩個主折射率 波晶片 半波片 四分之一波片
偏振光的檢定 偏振光的干涉 顯色偏振
考試要點
（1）橢圓偏振光和圓偏振光，自然光、線偏振光以及部分偏振光之間的關(guān)系；
（2）馬呂斯定律和布儒斯特定律；
（3）光軸、主截面的概念，o光和e光的特性，兩個主折射率，偏振圖（光的振動分解圖）的畫法；
（4）偏振片、半波片和四分之一波片的特點，線偏振光的檢定，其他偏振光的檢定。
（5）偏振光的干涉，顯色偏振。
 
（三）原子物理學
1、原子結(jié)構(gòu)、原子的能級和輻射
考試內(nèi)容
原子的基本狀況 原子的質(zhì)量 一個原子質(zhì)量單位 原子的大小 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 粒子散射實驗 大角散射
氫原子光譜 里德堡方程 賴曼系 巴爾末系 氫原子玻爾理論 玻爾理論的三個假設(shè) 氫原子第一軌道半徑 氫原子基態(tài)能 類氫離子光譜 里德堡常數(shù)的修正  夫蘭克—赫茲實驗 索末菲的氫原子橢圓軌道理論 原子空間取向量子化 玻爾的對應(yīng)原理
考試要點
（1）原子的質(zhì)量，一個原子質(zhì)量單位，原子的大小，盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型， 粒子散射實驗、大角散射；
（2）氫原子光譜的里德堡方程，賴曼系和巴爾末系的光譜公式，并能用公式求光波長；
（3）玻爾的三個假設(shè)，氫原子激發(fā)能、電離能的計算方法，會畫能級圖。
（4）類氫離子的光譜方程，里德堡常數(shù)的修正公式；
（5）夫蘭克—赫茲實驗，索末菲的氫原子橢圓軌道理論，原子空間取向量子化的概念，玻爾的對應(yīng)原理。
2、堿金屬原子、多電子原子
考試內(nèi)容
堿金屬原子光譜 主線系 第一、第二輔線系 電子態(tài)（nl） 主量子數(shù)n 軌道角量子數(shù)l 原子實極化和軌道貫穿 堿金屬原子光譜的精細結(jié)構(gòu) 電子自旋量子數(shù)s 電子的自旋角動量及對外場的投影 電子的自旋磁矩及對外場的投影 電子的軌道角動量及對外場的投影 電子的軌道磁矩及對外場的投影 電子自旋角動量與軌道角動量的耦合 電子自旋與軌道運動的相互作用及由此產(chǎn)生的附加能 雙重能級結(jié)構(gòu) 堿金屬及氫原子的原子態(tài)符號 總角量子數(shù)j 單電子能級躍遷的選擇定則
多電子原子 氦原子及第二族元素的單重能級與三重能級 兩個角動量耦合的普遍規(guī)則 L-S耦合模型及其適用范圍 洪德定則 J-J耦合模型及其適用范圍 同科電子 泡利不相容原理 能級躍遷的選擇定則
考試要點
（1）堿金屬原子光譜的主線系，第一、第二輔線系，原子實極化和軌道貫穿，主量子數(shù)n、軌道角量子數(shù)l、電子自旋量子數(shù)s、總角量子數(shù)j，堿金屬原子光譜的精細結(jié)構(gòu)；
（2）電子的自旋、軌道角動量及對外場的投影，電子的自旋、軌道磁矩及對外場的投影，堿金屬及氫原子的原子態(tài)符號寫法；會畫相應(yīng)的能級圖；
（3）電子自旋與軌道運動的相互作用及由此產(chǎn)生的附加能，單電子能級躍遷的選擇定則；
（4）氦原子及第二族元素的單重能級與三重能級，兩個角動量耦合的普遍規(guī)則， L-S耦合模型并能求出電子組態(tài)的原子態(tài)，洪德定則，J-J耦合模型及其適用范圍；會畫相應(yīng)的能級圖；
（5）泡利不相容原理和同科電子，多電子原子能級躍遷的選擇定則。
3、塞曼效應(yīng)
考試內(nèi)容
電子的自旋磁矩和軌道磁矩 原子的有效磁矩與總角動量之間的關(guān)系 朗德因子g 磁場對原子的影響 拉莫爾進動 史特恩—蓋拉赫實驗 順磁原子 順磁共振 原子能級在磁場中的分裂 塞曼效應(yīng)（譜線在磁場中分裂的現(xiàn)象） 正常、反常塞曼效應(yīng) 塞曼譜線的計算（新譜線與原譜線波數(shù)差的計算） 順磁性 抗磁性 抗磁原子　
考試要點
（1）電子的自旋磁矩和軌道磁矩，原子的有效磁矩與總角動量之間的關(guān)系，有效磁矩的計算公式，朗德因子的計算公式；
（2）拉莫爾進動，史特恩—蓋拉赫實驗，順磁共振；
（3）原子能級在磁場中的分裂，附加能計算公式，利用格羅春圖計算波數(shù)差；
（4）順磁性、抗磁性、順磁原子和抗磁原子。
 4、原子的殼層結(jié)構(gòu)
考試內(nèi)容
元素周期表 原子的電子殼層結(jié)構(gòu) 描述電子的四個量子數(shù) 主殼層和次殼層能容納的電子數(shù)目 原子基態(tài) 能量最低原理  
考試要點
（1）元素周期表，原子的電子殼層結(jié)構(gòu)，描述電子的四個量子數(shù)；
（2）主殼層和次殼層能容納的電子數(shù)目，用能量最低原理和泡利原理確定原子基態(tài)的方法。
5、X射線
考試內(nèi)容
X射線的產(chǎn)生 X射線波長的測量（布喇格方程） X射線的發(fā)射譜 連續(xù)譜和標識譜 連續(xù)譜的產(chǎn)生機制 短波限的量子解釋 標識譜的產(chǎn)生機制 標識譜與光學光譜的比較 X射線的吸收和散射 康普頓散射及其量子解釋
考試要點
（1）多X射線的產(chǎn)生裝置，布喇格方程；
（2）X射線的發(fā)射譜，連續(xù)譜的產(chǎn)生機制，短波限的量子解釋，短波限的計算；
（3）標識譜的產(chǎn)生機制，標識譜與光學光譜的比較；
（4）X射線的吸收，康普頓散射及其量子解釋。
6、原子核
考試內(nèi)容
原子核的基本知識（電量、大小、組成、密度） 結(jié)合能 平均結(jié)合能 原子核的放射衰變 放射性強度 衰變 衰變 衰變 核力的性質(zhì) 核反應(yīng) 核反應(yīng)能 核裂變 核聚變
考試要點
（1）原子核的一些基本知識（電量、大小、組成、密度）；
（2）結(jié)合能和平均結(jié)合能的概念，結(jié)合能和平均結(jié)合能的計算公式；
（3）原子核放射衰變的概念，放射性強度的概念，衰變、衰變和衰變的現(xiàn)象，放射衰變的指數(shù)衰變公式，半衰期和衰變常數(shù)的關(guān)系；
（4）核力的性質(zhì)；
（5）核反應(yīng)方程，核反應(yīng)過程中需滿足的一些守恒定律，核反應(yīng)能的定義，核反應(yīng)能的計算方法；
（6）核裂變和核聚變。
 
二、參考書目
[1] 梁燦彬等.電磁學（第二版）. 高等教育出版社，2004.
[2] 姚啟均. 光學（第四版）. 高等教育出版社，2012.
[3] 諸圣麟. 原子物理學. 高等教育出版社，2012.
 

湖南師范大學

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