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声学是物理学分支学科之一，是研究媒质中机械波的产生、传播、接收和效应的科学。媒质包括物质各态（固体、液体和气体等），可以是弹性媒质也可以是非弹性媒质。机械波是指质点运动变化（包括位移、速度、加速度中某一种或几种的变化）的传播现象。声波是机械波的一种。

热学又称热物理学，是研究热现象（即与温度有关的物理现象）的科学。 热学一般分为热力学和统计力学两部分，前者是建立在实验基础上的宏观理论，后者是建立在量子力学和数理统计学上的微观理论。

光学（英语：Optics），是物理学的分支，主要是研究光的现象、性质与应用，包括光与物质之间的相互作用、光学仪器的制作。光学通常研究红外线、紫外线及可见光的物理行为。因为光是电磁波，其它形式的电磁辐射，例如X射线、微波、电磁辐射及无线电波等等也具有类似光的特性。英文术语“optics”源自古希腊字“ὀπτική”，意为名词“看见”、“视见”。 大多数常见的光学现象都可以用经典电动力学理论来说明。但是，通常这全套理论很难实际应用，必需先假定简单模型。几何光学的模型最为容易使用。它试图将光当作射线（光线），能够直线移动，并且在遇到不同介质时会改变方向；它能够解释像直线传播、反射、折射等等很多光线现象。物理光学的模型比较精密，它把光当作是传播于介质的波动（光波）。除了反射、折射以外，它还能够以波性质来解释向前传播、干涉、偏振等等光学现象。几何光学不能解释这些比较复杂的光学现象。在历史上，光的射线模形首先被发展完善，然后才是光的波动模形。 很多现象涉及到光的波粒二象性。只有量子力学能够解释这些现象。在量子力学里，光被视为由一群称为光子的粒子组成。量子光学专门研究怎样用量子力学来解释光学现象。 进一步将光学细分类。光的纯科学领域，通常被称为光学或“光学物理”。应用光学通常被称为光学工程。光学工程中涉及到照明系统的部分，被特别称为“照明工程”。每一个分支在应用、技术、焦点以及专业关联上，都有很大不同。在光学工程中，比较新的发现，通常被归类为光子学（photonics）。 因为光学在实际中被广泛应用，光学物理和工程光学，在领域上，有很大程度的互相交叉。光学也与电子工程、物理学、天文学、医学（尤其是眼科学与视光学）等许多学科密切相关。很多关键科技都能找到光学的研究果实，包括镜子、透镜、望远镜、显微镜、激光、光纤、发光二极管、光伏等等。

电磁学是研究电和磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称 电磁学从原来互相独立的两门科学（电学、磁学）发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。

物理电子学是电子学、近代物理学、光电子学、量子电子学、超导电子学及相关技术的交叉学科，主要在电子工程和信息科学技术领域内进行基础和应用研究。近年来本学科发展特别迅速，不断涵盖新的学科领域，促进了电磁场与微波技术、微电子学与固体电子学、电路与系统等二级学科以及信息与通信系统、光学工程等相关一级学科的拓展，形成了若干新的科学技术增长点，如光波与光子技术、信息显示技术与器件、高速光纤通信与光纤网等，成为下一世纪信息科学与技术的重要基石之一。

凝聚体物理学是有关物质凝聚相性质的物理学分支。该领域的研究者力图通过物理学定律来解释凝聚相物质的行为。其中，量子力学、电磁学以及统计力学的相关定律对于该领域尤为重要。 固体以及液体是人们最为熟悉的凝聚相。除了这两种相之外，凝聚相还包括一些特定的物质在低温条件下的超导相、晶体与自旋有关的铁磁相及反铁磁相、超低温原子系统的玻色-爱因斯坦凝聚相等等。对于凝聚体的研究包括通过实验手段测定物质的各种性质，以及利用理论方法发展数学模型以深入理解这些物质的物理行为。 由于尚有大量的系统及现象亟待研究，凝聚体物理学成为了目前物理学最为活跃的领域之一。

等离子体物理学是研究等离子体性质的物理学分支。等离子体是物质的第四态，是由电子、离子等带电粒子及中性粒子组成的混合气体，宏观上表现出准中性，即正负离子的数目基本相等，整体上呈现电中性，但在小尺度上具有明显的电磁性质。等离子体还具有明显的集体效应，带电粒子之间的相互作用是长程库仑作用，单个带电粒子的运动状态受到其它许多带电粒子的影响，又可以产生电磁场，影响其它粒子的运动。等离子体物理学目的是研究发生在等离子体中的一些基本过程，包括等离子体的运动、等离子体中的波动现象、等离子体的平衡和稳定性、碰撞与输运过程等等。等离子体物理学具有广阔的应用前景，包括受控核聚变、空间等离子体、等离子体天体物理、低温等离子体等等。

分子物理学是研究分子的物理性质以及将原子结合为分子的化学键性质的学科，与化学学科紧密相连，同时和原子物理学密切相关。 分子物理学中最重要的实验手段是光谱分析。分子谱和原子谱的最大区别是，除了组成原子的原子能级之外，还有分子本身的转动和振动能级。 除了从原子得知的电子激发态以外，分子可以旋转与震动。由于这些旋转与震动具有量子性质，伴随的能级也是离散的。纯旋转运动光谱是在红外线谱域（波长大约为30-150微米）；震动光谱是在近红外线（near infra-red）谱域（大约为1-5微米）；电子跃迁光谱是在可见光和紫外线谱域。从测量旋转运动和震动光谱，可以获得分子的物理性质，例如，原子核与原子核之间的距离。 原子物理学的原子轨域理论，在分子物理学里，扩展为分子轨域理论。

原子核物理学（简称核物理学，核物理或核子物理）是研究原子核成分和相互作用的物理学领域。它主要有三大领域：研究各类次原子粒子与它们之间的关系、分类与分析原子核的结构并带动相应的核子技术进展。原子核物理学最常见的和有名的应用是核能发电的和核武器的技术，但研究还提供了在许多领域的应用，包括核医学和核磁共振成像，材料工程的离子注入，以及地质学和考古学中的放射性碳定年法。

高能物理学又称粒子物理学或基本粒子物理学，它是物理学的一个分支学科，研究比原子核更深层次的微观世界中物质的结构性质，和在很高的能量下，这些物质相互转化的现象，以及产生这些现象的原因和规律。它是一门基础学科，是当代物理学发展的前沿之一。粒子物理学是以实验为基础，而又基于实验和理论密切结合发展的。

计算物理学（英语：Computational physics）是研究如何使用数值方法分析可以量化的物理学问题的学科。 历史上，计算物理学是计算机的第一项应用；目前计算物理学被视为计算科学的分支。 计算物理有时也被视为理论物理的分支学科或子问题，但也有人认为计算物理与理论物理与实验物理联系紧密，又相对独立，是物理学第三大分支。

本专业主要培养掌握物理学基本理论与方法，具有良好的数学基础和基本实验技能，掌握电子技术、计算机技术、光纤通信技术、生物医学物理等方面的应用基础知识、基本实验方法和技术，能在物理学、邮电通信、航空航天、能源开发、计算机技术及应用、光电子技术、医疗保健、自动控制等相关高校技术领域从事科研、教学、技术开发与应用、管理等工作的高级专门人才。

核技术及应用是一门综合性学科。研究带电粒子加速、辐射产生机理、射线与物质的相互作用、辐射探测方法和辐射信息处理。广泛应用于科学研究和工农业生产等各个领域。核技术由于能在微观层次改变物质性质或获取物质内部的微观信息，已成为许多领域研究微观层次的重要手段。

天体物理学是研究宇宙的物理学，这包括星体的物理性质（光度，密度，温度，化学成分等等）和星体与星体彼此之间的相互作用。应用物理理论与方法，天体物理学探讨恒星结构、恒星演化、太阳系的起源和许多跟宇宙学相关的问题。由于天体物理学是一门很广泛的学问，天文物理学家通常应用很多不同的学术领域，包括力学、电磁学、统计力学、量子力学、相对论、粒子物理学等等。由于近代跨学科的发展，与化学、生物、历史、计算机、工程、古生物学、考古学、气象学等学科的混合，天体物理学目前大小分支大约三百到五百门主要专业分支，成为物理学当中最前沿的庞大领导学科，是引领近代科学及科技重大发展的前导科学，同时也是历史最悠久的古老传统科学。 天体物理实验数据大多数是依赖观测电磁辐射获得。比较冷的星体，像星际物质或星际云会发射无线电波。大爆炸后，经过红移，遗留下来的微波，称为宇宙微波背景辐射。研究这些微波需要非常大的无线电望远镜。

本课程主要介绍矢量力学（含牛顿力学、狭义相对论）的基本知识。内容包括：
运动学（含平面极坐标系运动分解）；牛顿定律（质点、质点组动力学，牛顿定律，惯性力、二体约化质量）；冲量，动量；功，能和力矩，角动量诸定理（含天体运动）；质心与质心系；刚体定轴转动和平面平行运动（不含定点转动）；流体静力学、理想流体伯努利方程和粘滞流体性质；振动和波（简谐振动、阻尼振动和受迫振动以及波的运动力学和动力内容，不包括多自由度系统）；以及狭义相对论（以时空变换，运动学为主，质点动力学简单引入）的基本概念。同时，作为物理专业本科生入学后的第一门物理课程，将帮助学生们完成从中学学习方式到大学学习方式的转变，培养正确的学习方法。

热学是一门使物理专业学生学会系统地研究和处理由大量微观粒子组成的体系（气、液、固态）的热物理性质的课程。本课程通过对一些基本物理现象的介绍和分析，说明遵循统计规律是大量粒子组成的系统的基本特征。课程系统全面地介绍有关基本概念和应用统计方法处理多粒子系统的微观方法，课程还介绍了通过实验观察总结归纳热力学基本定律和基本概念的宏观方法。热学课程的主要内容包括：平衡态和状态方程，热力学第零定律和温度，热力学第一定律，热力学第二定律及它与现代科学发展（如宇宙论）的关系，气体中的输运过程及主要规律，理想气体的微观模型，麦克斯韦的速度和速率分布律，微粒按高度的分布和玻耳兹曼分布，能量按自由度均分定理，热力学第二定律的统计解释和熵，气体输运性质的微观解释，汽液相变，一类和二类相变，分子力与非理想气体等。

原子物理学是物理系学生开始进入系统地研究微观世界领域的入门课程。通过本课程的教学将对微观世界表现出的一系列区别于宏观世界的特征和规律逐步加以揭示，为进一步深入研究现代物理提供必要的基础。“原子物理学”的主要内容包括：原子的组成和核式结构、波粒二象性和量子物理初步、波尔的原子模型、原子的能级和跃迁、多电子原子和原子的壳层结构、外场中的原子、Ｘ射线、分子结构和分子光谱、原子核基本性质、核的放射衰变、核力和核模型、原子核反应、核裂变和聚变以及粒子物理初步等。实验基础与基本原理，双态系统，从一维系统到凝聚态，原子分子，原子核粒子。

电动力学是物理类各专业的一门重要的基础理论课，课程系统地阐述电磁运动形态的基本规律、电磁场的基本属性及它们和带电物质之间的相互作用，课程还包括介绍狭义相对论。主要内容有：电磁场的动量、能量；电磁场的运动规律由麦克斯韦方程和洛仑兹力公式描述；介绍了分离变数法、静电镜象法及格林函数方法在静电、静磁中的应用；在电磁场中引入规范变换及规范不变性的概念阐明推迟解的物理意义，讨论电磁波的传播和辐射；讨论运动的带电粒子和电磁场的相互作用；阐述狭义相对论产生的历史背景及实际基础、相对论的基本理论及洛仑兹变换，相对论的时空理论。讨论了电磁场在介质中的传播，色散与耗散。

数学物理方法重点在数理方程，讲的是数学物理定解问题，偏微分方程的解法以及其他一些高难度的数学物理问题。有的学校会让学生学习复变函数和数理方程两门课程，这其实相当于数学物理方法两学期的内容。本课程专注于不同类型偏微分方程定解问题适定性的讨论和求解方法的学习，主要内容包括偏微分方程的基本概念、三类典型方程的导出与定解问题适定性的讨论、特征线积分法、分离变量法、贝塞尔函数和勒让德函数及应用、格林函数法、积分变换法等．

本课程的目的是引导学生进入微观尺度下的迷人量子物理世界。我们将学习非相对论量子力学的基本物理原理和基本数学工具，并将这些简洁的基本理论应用于各种有趣的物理现象。我们将学习如何描述一个量子系统的状态，它是如何运动演化的，我们如何观察测量它。这具体包括了狄拉克左右矢，薛定谔运动方程，海森堡运动方程，力学观察量和表象变换，测量塌缩和不确定原理。在这里，我们会学习求解一维势，简谐振子，氢原子，二能级系统；这些都是解析可解问题。我们还将学习如何应用基本理论到实际问题中。通过一些近似方法，在很好的精度下减轻物理模型计算的复杂性。这些方法包括：不含时微扰论，变分法，含时微扰论。同时我们将近似方法应用到非束缚态过程上，形成相应的散射理论。这些方法是解决实际问题的强有力工具。

《复变函数 》课程主要讲述复变量函数的基本理论。内容包括复数域和复平面，复变函数及其解析性，解析函数的积分表示，调和函数，解析函数的级数表示，留数及其应用，解析开拓，伽玛函数，保形变换及其应用，Laplace 变换。数学学科学习的复变函数在内容上要多于数学物理方法要求的部分。有的学校会让物理相关学生学习复变函数和数学物理方程两门课程，这其实相当于数学物理方法两学期的内容。

随机过程所涉及的理论和方法在现代科技诸多领域，例如物理、化学、生物、通信、机电、自动化、地震、海洋及经济等学科中均有广泛应用。本课程从工程应用的角度讨论随机过程（随机信号）的基本理论、基本分析方法及应用。通过本课程的学习，使学生掌握随机过程的统计特性描述方法，平稳随机过程的统计分析，马尔可夫链的基本理论和应用方法，随机过程通过线性系统的分析，典型随机过程等。

数学物理方法分为两部分，上篇为复变函数论，下篇为数学物理方程。有的学校会让学生学习复变函数和数理方程两门课程，这其实相当于数学物理方法两学期的内容。本课程在高等数学（一元和多元微积分、幂级数和Fourier 级数、微分方程、场论、线性代数）的基础上，着重介绍解析函数的基本性质及其应用，包括 r函数、积分变换和函数，为后继相关物理理论课程作准备。