大学物理下-总复习量子结构热力学第一第二定律

1、同学们好 我的目的不是教你们如何应付考试，甚至不是让你们掌握这些知识，以便更好地为今后你们面临的工业或军事工作服务。我最希望的是，你们能够像真正的物理学家一样，欣赏到这个世界的美妙。物理学家们看待这个世界的方式，我相信，是这个现代化时代真正文化内涵的主要部分。也许你们学会的不仅仅是如何欣赏这种文化，甚至也愿意参加到这个人类思想诞生以来最伟大的探索中来。 理查德.费曼?9/15/20221复习第四篇 振动与波动一. 简谐振动在 t = 0 时刻初始条件1. 运动方程和振动曲线9/15/202222. 特征量由系统本身决定1)2)由初始条件决定3)或由初始条件决定9/15/202233 . 能量机

2、械能守恒4. 同一直线上同频率的谐振动合成9/15/20224解题注意：1.以振动系统的平衡位置为坐标原点和势能零点2.正确写出特征量和初始条件3.尽可能使用旋转矢量法使求解简便二. 平面简谐行波波振动在空间的传播，介质中质点振动的集体效应空间、时间上的周期性沿波传播方向的滞后效应注意9/15/202251.特征量周期：描述波的时间周期性，由波源决定波速 u由介质决定， 传播的是相位和能量波长：描述波的空间周期性，与波源、介质均有关2. 波函数（波动方程的积分形式）参考点振动方程波动方程（以原点为参考点）9/15/20226注意(1) x: 离参考点的距离(3)跑动的波形x一定振动曲线方程t

3、一定波形曲线方程由传播方向决定比参考点相位滞后“-”比参考点相位超前“+”(2)9/15/202273. 波的能量能流密度媒质元非孤立系统，E不守恒4. 波的干涉相干条件振动方向相同频率相同相位差恒定9/15/20228强度分布干涉项强弱条件5. 驻波形成驻波的条件； 驻波特点；半波损失；求驻波方程； 波腹 、波节位置9/15/20229三. 光的干涉、衍射和偏振1. 干涉和衍射1) 共同本质满足相干条件的波的叠加有限个分立的相干波的叠加 干涉无限个子波相干叠加 衍射2) 共同现象光强在空间非均匀、稳定分布9/15/2022100双光束干涉单缝衍射光栅衍射9/15/2022113) 明暗纹条件

4、4）典型装置用于具体问题得出不同计算式，弄清道理、掌握特点9/15/202212杨氏双缝干涉明暗k 取值与条纹级次一致明暗屏d条纹间距：注意条纹的变化和演变费涅耳双镜、洛埃镜.9/15/202213是否存在由具体情况决定薄膜等厚干涉反射光和透射光明暗互补。条纹形状和薄膜等厚线形状相同。9/15/202214劈尖单色、平行光垂直入射明暗=楞边处 e = 0平行于棱边，明、暗相间条纹条纹宽度相邻明（暗）纹对应薄膜厚度差：Lekek+1e9/15/202215 牛顿环单色平行光垂直入射明暗=条纹为以接触点为中心的明暗相间的同心圆环，条纹内疏外密明暗9/15/202216迈克尔孙干涉仪等倾干涉等厚干涉

5、9/15/202217单缝夫朗和费衍射 （半波带概念）0 中央明纹 平行光垂直入射中央明纹其余明纹衍射条纹角宽度I屏幕中央明纹集中大部分能量，明条纹级次越高亮度越弱.9/15/202218衍射条纹线宽度中央明纹其余明纹平行光非垂直入射9/15/202219光栅夫朗和费衍射 最高级次光栅衍射是N缝干涉和N个单缝衍射的总效果光栅常数 d光栅公式缺级9/15/202220单缝中央明纹区主明纹条数：进整细窄明亮的主明纹 相邻主明纹间较宽暗区（N-1条暗纹，N-2条次极大）白光入射中央零级主明纹为白色，其余各级为彩色光谱，高级次重叠5） 光学仪器分辨率9/15/202221比较空间相干性时间相干性波源线

6、宽度对干涉条纹的影响，反映扩展光源不同部分发光的独立性xI波列长度对干涉条纹的影响，反映原子发光的断续性a9/15/2022222. 光的偏振1） 光的五种偏振态2） 起偏方法和规律马吕斯定律布儒斯特定律入射光为自然光入射光为线偏振光9/15/202223每旋转检偏器一周，出射光两次最强、两次最弱，无消光部分偏振光（或椭圆偏振光）光强不变入射光为自然光（或圆偏振光）两次最强、两次消光线偏振光3） 检偏方法和规律9/15/202224第五篇 量子现象和量子规律一. 爱因斯坦光子论基本思想二.关于光电效应和康普顿效应的计算9/15/202225三. 氢原子光谱及有关计算里德伯公式：玻尔能级及跃迁公

7、式：9/15/202226四. 激光爱因斯坦辐射理论自发辐射受激辐射受激吸收激光工作原理，激光特点激光器组成，各部分功能五.物质波概念，德布罗意公式，不确定关系9/15/202227六.物质波波函数的统计解释,归一化条件和标准条件1.波函数:概率幅2.波函数强度:粒子在空间分布的概率密度3.归一化条件:标准条件:单值、有限、连续9/15/202228七.薛定谔方程, 一维无限深势阱 一维定态薛定谔方程: 一维无限深势阱:9/15/202229九. 固体能带结构导体、绝缘体、半导体能带特点晶体能带结构特点，每个角量子数 一定的能带中 最多容纳八.原子壳层结构 描述电子状态的四个量子数及其物理意义

8、 泡利不相容原理和能量最小原理 每壳层、支壳层最多容纳的电子数9/15/202230十.重要实验黑体辐射实验： 普朗克能量子假说光电效应实验： 爱因斯坦光子论康普顿效应： 光子论检验夫兰克赫兹实验： 证明能级存在戴维孙革末实验： 证明电子的波动性斯特恩盖拉赫实验：证明电子自旋9/15/202231第六篇 多粒子体系的热运动一. M-B 统计在理想气体中的应用1. 两个基本概念压强：温度：2. 理想气体状态方程：9/15/2022323. 麦克斯韦分子速率分布三种统计平均速率9/15/2022334. 能均分定律平衡态下，物质分子在每个自由度上有相同的平均动能理想气体内能3 单原子分子5 刚性双

9、原子分子6 刚性多原子分子平均总动能9/15/2022345. 分子平均碰撞频率和平均自由程二. 热力学第一定律第一类永动机系统与外界相互作用过程遵守能量转换和守恒定律9/15/202235准静态过程理想气体引入系统状态函数：内能 E定量表示应用:9/15/202236卡诺循环绝热过程 绝热方程循环过程等值过程 （等体、等压、等温）9/15/202237三. 热力学第二定律1. 两种标准表述热机角度：开尔文表述制冷机角度：克劳修斯表述第二类永动机 是不可能制成的。2. 一切实际发生的宏观热力学过程都是不可逆的，其自发进行总是向着使系统的无序性增加的方向进行。热力学概率引入系统状态函数：熵9/15/2022383 .熵玻尔兹曼熵公式克劳修斯熵公式4.熵增加原理孤立系统自发过程9/15/202239重点：基本概念；基本计算；基本思想方法。复习方法：从薄到厚；从厚到薄理清知识线索，纲举目张。切实弄懂作业中的题，举一反三。如何检验大学物理学习是否达到预期目标？以下三方面标准9/15/2022401.对所学习的基本概念和规律是否有正确、清晰的理解。脑子里有比较完整的知识框图和基本清晰的物理图像，能够解决简单的实际问题，而不是只留下支离破碎的公式或“一团乱麻”。2.学习兴趣是否有所提高。不仅着眼于学习物理知识，而且开始懂得