大学物理2-总复习课件

1、一 简谐运动 振幅 周期和频率 相位简谐运动：物体离开平衡位置的位移（或角位移）按余弦函数（或正弦函数）的规律随时间变化1.简谐运动的特征及其表达式力与位移成正比且反向。动力学特征:微分方程： 运动学方程：运动学特征:上述四式用以判断质点是否作简谐运动第九章 振动2.简谐振动的物理量(1)振幅A: 物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。(2)周期和频率 周期：物体作一次完全运动所经历的时间。频率：单位时间内物体所作完全运动的次数。角频率: 物体在 秒内所作的完全运动的次数。(3)相位和初相相位 ：决定简谐运动状态的物理量。初相位 ：t =0 时的相位。位移速度加速度3.简谐振动的位移、速度、加速

2、度 称为速度幅,速度相位比位移相位超前/2。 称为加速度幅,加速度与位移反相位。动能势能以水平弹簧振子为例讨论简谐振动系统的能量。系统总的机械能：谐振动系统的能量=系统的动能Ek+系统的势能Ep某一时刻，谐振子速度为v，位移为x二 简谐运动的能量2.讨论 相位差和时间差 （1）对同一简谐运动，相位差可以给出两运动状态间变化所需的时间时间差相位差 相位差：表示两个相位之差 （2）对于两个同频率的简谐运动，相位差表示它们间步调上的差异（解决振动合成问题）. 两个同方向同频率简谐运动合成后仍为同频率的简谐运动 1. 两个同方向同频率简谐运动的合成四 简谐振动的合成讨论 , 的情况 2.两个同方向不同

3、频率简谐运动的合成合振动频率振幅部分合振动可看作振幅缓变的简谐振动P8例； P15例P37：1-5、7、14、15一 描述 波动的物理量 波传播方向上相邻两振动状态完全相同的质点间的距离（一完整波的长度）. 1 波长第十章 波动2 周期 T 波传过一波长所需的时间，或一完整波通过波线上某点所需的时间.介质决定波源决定3 频率 单位时间内波向前传播的完整波的数目. （1 内向前传播了几个波长）波在介质中传播的速度 4 波速 四个物理量的联系周期或频率只决定于波源的振动波速只决定于介质的性质二 平面简谐波的波函数 设有一平面简谐波沿 轴正方向传播， 波速为 ，坐标原点 处质点的振动方程为OPx波函

4、数：描述波传播的函数，表示任一质点在任 一时刻的位移y(x,t)。 可得波动方程的几种不同形式：利用和波函数质点的振动速度，加速度 u: 波形传播速度, 对确定的介质是常数 v: 质点振动速度, 是时间的函数注意：上式代表x1 处质点在其平衡位置附近以角频率w 作简谐运动。x 一定。令x=x1，则质点位移y 仅是时间t 的函数。2、波函数的物理意义同一波线上任意两点的振动位相差:即t 一定。令t=t1，则质点位移y 仅是x 的函数。x、t 都变化三波的能量体积元的总机械能介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前.1 惠更斯原理四惠更斯原理

5、 波的衍射、反射和折射 波在传播过程中遇到障碍物，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播.2 波的衍射 频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为波的干涉现象.3 波的干涉波源振动干涉现象的定量讨论*传播到 P 点引起的振动为： 定值* 对空间不同的位置，都有恒定的，因而合强度在空间形成稳定的分布，即有干涉现象。 合振幅最大当合振幅最小当干涉的位相差条件讨 论驻波的振幅与位置有关 驻波表达式中 x 和 t分别出现在两个因子中，并不表现为 或 的形式，所以它不是一个行波表达式，而实际上是一个振动表达式。1驻波

6、方程各质点都在作同频率的简谐运动合成波为振幅是的同频率谐振动。y同一介质中，两列振幅相同的相干波在同一条直线上沿相反方向传播叠加后就形成驻波。五 驻波 驻波方程 1.讨论10 (1)振幅 随 x 而异,与时间无关结论相邻两波节间各点振动相位相同一波节两侧各点振动相位相反xy(2) 相位分布相位与的符号有关 当波从波疏介质垂直入射到波密介质,被反射到波疏介质时形成波节. 入射波与反射波在此处的相位时时相反, 即反射波在分界处产生 的相位跃变，相当于出现了半个波长的波程差，称半波损失.2 相位跃变（半波损失）3驻波的能量ABC波节波腹势能动能势能观察者向波源运动 + ，远离 - 波源向观察者运动

7、- ，远离 + 波源和观察者接近时，波源和观察者背离时，六多普勒效应P53例1、例2； P63例； P69例；P73例1、2P88：1-5、7、8、10、11、12、13、20、21、24、29 光的干涉杨氏双缝（分波振面）薄膜干涉（分振幅）等厚干涉劈尖牛顿环波动光学 光的衍射（夫琅禾费）单缝衍射光栅衍射光的偏振三种偏振态自然光线偏振光部分偏振光起（检）偏方法偏振片(二向色性)利用反射与折射十一章内容结构（横波）圆孔衍射1相干光的产生1）原理： 由普通光源获得相干光，必须将同一光源上同一点或极小区域（可视为点光源）发出的一束光分成两束，让它们经过不同的传播路径后，再使它们相遇，这时，这一对由同

8、一光束分出来的光的频率和振动方向相同，在相遇点的相位差也是恒定的，因而是相干光。2）方法：振幅分割法；波阵面分割法一 相干光实 验 装 置p二 杨氏双缝干涉实验波程差加强 减弱暗纹 明纹Ik012-1-24I0 x0 x1x2x-2x-1光强分布 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为一系列平行的明暗相间条纹条纹间距 三 劳埃德镜PML接触处, 屏上L点出现暗条纹 半波损失 相当于入射波与反射波之间附加了一个半波长的波程差说明：1）产生半波损失的条件：光在垂直入射（i =0）或者掠入射（i =90）的情况下,两种媒质的折射率不同，且满足n1n2；2）半波损失只发生在反射光中；3）对于三种不同

9、的媒质，两反射光之间有无半波损失的情况如下： n1 n2 n2 n3 n1 n3 n1 n2 n3 物理意义：光在介质中通过的几何路程折算到同一时间内在真空中的路程.(1)光程光在媒质中传播的几何路程（波程）与媒质折射率的乘积由于均匀介质有：相位差和光程差的关系：光程差：(2)光程差 (两光程之差) 光在真空中的波长 反射光的光程差加 强减 弱PLDC34E5A1B21. 均匀薄膜干涉(等倾干涉) 四薄膜干涉 2. 非均匀薄膜干涉（等厚干涉）明纹暗纹干涉条件=明暗条纹对应的厚度d 明纹暗纹讨论 (1)棱边处为暗纹有“半波损失”(2)相邻明纹（暗纹）间的厚度差 (3)条纹间距光程差明纹暗纹暗环半

10、径明环半径1两相邻半波带上对应点发的光在P 处干涉相消形成暗纹2a2AB半波带半波带1/2C五 单缝的夫琅禾费衍射*S f f apBA0 菲涅耳半波带法： 作若干垂直于束光、间距为入射光波长一半的平行平面如图所示，这些平行平面把缝处的波阵面AB 分成面积相等的若干个带，称为菲涅耳半波带。 衍射图样光强分布： /a-( /a)2( /a)-2( /a)0.0470.017 1I / I0 0相对光强曲线0.0470.017sin六 圆孔的夫琅禾费衍射艾里斑：艾里斑直径艾里斑的半角宽度：刚可分辨不可分辨非相干叠加瑞利判据 : 对于两个等光强的非相干物点,若其中一点的象斑中心恰好落在另一点的象斑的

11、边缘(第一暗纹处), 则此两物点被认为是刚刚可以分辨*光学仪器的通光孔径两艾里斑中心的角距离等于每个艾里斑的半角宽度七光栅(a+b)sin = k k= 0, 1, 2, 3 -光栅方程。xf0屏ab ()absin +八 自然光、偏振光、部分偏振光线偏振光光振动垂直板面光振动平行板面自然光平行板面的光振动较强垂直板面的光振动较强部分偏振光PP E0E=E0cosI0I九 马吕斯定理n1n2iBiBr线偏振光S 非布儒斯特角入射, 反、折射光均为部分偏振光 布儒斯特角入射 反射光为线偏振光 起偏振角布儒斯特角十 布儒斯特定律P99：例1、2； P105：例1； P110：例；P115：例； P

12、123：例1、2；P127：例1、2； P140：例；P166：1-7、8、9、12、13、14、15、21、 23、24、25、26、27、29、31 、34、35、36 一 斯特藩 玻尔兹曼定律 维恩位移定律（1）斯特藩玻尔兹曼定律（2）维恩位移定律十五章量子物理二 光子 爱因斯坦方程爱因斯坦方程 逸出功 1920年，美国物理学家康普顿在观察X射线被物质散射时，发现散射线中含有波长发生变化了的成分.三康普顿效应 康普顿波长 康普顿公式光子电子电子光子（1） 1890 年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式波数 里德伯常数 四 氢原子的玻尔理论（2）玻尔的三个假设 假设一 电子在原子中，可以

13、在一些特定的轨道上运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状态（定态），并具有一定的能量.量子化条件频率条件 假设二 电子以速度 在半径为 的圆周上绕核运动时，只有电子的角动量 等于 的整数倍的那些轨道是稳定的 .主量子数 假设三 当原子从高能量 的定态跃迁到低能量的定态时，要发射频率为 的光子.由假设 2 量子化条件由牛顿定律, 玻尔半径（3）氢原子能级公式第 轨道电子总能量（电离能）基态能量激发态能量 氢原子能级图基态激发态自由态五德布罗意波 实物粒子的二象性德布罗意假设：实物粒子具有波粒二象性 . 德布罗意公式 2）宏观物体的德布罗意波长小到实验难以测量的程度，因此宏观物体仅表现出粒子性 .注