光学期末复习省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

(一)

教学要求1.了解相干光条件和取得相干光基本原理和方法.

波动光学2.掌握光程和光程差概念及其计算方法.学会利用光程差概念来分析干涉、衍射现象相关问题,并会判断有没有半波损失.3.掌握杨氏双缝干涉、等厚干涉、多缝干涉条纹分布与特征,并掌握相关计算.5.了解自然光、线偏振光概念及偏振光取得方法和检验方法;了解布儒斯特定律和马吕斯定律.4.掌握单缝、光栅夫琅禾费衍射条纹分布规律及相关计算,深入明确干涉与衍射现象区分和联络.第1页(二)基本概念和规律1.光相干条件:频率相同、振动方向相同、相位差恒定，振幅相相干光取得:分振幅法,分波振面法,分振动面法.干涉加强和减弱条件:其中:k=0,1,2,3

2.杨氏双缝干涉差不要太大.第2页3.薄膜干涉条纹中心位置:条纹中心间距:属于分振幅法产生相干光束.其中:k=1,2,3

第3页等厚干涉平行光垂直照射厚度不均匀平面膜:其中:k=1,2,3

a.劈尖干涉

b.牛顿环干涉条纹间距:明环半径:其中:k=1,2,3

暗环半径:其中:k=0,1,2,3

第4页4.夫琅禾费单缝衍射其中:k=1,2,3

中央明纹全角宽度:

o=2

/a第k级明纹角宽度:

k=

/a在单缝衍射中普通满足sin

tan

x/f5.光栅衍射光栅衍射主极大位置(光栅方程式):其中:k=0,1,2,3

缺级条件:其中:k'=1,2,3

(半波带法)第5页6.光学仪器分辨率(1/

)最小分辨角:7.布儒斯特定律8.马吕斯定律:入射光是完全偏振光,光强Io:布儒斯特角:iB第6页1.杨氏双缝干涉试验中,单色光源波长为

=550nm,图中D=3m,d=S1S2=3.3mm,求：(1)条纹间距;(2)若将一厚度l=0.01mm折射率为n玻璃片放在缝S2后面,此时条纹怎样移动?写出第k级条纹移动距离x表示式.s2S1OMNdDxn,l解:(1)条纹间距第7页移动距离为:“–”表示向下移动.(2)条纹由x向下移动至x

处.放玻璃片前,放玻璃片后,s2S1OMNdDxn,lx'第8页解:(1)充液体前后条纹间距分别为:液体体折射率为(2)在距棱边为L=3.15m处,充液体前为暗纹.充液体后为明纹.2.两块平板玻璃组成一空气劈尖,用单色平行光垂直照射,在反射光中观察到干涉条纹,其间距为0.35cm.若在此劈尖中充入某种液体,条纹间距变为0.3cm.求：(1)这种液体折射率n;(2)距棱边3.15cm处,在充入液体前后条纹是明还是暗?第9页1.掌握理想气体状态方程及其应用;了解平衡态,准静态过程等概念.2.了解理想气体压强及温度微观本质.经过推导压强公式从提出模型到建立宏观量与微观量统计平均值之间关系统计方法.3.了解能量按自由度均分原理.确切了解内能概念.

气体动理论热力学基础(一)教学要求4.了解速率分布函数、麦克斯韦速率分布律及速率分布曲线物理意义;了解vp,v,意义和计算.第10页5.掌握准静态过程中功、热量、内能诸概念.6.掌握热力学第一定律,并能熟练地利用它计算理想气体在等值过程和绝热过程中功、热量、内能改变量.7.明确循环概念,了解热机循环和致冷机循环中能量转换关系;掌握卡诺机正循环效率和卡诺机逆循环致冷系数计算;会计算普通热机效率.8.了解热力学第二定律两种表述及其等价性;了解热力学第二定律统计意义.第11页

1.理想气体状态方程.

R=8

31J·mol-1·K-1称为普适气体恒量；

n为分子数密度。2.理想气体压强公式3.理想气体温度公式

k=R/N0=1

3810-23J·K-1称为玻耳兹曼恒量(二)基本概念和规律第12页4.能量按自由度均分原理.物质分子每个自由度平均动能为:5.理想气体内能而t、r、s分别为分子平动、转动、振动自由度。6.麦克斯韦速率分布定律速率分布曲线f(v)v0其中i=t+r+2s第13页7.三种速率最概然速率平均速率方均根速率第14页8.热力学第一定律9.摩尔热容理想气体等容摩尔热容:理想气体等压摩尔热容:迈耶公式:比热容比:第15页理想气体各等值过程、绝热过程和多方过程公式对照表过程特征过程方程吸收热量对外做功内能增量等体V=常量等压p=常量等温T=常量绝热dQ=0多方000A+

第16页9.循环过程热机效率致冷系数热机效率:致冷系数:10.卡诺循环pVOT1T2abcd11.热力学第二定律两种经典表述第17页4.1mol刚性双原子理想气体,作如图所表示循环.其中1-2是直线,2-3是绝热线,3-1为等温线,且已知

=45º,T1=300K,T2=2T1,V3=8V1,求:(1)各分过程中气体所做功、吸热和内能增量;(2)此循环效率.pv0V2V3213V1P1P2

(1)1

2:A12=(1/2)(p1+p2)(V2-V1)解:=(1/2)R(T2-T1)==(1/2)(p2V2-p1V1)RT1/2

=1247J第18页pv0V2V3213V1P1P2

第19页

质点运动学、牛顿运动定律、功和能第20页1.描述质点运动基本物理量（1）位矢（2）位移矢量（3）速度矢量（4）加速度矢量运动方程：

内容提要包含了质点运动全部信息—关键第21页2.四个物理量在详细坐标系中表示(1)直角坐标系表示：第22页切向加速度：切向加速度大小在数值上等于法向加速度：方向为切线方位

方向指向圆心与该点速度同向或反向,且瞬时速率对时间改变率.第23页注意：1.只反应速度大小改变.表示两矢量模(大小)差。在曲线运动中，矢量模差2.推广至普通平面曲线运动

：曲率半径。o矢量差模

第24页（2）圆周运动角量表示：角量与线量之间关系：第25页4.质点运动学两类问题：第一类问题：由第二类问题：第26页注意：第27页5.牛顿运动定律：第一定律：对惯性参考系定义第二定律：在惯性参考系中力瞬时作用效果直角坐标系：为常量时：自然坐标系：第28页第三定律：物体间力含有相互作用特征6.力学中常见三种力：重力、弹性力、摩擦力牛顿运动定律适用条件：宏观、低速、惯性参考系第29页8.质点动力学两类基本问题：第一类问题：

已知求求解思绪：按运动学第一类问题

第二类问题：已知求

求解思绪：由牛顿运动方程再由运动方程第二类问题第30页切向加速度和法向加速度是怎样定义?说明其么物理意义并讨论以下问题:(1)物体在曲线运动中,速度沿切线方向,法向分量为零,所以切向加速度不为零,法向加速度为零;(2)当at=0、an=0,质点作

运动;

at=0、an≠0,质点作

运动;

at≠0、an

=0,质点作

运动;

at

≠0、an≠0,质点作

运动;

静止、匀速直线匀速率曲线匀或变加速直线变速率曲线第31页设质点作曲线运动方程为和，在计算质点速度和加速度数值时，有些人用下述两种方法：(1)先求出，再依据和求得和(2)先计算速度和加速度各个分量以及，然后用求得和，你认为哪一个方法对，或两个方法都对，为何？

第32页讨论物体受下述变力作用时求加速度解题思绪(1)力是时间函数F=F(t):一质量为m质点A受周期性外力F=F0cos

t作用沿x轴运动,其中F0、

均为常量，且当初t=0静止于坐标原点,求位置、速度与时间关系。(2)力是位置函数F=F(x):一质量为m质点B沿x轴运动受力F=F0+k

x作用,其中F0、k均为常量，且B在x=0处速度为v0,求B速度与坐标间关系。思绪：加速度是时间函数a=a(t):即a=(F0/

m)

cos

t,思绪：加速度是位置函数a=a(x):即a=(F0/

m)

+(k/m)x,第33页(3)力是速度函数F=F(v):一质量为m轮船C在停靠码头之前关闭发动机这时速率为v0，设水阻力与轮船速率成正比,百分比常数为k，求发动机停机后,C所能前进最大距离。思绪:加速度是速度函数F=F(v)例.F=-kv,a=-(k/m)v第34页例：已知质点运动方程：求：(1)时间t=02s位移和旅程解:(1)oxyPQ请记笔记！(2)t=2s时第35页(2)旅程对弧长曲线积分第36页物体系动能定理系统外力和内力作功总和等于系统动能增量.功效原理当系统由状态1

状态2时外力功与非保守内力功总和等于系统机械能增量。机械能守恒定律假如一个系统内只有保守力作功,其它内力和一切外力都不作功;或者它们总功为零,则系统内各物体动能和势能能够相互转换,但机械能总值保持不变.当：—机械能守恒定律第37页3.内力可改变系统总动能,但不改变系统动量.说明1.合外力之功≠外力之功和2.功和动能与参考系选择相关,但动能定理与参考系选择无关,是绝正确.FF4.判断内力或外力与所选择系统相关.5.Ae是作用于各物体外力作功之和，而不是合外力功(合外力为零，外力合功可不为零）6.防止保守内力作功Aie与势能