大学物理ppt下册.ppt

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.能够有初始条件或振动曲线得到运动方程,根据初始条件： 时， , ，得,由曲线得到运动方程，结合旋转矢量。,位移,速度,加速度,3.简谐振动的位移、速度、加速度,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：,二 简谐运动的能量,相位,逆时针方向,M 点在 x 轴上投影(P点)的运动规律：,的长度,旋转的角速度,旋转的方向,与参考方向x 的夹角,振动振幅A,振动圆频率,1.旋转矢量与简谐运动对应关系,三旋转矢量,例：简谐振动的表达式及确定方法：,然后确定三个特征量：、A、,旋转矢量法确定： 先在X轴上找到相应x0，有两个旋转矢量，由v的正负来确定其中的一个,P8例； P15例 P37：1-5、7、14、15,第十章 波动,1、四个物理量的联系及波函数的标准形式,上式代表x1 处质点的简谐运动方程。,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。为此时刻的波形。,x、t 都变化,*能够由已知点的运动方程得到波函数。,如已知x0点的运动方程为：,则波函数为：,*掌握由波形得到波函数方法。,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 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 点引起振动的振幅为：,定值,讨 论,1驻波方程,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。,驻波,结论：1、相邻波节（波腹）的间距为半个波长。 2、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,会分析波节波腹的位置。,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,A,B,C,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 - ，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； P88：1-5、7、8、10、11、12、13、14、20、21、24、29,波动光学,光的衍射（夫琅禾费）,单缝衍射,光栅衍射,光的偏振,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,二 杨氏双缝干涉实验,波程差,减弱,暗纹,屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为,条纹间距,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),上式中的波长为真空中波长。,反射光的光程差,加 强,减 弱,1. 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,(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,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,五 单缝的夫琅禾费衍射,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。,上式在衍射角较小时成立，中央明纹是其他明纹宽度的2倍。,六 圆孔的夫琅禾费衍射,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,(b+b)sin = k,k= 0, 1, 2, 3 ,-光栅方程。,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,九 马吕斯定理,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； P124：例1； P127：例1； P140：例； P142：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,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,（1） 1890 年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式,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.,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 .,由假设 2 量子化条件,由牛顿定律,（3）氢原子能级公式,第 轨道电子总能量,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 .,这就是著名的海森伯测不准关系式。,同理：,六 不确定关系,1） 微观粒子同一方向上的坐标与动量不可同时准确测