大学物理下期末复习.ppt

张雁滨,大学物理,Physics,下学期重点复习,第13章 电磁感应,重中之重：,1. 电磁感应定律 感应电动势的计算 场的概念 互感、自感、磁场能量,第14章 麦克斯韦方程,1、位移电流的概念和全电流定理。 2、麦克斯韦方程组中各方程的物理意义,1,重点： 1.振动特征（证明） 2.力学方程、运动方程 3.简谐振动的能量及特征 4.曲线法、旋转矢量方法,弹簧振子(竖直）,2,单摆,第十五章 简谐振动,作图！,平衡点坐标原点坐标轴方向！,简谐振动的描述方法,1. 解析法 2. 曲线法 3. 旋转矢量法,相位差,同相和反相、超前和落后,简谐振动的合成,求特征量 A、 o、,常量,特殊位置的位移,速度,加速度,相位,能量等的特征。,第十六章 机械波,一维简谐波函数的几种 常用等价表式要熟悉,波函数的物理意义,x 一定，任一质点不同时刻的振动情况振动方程 t 一定，同一时刻，每一质点的振动情况波形方程 x 、 t 变 波形传播,3,重点： 1. 波动方程 2. 波动曲线 3. 波的能量 4. 波干涉 驻波,已知参考点的振动方程，写波动方程,坐标轴上任选一点，求出该点相对参考点的振动 落后（ 或超前 ） 的时间。,若有半波损失，则应在位相中再加（减）,已知波形曲线写波动方程,任意点比参考点晚振动，减去传播时间t； 任意点比参考点早振动，加上传播时间t 。,传播时间t,4,要用同一坐标系和相同的时间起点,媒质元动能、势能同时变大、同时变小，总能量不守恒能量传递过程。,平衡位置处最大；最大位移处最小,3. 机械波的能量特征能量不守恒!,能流密度平均值（波的强度）,5,波的干涉,波的叠加原理,相干波源必满足,(1) 频率相同；,(3) 相位差恒定；,(2) 振动方向相同；,波的干涉产生的条件：,两波源的波振幅相近或相等时干涉现象明显。,6,干涉加强,干涉减弱,干涉的特例驻波,波节的位置,波腹的位置,7,相邻波节之间的各点同相，任一波节两侧的质点反相。,驻波的特性,势能集中在波节 动能集中在波腹,驻波系统不向任何方向传播能量,波的干涉条件,重点：(1)写驻波的波动方程(注意半波损失问题),(2)求波腹、波节的位置,分段振动,重点：平面电磁波的性质,电磁波的频率，等于偶极子的振动频率。,具有反射、折射、干涉、衍射、偏振 等特性。,真空中,的方向就是 的方向，,第十七章 电磁波,8,o,如图所示，原点o是波源，振动方向垂直于纸面，波长为，AB为波的反射平面，反射时无半波损失。o点位于A点的正上方，oA=h，ox平行于AB。求ox轴上干涉加强点的坐标（x0）。,h,x,A,B,x,分析：波是球面波，波干涉的条件决定于波程差。,波干涉加强的条件： 波程差k ,干涉加强点的坐标:,9,注意条件 x0,10,第十八章 光的干涉,1.杨氏双缝干涉,明条纹,暗条纹,应用：可用于测波长、及n,重点:,1. 双缝干涉 2. 薄膜干涉 (等倾、牛顿环、劈尖),劳埃镜: 光程差加半波，条纹特点的不同,机械波干涉：振幅干涉条件：相位差,光波干涉：光强，干涉条件：光程差,迈克耳逊干涉仪：,应用,条纹特点,1).等倾干涉,等倾干涉的应用：增透膜、增反膜,等倾条纹是一系列同心圆环，倾角i 相同的光线对应同一条干涉圆环条纹， 愈往中心，条纹级别愈高，条纹间隔分布：内疏外密。,2). 等厚干涉,a) 劈尖干涉,n1 n n1,同一厚度对应同一干涉条纹。,空气劈尖i=0 , n=1,11,2、分振幅干涉（薄膜干涉）,b）牛顿环,劈尖干涉的应用：测波长、n， 检测工件的平整度。,条纹是一系列同心圆环，愈往边缘，条纹级别愈高。牛顿环的中心是暗点。环中心疏，旁边密。,12,动态反映： ,条纹变密并向棱边移动 上板向上平移条纹向棱边移动,动态反映：透镜向上平移,条纹内吞 向下平移 外冒,单缝衍射,双缝衍射,光栅衍射 R=kN,a, d, N, 缺级, 半角宽度 光栅方程、色散,重 点,极大、极小条件 光强分布(条纹)特点 位置： , x,注意Io不同,1.单缝衍射 2.双缝衍射 3.光栅衍射,13,第19章 光的衍射,单缝夫朗和费衍射,注意：单缝衍射中缝上、下移动，中央明纹的位置不变！,缝宽增加为原来的 3 倍， 及 如何变化？,=0中央明纹,暗纹（极小）,（缝被分成偶数个半波带）,明纹（极大）,（缝被分成奇数个半波带）,注意 ：双缝衍射中缺级不止一条。 d 、a 、 、 对条纹的影响。,14,双缝衍射 光强受单缝衍射的调制,第二十章 光的偏振,光的各偏振状态重要概念与比较,自然光 部分偏振光,线偏振光 圆偏振光 椭圆偏振光,马吕斯定律,布儒斯特定律,iB +r0 = 90o,15,双折射：o 光e光;主平面;波晶片。,获得线偏振光的几种途径（方法）,自然光经界面后，反射光和折射光均为部分偏振光。,o光：振动方向垂直于o光主平面 e光：振动方向平行于e光主平面,双折射,16,光线以布儒斯特角入射时 i = iB,反射光与折射光的传播方向垂直，反射光只有S分量。,玻璃片堆起偏 ，作用？,能量子 =h h=6.626075510-34 Js 普朗克常数,第21章 光的量子理论,重 点,1. 康普顿效应 2. 光的波粒二象性,c2.43 10-12 m,定量解释: 光子与“静止”的“自由电子”弹性碰撞,Key: 能量与动量守恒方程、光子方程,hmc2,17,c0.024263 ,光电效应与康普顿效应的区别 ？,h0, 量子规律经典规律,玻尔的三个基本假设:,22章 波尔的原子量子理论,重 点,1. 波尔的氢原子理论 2. 氢原子结构、能级（图）,r1=0.53 10-10m,能级（态）、名称,19,氢原子能级图,赖曼系(紫外区),巴尔末(可见光区),帕邢系(红外区),每一个光谱项都对应一个确定能级（名称）,20,第23章 量子力学基础,重 点,1. 德布罗意物质波 2. 不确定关系式 3. 波函数(性质、意义） 4. 一维方势阱(定态薛定谔方程应用) 5. 四个量子数(壳层结构）,德布罗意方程,Key: 应用(x, P, E, t 的确定 ),22,单值、连续、 有限、归一化,德布罗意波是概率波振幅不是表示位置。,试用相对论的能量与动量关系证明时间和能量的不确定关系：,相对论的能量与动量的关系:,26,几率密度：,某时刻、在（x,y,z）附近的体积元 dV 中，出现 粒子的几率为：,自由粒子的波函数,27,定态 薛定谔方程的应用,一维无限深、方势阱,28,Key: 定态 薛定谔方程 边界条件 归一化条件,1）主量子数：,角量子数：,磁量子数：,2）特别注意各量子数的取值范围：,可取n个值,可取 2l+1个值,氢原子能量状态主要取决于 n,角动量的量子化由 l 决定,决定角动量空间量子化,30,自旋磁量子数,能级的高低由: n+ 0.7 l 决定,氢原子的状态（核外电子） 由四个量子数来决定,可取 2个值,1. 原子的辐射跃迁有那三种方式？,2. 什么是“光子数放大”？如何实现？ 3. 什么是“粒子数反转”？如何实现？ 4. 光谐振腔有什么作用？,5. 什么是能带？如何区分导体，半导体， 绝缘体的能带？ 6. 什么是P型及N型半导体？,第24章 激光 半导体,31,关于实验,量子物理中有哪些重要实验?它们分别说明了什么问题?,（1）光电效应：说明光的波粒二相性，光与物质相互作用时， 其能量有不连续的结构。,（2）康普顿效应：说明光的量子理论是正确的，动量守恒、能量守恒在微观过程