大学物理演示文档

.,振动与波小结,一. 振动,1. 描述,谐振方程,图示法,振动曲线,旋转矢量,（3） 振子,2 . 能量,.,3 . 同方向同频率谐振动的合成,二. 波,（1）条件(波源、媒质)，分类（横波、纵波）,（2）特征量 如波长、波速、频率及其决定因素和相差关系。,（3）图示法、波面，波前、波线等，波形曲线。,2 . 波动方程,波速u,由介质性质决定，与波源无关。,.,3 .能量(1)质元,4. 干涉,（1）相干条件,波函数物理意义：,1)当x=x0=定值时,波动方程为平衡位置 在x0处,的质点的振动方程。,2). 当 t=t0 =定值时,波动方程,波形方程,3)当x、t 均变化,波形变化,波的传播,同方向、同频率、相位差恒定,.,二. 产生相干光的方法,条纹宽度,明纹位置,暗纹位置,三. 双缝干涉,波动光学 干涉,四. 光程=nL,光程即等效于光在真空中走的路程。,相位差,半波损失,.,干涉加强（明纹中心位置）,干涉减弱（暗纹中心位置）,光程差 =,五.等倾干涉,明纹,暗纹,设,垂直入射（即i=0）时,明纹,暗纹,增透膜,当满足干涉相消条件,最小厚度为:,.,高反射膜,六.等厚干涉,干涉减弱（暗纹中心位置）,干涉加强（明纹中心位置）,两相邻暗（明）纹对应膜的厚度差,.,牛顿环,迈克耳孙干涉仪,.,一. 惠更斯-菲涅尔原理,波面S上每一个面元都可看作新的波源，它们均发出子波，波面前方空间某一点的振动，可以由S面上所发出的子波在该点相干叠加后的合振动来决定。,衍 射,二.单缝衍射,(1) 半波带 一束平行衍射光,最大光程差=,我们把缝（面）划分成k等份，即k个波带。,当 （17-22）时，,实质：子波干涉,.,明纹位置公式,k愈大，条纹亮度就愈小！,暗纹位置公式,.,三. 圆孔衍射,最小分辨角,光学仪器分辨率=,四. 光栅衍射,明纹（谱线）位置,.,缺级条件：同时满足,五. X射线的衍射,布喇格公式,马吕斯定律,布儒斯特定律,当 =布儒斯特角时，,偏 振,.,分子动理论要求内容：,一）一个重要的方程,二)三个重要的统计规律：,1)压强公式,2)温度公式,3）能量均分原理（平衡态中，均分到每个自由度上的能量为二分之一kT),分子的平均总能量,m克气体的内能,对单、双、多原子分子i 分别为: 3、5、6,.,一. 热力学第一定律,1. 内容：,Q0表示系统,从外界吸热，,反之为放热；,W0表示系统,对外作正功，反之作负功。,它是包含热现象在内的,能量守恒与转化定律。,内能是,1). 理想气体内能：,状态的单值函数。,2). 功,=过程曲线与V轴围成的面积,功是过程量，,如图显然,热力学小结,.,3). 热量,定体摩尔热容,定压摩尔热容,摩尔热容比,Q也是过程量，,2. 四种热力学过程,1). 等体过程,2). 等压过程,.,3). 等温过程,4). 绝热过程,过程方程:,可见绝热线下降更陡一些。,.,二、循环过程,系统经历一系列变化过程又回到初始状态的过程。,= 循环围成的面积0,通常由若干个过程组成。,循环效率,式中Q1表示循环中所有吸热热量之和，Q2表示循环中所有放热热量之和。,卡诺循环效率,（仅卡诺循环适用）,卡诺定理:C，.,.,1. 开尔文表述,或者说第二类永动机不可制造。,2. 克劳修斯表述,热力学第二定律的物理意义,结论：,1）一切自发过程,都按确定的方向进行！,2）一切实际过程,都是不可逆过程！,三、热力学第二定律,不可能制造一种机器，只从单一热源吸收热量使之完全变为有用功而不产生其它影响。,热量不可能自动地从低温物体传向高温物体,.,与光源、观察者的运动无关，恒为c.,洛仑兹变换式,(18-7),式中,洛仑兹变换式是两条原理的数学形式，,它蕴含各种相对论效应。,所有的惯性系是等价的。,（一）基本原理,1. 狭义相对性原理：,2. 光速不变原理：,真空中的光速,.,（三）洛仑兹速度变换式,二 狭义相对论的时空观,1理想实验,（一）. 同时的相对性,2（异地两事件）同时性与参考系有关。,由洛仑兹变换,当 ， 时 ，,.,（二）长度的相对性,洛仑兹收缩公式,固有长度 ：,棒沿运动方向的长度收缩了 。,Y,X,O,X1,X2,Y,X,O,X1,X2,棒相对于观测者静止时的长度。,为棒的固有长度 ，,v为棒相对于观察者的速度。,运动的钟变慢,（三）时钟的延缓,为固有时间，指相对事件发生的地点静止 的参考系中所观测 的时间。 (同一地点发生的两个事件的时间间隔)。,.,三. 狭义相对论动力学的几个结论,1质速公式,式中m0是相对于观测者静止时的质量，叫静质量；m叫动质量,2. 相对论动量,3. 质能公式,相对论动能,，静止能量,4相对论动量与能量的关系,5. 光子：,.,1热幅射热幅射是物体内带电粒子热运动而发射电磁波地现象。为描述热辐射而引入： a、单色幅出度温度为T的物体单位面积上发射的波长在+d内幅射能,与波长间隔d的比值。,b、幅射出射度单位时间内从物体单位面积上发射的各种波长的总幅射能（幅出度）,c、黑体在任何温度下对任何波长的幅射吸收率都等于1的物体。,光的量子性,黑体幅射规律,.,斯特潘波尔兹曼定律,维恩位移定律,.,光子：E= pc = h，p = h / (E2 = p2c2 + E02),（ 为遏止电压),光电效应a光电效应是金属中电子在光照射下释放电子的现象。b规律：光电子数正比于光强；光电子动能与入射光频率有关，而与光强无关，且存在红限频率；光电子发射具有“瞬时性”。,（0为决定金属性质的恒量）,截止频率,为金属的逸出功,爱因斯坦方程：,康普顿效应,波长变长的X射线的散射称为compton散射。,规律：,解释：光子与电子的完全弹性碰撞。其意义是证明了光子理 论的正确和能量守恒、动量守恒在微观领域内成立。,量子力学基础,1. 玻尔氢原子理论：1)、定态假设：原子系统中，原子具有一系列不连续的能量状态，处在这个状态中的电子虽作加速运动，但不辐射能量，这个状称为原子的定态。,2)、量子化条件,.,3)、跃迁假设：电子可以从一个轨道跃迁到另一轨道，在这种情况下，两个运动状态的能量差以光子的形式辐射出来（或 吸收光子），其频率由量子规则来决定。,用玻尔理论解释氢原子：,轨道是量子化的：,能量是量子化的：,导出里德伯常数：,解释氢光谱: nf