大学物理下复习2010-1.ppt

第14章,1、光相干必要条件: 1)频率相同；2)相位差恒定；3)光矢量振动方向平行,2、光的干涉：,3、杨氏双缝干涉:,暗纹,明纹,4、薄膜干涉：,劈尖、牛顿环、增透/增反:,条纹间距：,暗环半径,明环半径,5、迈克尔逊干涉仪:,解 计算波程差,取,极大时,用折射率 n =1.58 的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上，这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。如果入射光波长为550 nm,解,设云母片厚度为d，无云母片时，零级亮纹在屏上P点，到达P点的两束光的光程差为零。加上云母片，到达P点的两光束的光程差为,当P点为第七级明纹位置时,2.,求 此云母片的厚度是多少？,3.为增强照相机镜头的透射光，往往在镜头（n3=1.52）上镀一层 MgF2 薄膜（n2=1.38），使对人眼和感光底片最敏感的黄绿光 = 555 nm 反射最小，假设光垂直照射镜头，求：MgF2 薄膜的最小厚度。,解：,减弱,k=0,膜最薄,4.一劈尖,有=7000埃的单色光垂直入射,已知d=0.005m, =1.5,=0.001rad.求(1)明条纹数目(2)明条纹间距.,解(1),(2),5. 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做牛顿环实验，测得第个 k 暗环的半径为5.63mm , 第k+5暗环的半径为7.96mm，求平凸透镜的曲率半径R.,解,G,解 1）条纹为同心圆,明纹,第15章,1、惠更斯菲涅尔原理：子波假设+子波干涉,缺级现象：,5、布拉格衍射：,3、光栅衍射：,2、夫琅和费单缝衍射:,4、圆孔衍射：,中央明纹,k级明纹,k级暗纹,0,=,明纹,暗纹,分辨率:,1,宽度为a0.6mm的狭缝后放置一焦距为f40cm的凸透镜，若以单色平行光垂直入射，则在距中央明纹1.6mm处观察到红色明条纹，求（1）单色光波长；（2）中央明纹宽度；（3）第二级明纹对应的衍射角。,出现的是红光的第3级明纹。,例2，波长为6000A的单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在sin2 0.20处，第四级为第一个缺级。求（1）光栅上相邻两缝的距离是多少？（2）狭缝可能的最小宽度是多少？（3）屏上可能观察到的全部明纹数目是多少？,例3 设人眼在正常照度下的瞳孔直径约为3mm，而在可见光中，人眼最敏感的波长为550nm，问,（1）人眼的最小分辨角有多大？,（2）若物体放在距人眼25cm（明视距离）处，则两物点间距为多大时才能被分辨？,解（1）,（2）,第16章,马吕斯定律,布儒斯特定律,例1 有两个偏振片,一个用作起偏器,一个用作检偏器.当它们偏振化方向间的夹角为 时,一束单色自然光穿过它们,出射光强为 ;当它们偏振化方向间的夹角为 时, 另一束单色自然光穿过它们,出射光强为 , 且 .求两束单色自然光的强度之比 .,解 设两束单色自然光的强度分别为 和 .,经过起偏器后光强分别为 和 .,经过检偏器后,1、在平板玻璃上n2=1.5，有一球冠状的水滴n1=4/3，如图, h=3 10-3mm，波长 =400nm。（1）水膜中心和边缘处各是几级暗纹(明纹)；（2）最多可见多少条暗纹？,2.两平板玻璃，长为L，一端相接触，另一端垫一金属丝，两板之间形成空气劈尖，以=5000A 的单色光垂直入射，（1）相邻明纹间距为0.1mm，求金属丝直径d。（2）在金属丝与楞边之间，明条纹总数？（3）金属丝通电流膨胀，玻璃板中点处观察到两条明纹移动，问金属丝膨胀多少(d)？,3.复色光E入射到光栅上，若其中一光波的第三级极大和红光（R=600nm）的第二级极大相重合，求该光波长。,4.黑板上两线的间距 d=2mm,一学生在多远处恰能分辩，设=600nm ，人眼的瞳孔的直径为D=3.66mm.,5.已知n=3000条/cm，a=b，=546nm，垂直入射，求（1）最多可以看到多少明条纹（2）第一级明纹的衍射角（3）若以300从上往下斜入射，再求（1）。,1、在平板玻璃上n2=1.5，有一球冠状的水滴n1=4/3，如图, h=3 10-3mm，波长 =400nm。（1）水膜中心和边缘处各是几级暗纹(明纹)；（2）最多可见多少条暗纹？,解：（1）最外面是零级明纹 中心是20级明纹。 （2）20条暗纹.,2.两块平板玻璃，长度为L，一端相接触，另一端垫一金属丝，两板之间形成空气劈尖，以波长 的单色光垂直入射，（1）相邻明纹之间的距离为0.1mm，求金属丝的直径。（2）在金属丝与楞边之间，明条纹的总数是多少？（3）金属丝通电流膨胀，玻璃板中点处观察到两条明纹移动，问金属丝膨胀多少？,解：（1）,（2）,（3）,因为相邻明纹所对应的厚度差为,所以，当P处观察到两条明纹移动时，该处的厚度变化为,3.复色光E入射到光栅上，若其中一光波的第三级极大和红光（R=600nm）的第二级极大相重合，求该光波长。,解：,解：,4.黑板上两线的间距 d=2mm,一学生在多远处恰能分辩，设=600nm ，人眼的瞳孔的直径为D=3.66mm.,5.已知n=3000条/cm，a=b，=546nm，垂直入射，求（1）最多可以看到多少明条纹（2）第一级明纹的衍射角（3）若以300从上往下斜入射，再求（1）,解:（1）,考虑到缺级,共可看到,7条明纹,（2）,（3）,缺 级共5条，最后可见,共9条明纹。,第17章,1、洛仑兹时空坐标变换:,2、长度收缩，时间膨胀:,3、质量，动量，能量(动、静、总) :,4、光的波粒二象性：,1.一艘宇宙飞船船身固有长度为L0=90m，相对于地面以u = 0.8c的匀速度从一观测站的上空飞过。(1) 观测站测得飞船的船身通过观察站的时间间隔是多少？ (2) 宇航员测得船身通过观察站的时间间隔是多少？,解：(1) 地面观测站测得飞船船身的长度为,(2) 宇航员测得飞船船身的长度为L0，则,s,s,2.要使电子的速度从v1=1.2108m/s增加到v2=2.4108m/s， 必须对它作多少功？（电子静止质量me=9.111031kg）,解：根据功能原理，要做的功 W=E,=4.721014J=2.95105eV,第18章,1、黑体辐射：,2、光电效应：,截止频率（红限）:,遏止电势差:,2.利用单色光在钠制的光电阴极作光电效应实验，发现当用波长 单色光照射时，遏制电压为1.85V；用单色光 照射时，遏制电压为0.82V，试求：,（1）普朗克常数；（2）金属钠的电子逸出功； （3）金属钠的截止波长。,解：（1）,（2）金属钠的电子逸出功,（3）金属钠的光电效应红限,截止波长,3. 处于基态的氢原子吸收了一个能量为h = 15 eV的光子后， 其电子成为自由电子，求该电子的速率。 解：把一个基态氢原子电离所需最小能量为 Emin = 13.6 eV 则根据能量守恒有,该电子获得的速度大小为,1、玻尔氢原子理论:三条假设,1）定态假设：,原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中（E1、E2、E3、），在这些状态中，电子绕核作加速运动而不辐射能量， 这种状态称这为原子系统的稳定状态（定态）,2）角动量量子化：电子对核的角动量只能取h/2的整数倍。,n=1、2、3、,普朗克常量,第19章,3）量子跃迁假设,只有当原子从一个较大的能量En的稳定状态跃迁到另一较低能量Ek的稳定状态时，才发射单色光，其频率：,2、物质波：,（ C ）,3、测不准关系：,4、波函数的物理意义及性质：在t时刻，（x,y,z）处粒子出现的概率密度为：,波函数性质：1)单值、2)有限、3）连续、 4）归一化:,2.一维无限深势阱中粒子的波函数为 ，写出该粒子在阱中的几率密度表达式，并算出在n=2时，处于x=a/4处粒子的几率密度。,解：（1）,（2）当,时，,1. 已知粒子在一维无限深势阱中运动，其波函数为,那么粒子在x=5a/6处出现的概率密度为 （1/(2a)）.,3.（1）考虑相对论效应，推证实物粒子的物质波波长与粒子动能Ek及静质量m0的关系； （2）计算Ek=6.63103MeV的电子波的波长。,4:H原子的线度的数量级为10-10m，H原中电子的速 度为 =106m/s，求其速度的不确定量。,+,M,解：,不确定量已达106m/s数量级，已不能用经典 物理中的速度来描述。,5.电子和光子的波长均为6.63nm，求： (1)电子和光子的动量；（2）光子的能量（用eV表示）和质量；（3）电子的总能。,解：（1）,（2）,，,（3）,1.如果系统的激发态能级宽度为1.1eV，此态的寿命是 。,2假如电子运动速度与光速可以比拟，则当电子的 动能等于它静止能量的2倍时，其德布罗意波长为多少？,3. 粒子在一维无限深势阱中运动，其波函数为：,试求：粒子处于n =1和n =2的状态时，在0 x a / 3区间内 找到该粒子的概率。,4.某一宇宙射线中的介子的动能Ek = 7M0c2，其中M0是介子的静止质量。试求在实验室中观察到它的寿命是它的固有寿命的多少倍 .,5.（1）温度为室温 的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？（2）若使一黑体单色辐出度的峰值所对应的波长在红色谱线范围内，其温度应为多少？（3）以上两辐出度之比为多少？,1如果系统的激发态能级宽度为1.1eV，此态的寿命是 2.991016 s。,有,解得,德布罗意波长为,m,由相对论公式,2假如电子运动速度与光速可以比拟，则当电子的 动能等于它静止能量的2倍时，其德布罗意波长为多少？ 解：若电子的动量是它的静止能量的两倍，则： m c 2 me c 2 = 2me c 2 故： m = 3 me,也可用,3. 粒子在一维无限深势阱中运动，其波函数为：,试求：粒子处于n =1和n =2的状态时，在0 x a / 3区间内 找到该粒子的概率。,解：,若n =1，概率,若n =2，概率,4某一宇宙射线中的介子的动能E