波动与光学基本概念

华南师大物电学院2011年波动与光学期中考试A卷专业 年级 班级 姓名 学号 题号一二三四五六七八总分得分一、填空题（3*10=30）1. 简谐振动的周期为_。2. 简谐振动的速度的初相为_。3. 简谐振动的最大速度为_。4. 简谐振动，的相位差为_。5. 平面简谐波的周期_，相速度为_，波长为_。6. 劲度系数为k，质量为m的弹黄振子的固有频率为_。7考虑简谐振动，的合振动当_时其振幅为最小，最小值为_。8. 平面简谐波在密度为1kg/m3的介质中传播，其平均能量密度为 _，波的强度为_。9. 平面简谐波的传播方向为_，它和合成波为_。10. 声强级表示声音的强弱，用声强W/m2作为测定声强的标准，W/m2的声强级为_dB二名词解释 （4*5=20）11 同相 反相 12品质因数 13横波 纵波14波的叠加原理 15 恢复力 三证明题（5*2=10）16从弹黄振子能量守恒推导出其动力学微分方程17材料发生体积压缩形变时弹性势能密度为弹性模量和体应变平方的乘积的一半。四计算题（40）18如图所示，一轻弹簧的右端连着一物体，弹簧的劲度系数k=1N/m，物体的质量m=40g.（1）把物体从平衡位置向右拉到x=0.1m处停下后再释放，求简谐运动方程； （2）求物体从初位置运动到第一次经过x=0.05m处时的速度及其所受到的力；（3）求物体由x=0.05m运动到x=-0.05m处所需要的最短时间；（4）求1秒钟后物体所处的位置，弹黄的势能和系统的机械能； （5）物体在何处其动能和势能相等？（6）如果物体在x=0.1m处时具有向右的速度v=1m/s，求其运动方程。0.119. 一平面简谐波沿 Ox 轴正方向传播， 已知振幅A=0.1m，T=2s，=4m. 在t=0时坐标原点处的质点位于平衡位置沿 O y 轴正方向运动。（1）写出波动方程；（2）画出t=1s时的波形图；（3）x=1m处质点的振动规律并做图；（4）以x=0.5m处质点为波源，写出波动方程；（5）以x=0.5m处质点为波源，写出x=-1m和x=1m处质点的振动方程。 20. 两波在一很长的弦线上传播，其波动方程式分别为： y10.1cos（ 4x 5t） （） y20.1cos（ 4x 5t） （） 求（1）两波的频率、波长、波速； （2）两波叠加后的节点位置，振幅最大的那些点的位置（3）相邻波节和波腹间的距离。大学物理（下）期中试卷A卷答案1. 1； 2. 或者-； 3. 4； 4. /2 或者-/2或者3/2； 5. 2，2； 6. ； 7. 2k-/2, 1； 8. 2, ；9. x轴正向，； 10. 6011. 对于两个同频率的简谐运动，当jD = 2kp， ( k = 0,1,2,)，两振动步调相同，称同相. 当jD = (2k+1)p， ( k= 0,1,2,)，两振动步调相反，称反相. 12. 对于实际振动体系中，阻尼很难避免，用在鸣响时间内可能振动的次数的2倍定义为阻尼振动的品质因数。13. 横波：介质质点的振动方向和波传播方向相互垂直的波。纵波：介质质点的振动方向与波传播方向在同一直线上的波。14. 波的叠加原理：几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样。在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和。15. 质点所受的沿位移方向的合外力与它的位移成正比而反向，这样的力称为恢复力。16. 整理得 ，为简谐振动的标准运动方程。17. 胡克定律得，令P0=0，即原先不存在压缩，又由于压缩量变化很小有，得，所以18. (1) ， ，m，(2) 由旋转矢量法判断可知 m/s其中，负号表示速度沿x轴负方向。N(3) (4) mJJ(5) (6) 19 (1) ，时且所以因此(2) 时，=; (3) (4) 原点的振动方程为，由，所以因此，从而。(5) x=-1m处，x=1m处，20. (1) 与标准波动方程2 （） 对比可得： ， ，波速 （）节点位置 4 （ /2） （1/2）4 （） ，。振幅最大的那些点为波腹，波腹位置 4 4 （） ，。（3）相邻波腹和波节间距为/4第一章：振动1物体运动时，如果离开平衡位置的位移（或角位移）按余弦函数（或正弦函数）的规律随时间变化，这种运动叫简谐运动.2.振幅：过程中离开平衡位置的最大位移的绝对值。3.初相：定于t=0时刻的质点位置4.相位差：表示两个相位之差.5.领先和落后：若jD =j2-j10, 则x2比x1较早达到正最大，称x2比x1领先(或x1比x2落后). 6.当jD = 2kp， ( k = 0,1,2,)，两振动步调相同，称同相. 7.当jD = (2k+1)p， ( k= 0,1,2,)，两振动步调相反，称反相8.弹簧振子：一个轻质弹簧的一端固定，另一端固结一个可以自由运动的物体，就构成一个弹簧振子. 9.作简谐振动的质点所受的沿位移方向的合外力与它的位移成正比而反向。这样的力称为恢复力。10.质点在与对平衡位置的位移成正比而反向的合外力的作用下的运动就是简谐运动。-简谐振动的动力学定义11.能量减少到起始能量的1/e所经过的时间称为鸣响时间12.在鸣响时间内可能振动的次数的2倍定义为阻尼振动的品质因数13.欠阻尼 0202 过阻尼 02l 的极限情形。5.干涉和衍射的联系与区别干涉是有限多个分立光束的相干叠加，衍射是波阵面上无限多个子波的相干叠加。6.瑞利判据对于两个等光强的非相干的物点，如果一个象斑的中心恰好落在另一象斑的边缘（第一暗纹处），则此两物点被认为是刚刚可以分辨的。若象斑再靠近就不能分辨了。7.光栅：大量的等宽等间距的平行狭缝（或反射面）构成的光学元件。8：光栅常量 d = a+b ，是光栅的空间周期性的表示a 透光（或反光）部分的宽度b 不透光（或不反光）部分的宽度9.缺级现象：在应该干涉加强的位置上没有衍射光到达，从而出现缺级。10.光栅光谱：同级的不同颜色的明条纹将按波长顺序排列成光栅光谱。11光栅的色分辨本领：第五章：光的偏振1.非偏振光（自然光）：光在垂直于其传播方向的平面内，光矢量的分布各向均匀，而且各个方向光振动的振幅都相同。2.线偏振光（完全偏振光）：在垂直于其传播方向的平面内，光矢量的振动只沿着一个固定的方向，这种光是一种完全偏振光。3椭圆偏振光：光矢量沿着传播方向前进的同时，还绕着传播方向均匀转动。光矢量大小保持不变-圆偏振光；光矢量大小不断该变-椭圆偏振光。4.部分偏振光：自然光和完全偏振光的混合，就构成了部分偏振光。5.起偏：从自然光获得偏振光起偏器：起偏的光学器件6.马吕斯定律：7.当入射角等于某一值i0时，反射光是光振动垂直于入射面的线偏振光。i0称为起偏振角或布儒斯特角。8.双折射：束光入射到各向异性介质时，折射光分成两束的现象。9.寻常（o）光和非寻常（e）光折射式：o光 ： 遵从折射定律e光 ： 一般不遵从折射定律10.晶体的光轴：当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。11. 单轴晶体：只有一个光轴的晶体，如方解石。双轴晶体：有两个光轴的晶体，如云母。12.主平面：晶体中光的传播