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,物理学与文化,信息与电气工程学院蔡春锋,1,任课老师：蔡春锋办公室：理工科3号楼101室电话件：caicf,有任何问题，欢迎前来咨询讨论。,2,课程要求：,课程成绩：,期末考试：50%，全校统一批卷。课堂表现：30%，每节课都会要求签到或点名。平时作业：20%，要求态度务必认真。,课程安排：,1、总体按照课程统一进度安排2、按照考试要求安排课程内容3、因个人理解适当增减知识点4、对课程知识点方面有任何问题，请及时提出。,3,物理与文化,1、关于教材与参考书改变世界的物理学倪光炯，王炎森等；物理与文化物理思想与人文精神的融合，倪光炯，王炎森等；物理学基本概念及其与方方面面的联系美国，阿特赫布森文科物理十五讲吴宗汗，等,4,课堂要求,每节课或签到，或点名。到课率计入总成绩。缺勤：规定连续缺勤3次或者总缺勤5次，取消考试资格。(2分/次)迟到：迟到15分钟，按缺勤0.5次计算。睡觉：原则上禁止课堂睡觉。手机：原则上禁止课堂看手机。课堂气氛：鼓励提问，将不定时与学生进行交流。课后作业：按规定准时上交作业，逾期做未交处理。,教室最后4排不得坐人。,5,课程PPT,本课程PPT放在外网邮箱中，请大家自行下载。,邮箱：caicf2014密码：caicf1985课件放在“文件中心”。,6,1物理学导论,教学要求,（1）了解什么是物理，认识物理作为自然科学的基础学科和前沿学科对于人类社会发展的重大推动作用。（2）了解从经典物理到近代物理的发展过程，了解物理学的发展导致和推动了三次工业革命的历史进程。（3）了解科学的认识论和方法论，逐步提高对实事求是和不断创新的科学精神的认识。,7,原因哲学：任何现象背后都有物理解释；任何条件根据基本物理规律都可以做一定的预测。,2光的本性与电磁波,教学要求,（1）了解简谐振动的描述及其振幅、频率、相位三要素；了解简谐波的描述及其波速、频率、波长三要素；掌握基本波动方程；了解横波与纵波。（2）了解麦克斯韦电磁场理论的建立与电磁波的发现，理解光是一种电磁波。了解电磁波谱的分类及其各波段的特性和产生机理。（3）了解历史上牛顿的光的微粒说和惠更斯的光的波动说对于光的本性的争论。,8,2光的本性与电磁波,教学要求,9,（4）了解波的叠加原理和波的干涉现象，理解波的相干条件；了解惠更斯原理和波的衍射现象，理解波的衍射条件；了解光的偏振现象；了解光的干涉、衍射和偏振在实际生活中的广泛应用。（5）理解声波的多普勒效应公式；了解多普勒效应在高科技中的应用。（6）了解普通光源的自发辐射与激光的受激辐射的区别；理解激光的基本原理；了解激光器的基本结构及其激光技术的广泛应用。,惠更斯原理：波阵面上的每一点都可以看做独立的子波源。空间上任一点的波动都是同一波阵面上的所有子波源的叠加。,2光的本性与电磁波,教学要求,10,多普勒效应：当波源与观察者发生相对运动时，观察者观测到的波频率发生变化，且与运动速度相关。,2光的本性与电磁波,教学要求,11,激光基本原理：1、粒子数反转（稳定状态时，高能量粒子数比的能量粒子数多）；2、光学谐振腔（使光束被不断放大）,3打开微观世界的三大发现,教学要求,12,（1）了解伦琴发现X射线的过程及其重要意义；了解X射线的电磁波本性及其广泛应用。（2）了解贝克勒尔和居里夫人在放射性研究中的重大贡献；理解三种放射线及其特性；理解放射性衰变公式和半衰期的概念。了解放射性衰变的各种实际应用。（3）了解J.J.汤姆孙发现电子的过程及其重要意义；理解电子的基本特性，如电子电荷、电子质量。,4量子论,教学要求,13,（1）了解黑体辐射的基本规律，如维恩位移定律；了解经典物理在解释黑体辐射的基本规律时遭遇的“紫外灾难”。（2）了解普朗克首创提出的能量量子化假设及黑体辐射的普朗克公式。（3）了解爱因斯坦提出的光子理论，掌握爱因斯坦光电效应方程；理解光的波粒二象性。（4）了解卢瑟福提出的原子的核式模型及遭遇的困难。,维恩位移定律：,斯忒潘玻尔兹曼公式：,4量子论,教学要求,14,（5）了解氢原子光谱的特点和玻尔的原子模型；掌握氢原子的能级公式及玻尔跃迁公式。（6）理解实物粒子的波粒二象性，掌握德布罗意关系；了解电子的波动性及电子显微镜原理。（7）了解物质波的几率波解释；理解量子力学的测不准关系。,氢原子光谱,5相对论,教学要求,15,（1）理解经典物理的绝对时空观；了解迈克耳孙-莫雷实验结果与“以太”理论的冲突。掌握爱因斯坦创建的狭义相对论的两个基本原理。（2）理解相对论中同时的相对性；理解“原时”和时钟延缓效应；理解“静长”和长度收缩效应；了解洛仑兹坐标变换和相对论时空现。,5相对论,教学要求,16,（3）掌握相对论质量、动量和相对论质速关系；掌握相对论动能、静能和相对论质能关系。（4）掌握原子核的表示方法；掌握核反应过程及反应能的计算；了解核的裂变与原子能；了解核的聚变与太阳能。,大学物理复习,习题,17,1、电子显微镜比光学显微镜具有更高的分辩率，这是因为电子显微镜中的高速运动电子相比可见光光子具有什么优点。,答：高速运动电子具有波动性，波长比光子更小。,大学物理复习,习题,18,2、隐形飞机很难为敌方雷达发现，可能是由于飞机表面涂敷了一层电介质（如塑料或橡胶薄膜），从而使入射的雷达波反射极微。请问这应用了光的什么原理?_,答：薄膜干涉相消的原理,大学物理复习,习题,19,3、成语“只闻其声，不见其影”，实际上是反映了波的哪个物理现象_。,答：波的衍射效应衍射效应与波长大小相关。,大学物理复习,习题,20,5、狭义相对论的“相对性原理”是指。,答：相对性原理指所有物理规律与原理在所有惯性参照系中都是一致的。,大学物理复习,习题,21,6、产生激光的两大条件是什么？_和_。,答：1、高能量粒子数反转2、光学谐振腔,大学物理复习,习题,22,7、光的干涉和衍射现象，可以根据什么原理加以解释_。,答：惠更斯原理：球形波面上的每一点（面源）都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。,大学物理复习,习题,23,10、海森堡测不准原理是_。,答：海森堡测不准原理：描述微观粒子的一些对异物理量不能被同时精确的测量。,位置和动量，能量与时间等都是对异物理量：,大学物理复习,习题,11、利用放射性衰变规律，可以测量；而利用黑体辐射规律，可以测量。,答：1、文物、化石的年代或者年龄；2、物体表面温度。,大学物理复习,习题,12、德布罗意物质波的几率解释是_。,答：物质波的几率解释：物质波反映了微观粒子出现在空间某一位置以某种状态被观测到的概率。物质波（德布罗意波）（matterwave）指物质在空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配。,大学物理复习,习题,15、巳知一粒子的静止质量为m0，当该粒子的动能为静能的3倍时，该粒子的动质量为m=；该粒子的动量为P=。,答：物体动能等于物体运动时内能与静止时内能的差，因此物体动质量等于：,大学物理复习,习题,16、在影院里一场电影放映时间为100分钟，而在相对于该影院匀速运动的参考系中认为该场电影放映了125分钟，则该参考系相对于该影院的运动速度v=c；若影院里6m宽的屏幕，在该参考系中测得的屏幕宽则为L=m。,答：运动物体的时间变缓，时钟变慢。,大学物理复习,习题,17、氢原子从n=6的能级跃迁到n=2的能级，其辐射电磁波的波长为=nm，该谱线属于电磁波的波段，属于氢原子光谱的线系。,答：首先必须知道原子的能级公式：,对于氢原子，Z=1，从n=6跃迁到n=2释放的能量为：,大学物理复习,习题,18、设有宇宙飞船A和B，固有长度均为l0=100m，沿同一方向匀速飞行，在飞船B上观测到飞船A的船头、船尾经过飞船B船头的时间间隔为t=(5/3)10-7s，求飞船B相对于飞船A的速度的大小,答：B测量A船的长度为：,大学物理复习,习题,19、为了仿真，人造宝石表面常常涂有一层膜，称为_.A、增透膜B、防伪膜C、保护膜D、高反膜,大学物理复习,习题,20、电磁波是电磁场在空间的传播，下列哪些物理现象属于电磁波：A、阴极射线B、射线C、射线D、射线,大学物理复习,习题,21、能够成功解释氢原子线状光谱的原子结构是_.A、葡萄干布丁模型B、汤姆逊模型C、卢瑟福模型D、波尔模型,大学物理复习,习题,22、为了纪念_的突出成就和对人类科学事业的杰出贡献，联合国将2009年命名为“世界天文年”。A、牛顿B、伽利略C、爱因斯坦D、麦克斯韦,大学物理复习,习题,23、人们可以远距离测量太阳表面的温度，其测温原理是_-A、斯忒潘-玻尔兹曼定律B、万有引力定律C、维恩位移定律D、热平衡定律,维恩位移定律,大学物理复习,习题,24、“只闻其声，不见其影”现象的出现，其原因是_A、人能够发声，但不会发光。B、光传播距离比声音更远C、光传播速度比声音更快D、可见光的波长比声波的波长更短,大学物理复习,习题,25、能够使得生物细胞发生电离辐射的电磁辐射称为“致电辐射”，在电磁波谱中属于“致电辐射”的是_A、无线电波B、X射线C、红外线D、紫外线,大学物理复习,习题,26、以下哪个条件不是干涉实验成功的必备条件：_A、两束光有相同的频率B、两束光有相同的振幅C、两束光有恒定的相位差D、两束光有相同的振动方向,大学物理复习,习题,27、激光是一种受激辐射的新型光源，在激光器部件中谐振腔的主要作用是_A、使辐射产生光放大B、使原子自发辐射C、使原子受激辐射D、形成粒子数反转,大学物理复习,习题,28、电子显微镜可以观察比细胞更小的物质结构，可以通过_，来提高电子显微镜的放大能力：A、提高电子动能B、增加电子的数目C、增加电磁波的强度D、减小电磁波的波长,大学物理复习,习题,29、当紫外线照射某金属表面时有电子逸出，若增加该紫外线的强度，则_A、单位时间内逸出的光电子增加B、逸出电子的初动能增加C、打出电子所需的时间缩短D、光电效应的极限频率变小,大学物理复习,习题,30、波粒二象性反映了物质的微观特性，描述波粒二象性的理论基础是_A、德布罗意关系B、惠更斯原理C、相对性原理D、光速不变原理,德布罗意关系,大学物理复习,习题,31、有两把静长相等的A尺和B尺，A尺相对于B尺以速度v匀速运动，由相对论运动学可知：A、A尺比B尺长B、B尺比A尺长C、在A尺参考系中，A尺比B尺长D、在B尺参考系中，A尺比B尺长,大学物理复习,习题,32、波粒二象性反映了物质的微观特性，描述波粒二象性的理论基础是_A、德布罗意关系B、惠更斯原理C、相对性原理D、光速不变原理,德布罗意关系,大学物理复习,习题,33、狭义相对论的“相对性原理”是指：_A、物理规律在洛仑兹变换下保持不变B、不存在绝对的事物C、物体的长度是相对的D、时间的快慢是相对的,大学物理复习,习题,34、介子是一种不稳定的粒子，已测得静止的介子寿命约为20ns（纳秒）。若在实验室中某加速器产生的介子以速率u=0.8c相对实验室运动，求实验室系中介子的寿命t=_s；以及介子衰变前在实验室通过的距离l=_m。,大学物理复习,习题,35、已知一粒子的静止质量为m0，当该粒子的静能与动能相等时，该粒子的动质量为m=_；该粒子的动量P=_,大学物理复习,习题,36、在电子显微镜中，假定电子的波长是0.01nm，问相应的动量是P=_N.s(SI)；相应的动能为Ek=_eV,大学物理复习,习题,37、已知空气中声速为320m/s，一火车以40m/s的速度驶向车站，站台边上的观察者测得火车鸣笛声的频率为1000Hz，则火车静止时汽笛的原始频率为s=_Hz；而当火车以40m/s的速度驶离站台时，观察者测的火车鸣笛声的频率将变为vR=_Hz.,大学物理复习,习题,37、而当火车以40m/s的速度驶离站台时，观察者测的火车鸣笛声的频率将变为vR=_Hz.,大学物理