普通物理学复习纲要(电磁-振动和波)

普通物理学复习纲要〔下〕第七章电流与磁场一．稳恒电流、电动势1．电流强度与电流密度电流强度:单位时间里通过导体某一截面的电量：电流密度：通过垂直于正电荷运动方向的单位面积的电流强度：电流强度与电流密度的关系：2．欧姆定律及其微分形式欧姆定律：欧姆定律的微分形式：3．电源电动势和闭合回路欧姆定律电源：提供非静电力的装置。电源电动势:把单位正电荷从电源的负极移到电源的正极非静电力所做的功。〔〕闭合回路的总电动势等于把单位正电荷沿着闭合回路移动一圈非静电力所做的功：闭合电路路欧姆定律：单回路闭合电路中的电流强度等于回路中电动势的代数和除以回路的总电阻：、I的正负号：电动势方向与标定的电流方向一致时，取正号，相反时，取负号；，表示电流的实际方向与标定的方向一致；，表示电流的实际方向与标定的方向相反。二．磁场磁感应强度和磁力线1．磁现象的本质：磁现象的本质是电流〔运动电荷〕之间的相互作用。2．磁场：电流〔运动电荷〕周围空间存在的一种场，称为磁场。电流〔运动电荷〕之间通过磁场产生相互作用。3．磁感应强度大小：方向：。4．磁力线：形象地描述空间各点磁感应强度的大小和方向的分布：5.磁通量：:通过磁场中任一曲面的磁力线总数，称为通过该曲面的磁通量三．毕奥─萨伐尔定律1．毕奥─萨伐尔定律：为矢量积分，需先分解后积分。2．磁感应强度的计算〔Ⅰ〕——计算一般电流的磁感应强度〔1〕解题要点1〕取电流元，计算由产生的的大小；2〕判断的方向，把沿选定方向分解；3〕对各分量分别积分；4〕求积分。〔2〕几种常见电流的磁场〔Ⅰ〕：1〕直线电流的磁场：[无限长：]2〕环形电流轴线上的磁场：[环心：]四．磁场的“高斯定理”与安培环路定律1．磁场的“高斯定理”：通过磁场中任一曲面的磁通量为零，即2．安培环路定律：在真空中的磁场中，磁场感应强度沿任一闭合曲线的积分〔的环流〕等于真空中的磁导率乘以穿过该闭合曲线所包围曲面的各恒定电流的代数和。I的正负号：的方向与积分回路的走向满足右手螺旋定那么时为正，反之为负。3．磁感应强度的计算〔Ⅱ〕——计算对称电流的磁感应强度〔1〕解题要点：1〕分析磁场特点，选择适当的积分回路；2〕计算；3〕计算；4〕由求B；〔2〕几种常见电流的磁场〔Ⅱ〕：1〕长直螺线管的磁场：2〕环形螺线管的磁场：3〕无限长圆柱形载流导体的磁场：五．磁场对运动点电荷的作用力——洛仑兹力六．磁场对载流导线的作用力1．安培定律：2．磁场对载流导线的的作用力：为矢量积分3．匀强磁场对载流平面线圈的作用力和力矩：合力：合力矩：第八章电磁感应一．电磁感应根本定律1．电磁感应根本现象：当通过一闭合回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中就要产生电流，这种现象叫电磁感应根本现象。2．楞次定律：闭合回路中的感应电流的方向，总是使得感应电流所产生的通过回路所包围面积的磁通量去补偿引起感应电流的磁通量的变化。楞次定律是能量转化与守恒定律的必然结果。3．法拉弟电磁感应定律：不管任何原因使得通过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中产生的感应电动势与磁通量对时间的变化率成正比。N匝：二．动生电动势1．产生动生电动势的非静电力：洛仑兹力。2．动生电动势的计算闭合回路：解题要点：1〕取导线元，求出中产生的感应电动势；2〕；3〕求积分；3.动生电动势的方向判别：指向正极。三．感生电场与感生电动势1．麦克斯韦关于感生电场的假设：变化的磁场在其周围空间产生感生电场。2．产生感生电动势的非静电力：感生电场力。3．感生电场的环流与感生电动势的计算感生电场的环流：感生电动势的计算：闭合回路：四．自感和互感1．自感应〔1〕自感现象：由于回路中电流的变化而在自身回路中激起感生电动势的现象。〔2〕自感电动势:L—回路〔线圈〕的自感系数。〔3〕自感系数的计算:2．互感应〔1〕互感现象：由于两回路中电流变化而相互在对方的回路中激起感生电动势的现象。〔2〕互感电动势：——回路〔线圈〕C1和C2间的互感系数〔3〕互感系数的计算：四．磁场的能量1．电感储能：2．磁场的能量〔1〕磁场能量密度：〔2〕某空间内的磁场能量：柱对称：电感的储能为电感线圈中的电流在空间产生的磁场的总能量，即五.电磁场根本方程1．麦可斯韦关于感生电场的假设：变化的磁场产生感生电场，且，2．麦可斯韦关于位移电流的假设：变化的电场可视为一种电流，称位移电流，而位移电流也要产生磁场。〔1〕位移电流位移电流：变化的电场可视为一种电流，称为位移电流。位移电流与变化的电场的关系：，〔2〕位移电流的磁场：3．麦可斯韦方程组

第九章振动与波第一局部振动一．简谐振动的描述1．简谐振动：物体运动时，离开平衡位置的位移〔角位移〕随时间按余弦〔或正弦〕规律随时间变化：那么物体的运动为简谐振动2．描述简谐振动的物理量周期和频率：完成一次全振动所需要的时间，称为周期〔T〕；单位时间里完成全振动的次数称为频率〔〕振幅：质点离开平衡位置的最大距离〔A〕。位相与初相：t+称为简谐振动的位相，称为初相。位相是描述物体振动状态的物理量。周期和频率由振动系统的固有性质决定——固有周期和固有频率。例：弹簧振子：，振幅和初相由初始条件决定。例：假设，，那么3．简谐振动的表示振动方程：振动曲线：关系曲线旋转矢量表示：OM：以角速度作匀速转动P：作简谐振动：二．简谐振动动力学1．简谐振动的动力学特征1〕()2〕〔〕2．几种常见的简谐振动弹簧振子：单摆：复摆：3．简谐振动的能量谐振子的动能和势能都随时间而变化，振动过程中两者相互转换，但系统的总机械能保持不变。谐振子系统是一个封闭保守系统。三．简谐振动的合成1．同频率同方向的简谐振动的合成2．同方向不同频率的简谐振动的合成：形成拍3．相互垂直的同频率的简谐振动的合成：椭圆轨道4．相互垂直的同频率的简谐振动的合成：李萨如图四．阻尼振动与受迫振动1．阻尼振动：质点在振荡过程中因受阻力的作用而使能量不断损失，振幅不断减小的振动。欠阻尼：质点在平衡位置附近来回振动，振幅随时间不断衰减，最终停止振动。过阻尼：质点不再作来回振动，而是逐渐向平衡位置靠近，最后停止在平衡位置。临界阻尼：质点振动到平衡位置刚好停下来，以后不再振动。2．受迫振动：振动系统在周期性驱动力的持续作用下产生的振动。稳定时，系统作简谐振动。系统稳定时的频率等于驱动力的频率。简谐振动的振幅驱动力的幅度和频率有关：当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动振幅最大。这种现象称为共振。第二局部波动一．机械波的根本概念1．机械涉及其产生条件：机械波：机械振动在弹性介质中的传播，形成机械波。产生条件：1〕波源；2〕弹性介质2．机械波中的两种运动：质点振动：弹性介质中各质点只在平衡附近作振动。波的传播：振动状态〔振动位相〕向前传播的过程。3．机械波的分类：1〕横波与纵波2〕平面波与球面波3〕简谐波和非简谐波重点研究：平面简谐波二．描述机械波的几个物理量1．波速u：单位时间里振动状态向前传播的距离。2．波长：在一个全振动周期内振动状态向前传播的距离。或波的传播方向上振动位相差等于2的两质点的距离。3．周期与频率周期T：振动状态向前传播一个波长所需的时间。频率：单位时间里振动状态向前传播的波数。波的周期和频率决定于波源振动的周期和频率，与传播媒质无关；而波速和波长与传播媒质有关。波速、波长、周期〔频率〕三者间的关系三．平面简谐波1．平面简谐波的表达式设：1〕波速为u，沿y轴正〔负〕方向；2〕原点O的振动方程：那么：波的表达式〔任一位置坐标为y的质点的振动方程〕为：2．波动表达式的物理意义y不变，t可变：表示处在y处的质点的振动方程：y=y(t)，曲线为振动曲线。t不变，y可变，表示t时刻各质点离开平衡位置的位移与质点的平衡位置坐的关系：y=y(x)，曲线为波形图。y、t均可变：表示振动状态的传播。四．波的能量与波的强度1．波的能量密度假设，那么中的能量：能量密度：平均能量密度：2．波的能流密度〔波的强度〕平均能流：单位时间里通过某一截面的平均能量，即平均能流密度：通过垂直于波的传播方向的单位面积平均能流，即五．波的干预驻波1．波的迭加原理：两列波在传播过程中相遇，在相遇区域内任一点的振动为两列波单独存在时在该点所引起真的振动的迭加。2．波的干预3．驻波Y轴上各点作同频率的间谐振动。各点的振幅随坐标x而变化：——波节——波腹假设相邻波节之间为一段，那么同一段中各点的振动位相相同，相邻段振动位相相反。六．波的衍射1．惠更斯原理：波阵面〔波前〕上的每一点都可视为发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面〔波前〕。2．波的衍射波的衍射现象：波在传播过程中遇到障碍物时，能改变其传播方向而绕过障碍物的现象。波的衍射现象的解释：各子波的叠加产生波的衍射的条件：小孔或障碍物的尺寸不比波长大得多。第十章波动光学第一局部光的干预一．相干光的获得光程差与明暗条件1．相干光的获得：分波阵面：同一列光波的同一波阵面的不同局部发出的两列子光波为相干光波。分振幅：通过反射或折射的方法把同一列光波分成两列，这两列光波为相干光波。2．光程：光通过某一媒质的光程等于光在相同时间里在真空中所传播的几何路程：3．光程差与明暗条件4．等光程性：薄透镜不产生附加的光程差。二．杨氏双缝实验1．条纹的形成：由两狭缝和出来的两束相干光在观察屏上各点叠加的结果。2．光程差：3．明暗条件：4．条纹的特点：以P0为中心，明暗相间，相互平行，等间距的条纹，P0为明条纹，条纹间距：三．薄膜干预1．薄膜干预的光程差：2.等倾干预：薄膜厚度均匀，入射光为非平行光明暗条件：干预条纹：决定于具有相同入射角的光线在透镜焦平面上交点的轨迹――明暗相间的同心圆。3.等厚干预：薄膜厚度不均匀，入射光为平行光明暗条件等厚干预条纹的形状决定于e相同处的轨迹。劈尖：相互平行，等间距的直条纹：〔条纹间距〕牛顿环：以接触点C为中心的明暗相间同心圆，相邻条纹不等间距，内疏外密。4．迈克尔逊干预仪条纹的形成：由两平面镜、反射的两叠加的结果。明暗条件：第二局部光的衍射一．惠更斯-菲涅耳原理光的衍射的实质1．惠更斯-菲涅耳原理：波传播到各点，都可以视为发射子波的波源。从同一波阵面上各点发出的各子波，经传播而在空间各点相遇时，可相互迭加而产生干预现象。2．光的衍射的实质：波阵面上各点发出的子波在相遇点的迭加。二．单缝夫琅和费衍射1．条纹的形成：任意P的明暗情况决定于由狭缝上各点发出的沿OP方向传播的平行光经透镜L2后在P点迭加的结果。2．明暗条件：3．衍射图样的特点：1〕衍射图样为以P0为对称，相互平行、明暗相间的条纹。各级明纹亮度不一，级数越大，亮度越小。2〕零级明条纹的宽度是其它级明条纹宽度的两倍：3〕零级明纹中心的位置取决于L2的位置。三．圆孔夫琅和费衍射光学仪器的分辨率1．圆孔夫琅和费衍射图样：中心明斑〔爱利斑〕，两边明暗相间的同心圆。爱利斑半张角：2．光学仪器的分辨本领〔1〕几何光学与波动光学：时，衍射图样点，波动光学几何光学。〔2〕光学仪器的分辨本领：最小分辨角：分辨率：四．衍射光栅1．条纹的形成：P点的明暗决定于从各狭缝出来的与OP平行的相干平行光在P点叠加的结果。2．衍射图样的特点当P点的位置〔由决定〕满足光栅方程：那么P点为第k级主极大。在此处形成一亮而细的明条纹。各级主极大的亮度不一样，光强受到单缝衍射图样的调制。假设P点的位置〔由决定〕同时满足：那么位于P点的第k级主极大的亮度为零，该级主极大实际观察不到，称为缺级。第三局部光的偏振一．光的偏振状态自然光：无论在哪一个方向上光矢量的振动都不比其它方向占优