光相对论量.ppt

1、期末复习,2011.6,量子物理,74 一.（2）静止质量为me的电子，经电势差为U12的静电场加速后，若不考虑相对论效应，电子的德布罗意波长_,关于不确定关系,，有以下几种理解： (1) 粒子的动量不可能确定 (2) 粒子的坐标不可能确定 (3) 粒子的动量和坐标不可能同时准确地确定 (4) 不确定关系不仅适用于电子和光子，也适用于其它粒子 其中正确的是： (A) (1)，(2). (B) (2)，(4). (C) (3)，(4). (D) (4)，(1). ,(C),75 一.（1）,须满足的条件是_；,其归一化条件是_,单值、有限、连续,76 一.（3）,1）狭义相对性原理:一切物理规律

2、在任何惯性系 中形式相同,2）光速不变原理:光在真空中的速度与发射体及 观察者的运动状态无关,都是c,狭义相对论的两条基本原理,狭义相对论,63 一.（2）,3,狭义相对论确认,时间和空间的测量值都是-,它们于观察者的-密切相关.,相对的,运动,(1)对某观察者来说，发生在某惯性系中同一地点、同一时刻的两个事件，对于相对该惯性系作匀速直线运动的其它惯性系中的观察者来说，它们是否同时发生？ (2)在某惯性系中发生于同一时刻、不同地点的两个事件，它们在其它惯性系中是否同时发生？ 关于上述两个问题的正确答案是： (A) (1)同时，(2)不同时 (B) (1)不同时，(2)同时 (C) (1)同时，

3、(2)同时 (D) (1)不同时，(2)不同时,A,64 5,从洛仑兹变换看同时性的相对性,设在S系中有两个事件同时（不同地）发生：,在S系中观测这两个事件有：,两个事件绝对同时的条件是什么？,在一个参照系中的异地同时事件,在另一个惯性系中一定是不同时的-同时性的相对性,只有在一个参照系中的同地又同时的事件,在另一个惯性系中才一定是同时的。,6.,分析：,设该尺的静长为L,在K系中Lx=Ly,由于K沿X轴运动,在K系的观察者看到,Ly=Ly,LxLx,（A）,外,有一速度为u的宇宙飞船沿x轴正方向飞行,飞船头尾各有一个脉冲光源在工作,处于船尾的观察者测的船头光源发出的光脉冲的传播速度大小为-;

4、处于船头的观察者测的船尾光源发出的光脉冲的传播速度大小为-.,为c,根据光速不变原理.,c,c,64页7,一观测者测得一沿米尺长度方向匀速运动着的米尺的长度为0.5m,则此米尺以速度v=-m.s-1接近观察者.,长度收缩,分析：,64页二（1）、一艘宇宙飞船的船身固有长度为 ，相对于 地面以 的匀速度在地面观测站上空飞过。 （1）观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？ （2）宇航员测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？,解：,外理论推导与证明题 静止的子的平均寿命约为t0 =210-6 s今在8 km的高空， 由于介子的衰变产生一个速度为v = 0.998 c (c为真空中光速)

5、的子， 试论证此子有无可能到达地面,解：考虑相对论效应，以地球为参照系，m子的平均寿命：,s,9.46 km,m 子的飞行距离大于高度，有可能到达地面,P66,一个电子运动速度v = 0.99c，它的动能是：(电子的静止能量为0.51 MeV) (A) 4.0MeV (B) 3.5 MeV (C) 3.1 MeV (D) 2.5 MeV,C,P66,4. 质子在加速器中被加速，当其动能为静止能量的4倍时，其质量为静止质量的 （ ） (A) 4倍 (B) 5倍 (C) 6倍 (D) 8倍,B,P66,6. 当粒子的动能等于它的静止能量时，它的运动速度为_,P66,观察者甲以 0.8c的速度（c为

6、真空中光速）相对于静止的观察者乙运动， 若甲携带一质量为1 kg的物体，则 (1) 甲测得此物体的总能量为_； (2) 乙测得此物体的总能量为_,=91016 J,=1.51017 J,外.匀质细棒静止时的质量为m0，长度为l0，当它沿棒长方向作高速的匀速直线运动时， 测得它的长为l，那么，该棒的运动速度v =_，该棒所具有的动能EK =_,光学,干涉加强、明纹位置,干涉减弱、暗纹位置,两相邻明（或暗）条纹间的距离称为条纹间距。,光学,2在双缝干涉实验中，设缝是水平的若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹 (A) 向下平移，且间距不变 (B) 向上平移，且间距不变,(C)

7、 不移动，但间距改变 (D) 向上平移，且间距改变,(B),53页一.,4如图，在双缝干涉实验中，若把一厚度为e、折射率为n的薄云母片覆盖在S1缝上，中央明条纹将向_移动； 覆盖云母片后，两束相干光至原中央明纹O处的光程差为_,上,(n-1)e,1,2,1 在真空中波长为的单色光，在折射率为n的透明介质中从A沿某路径传播到B，若A、B两点相位差为3，则此路径AB的光程为 ，路径AB为 (A) 1.5 (B) 1.5 / n (C) 1.5 n (D) 3 ,(A),(B),54页一.,S,M,一 劈 尖,(1)劈尖任意相邻两明（或暗）条纹中心对应的薄膜厚度差：,(2)任意相邻明条纹(或暗条纹)

8、中心之间的距离 l 为：,在入射光一定时，劈尖的楔角愈小，干涉条纹愈疏；楔角愈大，则干涉条纹愈密。,1两块平玻璃构成空气劈形膜，左边为棱边，用单色平行光垂直入射若上面的平玻璃慢慢地向上平移，则干涉条纹 (A) 向棱边方向平移，条纹间隔变小(B) 向棱边方向平移，条纹间隔变大 (C) 向棱边方向平移，条纹间隔不变(D) 向远离棱边的方向平移，条纹间隔不变,相当于增加劈尖的厚度，条纹间距不变。条纹向左移动。,(C),54页13.5一.,若劈尖的角度增大，干涉条纹又将发生怎样的变化,使劈尖倾角增大，由条纹宽度公式,可知条纹宽度将减小，即条纹变窄。,二、牛顿环,空气薄层中，任一厚度d处的反射相干光干涉

9、条件为 ：,各级明、暗干涉条纹的半径为：,随着牛顿环半径的增大，条纹变得越来越密。,d=0处,两反射光的光程差为/2，中心处为暗斑。,3在图示三种透明材料构成的牛顿环装置中，用单色光垂直照射，在反射光中看到干涉条纹，则在接触点P处形成的圆斑为 (A)全明(B)全暗(C)右半部明，左半部暗(D)右半部暗，左半部明,(D),极值条件,半波损失项的确定,满足n1n3(或n1 n2 n3) 计入半波损失项；,满足n1n2n3(或n1 n2 n3) 不计入半波损失项。,对于反射光,5在玻璃(折射率n21.60)表面镀一层MgF2 (折射率n21.38)薄膜作为增透膜为了使波长为500 nm(1nm=10

10、9m)的光从空气(n11.00)正入射时尽可能少反射，MgF2薄膜的最少厚度应是 ,(A) 78.1 nm (B) ) 90.6 nm (C) 125 nm (D) 181 nm (E) 250nm,解：因为 ，所以反射光 经历两次半波损失。反射光相干相 消的条件是：,代入k=0 和 n2 求得：,(B),54页一.,7折射率分别为n1和n2的两块平板玻璃构成空气劈尖，用波长为的单色光垂直照射如果将该劈尖装置浸入折射率为n的透明液体中，且n2nn1，则劈尖厚度为e的地方两反射光的光程差的改变量是_,光程差的改变量,二、工作原理,虚空气膜,半反半透膜,M1和M2是两块平面反射镜,其中M1可作微小

11、移动，M2是固定的。,M2是M2对G1形成的虚像。M1和M2间形成虚的空气薄膜作为产生干涉的薄膜。,G1和G2是两块完全相同的光学平板玻璃。,G1后表面镀有半透明半反射的银膜， G1和G2与水平方向成45o角放置；G1称为分光板，G2称为补偿板。,光束1和2发生干涉,光束1和光束2好像来自于虚的空 气薄膜 的上下表面。,光程差,1在迈克耳孙干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长l，则薄膜的厚度是 (A) l / 2 (B) l / (2n) (C) l / n (D) / 2(n-1),解：插入厚度为 d的介质片后，两相干光的光程差的改变量

12、为2(n-1)d, 2(n-1)d=，得：,(D),57页一,3已知在迈克耳孙干涉仪中使用波长为的单色光在干涉仪的可动反射镜移动距离d的过程中，干涉条纹将移动_条,2d / ,干涉相消(暗纹),干涉加强(明纹),（介于明暗之间）,中央明纹中心,当半波带数不是整数时，汇聚点的光强介于明暗之间。光强的变化是连续的。,6在单缝夫琅禾费衍射实验中，如果缝宽等于单色入射光波长的2倍，则中央明条纹边缘对应的衍射角 =_,a=2,30,58页一,7波长为l=480.0 nm的平行光垂直照射到宽度为a=0.40 mm的单缝上，单缝后透镜的焦距为f=60 cm，当单缝两边缘点A、B射向P点的两条光线在P点的相位差为p时，P点离透镜焦点O的距离等于_,X=0.36 mm,一、光栅,dsin =k,k=0,1, 2, 3 ,此式称为光栅方程。,主极大缺级级数,4某元素的特征光谱中含有波长分别为1450 nm和2750 nm (1 nm10-9 m)的光谱线在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处2的谱线的级数将是 (A) 2 ，3 ，4 ，5 (B) 2 ，5 ，8 ，11 (C) 2 ，4 ，6 ，8 (D) 3 ，6 ，9 ，12,(D),59页一,3