大學物理演示文檔

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.,振動與波小結(jié),一. 振動,1. 描述,,諧振方程,圖示法,振動曲線,旋轉(zhuǎn)矢量,（3） 振子,2 . 能量,.,,3 . 同方向同頻率諧振動的合成,二. 波,（1）條件(波源、媒質(zhì))，分類（橫波、縱波）,（2）特征量 如波長、波速、頻率…及其決定因素和相差關(guān)系。,（3）圖示法、波面，波前、波線等，波形曲線。,2 . 波動方程,波速u,由介質(zhì)性質(zhì)決定，與波源無關(guān)。,.,3 .能量(1)質(zhì)元,,,4. 干涉,（1）相干條件,…,波函數(shù)物理意義：,1)．當x=x0=定值時,,波動方程為平衡位置 在x0處,的質(zhì)點的振動方程。,2). 當 t=t0 =定值時,,波動方程,波形方程,3)．當x、t 均變化,波形變化,波的傳播,同方向、同頻率、相位差恒定,.,二. 產(chǎn)生相干光的方法,條紋寬度,明紋位置,暗紋位置,三. 雙縫干涉,,波動光學 干涉,四. 光程=nL,光程即等效于光在真空中走的路程。,相位差,半波損失,.,干涉加強（明紋中心位置）,,干涉減弱（暗紋中心位置）,光程差 =,五.等傾干涉,,明紋,暗紋,設(shè),垂直入射（即i=0）時,,明紋,暗紋,增透膜,?當滿足干涉相消條件,最小厚度為:,.,高反射膜,六.等厚干涉,,干涉減弱（暗紋中心位置）,干涉加強（明紋中心位置）,兩相鄰暗（明）紋對應(yīng)膜的厚度差,.,牛頓環(huán),邁克耳孫干涉儀,.,一. 惠更斯--菲涅爾原理,波面S上每一個面元都可看作新的波源，它們 均發(fā)出子波，波面前方空間某一點的振動，可 以由S面上所發(fā)出的子波在該點相干疊加后的合 振動來決定。,,衍 射,二.單縫衍射,(1) 半波帶 一束平行衍射光,最大光程差=,我們把縫（面）劃分成k等份，即k個波帶。,當 （17-22）時，,實質(zhì)：子波干涉,.,明紋位置公式,k愈大，條紋亮度就愈?。?暗紋位置公式,.,三. 圓孔衍射,最小分辨角,光學儀器分辨率=,四. 光柵衍射,明紋（譜線）位置,.,缺級條件：同時滿足,五. X射線的衍射,布喇格公式,馬呂斯定律,布儒斯特定律,當 =布儒斯特角時，,,偏 振,.,分子動理論要求內(nèi)容：,一）一個重要的方程,二)三個重要的統(tǒng)計規(guī)律：,1)壓強公式,2)溫度公式,3）能量均分原理（平衡態(tài)中，均分到每個自由度上的能量為二分之一kT),分子的平均總能量,m’克氣體的內(nèi)能,對單、雙、多原子分子i 分別為: 3、5、6,.,一. 熱力學第一定律,,1. 內(nèi)容：,Q>0表示系統(tǒng),從外界吸熱，,反之為放熱；,W>0表示系統(tǒng),對外作正功，反之作負功。,它是包含熱現(xiàn)象在內(nèi)的,能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。,,內(nèi)能是,1). 理想氣體內(nèi)能：,狀態(tài)的單值函數(shù)。,2). 功,=過程曲線與V軸圍成的面積,功是過程量，,如圖顯然,熱力學小結(jié),.,,,3). 熱量,,定體摩爾熱容,定壓摩爾熱容,摩爾熱容比,Q也是過程量，,2. 四種熱力學過程,1). 等體過程,2). 等壓過程,.,3). 等溫過程,4). 絕熱過程,過程方程:,可見絕熱線下降更陡一些。,.,,二、循環(huán)過程,系統(tǒng)經(jīng)歷一系列變化過程又回到初始狀態(tài)的過程。,,= 循環(huán)圍成的面積>0,通常由若干個過程組成。,循環(huán)效率,式中Q1表示循環(huán)中所有吸熱熱量之和，Q2表示循環(huán)中所有放熱熱量之和。,卡諾循環(huán)效率,（僅卡諾循環(huán)適用）,,,卡諾定理: ???C，….,.,,,,,1. 開爾文表述,或者說第二類永動機不可制造。,2. 克勞修斯表述,熱力學第二定律的物理意義,,結(jié)論：,1）一切自發(fā)過程,都按確定的方向進行！,2）一切實際過程,都是不可逆過程！,三、熱力學第二定律,不可能制造一種機器，只從單一熱源吸收熱量使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其它影響。,熱量不可能自動地從低溫物體傳向高溫物體,.,與光源、觀察者的運動無關(guān)，恒為c.,洛侖茲變換式,,(18-7),式中,洛侖茲變換式是兩條原理的數(shù)學形式，,它蘊含各種相對論效應(yīng)。,所有的慣性系是等價的。,（一）基本原理,1. 狹義相對性原理：,2. 光速不變原理：,真空中的光速,.,（三）洛侖茲速度變換式,二 狹義相對論的時空觀,1．理想實驗,（一）. 同時的相對性,2．（異地兩事件）同時性與參考系有關(guān)。,由洛侖茲變換,當 ， 時 ，,.,（二）長度的相對性,洛侖茲收縮公式,固有長度 ：,棒沿運動方向的長度收縮了 。,Y,X,O,X1,X2,,,Y’,X’,O’,,X’1,X’2,棒相對于觀測者靜止時的長度。,為棒的固有長度 ，,v為棒相對于觀察者的速度。,運動的鐘變慢,（三）時鐘的延緩,,為固有時間，指相對事件發(fā)生的地點靜止 的參考系中所觀測 的時間。 (同一地點發(fā)生的兩個事件的時間間隔)。,.,三. 狹義相對論動力學的幾個結(jié)論,1．質(zhì)速公式,式中m0是相對于觀測者靜止時的質(zhì)量，叫靜質(zhì)量；m叫動質(zhì)量,2. 相對論動量,3. 質(zhì)能公式,相對論動能,，靜止能量,4．相對論動量與能量的關(guān)系,5. 光子：,.,1熱幅射 ?熱幅射是物體內(nèi)帶電粒子熱運動而發(fā)射電磁波地現(xiàn)象。為描述熱輻射而引入： a、單色幅出度—溫度為T的物體單位面積上發(fā)射的波長在?—?+d?內(nèi)幅射能,與波長間隔d?的比值。,b、幅射出射度—單位時間內(nèi)從物體單位面積上發(fā)射的各種波長的總幅射能（幅出度）,c、黑體—在任何溫度下對任何波長的幅射吸收率都等于1的物體。,光的量子性,?黑體幅射規(guī)律,.,斯特潘—波爾茲曼定律,維恩位移定律,,,.,光子：E= pc = h?，p = h / ? (E2 = p2c2 + E02),（ 為遏止電壓),光電效應(yīng) a光電效應(yīng)是金屬中電子在光照射下釋放電子的現(xiàn)象。 b規(guī)律：?光電子數(shù)正比于光強；?光電子動能與入射光頻率有關(guān)，而與光強無關(guān)，且存在紅限頻率；?光電子發(fā)射具有“瞬時性”。,（?0為決定金屬性質(zhì)的恒量）,截止頻率,為金屬的逸出功,愛因斯坦方程：,康普頓效應(yīng),波長變長的X射線的散射稱為compton散射。,,規(guī)律：,解釋：光子與電子的完全彈性碰撞。其意義是證明了光子理 論的正確和能量守恒、動量守恒在微觀領(lǐng)域內(nèi)成立。,量子力學基礎(chǔ),1. 玻爾氫原子理論： 1)、定態(tài)假設(shè)：原子系統(tǒng)中，原子具有一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，處在這個狀態(tài)中的電子雖作加速運動，但不輻射能量，這個狀稱為原子的定態(tài)。,,2)、量子化條件,.,3)、躍遷假設(shè)：電子可以從一個軌道躍遷到另一軌道，在這種情況下，兩個運動狀態(tài)的能量差以光子的形式輻射出來（或 吸收光子），其頻率由量子規(guī)則來決定。,用玻爾理論解釋氫原子：,軌道是量子化的：,能量是量子化的：,導(dǎo)出里德伯常數(shù)：,,解釋氫光譜: nf = 1, 2, 3, …對應(yīng)賴曼、巴耳末、帕邢…系,2.實物粒子的波粒二象性,.,?De.Broglie關(guān)系式：實物粒子 E= h?，p = h / ? （與光子類似）,在非相對論條件下：,,?一個電子在電壓U的作用下加速到時的De. Brogle波長：,,?,,,3 不確定關(guān)系式：,附：幾個數(shù)值：,,,