大學(xué)物理演示文檔
.,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(dāng)x=x0=定值時(shí),波動方程為平衡位置 在x0處,的質(zhì)點(diǎn)的振動方程。,2). 當(dāng) t=t0 =定值時(shí),波動方程,波形方程,3)當(dāng)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(xué) 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(qiáng)(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(shí),明紋,暗紋,增透膜,當(dāng)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(qiáng)(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(gè)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(diǎn)的振動,可以由S面上所發(fā)出的子波在該點(diǎn)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(gè)波帶。,當(dāng) (17-22)時(shí),,實(shí)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(xué)儀器分辨率=,四. 光柵衍射,明紋(譜線)位置,.,缺級條件:同時(shí)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(dāng) =布儒斯特角時(shí),,偏 振,.,分子動理論要求內(nèi)容:,一)一個(gè)重要的方程,二)三個(gè)重要的統(tǒng)計(jì)規(guī)律:,1)壓強(qiáng)公式,2)溫度公式,3)能量均分原理(平衡態(tài)中,均分到每個(gè)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(xué)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(fù)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(xué)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(xué)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(gè)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(jī)不可制造。,2. 克勞修斯表述,熱力學(xué)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(jìn)行!,2)一切實(shí)際過程,都是不可逆過程!,三、熱力學(xué)第二定律,不可能制造一種機(jī)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(yùn)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(xué)形式,,它蘊(yùn)含各種相對論效應(yīng)。,所有的慣性系是等價(jià)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(shí)空觀,1理想實(shí)驗(yàn),(一). 同時(shí)的相對性,2(異地兩事件)同時(shí)性與參考系有關(guān)。,由洛侖茲變換,當(dāng) , 時(shí) ,,.,(二)長度的相對性,洛侖茲收縮公式,固有長度 :,棒沿運(yùn)動方向的長度收縮了 。,Y,X,O,X1,X2,Y,X,O,X1,X2,棒相對于觀測者靜止時(shí)的長度。,為棒的固有長度 ,,v為棒相對于觀察者的速度。,運(yùn)動的鐘變慢,(三)時(shí)鐘的延緩,為固有時(shí)間,指相對事件發(fā)生的地點(diǎn)靜止 的參考系中所觀測 的時(shí)間。 (同一地點(diǎn)發(fā)生的兩個(gè)事件的時(shí)間間隔)。,.,三. 狹義相對論動力學(xué)的幾個(gè)結(jié)論,1質(zhì)速公式,式中m0是相對于觀測者靜止時(shí)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(yùn)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(shí)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(qiáng);光電子動能與入射光頻率有關(guān),而與光強(qiáng)無關(guān),且存在紅限頻率;光電子發(fā)射具有“瞬時(shí)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(xué)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(gè)狀態(tài)中的電子雖作加速運(yùn)動,但不輻射能量,這個(gè)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(gè)軌道躍遷到另一軌道,在這種情況下,兩個(gè)運(yùn)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(shí)物粒子的波粒二象性,.,De.Broglie關(guān)系式:實(shí)物粒子 E= h,p = h / (與光子類似),在非相對論條件下:,一個(gè)電子在電壓U的作用下加速到時(shí)的De. Brogle波長:,Å,3 不確定關(guān)系式:,附:幾個(gè)數(shù)值:,