大學物理演示文檔
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.,振動與波小結,一. 振動,1. 描述,,諧振方程,圖示法,振動曲線,旋轉矢量,(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),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,由介質性質決定,與波源無關。,.,3 .能量(1)質元,,,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,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: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)象在內的,能量守恒與轉化定律。,,內能是,1). 理想氣體內能:,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,.,,,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,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。,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。,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論,1.質速公式,式中m0是相對于觀測者靜止時的質量,叫靜質量;m叫動質量,2. 相對論動量,3. 質能公式,相對論動能,,靜止能量,4.相對論動量與能量的關系,5. 光子:,.,1熱幅射 ?熱幅射是物體內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?內幅射能,與波長間隔d?的比值。,b、幅射出射度—單位時間內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 a光電效應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,而與光強無關,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,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、動量守恒在微觀領域內成立。,量子力學基礎,1. 玻爾氫原子理論: 1)、定態(tài)假設: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: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:,導出里德伯常數(shù):,,解釋氫光譜: nf = 1, 2, 3, …對應賴曼、巴耳末、帕邢…系,2.實物粒子的波粒二象性,.,?De.Broglie關系式: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 不確定關系式:,附:幾個數(shù)值:,,,- 配套講稿:
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