大学物理ppt下册.ppt

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1.1.简谐运动的特征及其表达式简谐运动的特征及其表达式简谐运动的特征及其表达式简谐运动的特征及其表达式力与位移成正比且反向。

力与位移成正比且反向。

动力学特征动力学特征:

微分方程：

微分方程：

运动学方程：

运动学方程：

运动学特征运动学特征:

上述四式用以判断质点是否作简谐运动上述四式用以判断质点是否作简谐运动第九章第九章振动振动2.2.能够有初始条件或振动曲线得到运动方程能够有初始条件或振动曲线得到运动方程能够有初始条件或振动曲线得到运动方程能够有初始条件或振动曲线得到运动方程根据初始条件：

根据初始条件：

时，时，,，得得由曲线得到运动方程，结合旋转矢量。

由曲线得到运动方程，结合旋转矢量。

由曲线得到运动方程，结合旋转矢量。

由曲线得到运动方程，结合旋转矢量。

位移位移速度速度加速度加速度3.3.简谐振动的位移、速度、加速度简谐振动的位移、速度、加速度简谐振动的位移、速度、加速度简谐振动的位移、速度、加速度称为称为速度幅速度幅,速度相位比位移相位超前速度相位比位移相位超前/2/2。

称为称为加速度幅加速度幅,加速度与位移反相位。

加速度与位移反相位。

动能动能势能势能以水平弹簧振子为例讨论简谐振动系统的能量。

以水平弹簧振子为例讨论简谐振动系统的能量。

系统总的机械能：

系统总的机械能：

二二简谐运动的能量简谐运动的能量相位相位逆时针方向逆时针方向M点在点在x轴上轴上投影投影（P点点）的运动规律的运动规律：

的长度的长度旋转的角速度旋转的角速度旋转的方向旋转的方向与参考方向与参考方向x的夹角的夹角振动振幅振动振幅A振动圆频率振动圆频率1.旋转矢量与简谐运动对应关系旋转矢量与简谐运动对应关系三三旋转矢量旋转矢量例：

简谐振动的表达式及确定方法：

例：

简谐振动的表达式及确定方法：

然后确定三个特征量：

然后确定三个特征量：

、A、旋转矢量法确定旋转矢量法确定：

先在先在X轴上找到相应轴上找到相应x0，有有两个旋转矢量，由两个旋转矢量，由v的的正负正负来确定其中的一个来确定其中的一个P8例；P15例P37：

1-5、7、14、15第十章波动1、四个物理量的联系及波函数的标准形式、四个物理量的联系及波函数的标准形式上式代表上式代表xx11处质点的简谐运动方程。

处质点的简谐运动方程。

x一定。

令x=x1，则质点位移y仅是时间t的函数。

22、波函数的物理意义、波函数的物理意义同一波线上任意两点的振动位相差同一波线上任意两点的振动位相差:

即t一定。

令t=t1，则质点位移y仅是x的函数。

为此时刻的波形。

x、t都变化*能够由已知点的运动方程得到波函数。

能够由已知点的运动方程得到波函数。

如已知x0点的运动方程为：

则波函数为：

*掌握由波形得到波函数方法。

掌握由波形得到波函数方法。

介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前.11惠更斯原理惠更斯原理四惠更斯原理四惠更斯原理波的衍射、反射和折射波的衍射、反射和折射波在传播过程中遇到障碍物，能绕过障碍物的边缘，在波在传播过程中遇到障碍物，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播障碍物的阴影区内继续传播.22波的衍射波的衍射频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象，称为终减弱的现象，称为波的干涉现象波的干涉现象.3波的干涉波的干涉波源振动波源振动干涉现象干涉现象的定量讨论的定量讨论*传播到传播到P点点引起振动的振幅为：

引起振动的振幅为：

定值定值合振幅最大合振幅最大当当合振幅最小合振幅最小当当干涉的位相差条件干涉的位相差条件讨讨论论当当时（半波长偶数倍）时（半波长偶数倍）合振幅最大合振幅最大当当时（半波长奇数倍）时（半波长奇数倍）合振幅最小合振幅最小干涉的波程干涉的波程差条件（当初相位相同时）差条件（当初相位相同时）1驻波驻波方程方程同一介质中，两列振幅相同的相干波在同一条直线同一介质中，两列振幅相同的相干波在同一条直线上沿相反方向传播叠加后就形成驻波。

上沿相反方向传播叠加后就形成驻波。

驻波驻波结论：

结论：

11、相邻波节（波腹）的间距为半个、相邻波节（波腹）的间距为半个波长。

波长。

2、相邻两波节间各点振动相位相同，、相邻两波节间各点振动相位相同，一波一波节两侧各点振动相位相反节两侧各点振动相位相反会分析波节波腹的位置。

会分析波节波腹的位置。

当波从波疏介质垂直入射到波密介质当波从波疏介质垂直入射到波密介质,被反射到波疏介质时形成被反射到波疏介质时形成波节波节.入射波与反入射波与反射波在此处的相位时时射波在此处的相位时时相反相反,即反射波在即反射波在分分界处界处产生产生的相位的相位跃变跃变，相当于出现了半个，相当于出现了半个波长的波程差，称波长的波程差，称半波损失半波损失.22相位跃变相位跃变（半波损失）（半波损失）33驻波的能量驻波的能量ABC波波节节波波腹腹势能势能动能动能势能势能观察者观察者向向波源运动波源运动+，远离远离-波源波源向向观察者运动观察者运动-，远离远离+波源和观察者接近时，波源和观察者接近时，波源和观察者背离时，波源和观察者背离时，六多普勒效应六多普勒效应P53例1、例2；P63例；P69例；P88：

1-5、7、8、10、11、12、13、14、20、21、24、29光的干涉光的干涉杨氏双缝（分波振面）杨氏双缝（分波振面）薄膜干涉（分振幅）薄膜干涉（分振幅）等厚等厚干涉干涉劈尖劈尖牛顿环牛顿环波波动动光光学学光的衍射光的衍射（夫琅禾费）（夫琅禾费）单缝衍射单缝衍射光栅衍射光栅衍射光的偏振光的偏振三种偏振态三种偏振态自然光自然光线偏振光线偏振光部分偏振光部分偏振光起（检）偏方法起（检）偏方法偏振片偏振片（二向色性二向色性）利用反射与折射利用反射与折射十一章内容结构十一章内容结构（横波）（横波）圆孔衍圆孔衍射射1相干光的产生相干光的产生11）原理：

）原理：

由普通光源获得相干光，必须将同一光源上由普通光源获得相干光，必须将同一光源上同一点或极小区域（可视为点光源）发出的一束同一点或极小区域（可视为点光源）发出的一束光分成两束，让它们经过不同的传播路径后，再光分成两束，让它们经过不同的传播路径后，再使它们相遇，这时，这一对由同一光束分出来的使它们相遇，这时，这一对由同一光束分出来的光的频率和振动方向相同，在相遇点的相位差也光的频率和振动方向相同，在相遇点的相位差也是恒定的，因而是相干光。

是恒定的，因而是相干光。

22）方法）方法：

振幅分割法；波阵面分割法振幅分割法；波阵面分割法一一相干光相干光实实验验装装置置p二二杨氏杨氏双缝干涉实验双缝干涉实验波程差波程差加强加强减弱减弱暗纹暗纹明纹明纹屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为条纹间距条纹间距物理意义物理意义：

光在介质中通过的光在介质中通过的几何路程折算到同一时间内在真空几何路程折算到同一时间内在真空中的路程中的路程.

（1）光程光程光在媒质中传播的几何路程（波程）与媒质折射率光在媒质中传播的几何路程（波程）与媒质折射率的乘积的乘积由于均匀介质有：

由于均匀介质有：

相位差和光程差的关系相位差和光程差的关系：

光程差：

光程差：

（2）光程差光程差（两光程之差两光程之差）上式中的波长为真空中波长。

上式中的波长为真空中波长。

反反射光的光程差射光的光程差加加强强减减弱弱PLDC34E5A1B21.均匀均匀薄膜干涉薄膜干涉（等倾干涉等倾干涉）四薄膜干涉四薄膜干涉2.非均匀非均匀薄膜干涉（等厚干涉）薄膜干涉（等厚干涉）明纹明纹暗纹暗纹干涉条件干涉条件=明暗条纹对应的厚度明暗条纹对应的厚度d明纹明纹暗纹暗纹讨论讨论

（1）棱边处棱边处为暗纹为暗纹有有“半波损失半波损失”

（2）相邻明纹（暗纹）间的厚度差相邻明纹（暗纹）间的厚度差（3）条纹间距条纹间距光程差光程差明纹明纹暗纹暗纹暗环半径暗环半径明环半径明环半径1两两相邻相邻半波带上半波带上对应点对应点发的光在发的光在PP处干涉相消形成暗纹处干涉相消形成暗纹2b2AB半波带半波带半波带半波带1/2/2C五五单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射*SffbpBA0菲涅耳半波带法：

菲涅耳半波带法：

作若干垂直于作若干垂直于束光、间距为入射光波长束光、间距为入射光波长一半的平行平面如图所示，这些平行平面把缝处的波阵面一半的平行平面如图所示，这些平行平面把缝处的波阵面AB分分成面积相等的若干个带，称为成面积相等的若干个带，称为菲涅耳半波带。

菲涅耳半波带。

上式在衍射角较小时成立，中央明纹是其他明纹宽度的2倍。

六六圆孔的夫琅禾费衍射圆孔的夫琅禾费衍射*光学仪器的通光孔径光学仪器的通光孔径两两艾艾里斑中心的角距离等于每个里斑中心的角距离等于每个艾艾里斑的半角宽度里斑的半角宽度七光栅七光栅（b+b）sin=kk=0,1,2,3-光栅方程。

光栅方程。

xf0屏屏ab（）bbsin+八八自然光、偏振光、部分偏振光自然光、偏振光、部分偏振光线偏振光线偏振光光振动垂直板面光振动垂直板面光振动平行板面光振动平行板面自然光自然光平行板面的平行板面的光振动较强光振动较强垂直板面的垂直板面的光振动较强光振动较强部分偏振光部分偏振光PPE0E=E0cosI0I九九马吕斯定理马吕斯定理n1n2iBiBr线偏振光线偏振光S非非布儒斯特布儒斯特角角入射入射,反、折射光均为部分偏振光反、折射光均为部分偏振光布儒斯特布儒斯特角入射角入射反射光为线偏振光反射光为线偏振光起偏振起偏振角角布儒斯特角布儒斯特角十十布儒斯特定律布儒斯特定律P99：

例1、2；P105：

例1；P110：

例；P124：

例1；P127：

例1；P140：

例；P142：

例P166：

1-7、8、9、12、13、14、15、21、23、24、25、26、27、29、31、34、35、36一一斯特藩斯特藩玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律维恩位移定律维恩位移定律（11）斯特藩斯特藩玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律

（2）维恩位移定律维恩位移定律十五章量子物理二二光子光子爱因斯坦方程爱因斯坦方程爱因斯坦方程爱因斯坦方程逸出功逸出功19201920年，美国物理学家康普顿在观察年，美国物理学家康普顿在观察XX射线被物质散射线被物质散射时，发现射时，发现散射散射线中含有线中含有波长波长发生发生变化变化了的成分了的成分.三三康普顿效应康普顿效应康普顿波长康普顿波长康普顿公式康普顿公式光子光子电子电子电子电子光子光子

（1）1890年瑞典物理学家里德伯给出氢年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式原子光谱公式波数波数里德伯常数里德伯常数四四氢原子的玻尔理论氢原子的玻尔理论（22）玻尔的三个假设玻尔的三个假设假设一假设一电子在原子中，可以在一些电子在原子中，可以在一些特定特定的轨道上的轨道上运动而运动而不不辐射电磁波，这时原子处于辐射电磁波，这时原子处于稳定稳定状态（状态（定态定态），），并具有一定的能量并具有一定的能量.量子化条件量子化条件频率条件频率条件假设二假设二电子以速度电子以速度在半径为在半径为的圆周上绕核运的圆周上绕核运动时，只有电子的动时，只有电子的角动量角动量等于等于的的整数倍整数倍的那些的那些轨道是轨道是稳定稳定的的.主主量子数量子数假设三假设三当原子从高能量当原子从高能量的定态跃迁到低能量的定态跃迁到低能量的定态时，要发射频率为的定态时，要发射频率为的光子的光子.由假设由假设2量子化条件量子化条件由牛顿定律由牛顿定律,玻尔半径玻尔半径（3）氢原子能级公式）氢原子能级公式第第轨道电子总能量轨道电子总能量（电离能）（电离能）基态基态能量能量激发态激发态能量能量