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文檔簡介
1、大學(xué)物理(2)復(fù)習(xí)指導(dǎo)根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容的基本要求,學(xué)生應(yīng)該按照三個層次進(jìn)行復(fù)習(xí):掌握、理解、了解。掌握:屬較高要求。對于要求掌握的內(nèi)容(包括定理、定律、原理等的內(nèi)容、物理意義及適用條件)都應(yīng)比較透徹明了,并能熟練地用以分析和計(jì)算工科大學(xué)物理課水平的有關(guān)問題。對于那些能由基本定律導(dǎo)出的定理要求會推導(dǎo)。理解:屬一般要求。對于要求理解的內(nèi)容(包括定理、定律、原理等的內(nèi)容、物理意義及適用條件)都應(yīng)明了,并能用以分析和計(jì)算工科大學(xué)物理課水平的有關(guān)問題。對于那些能由基本定律導(dǎo)出的定理不要求會推導(dǎo)。了解:屬較低要求。對于要求了解的內(nèi)容,應(yīng)該知道所涉及問題的現(xiàn)象和有關(guān)實(shí)驗(yàn),并能對它們進(jìn)行定性解釋,還應(yīng)知
2、道與問題直接有關(guān)的物理量和公式等的物理意義。對于要求了解的內(nèi)容,在經(jīng)典物理部分一般不要求定量計(jì)算,在近代物理部分要求作代表公式性質(zhì)一類的計(jì)算。教學(xué)基本要求一、振動和波動基本要求1.掌握描述簡諧振動和簡諧波的各種物理量(特別是相位)及各量間的關(guān)系。2.理解旋轉(zhuǎn)矢量法。3.掌握簡諧振動的基本特征,能理解一維簡諧振動的微分方程,能根據(jù)給定的初始條件寫出一維簡諧振動的運(yùn)動方程,并理解其物理意義。4.理解同方向、同頻率的兩個簡諧振動的合成規(guī)律。5.理解機(jī)械波產(chǎn)生的條件。掌握由已知質(zhì)點(diǎn)的簡諧振動方程得出平面簡諧波的波函數(shù)的方法及波函數(shù)的物理意義。理解波形圖線。了解波的能量傳播特征及能流、能流密度概念。6.
3、了解惠更斯原理和波的疊加原理。理解波的相干條件,能應(yīng)用相位差和波程差分析、確定相干波疊加后振動加強(qiáng)和減弱的條件。7.理解駐波及其形成條件。了解駐波和行波的區(qū)別。8.了解機(jī)械波的多普勒效應(yīng)及其產(chǎn)生原因。在波源或觀察者單獨(dú)相對介質(zhì)運(yùn)動,且運(yùn)動方向沿著二者連線方向的情況下,能用多普勒頻移公式進(jìn)行計(jì)算。二、波動光學(xué)基本要求1.理解獲得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差和相位差的關(guān)系。能分析、確定楊氏雙縫干涉條紋及薄膜等厚干涉條紋的位置,了解麥克耳孫干涉儀的工作原理。2.了解惠更斯-菲涅耳原理。理解分析單縫夫瑯和費(fèi)衍射分布規(guī)律的方法。會分析縫寬及波長對衍射條紋分布的影響。3.理解光柵衍射公式。會確定
4、光柵衍射譜線的位置。會分析光柵常數(shù)及波長對光柵衍射譜線分布的影響。4.理解自然光和線偏振光。理解布儒斯特定律及馬呂斯定律。了解雙折射現(xiàn)象。了解線偏振光的獲得方法和檢驗(yàn)方法。三、狹義相對論及量子物理基礎(chǔ)基本要求(一)狹義相對論力學(xué)基礎(chǔ)1.了解愛因斯坦狹義相對論的兩個基本假設(shè)。2.了解洛倫茲坐標(biāo)變換。了解狹義相對論中同時性的相對性以及長度收縮和時間膨脹概念。了解牛頓力學(xué)中的時空觀和狹義相對論中的時空觀以及二者的差異。3.理解狹義相對論中質(zhì)量和速度的關(guān)系、質(zhì)量和能量的關(guān)系。(二)量子物理基礎(chǔ)1.理解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及玻爾的氫原子理論。2.理解光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律以及愛因斯坦的光量子理論
5、對這兩個效應(yīng)的解釋,理解光的波粒二象性。3.理解德布羅意的物質(zhì)波假設(shè)及其正確性的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。了解實(shí)物粒子的波粒二象性。4.理解描述物質(zhì)波動性的物理量(波長、頻率)和粒子性的物理量(動量、能量)間的關(guān)系。5.了解波函數(shù)及其統(tǒng)計(jì)解釋。了解一維坐標(biāo)不確定關(guān)系。了解一維定態(tài)薛定諤方程。主要教學(xué)內(nèi)容機(jī)械振動一、簡諧振動的運(yùn)動方程 三個基本特征量:振幅A(取決于振動的能量);角頻率(取決于振動系統(tǒng)本身的性質(zhì));初相位 (取決于初始時刻的選擇)二、簡諧振動的相位 相位決定了t 時刻簡諧振動的狀態(tài)。 三、簡諧振動的運(yùn)動微分方程 振動方程四、由初始條件確定振幅和初相 五、彈簧諧振子的能量 動能:勢能:機(jī)械能:平均
6、能量:六、諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示 旋轉(zhuǎn)矢量 的長度為A,以O(shè)為原點(diǎn)作角速度為的逆時針旋轉(zhuǎn),其端點(diǎn)在 x 軸上的投影點(diǎn)的運(yùn)動為簡諧振動。的長度表示諧振動的振幅 A。 的角速度表示諧振動的角頻率。 | t = 0 與 x 軸的夾角表示諧振動的初相位 。 七、簡諧振動的合成 (1)兩個同頻率同方向簡諧振動的合成: 合振動仍為簡諧振動,合振動的振幅取決于兩個分振動的振幅及其相位差,即振幅初相位(2)兩個不同頻率同方向簡諧振動的合成: 當(dāng)兩個分振動的頻率都很大,而兩個頻率的差值很小時,產(chǎn)生拍的現(xiàn)象,拍頻為:(3)相互垂直的兩個簡諧振動的合成: 若兩個分振動的頻率相同,則合成運(yùn)動的軌跡一般為橢圓;若兩個分振
7、動的頻率為簡單整數(shù)比,則合成的軌跡為李薩如圖形。機(jī)械波一、波的描述 (1)波速、波長、周期、頻率的關(guān)系: (2)簡諧波:如果所傳播的是諧振動,且波所到之處,媒質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)均作同頻率、同振幅的諧振動,這樣的波即為簡諧波。平面簡諧波:波面為平面的簡諧波。 (3)平面簡諧波的數(shù)學(xué)描述: 二、惠更斯原理 波面上的任一點(diǎn)都可看作新的次波源,它們發(fā)出的次波的包絡(luò)面就是以后某一時刻新的波面。三、波的干涉 兩列相干波相遇,在交疊區(qū)域內(nèi)會形成穩(wěn)定的、強(qiáng)弱相間的強(qiáng)度(或振幅)分布。在相差 處,干涉相消;在 處,干涉加強(qiáng)。四、波的能量 (1)平均能量密度: (2)波的強(qiáng)度:五、駐波 駐波是一種特殊的干涉,兩列同振幅的
8、相干波,在一條直線上相向傳播,它們在某些位置上干涉相消,和振幅為零,形成波節(jié);某些位置上干涉加強(qiáng),和振幅最大,形成波幅。六、多普勒效應(yīng) 其中,u為波速,v0、vS分別為觀察著、波源相對于介質(zhì)的運(yùn)動速度,均為代數(shù)量,相向運(yùn)動取正,遠(yuǎn)離運(yùn)動取負(fù)。波動光學(xué)一、光波的疊加 相干疊加: 兩相干光在空間一點(diǎn)P相遇,P點(diǎn)的光強(qiáng)為 其中,I1、I2分別為兩光單獨(dú)存時在P點(diǎn)的光強(qiáng), 是兩光在P點(diǎn)的相位差。當(dāng) 時,光強(qiáng)最大,為當(dāng) 時,光強(qiáng)最小,為二、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 該實(shí)驗(yàn)是用分波面法獲得相干光的典型實(shí)驗(yàn),其干涉條紋是等間距的明暗相間的直條紋,相鄰條紋間的距離為其中,D為雙縫到屏間距,d是雙縫間距。三、等厚干涉1
9、. 薄膜干涉 利用分振幅法獲得相干光產(chǎn)生干涉。 兩束相干光的光程差為:光線垂直入射時,光程差為當(dāng) 時,干涉加強(qiáng); 當(dāng) 時,干涉相消。 2. 劈尖干涉 明紋條件:暗紋條件:3. 牛頓環(huán)明紋半徑:暗紋半徑:四、惠更斯菲涅耳原理 波面上的各點(diǎn)都可以看作相干波的次波波源,它們發(fā)出的次波在空間各點(diǎn)相遇時,其強(qiáng)度分布是次波相干疊加的結(jié)果。五、夫瑯禾費(fèi)單縫衍射 暗紋條件:明紋條件:中央明條紋的線寬度:暗紋中心位置:明紋中心位置:六、光學(xué)儀器的最小分辨角 其中,D是儀器的通光直徑。 七、衍射光柵 光柵方程:其中,a + b為光柵常數(shù),為衍射角。缺級公式:其中,k是缺級主極大的級數(shù),k´是單縫衍射的級
10、數(shù),二者均為整數(shù)。八、馬呂斯定律九、布儒斯特定律狹義相對論一、經(jīng)典力學(xué)時空觀 長度和時間測量時絕對的,與參考系無關(guān)。伽利略坐標(biāo)和速度變換 二、狹義相對論基本假設(shè) 愛因斯坦相對性原理: 在所有慣性系中,一切物理定律都相同,即具有相同的數(shù)學(xué)表達(dá)式。光速不變原理:真空中的光速 c=3.0×108ms-1。 在所有慣性系中,真空中光沿各個方向的速率都等于同一個恒量 c ,與光源和觀察著的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。三、洛倫茲坐標(biāo)變換公式 四、時空的相對性 長度收縮:時間延緩:式中,l0為固有長度,0為固有時間。 五、相對論質(zhì)量、動量 質(zhì)量:動量:式中,m為物體運(yùn)動質(zhì)量,m0為物體的靜止質(zhì)量,v為物體相對于參考系的運(yùn)動速度。 六、相對論能量動能:動量能量關(guān)系:量子物理一、黑體輻射 斯忒藩¾玻耳茲曼定律: 式中=5.67×10-8Wm2K-4,稱為斯忒藩玻爾茲曼常數(shù)。維恩位移定律:式中b=2.897×10-3mK 。 二、普朗克量子假設(shè)和輻射公式能量子:其中,h = 6.626×10 34 js ,為普朗克常數(shù)。 三、光電效應(yīng)遏止電壓Ua和光電子的最大動能關(guān)系:光電效應(yīng)方程:紅限頻率:四、
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