大學(xué)物理第14講課課件

1895年12月28日：發(fā)表《關(guān)于一種新射線》，引起轟動，影響深遠。

1895年12月22日：倫琴拍攝歷史上第一張X射線照片----他夫人手的照片（現(xiàn)在保存在慕尼黑德國國家博物館）。X射線特點：不帶電，穿透本領(lǐng)強。許多科學(xué)家（史密斯、克魯克斯、湯姆孫……）都遇到過類似情況，但放過機遇。在醫(yī)學(xué)、工業(yè)技術(shù)中廣泛應(yīng)用。(在消息傳到美國的第四天，就成功用于為傷員取出腿里的子彈)導(dǎo)致放射性發(fā)現(xiàn)（為探尋X射線的產(chǎn)生，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性并榮獲1903年諾貝爾物理獎）。打開晶體結(jié)構(gòu)研究的大門?！捎赬射線的發(fā)現(xiàn)具有重大的理論意義和實用價值，倫琴于1901年獲得首屆諾貝爾物理學(xué)獎。X

射線的本質(zhì)是什么？－－科學(xué)史上的一場激烈爭論。1912年，德國慕尼黑大學(xué)物理學(xué)講師勞厄（1879-1960）完成判決性實驗：用晶體作天然光柵進行X射線衍射實驗。X射線管鉛板閃鋅礦晶體底片勞厄斑晶體：三維結(jié)構(gòu)空間立體光柵曝光數(shù)小時一箭雙雕：既證明了X射線的波動性，又肯定了晶體空間點陣理論，榮獲1914年諾貝爾物理學(xué)獎。X

射線本質(zhì)：原子內(nèi)層電子躍遷或加速器中電子運動產(chǎn)生的電磁波。（10-3~1nm）晶體點陣其尺度可與X射線波長相比擬尋求勞厄?qū)嶒灥睦碚摻忉專河锢韺W(xué)家亨利.布拉格（1862－1942），勞倫斯.布拉格（1890－1971）父子獲1915年諾貝爾物理獎。布拉格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)對倫琴射線衍射的研究：d晶格常數(shù)(晶面間距)θ掠射角光程差:干涉加強條件（布拉格公式）：AθθO...C.Bdθ符合上述條件時，各層晶面的反射線干涉后將相互加強。X射線衍射應(yīng)用：1.如果晶格常數(shù)已知，可以用來測定X射線的波長，進行倫琴射線的光譜分析。

2.如果X

射線的波長已知，可以用來測定晶體的晶格常數(shù)，進行晶體的結(jié)構(gòu)分析。3.DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)—分子生物學(xué)誕生?？死锟?，沃森：1953年發(fā)現(xiàn)ＤＮＡ雙螺旋結(jié)構(gòu)，獲1962年諾貝爾生理學(xué)、醫(yī)學(xué)獎第四篇振動與波動小結(jié)一、復(fù)習(xí)要點：第12章：簡諧振動特征量,運動方程,能量,同一直線上、同頻率簡諧振動的合成，第13章：平面簡諧行波,特征量波函數(shù)，能流密度,多普勒效應(yīng)波的干涉，駐波

第14章：光程，光的干涉（楊氏雙縫，薄膜等厚干涉）光的衍射（單縫、光柵夫瑯和費衍射）光的偏振（起偏、檢偏、馬呂斯定律、布儒斯特定律）1.簡諧振動初相位的求解（解析法、旋轉(zhuǎn)矢量法）二、重難點說明解析法：旋轉(zhuǎn)矢量法：AxPt0uoAtPt0To振動曲線和波形曲線空間、時間上的周期性沿波傳播方向的滯后效應(yīng)注意參考點振動方程波動方程（以原點為參考點）2.平面簡諧行波的理解及波函數(shù)的求解(1)

x:離參考點的距離比參考點相位滯后“-”比參考點相位超前“+”(2)注意：3.波的干涉與駐波波的相干條件，干涉相長與相消位置的計算；駐波的形成條件，駐波特點：特別是相位分布；與駐波相關(guān)的計算：常見的情況為已知入射波方程，求反射波方程，及兩波疊加形成駐波后的波節(jié)或波腹位置。注意半波損失4.能量問題孤立系統(tǒng)，機械能守恒非孤立系統(tǒng)，dE不守恒質(zhì)點諧振動能量介質(zhì)元波動能量孤立諧振系統(tǒng)（以平衡位置為坐標(biāo)原點和勢能零點）波的強度—能流密度駐波的能量特征：不向前傳播能量，在波腹、波節(jié)附近周期性轉(zhuǎn)移。5.光的干涉和衍射干涉：有限個分立的相干波的疊加核心問題：光程差（相位差）的計算用于具體問題得出不同計算式，弄清道理、掌握特點典型裝置：楊氏雙縫、劈尖、牛頓環(huán)衍射：無限個連續(xù)子波相干疊加重點掌握：單縫衍射（半波帶法、振幅矢量疊加法）；光柵衍射（光柵公式、缺極、復(fù)合光入射）裝置屏單縫雙縫d光程差明暗紋條件明

暗條紋特征平行于縫的等亮度、等間距、明暗相間條紋條紋變化平行于棱邊，明暗相間條紋，棱邊為暗紋以接觸點為中心的明暗相間的同心圓環(huán)，條紋內(nèi)疏外密干涉裝置：明

暗邁克爾孫干涉儀等傾干涉等厚干涉單縫夫朗和費衍射（半波帶概念）0中央明紋平行光垂直入射I屏幕平行光非垂直入射光柵夫朗和費衍射光柵衍射是N縫干涉和N個單縫衍射的總效果光柵常數(shù)d光柵公式缺級最高級次僅適用于平行光垂直入射的情況，非垂直入射需根據(jù)光程差公式分析

白光入射中央零級主明紋為白色，其余各級為彩色光譜，高級次重疊；要能夠計算復(fù)色光入射光譜的重疊問題。光學(xué)儀器分辨率光的干涉、衍射和偏振典型計算(1)利用雙縫干涉光強隨位置x的變化規(guī)律，計算各級亮紋位置、亮紋寬度及改變相關(guān)參數(shù)及光程等因素對干涉條紋的影響。(2)根據(jù)干涉條紋形態(tài)、條紋間距、級次等信息計算薄膜厚度、折射率，檢測光學(xué)器件幾何形態(tài)，計算增反、增透膜厚度。(3)利用單縫衍射明暗紋條件計算各級明紋位置、寬度及改變相關(guān)參數(shù)對衍射條紋的影響。利用光柵公式計算主極大位置，結(jié)合觀察范圍限制和缺極條件計算屏上可觀測到的條紋級數(shù)。計算復(fù)合光入射時的光譜重疊問題。(4)利用馬呂斯定律計算不同偏振態(tài)的光通過偏振片和偏振片組后的光強；利用布儒斯特定律計算介質(zhì)折射率、討論光的偏振態(tài)等。練習(xí)1一質(zhì)點作簡諧振動，其振動曲線如圖所示。根據(jù)此圖，它的周期

，用余弦函數(shù)描述，其初相。解：由振動曲線和旋轉(zhuǎn)矢量圖可知振動初相 由旋轉(zhuǎn)矢量法確定t’坐標(biāo)系中O點和P點振動的初相：練習(xí)2已知一沿x軸正向傳播的平面余弦波在時的波形如圖所示，且周期。(1)寫出O點和P點的振動表達式；(2)寫出該波的波動表達式；(3)求P點離O點的距離。（1）令，則所示為時波形解：（2）（3）關(guān)鍵是確定相位差在同時確定多個點的相位時，注意判斷誰的振動超前，合理寫出初相！O點和P點的振動表達式波的波動表達式練習(xí)3已知一駐波在t時刻各點振動到最大位移處，其波形如圖(A)所示，一行波在t時刻的波形如圖(B)所示。試分別在圖(A)、(B)上注明所示的a、b、c、d四點此時刻的運動速度的方向(設(shè)此波為橫波)。(A)(B)四點速度都為0練習(xí)4圖中o處為波源，向左右兩邊發(fā)射振幅為A、角頻率為的簡諧波。已知為波密介質(zhì)反射面。它到o的距離為。試討論o點兩邊合成波的性質(zhì)。

區(qū)域由波源發(fā)出的沿負方向傳播的波的波動方程為：解：這一入射波在反射面引起的振動為則反射波在反射面引起的振動為反射波波動方程為該區(qū)域合成波為為駐波，波腹波節(jié)波源以右區(qū)域：波源向x正方向發(fā)出的波反射波波源以右區(qū)域的合成波是振幅為2A的行波。

練習(xí)5用劈尖干涉法可檢測工件表面缺陷，當(dāng)波長為λ的單色平行光垂直入射時，若觀察到的干涉條紋如圖所示，每一條紋彎曲部分的頂點恰好與其左邊條紋的直線部分的連線相切，則工件表面與條紋彎曲處對應(yīng)的部分(A)凸起，且高度為λ

/4(B)凸起，且高度為λ/2(C)凹陷，且深度為λ/2(D)凹陷，且深度為λ/4相鄰級次膜厚差為

答案（C）平凸透鏡向上移動，將引起條紋向中心收縮；平凸透鏡上（下）移動，將引起條紋如何變化？平凸透鏡向下移動，將引起條紋向外擴張。ee中心處明暗交替變化。練習(xí)6已知：求：1.中央主極大位置2.屏中心F處條紋級次3.屏上可見到哪幾級主明紋？解：由1.

中央主極大練習(xí)73.考慮缺級：屏上級次：共6條主明紋（k=-5級缺級）2.

屏中心F處NO.6光的偏振一、1、B；2、B；3、C；4、C；5、A二、1、;3、

4、垂直2、光軸5、三、1、θ＝45°，α＝45°2、媒質(zhì)Ⅱ，Ш界面上不滿足布儒斯特定律，因此反射光不是線偏振光經(jīng)常不斷地學(xué)習(xí),你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量StudyConstantly,And