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*,物理学,第五版,*,第七章 恒定磁场,物理学,第五版,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,大学物理振动波动复习资料,大学物理振动波动复习资料大学物理振动波动复习资料,主 要 内 容,一、振动,二、波动,三、光的干涉,四、光的衍射,五、光的偏振,六、量子物理,2,主 要 内 容,一、振动,二、波动,三、光的干涉,四、光的衍射,五、光的偏振,六、量子物理,30%,选择、填空、计算,40%,选择、填空、计算,30%,主要以选择填空,3,主 要 内 容,一、振动,二、波动,三、光的干涉,四、光的衍射,五、光的偏振,六、量子物理,4,二 掌握,描述简谐运动的旋转矢量法和图线表示法，并会用于简谐运动规律的讨论和分析,.,一 掌握,描述简谐运动的各个物理量（特别是相位）的物理意义及各量间的关系,.,一、振动,基本要求：,三 掌握,简谐运动的基本特征，能根据给定的初始条件写出一维简谐运动的运动方程，并理解其物理意义,.,四 理解,同方向、同频率简谐运动的合成规律,.,5,基本概念：,简谐振动、振幅、频率、相位、简谐振动方程、旋转矢量、振动能量、同方向同频率谐振动的合成,二 主要内容,1,、简谐振动及其特征,弹性回复力,简谐运动的特征：,加速度 与位移的大小,x,成正比，方向相反,证明题,6,2,、描述谐振动的物理量,（,1,）振幅,图,（,2,）周期、频率,弹簧振子周期,周期,频率,圆频率,周期和频率仅及振动系统,本身,的物理性质有关,7,相位的意义,:,表征任意时刻（,t,）物体振动状态,.,物体经一周期的振动，相位改变,.,（,3,）相位,相 位,初相位,（,4,）相位差,讨论,相位差：表示两个相位之差,1,）,对,同一,简谐运动，相位差可以给出两运动状态间变化所需的时间,8,9,2,）,对于两个,同,频率,的简谐运动，相位差表示它们间,步调,上的,差异,（解决振动合成问题）,.,同步,为其它,超前,落后,反相,10,3,、旋转矢量,用旋转矢量求相位,用旋转矢量画振动曲线,几种常见的简谐振动,1,）弹簧振子：,2,）单摆：,11,4,、谐振动的能量,5,、同方向同频率谐振动的合成,合振动为,线性回复力是,保守力,，作,简谐,运动的系统,机械能守恒,.,12,两个,同,方向,同,频率简谐运动,合成,后仍为,同,频率的,简谐,运动,（,1,）当,（,2,）当,合振动加强,合振动减弱,（,3,）一般情况，两分振动既不同相也不反相，则合振动振幅在,A,1,+A,2,和,|A,1,-A,2,|,之间取值。,13,振动练习题,14,理解,描述简谐波的各物理量的意义及各量间的关系,.,理解,机械波产生的条件,掌握由已知质点的简谐运动方程得出平面简谐波的波函数的方法理解波函数的物理意义,理解波的能量传播特征,;,三,了解,惠更斯原理和波的叠加原理,.,理解波的相干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件,.,四,理解,驻波及其形成，了解驻波和行波的区别,.,五,了解,机械波的多普勒效应及其产生的原因,.,二、波动,基本要求,15,振动和波动的关系：,波动,振动的传播；,振动,波动的成因,波动的种类：,机械波、电磁波、物质波,16,概念：,机械波、横波、纵波、振幅、频率、波长、波速、波函数、波的能量,二 主要内容,1,、机械波的产生条件,能传播机械振动的媒质（空气、水、钢铁等）,（,2,）,介质,作机械振动的物体（声带、乐器等）,（,1,）,波源,波是运动状态的传播,，,介质的质点并不随波传播,.,注意,17,3,、波长 波的周期和频率 波速,波长：,同一波线上，两个相邻的、相位差为,2,的振动质点间,的距离。即一个完整波形的长度。用表示。,2,、横波及纵波,（,1,）横波,特点：,波传播方向上各点的振动方向及波传播方向垂直,（,2,）纵波,（又称疏密波）,特点,：质点的振动方向及波传播方向一致,O,y,A,A,-,18,周期,T,波传过一波长所需的时间,，,或一完整波通过波线上某点所需的时间,.,频率,单位时间内波向前传播的完整波的数目,.,（,1,内向前传播了几个波长）,决定于介质的性质（弹性模量和密度）,波在介质中传播的速度,波速,四个物理量的联系,19,（,2,）波函数的物理含义,（波具有时间的周期性）,1,）,一定，,变化,表示 点处质点的振动方程（的关系）,4,、波函数及其物理意义,（,1,）平面简谐波的波函数,20,y,o,x,2,）,一定 变化,该方程表示 时刻波传播方向上各质点的位移,即 时刻的波形（的关系）,21,方程表示在不同时刻各质点的位移，即不同时刻的波形，体现了波的传播,.,O,3,）、,都变,从形式上看：,波动是波形的传播,.,从实质上看：,波动是振动的传播,.,对波动方程的各种形式，应着重从物理意义上去理解和把握,.,22,5,、平面简谐波的能量,体积元在平衡位置时，动能、势能和总机械能均最大,.,体积元的位移最大时，三者均为零,.,(,1,),在波动传播的介质中，任一体积元的动能、势能、总机械能均随 作周期性变化，且变化是,同相位,的,.,(,2,),任一体积元都在不断地接收和放出能量，即不断地传播能量,.,任一体积元的机械能不守恒,.,波动是能量传递的一种方式,.,23,驻 波,（,1,）驻波的形成,条件 两列振幅相同的相干波相向传播,（,2,）、驻波方程,驻波方程,正向,负向,或,24,驻波方程,讨论,1,0,(,1,),振幅 随,x,而异,与时间无关,25,当,为波节,(,的奇数倍,),为波腹,当,时,(,的偶数倍,),时,26,相邻,波腹（节）,间距,相邻波,腹,和波,节,间距,结论,有些点始终不振动,有些点始终振幅最大,.,x,y,波节,波腹,振幅包络图,27,(,2,),相位分布,结论,相邻两波节间各点振动相位相同,28,结论 一波节两侧各点振动相位相反,x,y,29,（,1,）已知振动方程写波动方程,（,2,）已知波形曲线写波函数,（,3,）写反射波波动方程,必考题型！,波动练习题,30,例,一简谐波沿 轴,正,向传播，已知振幅、频率和速度分别为 ，设 时的波形曲线如图，,求,1,）处质点振动方程；,2,）该波的波函数,.,波函数,解：,31,例,一简谐波沿 轴,正,向传播，已知 点振动曲线如图，,求,1,）点振动方程、,2,）波函数。,波函数,32,2,如图,一平面简谐波从无限远处向右传播，波速 ，波线上一点,P,的振动,方程为 ，点,Q,位于,P,左端,0.5 m,处，分别以,P,、,Q,为坐标原点，写出波动方程,.,0.5 m,Q,P,x/,m,33,解,(,1,),以点,P,为坐标原点建立坐标如图,波动方程为,O,Q,P,x/,m,34,波动方程为,点,Q,振动在时间上超前点,P,(,2,),若以点,Q,为坐标原点,(,如图,),则点,P,的坐标,O,0.5m,Q,P,x/,m,35,主 要 内 容,一、振动,二、波动,三、光的干涉,四、光的衍射,五、光的偏振,六、量子物理,36,三、波的干涉,（,1),波的迭加原理,波传播的独立性：,两列波在某区域相遇后再分开，传播情况及未相遇时相同，互不干扰,.,波的叠加性：,在相遇区，任一质点的振动为二波单独在该点引起的振动的合成,.,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终减弱的现象，称为,波的干涉现象,.,相干条件,：,频率相同、振动方向相同、相位差恒定。,(2),波的干涉,37,(3),干涉加强和减弱的条件,合振幅最大,(,相长干涉,),合振幅最小,(,相消干涉,),当相位差不满足上述条件时，合振幅介于最大和最小之间。,38,若 ，则上述条件变为,合振幅最大,(,相长干涉,),合振幅最小,(,相消干涉,),或,或,称为波程差,（波走过的路程之差）,39,相干光,振动方向相同；,相位差恒定。,频率相同；,1.,相干条件,2.,利用,普通光源获得相干光,的方法,(1),分波阵面法；,(2),分振幅法。,此外，,激光是目前最理想的相干光源。,三、光程 光程差,1.,光程:,nr,2.光程差,=,n,2,r,2,n,1,r,1,3.光程差及相位差关系,40,一、双缝干涉,2.,光程差,4.,暗纹条件,1.条纹间距,三、光的干涉,干涉结果,：,白光入射,时中央为白色亮纹，其它各级为彩条纹。,且,随着级次,k,的增大,，,条纹将发生重叠,。,（等间距）,单色光入射时为一组明暗相间的直条纹。,3.,明纹条件,=d sin,41,2.,光程差,（,入射光,垂直入射时,）,1.,干涉条纹,复色光入射,时，则干涉条纹为,彩色条纹,。,四、薄膜干涉,单色光入射时为,明暗相间的同心圆环。,越向外侧，条纹越细越密。,3.明环条件,4.,暗环条件,e,42,暗纹条件:,六、等厚干涉,单色光入射,明纹条件:,条纹宽度,光程差,干涉条纹,：,及棱边平行的明暗相间的直条纹,（,等距,）,。,43,1,0.047,0.017,0.047,0.017,-2(,/,a,),-(,/,a,),/,a,2(,/,a,),2.,单缝衍射的光强分布,一、单缝衍射,单色光入射,1.,衍射图样,单色光入射,，为,明暗相间直条纹,。,中央条纹宽度是其它条纹的两倍，且最亮。,四、光的衍射,相对光强曲线,0,sin,I,/,I,0,3.,明纹宽度,44,一、单缝衍射,单色光入射,5.,条纹特点,波长越长，狭缝越窄，则条纹越宽，衍射越明显。,（2）,明暗纹条件,暗,纹条件,明,纹条件,（1）单缝上下边缘衍射光线的光程差,=a sin,a,/2,B,A,半波带,半波带,半波带,半波带法,4.,明暗纹条件分析,45,主 要 内 容,一、振动,二、波动,三、光的干涉,四、光的衍射,五、光的偏振,六、量子物理,46,光栅衍射,光的偏振,47,预祝大家期末考试顺利,！,48,谢谢观赏,