大学物理考点总结.ppt

一一.主要内容回顾主要内容回顾1.几个重要的物理量几个重要的物理量（1）磁感应强度磁感应强度Bo （真空中）（真空中）（2）有磁介质时的磁感应强度有磁介质时的磁感应强度B （总磁场）（总磁场）（3）.磁通量磁通量（4）.载流线圈的磁矩载流线圈的磁矩八八 稳恒磁场稳恒磁场1精选 s 磁化电流面密度磁化电流面密度(6)磁场强度磁场强度 H 2精选2.2.几条基本定律几条基本定律（1）毕奥毕奥-萨伐尔定律萨伐尔定律电流产生磁场电流产生磁场运动电荷产生的磁场运动电荷产生的磁场:（2）安培定律：安培定律：给出了电流元在外磁场中所受力给出了电流元在外磁场中所受力那么，由安培定律推得磁场对运动电荷的洛仑兹力：那么，由安培定律推得磁场对运动电荷的洛仑兹力：3精选3.几个基本定理几个基本定理（磁场方程）（磁场方程）（2）安培环路定理）安培环路定理由此得出稳恒磁场的特性：由此得出稳恒磁场的特性：有旋有旋、无源无源（1）磁场的高斯定理）磁场的高斯定理磁场对载流线圈的作用力矩：磁场对载流线圈的作用力矩：磁力作功：磁力作功：4精选1.有限直导线电流的磁场有限直导线电流的磁场无限长载流直导线无限长载流直导线直导线延长线上直导线延长线上二二二二.一些重要的结论一些重要的结论一些重要的结论一些重要的结论 r：介质相对介电常数：介质相对介电常数无限长载流圆柱体无限长载流圆柱体5精选2.圆电流轴线上某点的磁场圆电流轴线上某点的磁场(1)载流圆环圆心处的载流圆环圆心处的 圆心角圆心角(2)载流圆弧载流圆弧 圆心角圆心角6精选3.长直载流螺线管长直载流螺线管5.环行载流螺线管环行载流螺线管4.无限大载流导体薄板无限大载流导体薄板板上下两侧为均匀磁场板上下两侧为均匀磁场7精选电磁感应、电磁场基本理论部分习题课电磁感应、电磁场基本理论部分习题课哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院第第九九章章电电磁磁感感应应定律定律楞次定律楞次定律麦氏方程组麦氏方程组电动势电动势其它计算其它计算8精选电磁感应、电磁场基本理论部分习题课电磁感应、电磁场基本理论部分习题课哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院电磁感应电磁感应电磁感应电磁感应由磁由磁 生电生电变化磁通量变化磁通量磁场能量磁场能量感应电动势感应电动势动生电动势动生电动势感生电动势感生电动势自感电动势自感电动势互感电动势互感电动势自感磁能自感磁能互感磁能互感磁能9精选十十 振动（谐振动）振动（谐振动）普适普适弹簧弹簧振子振子特点：相位比位移特点：相位比位移x 超前超前/2。特点：相位比速度超前特点：相位比速度超前/2，比位移，比位移x 超前超前。位位 移移谐谐 振振 动动 方方 程程 速速 度度加速度加速度谐振动谐振动特征方程特征方程单摆单摆x=Acos(t+)x=Acos(t+)=0 cos(t+)10精选弹簧弹簧振子振子振幅振幅初相初相频频率率（周周期期）谐谐 振振 动动 参参 数数 谐谐振振动动能能量量 势能势能动能动能总能总能=(t+2)-(t+1)=2-1由初始条件确定由初始条件确定由初始条件确定由初始条件确定相位差相位差关系关系单摆单摆能量与振幅能量与振幅=2 =2/T T=1(同频振动）同频振动）11精选振幅振幅相位相位对对振振幅幅A讨讨论论若若 2 1=(2k+1)(k=0,1,2,)若若 2 1=2k (k=0,1,2,)则则 A=A1+A2振动加强振动加强,合振幅最大。合振幅最大。则则 A=|A1-A2|振动减弱振动减弱,合振幅最小。合振幅最小。附附2：弹簧串并联弹簧串并联同同方方向向同同频频率率谐谐振振动动合合成成旋转矢量旋转矢量附附1：质点在质点在稳定平衡位置附近稳定平衡位置附近的的微小振动微小振动都是都是简谐振动简谐振动。12精选一、波函数一、波函数十一十一 波波 动动1.波波函数函数的普遍形式的普遍形式注意区别：注意区别：波速与波传输中质点的振动速度。波速与波传输中质点的振动速度。2.波中质点振动速度波中质点振动速度3.相位差和波程差相位差和波程差13精选二、波的基本参量二、波的基本参量1.波速（相速）波速（相速）波的波的频率频率仅仅取决于振源的振动频率取决于振源的振动频率而而与介质无关与介质无关。波速波速仅仅取决于介质的性质取决于介质的性质，与振源无关与振源无关。=uT；k=2 /=2例如在固体棒中纵波的波速例如在固体棒中纵波的波速2.频率（角频率、周期）频率（角频率、周期）4.频率、角频率及周期的关系频率、角频率及周期的关系 =u/u=/T3.振幅振幅5.波数波数在无衰减情况下在无衰减情况下波的振幅波的振幅等于等于振源的振幅振源的振幅。=1/Tu=14精选2.总机械能总机械能波只传播波只传播能量能量和和振动状态振动状态，不传播，不传播物质物质。波传播过程中，质元的波传播过程中，质元的动能和势能相等动能和势能相等，且且同相位同相位。三、波的能量三、波的能量3.能流密度能流密度（波的强度）波的强度）单单位位时时间间内内通通过过垂垂直直于于波波传传播播方方向向单单位位面面积积的的平均能量平均能量,称为称为能流密度能流密度,也称也称波的强度波的强度。1.动能和势能动能和势能15精选四、波的干涉四、波的干涉1.合振动振幅合振动振幅2.干涉加强与减弱的条件干涉加强与减弱的条件（1）A=A1+A2 最大最大;式中式中 k=0,1,2,若若 1 1=2 2 ，即对于，即对于同相波源同相波源，则当，则当波程差波程差A=A1+A2 最大，干涉加强；最大，干涉加强；A=A1 A2 最小，干涉减弱。最小，干涉减弱。3.相干条件相干条件(1)振动方向相同；振动方向相同；(2)频率相同；频率相同；(3)相位差恒定。相位差恒定。（2）A=A1 A2 最小。最小。=r2 r1=k 时，时，16精选五、驻五、驻波波1.方程方程2.波腹和波节波腹和波节波腹位置波腹位置波节位置波节位置驻波是一种特殊的振动。不存在能量传播。驻波是一种特殊的振动。不存在能量传播。相邻两波节（腹）间的距离为相邻两波节（腹）间的距离为/2；波节与相邻的波腹间的距离为波节与相邻的波腹间的距离为/4。3.半波损失半波损失波从波从波疏介质波疏介质入射到入射到波密介质，波密介质，在在界面反射界面反射时，时，有有 的相位突变（波程损失半个波长）的相位突变（波程损失半个波长）称称半波损失半波损失。波腹和波节的概念及特点；波腹和波节的概念及特点；波从波从波疏波疏（密）（密）介质介质入射到入射到波密波密（疏）（疏）介质，介质，在界在界面反射时，面反射时，（没）（没）有有半波损失半波损失。17精选波源和接收器接近时，接收器接收到的频率变高。波源和接收器接近时，接收器接收到的频率变高。六、多普勒效应六、多普勒效应1.波源和接收器都静止波源和接收器都静止（波源和接收器在同一直线上运动）（波源和接收器在同一直线上运动）2.波源和接收器运动波源和接收器运动波源和接收器远离时，接收器接收到的频率变小。波源和接收器远离时，接收器接收到的频率变小。波源和接收器静止时，接收器接收到的频率不变。波源和接收器静止时，接收器接收到的频率不变。七、惠更斯原理与波的衍射、折射和反射七、惠更斯原理与波的衍射、折射和反射18精选光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振波波 动动 光光 学学 光程差与相位差光程差与相位差明明暗暗干涉条纹明暗条件干涉条纹明暗条件最大光程差最大光程差衍射条纹衍射条纹明暗条件明暗条件明明暗暗马吕斯定律马吕斯定律布儒斯特定律布儒斯特定律双折射现象双折射现象O光、光、e e 光光十二十二十二十二 波波波波 动动动动 光光光光 学学学学 小小小小 结结结结19精选分振幅法分振幅法光光的的干干涉涉（相相干干光光源源）分波振面法分波振面法杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉菲涅耳双镜菲涅耳双镜洛埃德镜洛埃德镜等倾干涉等倾干涉等厚干涉等厚干涉薄膜干涉薄膜干涉在光垂直入射的情况下在光垂直入射的情况下20精选干涉与衍射的比较：干涉与衍射的比较：光光的的衍衍射射单缝衍射：单缝衍射：圆孔衍射：圆孔衍射：光栅衍射：光栅衍射：光栅衍射条纹是单缝衍射和多光束光栅衍射条纹是单缝衍射和多光束 干涉的综合效果。干涉的综合效果。相同点相同点不同点不同点干涉干涉都是光波相干叠都是光波相干叠加的表现加的表现指有限多的（分立的）光束的相干叠加指有限多的（分立的）光束的相干叠加衍射衍射指波振面上（连续的）无限多子波发出指波振面上（连续的）无限多子波发出的光波的相干叠加的光波的相干叠加半波带法半波带法爱里斑的半角宽度：爱里斑的半角宽度：光栅方程光栅方程21精选杨氏双缝杨氏双缝劈尖干涉劈尖干涉条纹宽度条纹宽度暗纹暗纹明纹明纹单缝衍射单缝衍射牛顿环牛顿环类别类别重重 要要 公公 式式k=0,1,2,.k=0,1,2,.k=1,2,.k=0,1,2,.k=1,2,.k=1,2,.22精选增透增透增反增反1、增透膜与增反膜：、增透膜与增反膜：其他公式：其他公式：3、光学仪器最小分辨角：、光学仪器最小分辨角：2、迈克尔逊干涉仪：、迈克尔逊干涉仪：镀膜123空气玻璃例：设镀膜厚度为例：设镀膜厚度为e，增透增透23精选1 1）斜入射时，光栅方程：）斜入射时，光栅方程：2）谱线强度受单缝衍射的调制，出现缺级时满足：谱线强度受单缝衍射的调制，出现缺级时满足：3）最高级次满足：最高级次满足：5、X射线的衍射：射线的衍射：4、衍射光栅：、衍射光栅：24精选4 若光栅的光栅常数若光栅的光栅常数d、缝宽、缝宽a和入射光波长和入射光波长 都保持不变，而都保持不变，而使其缝数使其缝数N增加，则光栅光谱的同级光谱线将变得增加，则光栅光谱的同级光谱线将变得_。相对强度相对强度N=2N=6N=20 当当 角满足于上式时，角满足于上式时，是合成光强的必要条件。是合成光强的必要条件。这些明条纹细窄而明亮，这些明条纹细窄而明亮，通常称为主极大条纹。在通常称为主极大条纹。在其它其它 角，形成暗条纹的机角，形成暗条纹的机会远比形成明条纹的机会会远比形成明条纹的机会要多。这样就在这些主极要多。这样就在这些主极大明条纹之间充满大量的大明条纹之间充满大量的暗条纹，当光栅狭缝数目暗条纹，当光栅狭缝数目N增加时，增加时，光栅光谱的同级光栅光谱的同级光谱线将变得光谱线将变得更窄更亮。更窄更亮。更窄更亮更窄更亮25精选十三十三 早期量子论，量子力学早期量子论，量子力学 一一.黑体辐射黑体辐射 普朗克的能量子假说普朗克的能量子假说单色辐出度：单色辐出度：单位时间单位时间内从热力学温度为内从热力学温度为T T的物体的物体单单位表面积位表面积发出的波长在发出的波长在附近单位波长范围内的附近单位波长范围内的电磁波的能量，用电磁波的能量，用M(T)表示。表示。黑体黑体：在任何温度下，对一切外来的电磁辐射的吸在任何温度下，对一切外来的电磁辐射的吸收比都等于收比都等于1 1 的物体。的物体。辐出度：辐出度：单位时间单位时间内从热力学温度为内从热力学温度为T T的物体的物体单位单位表面表面辐射的各波长电磁波的能量总和。辐射的各波长电磁波的能量总和。26精选能量子假说能量子假说:对于一定对于一定频率频率 的电磁辐射的电磁辐射,物体只能以物体只能以h 为单位发射与吸收它为单位发射与吸收它斯特藩斯特藩-玻尔兹曼定律玻尔兹曼定律 (黑体）黑体）维恩位移定律维恩位移定律单色辐出度峰值对应波长单色辐出度峰值对应波长普朗克黑体辐射公式普朗克黑体辐射公式标志着量子论的诞生标志着量子论的诞生27精选二二.光电效应光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性金属中电子的逸出功金属中电子的逸出功截止频率（红限）截止频率（红限）光电效应的爱因斯坦方程光电效应的爱因斯坦方程光子光子遏止电势差遏止电势差28精选三三.康普顿效应康普顿效应1.1.波长改变量与散射物质无关波长改变量与散射物质无关物理本质：入射光子物理本质：入射光子与自由电子的完全弹性碰撞与自由电子的完全弹性碰撞能量守恒能量守恒：动量守恒：动量守恒：式中式中 c=h/m0 c=0.0024 nm.2.2.原子量较小的物质康普顿效应明显原子量较小的物质康普顿效应明显29精选四四.玻尔的量子论玻尔的量子论 氢原子光谱氢原子光谱3 3）轨道角动量量子化假设）轨道角动量量子化假设2 2）跃迁条件）跃迁条件1.1.玻尔的量子理论玻尔的量子理论 1 1）定态假设）定态假设2.2.玻尔的氢原子理论结果玻尔的氢原子理论结果玻尔半径玻尔半径成功之处：成功之处：定态能级，能级跃迁决定辐射频率定态能级，能级跃迁决定辐射频率不足之处：不足之处：仍然使用仍然使用“轨道轨道”这一经典概念这一经典概念30精选 原子发光是重要的原子现象之一，光谱学的原子发光是重要的原子现象之一，光谱学的数据对物质结构的研究具有重要意义。数据对物质结构的研究具有重要意义。氢原子谱线的波长可以用下列经验公式表示：氢原子谱线的波长可以用下列经验公式表示：光谱项光谱项称为称为里德伯公式里德伯公式，R 为为里德伯里德伯常量常量，k 取不同值时，给出不同光谱系；取不同值时，给出不同光谱系；n 对应于不同谱线。对应于不同谱线。31精选五五.德布罗意物质波假设德布罗意物质波假设2.2.德布罗意物质波的实验验证德布罗意物质波的实验验证戴维逊戴维逊革末实验革末实验 G.P.G.P.汤姆逊汤姆逊电子衍射实验电子衍射实验 电子多缝干涉实验电子多缝干涉实验1.1.德布罗意假设德布罗意假设实物粒子的波粒二象性实物粒子的波粒二象性a.粒子性粒子性指它与物质相互作用的指它与物质相互作用的“颗粒性颗粒性”或或“整体性整体性”。但不是经典的粒子！在空间以概率出现。但不是经典的粒子！在空间以概率出现。没有没有确定的确定的轨道轨道b.波动性波动性指它在空间传播有指它在空间传播有“可叠加性可叠加性”，有，有“干干涉涉”、“衍射衍射”、等现象。、等现象。但不是经典的波！因为它不代表实在物理量的波动。但不是经典的波！因为它不代表实在物理量的波动。32精选六六.不确定性关系不确定性关系粒子位置和粒子位置和动量之间的不确定关系动量之间的不确定关系 物理意义物理意义:(1):(1)微观粒子微观粒子位置和动量不可能位置和动量不可能同时同时精确测定精确测定 (2)(2)微观粒子不可能静止微观粒子不可能静止 (3)(3)给出了宏观物理与微观物理的分界线给出了宏观物理与微观物理的分界线 h 本质：本质：反映了微观粒子的运动必须用量子力学方法来处理。反映了微观粒子的运动必须用量子力学方法来处理。描述微观粒子的运动状态必须用描述微观粒子的运动状态必须用波函数波函数。粒子能量和粒子能量和时间之间的不确定关系时间之间的不确定关系 33精选物质波的强度物质波的强度物质波物质波并不像经典波那样并不像经典波那样代表实在物理量的波动代表实在物理量的波动而是描述粒子在空间概率分布的概率波而是描述粒子在空间概率分布的概率波波函数物理意义：波函数的模的平方（波的强度）代波函数物理意义：波函数的模的平方（波的强度）代表时刻表时刻 t、在空间、在空间(x,y,z)点处，单位体积元中微观粒点处，单位体积元中微观粒子出现的概率。子出现的概率。归一化条件：归一化条件：34精选一维自由运动的粒子：一维自由运动的粒子：物质波的强度物质波的强度一、波函数一、波函数1.物理意义物理意义表示粒子在某时刻某一位置单位体积内出现的几率。表示粒子在某时刻某一位置单位体积内出现的几率。(几率密度几率密度)2.归一化条件归一化条件3.标准化条件标准化条件单值、有限、连续。单值、有限、连续。35精选若粒子在势场中：若粒子在势场中：则：则：，若，若 与时间无关，与时间无关，即：即：定态问题。定态问题。则：则：2.势场中一维运动粒子定态薛定谔方程势场中一维运动粒子定态薛定谔方程1.一维自由粒子定态薛定谔方程一维自由粒子定态薛定谔方程二、薛定谔方程二、薛定谔方程:一维定态波函数。一维定态波函数。与时间无关，与时间无关，36精选边界条件：边界条件：归一化条件：归一化条件：方程的解：方程的解：2.能量：能量：三、一维无限深势阱三、一维无限深势阱:U=0（0 xa）U 通解：通解：1.薛定谔方程及其解薛定谔方程及其解37精选原子中电子的状态由四个量子数确定原子中电子的状态由四个量子数确定1.1.主量子数主量子数 n=1,2,3,大体上决定电子在原子中的能量大体上决定电子在原子中的能量2.2.角量子数角量子数 l=0,1,2,(n-1)决定电子绕核运动的角动量决定电子绕核运动的角动量决定电子绕核运动角动量的空间取向决定电子绕核运动角动量的空间取向3.3.磁量子数磁量子数4.4.自旋磁量子数自旋磁量子数 决定电子自旋角动量的空间取向决定电子自旋角动量的空间取向原子的壳层结构原子的壳层结构38精选本周五下午本周五下午1 1、2 2节节下周二下午下周二下午7 7、8 8节节下周三晚上下周三晚上9 9、1010节节答疑时间答疑时间答辩地点：教答辩地点：教1C30039精选天道酬勤。人世间没有不经过勤劳而成为天道酬勤。人世间没有不经过勤劳而成为天才的。愿大家勤奋学习，早日成才！天才的。愿大家勤奋学习，早日成才！大学学习生活紧张艰苦大学学习生活紧张艰苦!最后想说的话最后想说的话40精选感谢对我教学工作的支持！感谢对我教学工作的支持！41精选