物物 理理 2 2 总总 结结 1物体振动时，若决定其位置的坐标按余弦（或正弦）函数 规律随时间变化, 称为简谐振动, 简称谐振动.弹簧振子的运动方程一. 简谐振动第第1111章章 机机 械械 振振 动动 2振幅A : 作谐振动的物体离开平衡位置的最大位移的绝对值. 周期T : 物体作一次完全振动所经历的时间。 频率: 单位时间内物体所作的完全振动的次数。 对于弹簧振子 对于弹簧振子 二. 简谐运动中的振幅 周期 频率和相位3相位 称初相位（初相）。利用初始条件确定振幅和初相三. 旋转矢量匀速旋转矢量 在 x 轴上的投影 可用来表示谐振动。xyox4旋转矢量 与谐振动的对应关系的长度 谐振动的振幅 A的角速度 谐振动的角频率| t = 0 与 x 轴的夹角 谐振动的初相位四. 简谐运动的能量系统的动能系统的势能5当物体位移最大时, 势能达到最大值, 动能为零; 当物体位移为 零时, 势能为零, 动能达到最大值; 总能量不随时间改变, 机械能守 恒。五. 简谐运动的合成六. 阻尼振动 受迫振动 共振6一. 机械波的几个概念机械波 机械振动在弹性介质中的传播。机械波的形成 ； 横波和纵波； u、 之间的关系 波的频率为波源的振动频率, 与介质无关, 而其波长（或波速） 与介质有关。波线、波面、波前第第1212章章 机械波机械波 7二. 平面简谐波的波函数右行波 8左行波 9三. 波的能量在波动中, 动能和势能同相位变化,同时达到最大和最小, 对任意体元,机械能不守衡.能量随波动的行进而向前传播。体元总能量能量密度、平均能量密度、能流和能流密度。 10四. 惠更斯原理 波的衍射 波的反射和折射v五. 波的干涉六. 驻波驻波方程振幅因子相位因子11七. 多普勒效应波源和观察者相对于介质都不动；波源不动，观察者相对于介质以速度 u R 向着波源运动； 观察者不动，波源相对于介质以速度 u s 向着观察者运动； 波源和观察者相对于介质同时运动。几种情况 12第13章 光 学13一、 相干光1.光的相干条件 2.相干光源的获得3. 振幅分割法4. 波振面分割法14二、杨氏双缝干涉实验 双镜 劳埃德镜干涉加强的条件干涉减弱的条件15明条纹中心的位置：暗条纹中心的位置：相邻两明纹（或暗纹）之间的距离：16三、光程 薄膜干涉1. 光程2.光程差引入光程后，计算通过不同介质的相干光的相 位差，可不用介质中的波长，而统一用真空中的 波长0 进行计算. 173.半波损失18四、劈尖 牛顿环1.劈尖干涉极大（明纹）条件：干涉极小（暗纹）条件：192.牛顿环明环中心暗环中心明环半径暗环半径20五、迈克耳孙干涉仪 时间相干性单色光源反 射 镜反射镜与 成 角补偿板 分光板 移动导轨1221设单色光源的波长为，当M 1向前或向后移动/2 时，干涉条纹平移过一条. 测出移过的条纹数n，则 M 1 移动的距离: 利用上式可以测量长度或测量波长. 长度与波长测量 22六、光的衍射同一波面上各点发出的子波, 在传播到空间某点时, 各个子波间也可以相互叠加而产生干涉现象. 2.惠更斯 菲涅耳原理（1）菲涅耳衍射（2） 夫琅禾费衍射1.衍射分类 23七、单缝衍射1.单缝夫琅和费单缝衍射 24衍射角2.菲涅耳半波带法25干涉相消（暗纹暗纹）干涉加强（明纹明纹）26八、圆孔衍射、光学仪器的分辨率1.圆孔衍射爱里斑的半径271.光栅方程2.缺级条件九、衍射光栅28马吕斯定律入射线偏振光的光矢量振幅为E 0, 光强为I 0, 透过检 偏器后, 透射光的光矢量为：式中是线偏振光的光矢量振动方向与检偏器偏振 化方向的夹角. 光强为：E 0 EO十、光的偏振性、马吕斯定律29十一、反射光和折射光的偏振布儒斯特定律当入射角 i 与折射角 之和等于 90 o , 即反射光与折射 光互相垂直时, 反射光为光矢量振动方向与入射面垂直 的完全偏振光. i 0 称为布儒斯特角,或起偏角. 玻璃空气30十二、双折射一束自然光入射到各向异性介质 (如方解石、石英 等) 时, 在界面折入晶体的折射光常分成传播方向不同 的两束折射光，这种现象称为晶体的双折射现象。31第第1414章章 相相 对对 论论32一、伽利略变换式 牛顿的绝对时空观1. 绝对时空观牛顿: 绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着, 而且由于其本性, 在均匀地与任何其他外界事物无关 地流逝着. 绝对空间就其本质而言, 是与任何外界事物 无关, 而且永远是相同的和不动的. 2. 经典力学的相对性原理在彼此作匀速直线运动的所有惯性系中, 物体运动 所遵从的力学规律是相同的, 具有相同的数学表达式. 或者说, 对于描述力学现象的规律而言, 所有惯性系 是等价的. 333. 伽利略坐标和时间变换式或伽利略时 空变换 34或伽利略速 度变换 伽利略加 速度变换 或35二、迈克耳孙-莫雷实验oM1M2SGl1l2干涉条纹移动的条数：实验结果始终未能观察到预期移动的干涉条纹， 静止以太的假设是不对的。36三、狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式1.狭义相对论的基本原理一切物理学定律都具有相同的形式,即 具有相同的数学表达式.或者说,对于描述物理现象的规 律来说,所有惯性系都是等价的.这也称为相对论的相对 性原理.在所有惯性系中, 真空中光沿各个 方向传播的速率都等于同一个恒量 c, 与光源和观察 者的运动状态无关. 这也称为光速不变原理.（1）相对性原理 （2）光速不变原理 372.洛伦兹变换式正变换逆变换38速度变换 正变换 逆变换39四、狭义相对论的时空观1. 同时性的相对性在某个惯性系中同时发生的两个事件,在另一相对其 运动的惯性系中,并不一定同时发生.2. 长度的收缩l0为固有长度. 相对于观察者静止的棒最长, 即固有长度最长. 物体沿运动方向发生的长度收缩称为洛伦兹收缩. 相对于观察者运动的棒长的测量值比固有长度短. 403. 时间的延缓t 称为固有时t0 .在静止参考系 S 记录的运动参考系 S内同一地点发 生的两个事件的时间间隔,比 S系的钟所记录该两事件 的时间间隔要长.运动着的钟走慢了, 称为时间延缓效应. 41六、相对论的动量和能量六、相对论的动量和能量1. 动量与速度的关系质速关系相对论动量表达式422. 狭义相对论力学的基本方程433. 质量与能量的关系相对论的动能表达式 相对论质能关系式如果一个物体或物体系统的能量有 E 的变化, 则无 论能量的形式如何, 其质量也有相应的改变. 444.动量与能量的关系45第第1515章章 量子物理量子物理46一、黑体辐射一、黑体辐射 普朗克量子假设普朗克量子假设1. 黑体 黑体辐射能够全部吸收各种波长的电磁辐 射能 而不发生反射和透射的物体称 为黑体（或绝对黑体）.在单位时间内，从温度为T 的黑体的单位面积上所 辐射出的电磁波的总能量，称为 辐出度M( T )辐出度47黑体的辐出度曲线下的面积（总辐射能）与黑体的 热力学温度的四次方成正比：式中2.斯忒藩玻耳兹曼定律 维恩位移定律斯忒藩玻耳兹曼定律称为斯忒藩玻耳兹曼常量. 48维恩位移定律当黑体的热力学温度升高时，峰值波长向短波方 向移动.式中 ，为常数。493. 黑体辐射的瑞利金斯公式 经典物理的困难紫外灾难其实质都说明了经典理论具有一定的缺陷.501. 组成腔壁的原子、分子可视为带电的一维线性谐 振子,谐振子能够与周围的电磁场交换能量.2. 每个谐振子的能量不是任意的数值, 频率为的 谐振子，其能量只能为 h, 2 h, 3h，分立值.h = 6.62610 34 js ,为普朗克常数.3. 当谐振子从一个能量状态变化到另一个状态时, 辐射和吸收的能量是h的整数倍:h为能量子. 4. 普朗克假设 普朗克黑体辐射公式51普朗克黑体辐射公式普朗克的量子假设,突破了经典物理学的观念,第 一次提出了微观粒子具有分立的能量值, 既微观粒 子的能量是量子化的. 打开了人们认识微观世界的 大门,在物理学发展史上起了划时代的作用.52截止电压若将电源的正负极反向,两极间形成使电子减速的电 场.反向电压较小时,仍有光电流产生, 可见,从阴极发出 的电子具有一定的初动能,它可以克服减速电场而到达 阳极.当反向电压达到 U0 时,光电流为零.U0 称为截止电 压,它表明在此电压下,逸出金属后具有最大动能的光电 子也不能到达阳极.此时有 5.光电效应的实验规律53截止频率（红限）对某一种金属来说,只有入射光的频率大于某一频率 0时,电子才能从该金属表面逸出, 这个频率叫截止频率 （红限）.如果入射光的频率小于截止频率则无论入射 光强度多大,都没有光电子逸出. U00延迟时间（瞬时性）光电效应具有瞬时性,响应速度 很快,延迟时间不超过10-9秒.光电流当入射光的频率大于红限频率时,光电流的强度与入 射光的强度成正比.54光子 爱因斯坦方程爱因斯坦光电效应方程.一束光是一束以光速运动的粒子流,这些粒子称为 光子; 频率为v 的每一个光子所具有的能量为 hv , 它 不能再分割 ,只能整个地被吸收或产生出来.对于光电效应,按照光量子假说,并根据能量守恒定 律,当金属中一个电子从入射光中吸收一个光子后,获 得能量 hv ,如果hv 大于该金属的电子逸出功 W ,这个 电子就能从金属中逸出,且有55光电效应解释按光电效应方程,光电子的初动能与入射光的频率成 线性关系,使某种金属产生光电子的入射光,其最低频率 （红限）v 0 应有该金属的逸出功 W 决定, 既或光照射到金属上,一个光子的能量立刻被电子吸收,因 此光电子的发射是即时的.入射光的光强 I 是单位时间到达金属单位面积上的 能量, 由单位时间到达单位面积上的光子数 n 决定的, 既 I = nhv .因此,光强越强, 光子数越多, 逸出的光电子 也就越多.56光的波粒二象性由于光子的静能量 E0 = 0，所以光子的能量与动 量的关系为 其动量写成光具有波粒二象性.光在传播过程中, 波动性比较显 著, 光在与物质相互作用时(发射和吸收), 粒子性比较显 著.57三、康普顿效应三、康普顿效应.X 光光 阑入射光0散射物质散射光探测器I = 0oI = 45oI = 90oI = 135o0581. 波长的增加量=-0与散射角有关. 2. 当散射角确定时,波长的增加量与散射物质无关.3. 康普顿散射的强度与散射物质有关.原子量小的散射物质,康普顿散射较强,即正常峰较低. 反之相反.实验规律对原子量较小的物质,康普顿效应十分明显.对原子 量较大的物质,光子碰撞后几乎不损失能量,因此康普 顿效应不明显.光子理论的解释 59四、氢原子的玻尔理论1.氢原子光谱的规律性谱线特点 从红光到紫光有一系列分立的谱线； 红端谱线稀，紫端谱线密，紫外更密；存在一个称为线系限的界线,波长小于线系限部分,有 一段连续的紫外光谱。里德伯公式称为波数，R = 1.097107 m-1，为里德伯常数。602.卢瑟福的原子有核模型- -电子正电荷球 形分布粒子的散射实验. 粒子RSFT61卢瑟福原子的有核模型 原子的中心有一带正电的原子核,它几乎集中了原 子的全部质量,电子围绕原子核旋转,核的大