大學(xué)物理振動(dòng)波動(dòng)與光學(xué)課件

《普通物理B》總復(fù)習(xí)題目類型：填空題選擇題計(jì)算題考試時(shí)間:地點(diǎn)：《普通物理B》總復(fù)習(xí)題目類型：填空題考試時(shí)第五篇《波動(dòng)光學(xué)》了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和薄膜等厚干涉條紋的位置。了解惠更斯－菲涅耳原理。掌握分析單縫夫瑯和費(fèi)衍射暗紋分布規(guī)律的辦法。理解光柵衍射公式。了解光柵衍射譜線的特征。理解自然光和線偏振光。理解普魯斯特定律及馬呂斯定律。了解線偏振光的獲得方法和檢驗(yàn)方法。第五篇《波動(dòng)光學(xué)》了解獲得相干光的方法。掌握光程的概念以及光一、重要概念二、干涉加強(qiáng)和減弱的條件(k=0,1,2,3…)光程：幾何路程與媒質(zhì)折射率的乘積光程差：兩列光波在不同路徑中傳播的光程之差。相位差與光程差之間的關(guān)系：獲得相干光的方法：分波陣面法；分振幅法光波的疊加非相干疊加相干疊加干涉增強(qiáng)和減弱時(shí)光強(qiáng)為多少？一、重要概念二、干涉加強(qiáng)和減弱的條件(k=0,1,2,分振幅干涉干涉分波面干涉楊式雙縫干涉光程差干涉條紋各級(jí)中心位置相鄰兩明紋（或暗紋）中心間的距離:會(huì)分析條紋變化情況！能確定各級(jí)條紋中心的位置分振幅干涉干涉分波面干涉楊式雙縫干涉光程差干涉條紋各級(jí)中分振幅干涉干涉分波面干涉楊式雙縫干涉洛埃鏡實(shí)驗(yàn)等傾干涉——平行薄膜干涉等厚干涉劈尖干涉牛頓環(huán)干涉光程差（暗）（明）用入射角表示會(huì)分析有沒(méi)有半波損失！干涉裝置、圖案分振幅干涉干涉分波面干涉楊式雙縫干涉洛埃鏡實(shí)驗(yàn)等傾干涉——平劈尖干涉明紋暗紋

會(huì)分析劈尖角度與條紋間距變化情況！明、暗條紋的位置：SLMT光程差明、暗條紋的間距：明條紋or暗條紋！能確定明暗條紋的位置！劈尖干涉明紋暗紋會(huì)分析劈尖角度與條紋間距變化情況！明、暗條牛頓環(huán)干涉明紋暗紋

中心為零級(jí)暗紋！根據(jù)幾何關(guān)系會(huì)分析透鏡抬高后，條紋如何變化！例題光程差TMLSAOOB能確定明暗條紋的位置！中心？級(jí)次？牛頓環(huán)干涉明紋暗紋中心為零級(jí)暗紋！根據(jù)幾何關(guān)系會(huì)分析透鏡抬衍射夫瑯禾費(fèi)衍射級(jí)暗紋中央明紋

級(jí)明紋

中央明紋角寬度第級(jí)明紋會(huì)分析（1）asinφ中有幾個(gè)半波帶

（2）縫寬對(duì)條紋寬度的影響！（3）波長(zhǎng)對(duì)條紋寬度的影響！光柵衍射圖像線寬度線寬度了解惠更斯－菲涅耳原理，理解菲涅耳半波帶法會(huì)確定明/暗條紋的位置（1）從衍射角asinφ

（2）屏上位置0中央明紋第一級(jí)暗紋第一級(jí)暗紋第二級(jí)暗紋第二級(jí)暗紋第一級(jí)明紋第一級(jí)明紋第二級(jí)明紋第二級(jí)明紋asinφ衍射夫瑯禾費(fèi)衍射級(jí)暗紋中央明紋級(jí)明紋中央明紋主極大光柵衍射光柵方程

缺級(jí):

j的取值必須滿足2個(gè)條件：（1）j為正整數(shù)；（2）j應(yīng)使為小于的整數(shù)．理解！掌握！（單縫衍射+多縫干涉）PEO12Bbd總縫數(shù)N越多越好！光柵常數(shù)d越小越好！為什么？主極大的位置？最多能幾級(jí)？0極小在兩個(gè)相鄰的主極大之間有N-1個(gè)極小，有N-2個(gè)次極大例題主極大光柵衍射光柵方程缺級(jí):j的取值必須滿偏振干涉衍射證明光是波，偏振證明光是什么？自然光偏振光線偏振光圓偏振光橢圓偏振光部分偏振光光要理解這些概念，理解兩個(gè)定律！了解線偏振光的獲得方法和檢驗(yàn)方法。馬呂斯定律布儒斯特定律：布儒斯特角．反射光線和折射光線的傳播方向互相垂直！例題偏振干涉衍射證明光是波，偏振證明光是什么？自然光偏振第四篇《振動(dòng)與波》掌握描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)和簡(jiǎn)諧波動(dòng)各物理量的意義及各量的相互關(guān)系。掌握旋轉(zhuǎn)矢量法，并能用以分析有關(guān)問(wèn)題。掌握簡(jiǎn)諧振動(dòng)的基本特征。能根據(jù)給定的初始條件建立一維諧振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程，并理解其物理意義。理解兩個(gè)同方向、同頻率諧振動(dòng)的合成規(guī)律，以及合振動(dòng)振幅極大和極小的條件。理解機(jī)械波產(chǎn)生的條件。掌握根據(jù)已知質(zhì)點(diǎn)的諧振動(dòng)方程建立平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程的方法，以及波動(dòng)方程的物理意義。理解波形曲線。理解惠更斯原理和波的疊加原理。掌握波的相干條件。能用相位差或波程差的概念分析合確定相干波疊加后振幅加強(qiáng)合減弱的條件。第四篇《振動(dòng)與波》掌握描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)和簡(jiǎn)諧波動(dòng)各物理量的意義及《振動(dòng)》復(fù)習(xí)簡(jiǎn)諧振動(dòng)（運(yùn)動(dòng)方程）(動(dòng)力學(xué)方程)表達(dá)式振動(dòng)三要素的物理意義？如何求？振幅A：圓頻率：初相位：彈簧振子單擺微分方程（一）振動(dòng)基本知識(shí)求振動(dòng)三要素（1）解析法（2）圖像法（3）旋轉(zhuǎn)矢量法掌握！《振動(dòng)》復(fù)習(xí)簡(jiǎn)諧振動(dòng)（運(yùn)動(dòng)方程）(動(dòng)力學(xué)方程)表達(dá)式振動(dòng)三要同方向同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成規(guī)律什么時(shí)候振動(dòng)極大？極大值為多少？什么時(shí)候振動(dòng)極小？極小值為多少？（一）振動(dòng)基本知識(shí)同方向同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成規(guī)律什么時(shí)候振動(dòng)極大？極大值為多二、波動(dòng)的物理描述波長(zhǎng)、頻率與波速三、波動(dòng)方程原點(diǎn)o處質(zhì)元的振動(dòng)方程任意點(diǎn)P點(diǎn)處質(zhì)元的振動(dòng)方程——波動(dòng)方程求解波動(dòng)方程是重點(diǎn)！一、機(jī)械波產(chǎn)生的條件（波源、彈性介質(zhì)）（一）波動(dòng)基本知識(shí)二、波動(dòng)的物理描述波長(zhǎng)、頻率與波速三、波動(dòng)方程原點(diǎn)o處質(zhì)元1.惠更斯原理波所到達(dá)的每一點(diǎn)都可看作發(fā)射次級(jí)子波的波源，新的波陣面就是這些次級(jí)子波波陣面的包跡.——可解釋波的反射、折射和衍射等現(xiàn)象.2.波的疊加原理相遇前后各自獨(dú)立；相遇時(shí)相互疊加.振動(dòng)的矢量和（一）波動(dòng)基本知識(shí)3.波的相干條件頻率相同、振動(dòng)方向相同、具有恒定相位差

t1時(shí)刻x1處質(zhì)元的振動(dòng)相位在t1+t時(shí)刻傳至x1+x處，相位的傳播速度為u波動(dòng)方程的物理意義：波的干涉1.惠更斯原理波所到達(dá)的每一點(diǎn)都可看作發(fā)射波源在P點(diǎn)處各自振動(dòng)方程波程差波程差引起相位差初相位差相干波疊加后會(huì)分析什么時(shí)候加強(qiáng)？什么時(shí)候減弱！波的相干波源在P點(diǎn)處各自振動(dòng)方程波程差波程差引起相位差初相位差相干波相位表示法：波程差表示法：兩波源的初相位相同，即2=1相位表示法：波程差表示法：兩波源的初相位相同，即2=11.簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法熟練使用！2.根據(jù)初始條件建立振動(dòng)方程；根據(jù)振動(dòng)方程寫(xiě)出各個(gè)物理量（三）振動(dòng)與波動(dòng)的應(yīng)用3.已知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程求波動(dòng)方程,畫(huà)波形曲線。4.已知波形曲線，求振動(dòng)方程！例例振動(dòng)曲線（初始條件）振動(dòng)方程波動(dòng)方程波動(dòng)曲線三要素解析法圖像法旋轉(zhuǎn)矢量法1.簡(jiǎn)諧振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法熟練使用！2.根據(jù)初始條件建各位加油！各位加油！11－16用波長(zhǎng)為589nm的鈉黃光觀察牛頓環(huán)。在透鏡與平板接觸良好的情況下，測(cè)得第20個(gè)暗環(huán)的直徑為0.687cm，當(dāng)透鏡向上移動(dòng)5×10－4cm時(shí)，同一級(jí)暗環(huán)的直徑變?yōu)槎嗌伲?1－16用波長(zhǎng)為589nm的鈉黃光觀察牛頓環(huán)。在透鏡與平板

42、一束單色光垂直入射在光柵上，衍射光譜中共出現(xiàn)5條明紋．若已知此光柵縫寬度與不透明部分寬度相等，那么在中央明紋一側(cè)的兩條明紋分別是第________級(jí)和第________級(jí)譜線．一三17、在光柵光譜中，假如所有偶數(shù)級(jí)次的主極大都恰好在單縫衍射的暗紋方向上，因而實(shí)際上不出現(xiàn)，那么此光柵每個(gè)透光縫寬度a和相鄰兩縫間不透光部分寬度b的關(guān)系為

(A)a=b/2．(B)a=b．

(C)a=2b．(D)a=3b．42、一束單色光垂直入射在光柵上，衍射光譜中共出現(xiàn)563、將兩個(gè)偏振片疊放在一起，此兩偏振片的偏振化方向之間的夾角為，一束光強(qiáng)為I0的線偏振光垂直入射到偏振片上，該光束的光矢量振動(dòng)方向與二偏振片的偏振化方向皆成30°角．(1)求透過(guò)每個(gè)偏振片后的光束強(qiáng)度；(2)若將原入射光束換為強(qiáng)度相同的自然光，求透過(guò)每個(gè)偏振片后的光束強(qiáng)度(2)原入射光束換為自然光，則I1＝I0/2

I2＝I1cos260°＝I0/8解：(1)透過(guò)第一個(gè)偏振片的光強(qiáng)I1，I1＝I0cos230°＝3I0/4透過(guò)第二個(gè)偏振片后的光強(qiáng)I2，I2＝I1cos260°＝3I0/1663、將兩個(gè)偏振片疊放在一起，此兩偏振片的偏振化方向之間的夾64、一束光強(qiáng)為I0的自然光垂直入射在三個(gè)疊在一起的偏振片P1、P2、P3上，已知P1與P3的偏振化方相互垂直．(1)求P2與P3的偏振化方向之間夾角為多大時(shí)，穿過(guò)第三個(gè)偏振片的透射光強(qiáng)為I0/8；(2)若以入射光方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動(dòng)P2，當(dāng)P2轉(zhuǎn)過(guò)多大角度時(shí)，穿過(guò)第三個(gè)偏振片的透射光強(qiáng)由原來(lái)的I0/8單調(diào)減小到I0/16？此時(shí)P2、P1的偏振化方向之間的夾角多大？64、一束光強(qiáng)為I0的自然光垂直入射在三個(gè)疊在一起的偏振片P解：(1)透過(guò)P1的光強(qiáng)I1＝I0/2I2＝I1cos2θ=(I0cos2θ)/2透過(guò)P3后的光強(qiáng)為由題意可知I3＝I0/8，則θ＝45°．(2)轉(zhuǎn)動(dòng)P2，若使I3＝I0/16,則P1與P2偏振化方向的夾角為θ＝22.5°P2轉(zhuǎn)過(guò)的角度為(45°－22.5°)＝22.5°P1P2P3解：(1)透過(guò)P1的光強(qiáng)I1＝I0/2I2＝I1co5、一質(zhì)點(diǎn)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，周期為T．質(zhì)點(diǎn)由平衡位置向x軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，由平衡位置到二分之一最大位移這段路程所需要的時(shí)間為(A)T/4.(B)T/6(C)T/8(D)T/12AA/2x5、一質(zhì)點(diǎn)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，周期為T．質(zhì)點(diǎn)由平衡位置向x軸正方向運(yùn)6、已知一質(zhì)點(diǎn)沿ｙ軸作簡(jiǎn)諧振動(dòng)．其振動(dòng)方程為．與之對(duì)應(yīng)的振動(dòng)曲線是(D)-A-Aoyt

oyt(C)AAAoyt

Aoyt

(A)(B)ty兩種方法：1.初始條件法2.旋轉(zhuǎn)矢量法9-106、已知一質(zhì)點(diǎn)沿ｙ軸作簡(jiǎn)諧振動(dòng)．其振動(dòng)方程為補(bǔ)充知識(shí)：利用旋轉(zhuǎn)矢量法作x-t

圖:xx(cm)t(s)t=0OOT補(bǔ)充知識(shí)：利用旋轉(zhuǎn)矢量法作x-t圖:xx(cm)t(解：方法一t=2s=T/2。則t=0時(shí)波形比題圖中的波形倒退λ/2，如圖。此時(shí)y0=0，且朝y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，∴∴原點(diǎn)O的振動(dòng)方程為

57、沿x軸負(fù)方向傳播的平面簡(jiǎn)諧波在t=2s時(shí)刻的波形曲線如圖所示，設(shè)波速u=0.5m/s．求：原點(diǎn)O的振動(dòng)方程．P解：方法一t=2s=T/2。則t=0時(shí)波形比題圖方法二原點(diǎn)O的振動(dòng)方程為方法二原點(diǎn)O的振動(dòng)方程為

44、如圖所示為一平面簡(jiǎn)諧波在t=2s時(shí)刻的波形圖，該簡(jiǎn)諧波的表達(dá)式是P處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程是_______________________．__________________________________；（該波的振幅A、波速u與波長(zhǎng)λ為已知量）44、如圖所示為一平面簡(jiǎn)諧波在t=2s時(shí)刻的波解：若以此時(shí)為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，則∵∴波動(dòng)方程為若以2s前為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，顯然有∴以2s前為計(jì)時(shí)零點(diǎn)波動(dòng)方程為當(dāng)時(shí)，解：若以此時(shí)為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，則∵∴波動(dòng)方程為19、一沿x軸負(fù)方向傳播的平面簡(jiǎn)諧波在t=2s時(shí)的波形曲線如圖所示，則原點(diǎn)O的振動(dòng)方程為(A)(SI)．(B)(SI)．(C)(SI)．(D)(SI)．解：t=2s時(shí)O點(diǎn)的相位為而t=2s時(shí)(A)、(B)、(C)、(D)的相位分別為顯然，只有（C）符合上式。已知波形曲線—求振動(dòng)方程（一般解法）19、一沿x軸負(fù)方向傳播的平面簡(jiǎn)諧波在t=2s時(shí)的波形