大學(xué)物理振動波動與光學(xué)課件

《普通物理B》總復(fù)習(xí)題目類型：填空題選擇題計算題考試時間:地點：《普通物理B》總復(fù)習(xí)題目類型：填空題考試時第五篇《波動光學(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方法。第五篇《波動光學(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中心位置相鄰兩明紋（或暗紋）中心間的距離:會分析條紋變化情況！能確定各級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中分振幅干涉干涉分波面干涉楊式雙縫干涉洛埃鏡實驗等傾干涉——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）用入射角表示會分析有沒有半波損失！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驗等傾干涉——平劈尖干涉明紋暗紋

會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

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

級明紋

中央明紋角寬度第級明紋會分析（1）asinφ中有幾個半波帶

（2）縫寬對條紋寬度的影響?。?）波長對條紋寬度的影響！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中央明紋第一級暗紋第一級暗紋第二級暗紋第二級暗紋第一級明紋第一級明紋第二級明紋第二級明紋asinφ衍射夫瑯禾費衍射級暗紋中央明紋級明紋中央明紋主極大光柵衍射光柵方程

缺級:

j的取值必須滿足2個條件：（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？0極小在兩個相鄰的主極大之間有N-1個極小，有N-2個次極大例題主極大光柵衍射光柵方程缺級: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，理解兩個定律！了解線偏振光的獲得方法和檢驗方法。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《振動與波》掌握描述簡諧振動和簡諧波動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)問題。掌握簡諧振動的基本特征。能根據(jù)給定的初始條件建立一維諧振動的運(yùn)動方程，并理解其物理意義。理解兩個同方向、同頻率諧振動的合成規(guī)律，以及合振動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)點的諧振動方程建立平面簡諧波的波動方程的方法，以及波動方程的物理意義。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《振動與波》掌握描述簡諧振動和簡諧波動各物理量的意義及《振動》復(fù)習(xí)簡諧振動（運(yùn)動方程）(動力學(xué)方程)表達(dá)式振動三要素的物理意義？如何求？振幅A：圓頻率：初相位：彈簧振子單擺微分方程（一）振動基本知識求振動三要素（1）解析法（2）圖像法（3）旋轉(zhuǎn)矢量法掌握！《振動》復(fù)習(xí)簡諧振動（運(yùn)動方程）(動力學(xué)方程)表達(dá)式振動三要同方向同頻率的簡諧振動的合成規(guī)律什么時候振動極大？極大值為多少？什么時候振動極小？極小值為多少？（一）振動基本知識同方向同頻率的簡諧振動的合成規(guī)律什么時候振動極大？極大值為多二、波動的物理描述波長、頻率與波速三、波動方程原點o處質(zhì)元的振動方程任意點P點處質(zhì)元的振動方程——波動方程求解波動方程是重點！一、機(jī)械波產(chǎn)生的條件（波源、彈性介質(zhì)）（一）波動基本知識二、波動的物理描述波長、頻率與波速三、波動方程原點o處質(zhì)元1.惠更斯原理波所到達(dá)的每一點都可看作發(fā)射次級子波的波源，新的波陣面就是這些次級子波波陣面的包跡.——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立；相遇時相互疊加.振動的矢量和（一）波動基本知識3.波的相干條件頻率相同、振動方向相同、具有恒定相位差

t1時刻x1處質(zhì)元的振動相位在t1+t時刻傳至x1+x處，相位的傳播速度為u波動方程的物理意義：波的干涉1.惠更斯原理波所到達(dá)的每一點都可看作發(fā)射波源在P點處各自振動方程波程差波程差引起相位差初相位差相干波疊加后會分析什么時候加強(qiáng)？什么時候減弱！波的相干波源在P點處各自振動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.簡諧振動的旋轉(zhuǎn)矢量表示法熟練使用！2.根據(jù)初始條件建立振動方程；根據(jù)振動方程寫出各個物理量（三）振動與波動的應(yīng)用3.已知質(zhì)點的振動方程求波動方程,畫波形曲線。4.已知波形曲線，求振動方程！例例振動曲線（初始條件）振動方程波動方程波動曲線三要素解析法圖像法旋轉(zhuǎn)矢量法1.簡諧振動的旋轉(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，測得第20個暗環(huán)的直徑為0.687cm，當(dāng)透鏡向上移動5×10－4cm時，同一級暗環(huán)的直徑變?yōu)槎嗌伲?1－16用波長為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________級和第________級譜線．一三17、在光柵光譜中，假如所有偶數(shù)級次的主極大都恰好在單縫衍射的暗紋方向上，因而實際上不出現(xiàn)，那么此光柵每個透光縫寬度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方向與二偏振片的偏振化方向皆成30°角．(1)求透過每個偏振片后的光束強(qiáng)度；(2)若將原入射光束換為強(qiáng)度相同的自然光，求透過每個偏振片后的光束強(qiáng)度(2)原入射光束換為自然光，則I1＝I0/2

I2＝I1cos260°＝I0/8解：(1)透過第一個偏振片的光強(qiáng)I1，I1＝I0cos230°＝3I0/4透過第二個偏振片后的光強(qiáng)I2，I2＝I1cos260°＝3I0/1663、將兩個偏振片疊放在一起，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，穿過第三個偏振片的透射光強(qiáng)為I0/8；(2)若以入射光方向為軸轉(zhuǎn)動P2，當(dāng)P2轉(zhuǎn)過多大角度時，穿過第三個偏振片的透射光強(qiáng)由原來的I0/8單調(diào)減小到I0/16？此時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疊在一起的偏振片P解：(1)透過P1的光強(qiáng)I1＝I0/2I2＝I1cos2θ=(I0cos2θ)/2透過P3后的光強(qiáng)為由題意可知I3＝I0/8，則θ＝45°．(2)轉(zhuǎn)動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)過的角度為(45°－22.5°)＝22.5°P1P2P3解：(1)透過P1的光強(qiáng)I1＝I0/2I2＝I1co5、一質(zhì)點作簡諧振動，周期為T．質(zhì)點由平衡位置向x軸正方向運(yùn)動時，由平衡位置到二分之一最大位移這段路程所需要的時間為(A)T/4.(B)T/6(C)T/8(D)T/12AA/2x5、一質(zhì)點作簡諧振動，周期為T．質(zhì)點由平衡位置向x軸正方向運(yùn)6、已知一質(zhì)點沿ｙ軸作簡諧振動．其振動方程為．與之對應(yīng)的振動曲線是(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)點沿ｙ軸作簡諧振動．其振動方程為補(bǔ)充知識：利用旋轉(zhuǎn)矢量法作x-t

圖:xx(cm)t(s)t=0OOT補(bǔ)充知識：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時波形比題圖中的波形倒退λ/2，如圖。此時y0=0，且朝y軸負(fù)方向運(yùn)動，∴∴原點O的振動方程為

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

44、如圖所示為一平面簡諧波在t=2s時刻的波形圖，該簡諧波的表達(dá)式是P處質(zhì)點的振動方程是_______________________．__________________________________；（該波的振幅A、波速u與波長λ為已知量）44、如圖所示為一平面簡諧波在t=2s時刻的波解：若以此時為計時零點，以O(shè)點作為坐標(biāo)原點，則∵∴波動方程為若以2s前為計時零點，顯然有∴以2s前為計時零點波動方程為當(dāng)時，解：若以此時為計時零點，以O(shè)點作為坐標(biāo)原點，則∵∴波動方程為19、一沿x軸負(fù)方向傳播的平面簡諧波在t=2s時的波形曲線如圖所示，則原點O的振動方程為(A)(SI)．(B)(SI)．(C)(SI)．(D)(SI)．解：t=2s時O點的相位為而t=2s時(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—求振動方程（一般解法）19、一沿x軸負(fù)方向傳播的平面簡諧波在t=2s時的波形