大學(xué)物理總復(fù)習(xí)(下)課件

課程安排大學(xué)物理（二）教學(xué)內(nèi)容上學(xué)期力學(xué)熱學(xué)振動波動相對論含氣體動理論含本學(xué)期（下冊）電磁學(xué)波動光學(xué)量子物理成績評定大學(xué)物理（二）考試范圍：10-6不考11-311-4不考靜電場能量僅要求掌握P52電容器儲能公式（11-22)~(11-24)12-312-712-8不考13-4不考14-3不考第15章15-4中斜入射不考15-5不考圓孔衍射、X射線衍射、雙折射不考18-118-4不考第19章僅考19-119-2僅要求通電線圈儲能公式成績評定大學(xué)物理（二）練習(xí)冊以下題目刪除：P8計(jì)（1）；P10計(jì)（2）；P11選（2）填（2）（3）；P22計(jì)（2）第三問P26計(jì)（2）第十四章P33填（2）P39填（1）（2）早期量子論（Ⅲ）P12計(jì)（2）；P19填（1）（2）；P20計(jì)（2）中合力矩不要求掌握練習(xí)冊答案中錯誤更正：P1選1.D改為BP2計(jì)3.改為P10選1.改為P11選2.D改為BP15填（二）改為改為P16計(jì)2.Φ＝μ0nπR2

改為Φ＝μ0niπR2

P20計(jì)1.改為P22計(jì)2.只能出現(xiàn)0、±1、±2、±3、±4、±5共9條光譜線改為只能出現(xiàn)0、±1、±2、±4、±5共9條光譜線靜電場強(qiáng)——從力的角度描述電場大小和方向物理量Fq12q0e4pr2r0真空中、靜止的、點(diǎn)電荷EFq電荷受電場力EFq二、靜電場的描述方向：該點(diǎn)正電荷受力方向一、庫侖定律1、電場強(qiáng)度E電場公式（疊加法求場強(qiáng)）：點(diǎn)電荷Err0e4p2Q0點(diǎn)電荷系EiSEiq0e4pr2r0iSiii連續(xù)EdE0e4pr2qdqdEdr0矢量，有方向第10章真空中的靜電場靜電勢2、電勢UPhEdlP——從做功的角度描述靜電場特性的物理量q0q0U0空間各點(diǎn),U0空間各點(diǎn),Uq0e4pr點(diǎn)電荷U80U電勢零點(diǎn)對有限大帶電體，UPhEdlP∞一般?。?）電勢公式（疊加法求電勢）：點(diǎn)電荷系UiSUiq0e4priSii連續(xù)UdU0e4prqdqdUd標(biāo)量，有正負(fù)（2）按定義式積分求U的關(guān)鍵：先確定場強(qiáng)的分布規(guī)律；再積分求電勢。注意積分路徑上場強(qiáng)分布規(guī)律是否相同，不同就分段積分！電勢差UabUaUbhEdlabE是分布在（a，b）之間的電場高斯定理1、真空中高斯定理EdsqiSe01sqcosdsEs內(nèi)se靜電場中，通過任一閉合曲面的電通量，等于該面內(nèi)電荷代數(shù)和的e01三、靜電場基本定理是閉合面(高斯面)面內(nèi)電荷的代數(shù)和。qiS內(nèi)s

只與面內(nèi)電荷有關(guān),與面外電荷無關(guān)。eE是高斯面上任一點(diǎn)的場強(qiáng)，是由面內(nèi)、外所有電荷共同產(chǎn)生。高斯定理說明靜電場是有源場。

高斯定理適用于所有靜電場，一般用來求對稱場的分布。三步：①分析場的對稱性；②取高斯面；③由定理列方程求E。應(yīng)用舉例高斯定理應(yīng)用EdsqiSe01sqcosdsEs內(nèi)se應(yīng)用高斯定理,可方便地求出某些帶電體具有某種特殊對稱性的電場分布.ss要領(lǐng):視場分布的對稱特點(diǎn),恰當(dāng)設(shè)計(jì)高斯面s舉例均勻帶電球體s點(diǎn)電荷soq均勻帶電球面Qoso球?qū)ΨQQ均勻帶電長直線s均勻帶電長圓柱面s軸對稱ls均勻帶電大平面s面對稱s環(huán)路定理2、靜電場環(huán)路定理靜電場是保守力場，可引入電勢能→電勢。靜電場力是保守力或靜電場力做功與路徑無關(guān)。

L0hEdl四、注意點(diǎn)E是矢量，疊加時要考慮方向（各分量在一直線時，可代數(shù)加減）；U是標(biāo)量，疊加時直接求代數(shù)和；E=0，U≠0（場強(qiáng)為零的點(diǎn)，電勢不一定為零）1、2、計(jì)算量電場量計(jì)算方法電場強(qiáng)度電勢疊加法定義法高斯定理疊加法解題方法（三步曲）：1.分析場的對稱性；2.取高斯面；3.由高斯定理列方程求解.1.首先要確定場強(qiáng)的分布；2.其次要選擇正確的積分路徑.3.還要注意積分路徑上場強(qiáng)是否分段.典型電場幾種典型電場帶電體電場分布電勢分布點(diǎn)電荷均勻帶電球面(總電量Q,半徑R)無限大均勻帶電平面(電荷面密度σ)無限長均勻帶電直棒(電荷線密度λ)球面內(nèi)球面外同心均勻帶電球面例1D關(guān)于高斯定理的理解有下面幾種說法，其中正確的是：（A）如果高斯面上處處為零，則該面內(nèi)必?zé)o電荷。（B）如果高斯面內(nèi)無電荷，則高斯面上處處為零。（C）如果高斯面上處處不為零，則高斯面內(nèi)必有電荷。（D）如果高斯面內(nèi)有凈電荷，則通過高斯面的電通量必不為零。（E）高斯定理僅適用于具有高度對稱性的電場。[]EdsqiSe01sqcosdsEs內(nèi)se例qcosdsEsEdssqiSe01內(nèi)se高斯定理的應(yīng)用例求均勻帶電球面的場強(qiáng)分布rR帶電球面外大小必相等sE面上各點(diǎn)的合場強(qiáng)方向與正交s（與面元法線同向）rsRs電荷面密度OEPrRqcosdsEsEdssqiSe01內(nèi)se高斯定理的應(yīng)用作同心球面s由高斯定理Edss1e0feqiS內(nèi)s為高斯面（如圖所示）得E2p4r1e0p4s2R1e0QOeE2rs2RQp4Oe2rE,2p4rfep4s2RQ球面總電量qiS內(nèi)s續(xù)上qcosdsEsEdssqiSe01內(nèi)se高斯定理的應(yīng)用例rR帶電球面內(nèi)求均勻帶電球面的場強(qiáng)分布rsRs電荷面密度OE0rR由高斯定理EqiSdss1e0E2p4r0內(nèi)iferR帶電球面外OeE2rs2RQp4Oe2rrR0RErE0Er182qcosdsEsEdssqiSe01內(nèi)se高斯定理的應(yīng)用簡例例已知+a2ddq+-q至于具有連續(xù)點(diǎn)荷分布的帶電體，其電場中某點(diǎn)的電勢可用點(diǎn)電荷電勢積分法求解。求點(diǎn)處的電勢aa-q0e4p1d3q0e4p1d-6q0epdU解法提要電勢疊加法例3外r外8hdr外Er外8r20e4pQdr0e4pQr外與成反比r外U例用電勢定義法求均勻帶電薄球殼內(nèi)、外空間的電勢分布08R+r20e4pQdr0e4pQR不變量+E內(nèi)hdrr內(nèi)R8外EhdrR+RQ薄球殼088r內(nèi)r外PP外Er20e4pQE內(nèi)0解：由高斯定理可知場分布（r<R）（r>R）選U08內(nèi)Ehdrr內(nèi)U8E=0，U≠0例“無限大”均勻帶電平面的場強(qiáng)分布電荷面密度ss2e0E由高斯定理例例求向左向右向右解：先規(guī)定正方向：向右為正，向左為負(fù)x11章小結(jié)導(dǎo)體一、靜電場中的導(dǎo)體第11章靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)1、導(dǎo)體置于電場E0中要產(chǎn)生靜電感應(yīng)，最后達(dá)到靜電平衡。導(dǎo)體靜電平衡的條件：導(dǎo)體內(nèi)電場強(qiáng)度處處為零。導(dǎo)體靜電平衡時性質(zhì)：E1）表面附近的⊥表面2）電荷分布在表面e0Esq內(nèi)03）導(dǎo)體為等勢體，表面為等勢面2、靜電屏蔽：接地的空腔導(dǎo)體隔離了腔內(nèi)、外電場之間的靜電作用。3、靜電平衡時求解依據(jù)：靜電平衡條件電荷守恒求場強(qiáng)和電勢的方法三、電容器電容器的電容AUBUCQ與極板形狀、尺寸、相對位置及介質(zhì)有關(guān)電容器的能量CWe2Q22C2QC2QABABABUUU求電容的方法1）設(shè)兩極板帶電＋Q、－Qs±)(或2）用高斯定理求極板間E3）求極板間電勢差A(yù)BEldABUUABCQ4）由定義求電容C一平行板電容器，兩板相距為d，對它充電后與電源斷開，然后把電容器的極板間距增大到2d，則A.電容器電容增大一倍B.電容器所帶電量增大一倍C.電容器兩極板間電場強(qiáng)度增大一倍D.儲存在電容器中的電場能量增大一倍例，【分析】充電后與電源斷開Q不變，極板間距電容器能量Q不變用∴能量增加一倍P29選2OR2R1q2q1abqOqq+QIIIIIIEI20e4pr,EIII20e4pr+0EIIq1q2q10e4p0e4p+Uq1q2R1R1R20e4p+Uq1q2R2R2２）同心導(dǎo)體薄球殼１）導(dǎo)體球殼EI20e4prq,EIII20e4prq+Q0EIIUabU0e4pbq+Q8drb20e4prq+QU殼則UR2IIIIIIEI導(dǎo)線連接兩球殼，即二者電勢相同EIII0EII，20e4pr+q2q1Ep＝帶電量為＋Q的導(dǎo)體球A的外面，套一個同心的不帶電的導(dǎo)體球殼B（如圖），則球殼外P點(diǎn)的電場強(qiáng)度Ep＝，若將球殼B接地，則例由高斯定理知接地后B球殼外面+Q被大地中和，內(nèi)球殼-Q與導(dǎo)體球A在P點(diǎn)合場強(qiáng)為0【分析】兩個同心金屬球面，半徑分別為R和R2R1＜R2(),分別帶電量q1q2和,內(nèi)球電勢U1=外球面電勢為U2=若用導(dǎo)線將兩帶電球面連接，它們的電勢為例內(nèi)球面電勢外球殼電勢導(dǎo)線連接內(nèi)、外球面時，成為等勢體，電荷只能分布在R2外球殼的表面內(nèi)部E=0【分析】畢薩定律一切磁現(xiàn)象都起源于電流或運(yùn)動的電荷。二、畢奧—薩伐爾定律一、磁本質(zhì)r0是單位矢量IldldaBdI<α<0180。方向rdlI0大小Bd=sinr24pm0IldaBdP.raIIldBdB積分得一段電流磁場求多段載流體的磁場iSiBB第12章穩(wěn)恒磁場矢量式=r24pm0IldBdr0=r34pm0Ildrr=rr0右手法則IldIldaBd的方向rdlI0Bd四指拇指電流磁場——適用于圓（弧形）電流磁場電流——適用于直電流右手法則確定磁場方向B直電流三、典型磁場NI出M進(jìn)IYaa2a1oldlraPBda是點(diǎn)到導(dǎo)線PB？Ba4pm0IBa2pm0Ia10a2p1、無限長2、半無限長a10a2pa2a1或B03、在導(dǎo)線延長線上Pa1a2p20或a1a2pp2aa14pm0I(cosa(cos24pm0dBIr2asinldBdB載流直導(dǎo)線的磁場圓電流aIOBOBO=ldOBdO4pm0I2R=2pR4pm0I2R=2pR=m0I2RBO=m0I2R本題rRa90,=4pm0IldBdO2R得圓電流圓心處的磁場BO的大小、方向Rld1、匝圓電流NBO=m0I2RNl弧有電流,圓心角為θ2、任一段圓弧電流ROlθIBO=m0I2RlR=m0I2Rθ2π2π典型磁場IaBBpm0Ia2掌握典型磁場無限長理解B4pm0Iaa1a2(cos(cosIaB有限長a2a1Bpm0Ia4IaBIaB半無限長半無限長IB延長線上B0BO=m0I2RRO0BROI.θBO=m0I2Rθπ2BO=m0I2Rlπ2Rla是場點(diǎn)到也用表示。r例1ABCD對CD：對BC弧：B4pm0Iaa1a2(cos(cos一段直電流的磁場B02m0IR圓電流圓心的磁場解對AB：例2ABCDB4pm0Iaa1a2(cos(cos一段直電流的磁場B02m0IR圓電流圓心的磁場解對無限長ABCD：對BC?。簩ρa(bǔ)償?shù)闹盉C：例3方向指向紙外對延長線對半無限長是半圓弧，對例BO?高斯定理1、磁通量dFsdBqFmmcossB.sdssB.sFmsBqcossB均勻磁場非均勻磁場2、穩(wěn)恒磁場高斯定理磁場是無源場FmB.sds0三、穩(wěn)恒磁場基本定理磁場線是閉合的，對封閉曲面，穿進(jìn)與穿出曲面的磁場線數(shù)目相等例4dFsdBqFmmcossB.sdssI例求磁通量Fmbdasddrrr0FdmmFdBsdmop2IrbdrFFdd+admop2Irdrlnmop2Ib+addmmbBmop2Irsdbdr解：環(huán)路定理S0miIBhdll的代數(shù)和所圍電流l的環(huán)路積分B沿l0m乘3、安培環(huán)路定理的環(huán)路積分只與環(huán)內(nèi)電流有關(guān),與環(huán)外電流無關(guān)。是閉合環(huán)路內(nèi)電流的代數(shù)和。IiSB是環(huán)路l上任一點(diǎn)的磁場，是環(huán)內(nèi)、外所有電流的產(chǎn)生磁場的矢量和。B右手螺旋關(guān)系：四指沿環(huán)路l方向，大拇指的指向?yàn)橐?guī)定電流正方向。電流的正負(fù)相對規(guī)定正方向而言。I流向與繞向成右手螺旋關(guān)系時為正；lI反之為負(fù)I定理說明穩(wěn)恒磁場是非保守場求對稱場B：①分析場的對稱性；②取閉合環(huán)路；③由定理列方程求B。例5例已知I12IA53lBhdl1lBhdl2lBhdl3lI12I1l2l則I12I0m-0mI12I-0m（（（（Bhdl1lBhdl2lBhdl3l解0m50-0m5例6D解：應(yīng)用舉例安培環(huán)路定理的應(yīng)用舉例IrPPrrrrPPIB求((r分布IIPP螺線管IIPP螺線環(huán)內(nèi)部的BS0miIBlhdl應(yīng)用小結(jié)安培環(huán)路定理的應(yīng)用舉例IrPIIPP螺線管內(nèi)部的BS0miIBlhdlBI2p0mr無限長直電流的分布B長直螺線管外部磁場B≈0長直螺線管內(nèi)部沿軸線磁場BIn0m安培力四、洛侖茲力五、安培定律qsinBF=q大小v方向Bqv=FBqv(叉乘式中帶正負(fù)號)q大?。悍较颍河沂致菪蜃笫侄▌t非均勻磁場中FsinθIldB，載流導(dǎo)線受力大?。簂FBIsinθ均勻磁場中方向：右手螺旋或左手定則載流彎曲導(dǎo)線,為導(dǎo)線起點(diǎn)到終點(diǎn)的等效直線段的長度。均勻磁場中載流線圈受磁場力為0。FdIldBF()lFdIldBFIlBl()所有方向相同時dF方向：電流起點(diǎn)→終點(diǎn)對載流直導(dǎo)線，為直導(dǎo)線長度。lll安培力BORIabcI，一段載流彎曲導(dǎo)線受磁場力等效于I連接導(dǎo)線兩端的載直導(dǎo)線所受磁場力B均勻且θ90FacFabcFac2RBIFabc均勻磁場中同向電流均勻磁場中載流線圈受磁場力為0BORIabcI例9B例16BI1I2dl解法提要的磁場分布為I1B2p0mrI1FFdrdrI22p0mI1dd+l1I22p0mI1lnd+ldI2上任一段電流元受的力sinFdθI2Bdrθ90I22p0mrI1dr,Fdrrdr例有一段長度為載流為的導(dǎo)線,在無限長直電流的磁場中,求導(dǎo)線所受磁力F導(dǎo)線與垂直,近端距為.I1lI2I1dI1I2r0垂直向上垂直向上計(jì)算量計(jì)算方法磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加法安培環(huán)路定理解題方法（三步曲）：1.分析場的對稱性；2.取閉合環(huán)路并確定繞向3.由定理列方程求解.1.首先要確定有幾個磁場；2.其次要選擇正確的磁場公式；3.還要注意疊加時方向的影響.計(jì)算量注意：磁通量均勻磁場非均勻磁場1.取面元；2.求元通量；3.積分求通量。安培力均勻磁場非均勻磁場1.確定磁場分布、受力對象；2.沿取微元，3.積分求力，判斷方向當(dāng)時，方向由叉乘或左手定則判定直載流導(dǎo)線彎曲載小測驗(yàn)1RabcdeoI求的大小和方向。BpII1I2==2.長直載流導(dǎo)線，1.載流導(dǎo)線，IBo求的大小和方向。3.如圖，求和邊所受BCCA磁力大小和方向。dABCabI1I2oPrrxllI1I2解1求的大小和方向。BpII1I2==題：長直載流導(dǎo)線，B1B2oPrrxllI1I2θθθyxBP方向：y軸正向4.如圖，求矩形線框中的磁通量。babIL1L2L3I3I25.如圖，填空：Bhdl1lBhdl2lBhdl3l2電磁感應(yīng)1、楞次定律感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，總是反抗回路中原磁通量的變化?！袛喔袘?yīng)電流或感應(yīng)電動勢的方向2、法拉第電磁感應(yīng)定律——計(jì)算感應(yīng)電動勢的大小數(shù)學(xué)表達(dá)式：感應(yīng)電動勢idtFdε負(fù)號是楞次定律的數(shù)學(xué)表達(dá)。匝線圈NyFN磁鏈均勻磁場非均勻磁場sByFNNB.sdsyFNNN()idFtddFNtdydtdε一、電磁感應(yīng)基本定律第13章電磁感應(yīng)回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流（電動勢）必要條件是要有磁通量的變化！兩類電動勢1、動生電動勢——計(jì)算導(dǎo)線棒或線圈運(yùn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢動生電動勢的公式i動生()lvBdl方向：()vB的方向αβ是與的夾角。vB式中是與的夾角，vBdl常用公式i動生lvBdlsinαcosβ二、兩類電動勢微元沿運(yùn)動導(dǎo)線棒取dl，積分沿棒長方向進(jìn)行。運(yùn)動導(dǎo)線棒產(chǎn)生電動勢的必要條件：切割磁場線。i動生Blvdl⊥i動生Blvdl⊥或也可構(gòu)造閉合回路求解i動生方向：導(dǎo)體內(nèi)部正電荷運(yùn)動方向vB可通過判斷2、感生電動勢感生電場是非保守場、無源場（由變化的電場激發(fā)），不同于靜電場。dtFdi感生LdlEBabldabcosqldabEBEB對于一段有限長導(dǎo)線，感生電場求解方法：1.2.構(gòu)造閉合回路i感生dtFd計(jì)算量計(jì)算方法楞次定律判定方向的步驟：1.判斷回路中原磁通量的變化2.判斷感應(yīng)電流磁場的方向3.右螺關(guān)系判定感應(yīng)電流定律法拉第電磁感應(yīng)定律1.兩個磁場：回路中原磁場、2.“反抗（阻礙）”不等于注意：單匝導(dǎo)線匝導(dǎo)線N磁鏈計(jì)算步驟：1.計(jì)算穿過回路的磁通量；2.計(jì)算磁鏈；3.代入公式計(jì)算.εi4.由楞次定律判定方向.動生電動勢式中是αβ的夾角；是與的夾角。計(jì)算步驟：1.沿運(yùn)動導(dǎo)體棒??；2.確定與；3.代入公式計(jì)算.εi4.由判定方向.αβ例1兩根無限長平行直導(dǎo)線載有大小相等方向相反的電流I，I以dI/dt

變化率增長，一矩形線圈位于導(dǎo)線平面內(nèi)（如圖），則（A）線圈中無感應(yīng)電流（B）線圈中感應(yīng)電流為順時針方向（C）線圈中感應(yīng)電流為逆時針方向（D）線圈中感應(yīng)電流不確定I12例.×＞BdI/dt↑dB/dt↑dB/dt↑dΦ/dt↑B0mIp2r感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場，總是反抗回路中原磁通量的變化。回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流必要條件是要有磁通量的變化！例2

2．半徑為R的無限長密繞螺線管，單位長度的匝數(shù)為n，通以交變電流i＝Imsinωt

，求圍在管外的同軸圓形回路（半徑為r）上的感應(yīng)電動勢。解：對于長直螺線管，BRrIIPP長直螺線管外部磁場B≈0內(nèi)部磁場沿軸線BIn0m例動生)vBldl應(yīng)用)iBIm02p()r0+vtdl任設(shè)向上Im02p()r0+vtvL0I0rvtt0tBr0vLt求時刻動棒的動生i與原設(shè)方向相同,向上動生i()vBdl動生i0LvBsin90cosdl00LvBdlvBL0L()vBld例OaBLOaBLwaqsOaBLwapLs2q2pL2q2FBsL2q2BiFdtd感應(yīng)電動勢大小L22B1qddtL22B1w楞次定律判斷i由到Oa用和楞次定律解iFdtd用i動生l()vBdl解OaBLOaBLwavldl()vBlwvBdlBdl21LBw0ldlBwL2設(shè)積分路線由到Oadi動生)vBdl)Bv()vBdli動生)vBldl)0i動生與原設(shè)同向,由到Oa例Ir0Lv動生)vBldl應(yīng)用)i求動棒的i動生0rrdrBBIm02prldrddldl任設(shè)向右，()vBdl動生di()vBvBsincos90dl180Im02prvrdvIm02pr0Lr0rrd動生ivIm02plnr0Lr00與原設(shè)方向相反,動生i向左例某時刻t線圈的磁通量FFdFsdB.2lx0+x0dx.I2pm0l1xt()Ipm0l12ln2lx0+x0t()此時線圈的總感應(yīng)電動勢的大小iiFdtd0.01m0l1p22lx0+x0dIt()dtlnl1m0p22lx0+x0ln()tBt()It0.01靜止1l2lx0xXxdI2xpm0B1dslxd0由楞次定律判斷,回路感應(yīng)電流為反時針方向,產(chǎn)生與原磁場相反的磁場,反抗磁通量的增加.i因此,回路總感應(yīng)電動勢的方向?yàn)榉磿r針方向.例一種簡單而基本的場分布EB的長圓柱型均勻磁場激發(fā)的場.0Bddt（增長）EBB()tOrrOB()tRREBEBOrREBEBEBdldFdtEdFdt,2prBdFdt2pr1EBRrBF2pr,rRBF2pR,BddtB2rEB2r2RddtBE例求下圖棒上的感生電動勢ab應(yīng)用RrddtB2rEBdtBd0ORabBl()aEBEBORabBhl()bORabBhqrqlEBEBl()aabEild0ab與處處垂直EB0lldddtB2hddtB2hlb端電勢高cosqrh()babldabcosqldabldddtB2rcosqabEBEB例用iFdtd和輔助線法,求上述類型變化磁場中導(dǎo)體的i感生求ab導(dǎo)體上的i感生大小和方向回路的面積沿半徑方向作輔助線OabO、組成回路OabO解法提要s21hl212R2((l2l楞次定律判斷回路感應(yīng)電流反時針流向B因空間均勻BFsiFdtdsdtdB回路感應(yīng)電動勢大小212R2((l2lk沿半徑方向線段與EB垂直,生感電動勢為零.ab的i感生212R2((l2lk方向:ablORabB已知dtBd0kdtBd0khO楊氏干涉s12sox1234暗紋dD5中央l1234暗紋5ddxDxrlDd條紋間距xl+kDdld+k()12k0,,k0為中央明紋x2l+k()12Ddd+2lk()12(k)12,無零級暗紋二、楊氏雙縫干涉雙縫干涉：一、基本概念光程差2L1Ld相位差rj2pld21jjnr22nr11L=nl光程Lj2pljLl2p第15章光波的干涉薄膜干涉三、薄膜干涉——垂直入射時反射光干涉ddo+d2en2+02l反射條件相同不同反射條件反射光干涉的光程差明紋條件：dlk2l+k1()2d暗紋條件：()12k0,,(k)12,干涉加強(qiáng)（明紋）、減弱（暗紋）條件薄膜2n1n3n12附加光程差當(dāng)或時2n1n3n>〈2n1n3n<>當(dāng)或時2n1n3n>>2n1n3n<<反射條件不同dl2反射條件相同d0是真空中的波長；l的取值要根據(jù)具體情況而定。k非平行薄干涉（二）非平行膜干涉——劈尖干涉一個對應(yīng)一個確定的膜厚kk+1l2n2reeek相鄰條紋間距2n2sinql2n2ql≈兩相鄰條紋膜厚差ekn21.0空氣劈尖l2rerl2sinql2ql≈rlresinqe是變量；ddo+d2en2+02l反射條件相同不同反射條件明紋條件：dlk2l+k1()2d暗紋條件：()12k0,,(k)12,增反膜ddo+dlk——反射光加強(qiáng)干涉（一）平行膜干涉e是常量；增透膜ddo+d——反射光相消干涉2l+k1()2k②取最小值，emin求。k③取合理值，λ求可見光。①正確寫出。δ相關(guān)題型：例2n11.00n21.25n31.55l500nm反射光相消干涉emin？1((n11.33n31.55n21.25白光最強(qiáng)可見光的l？沒入水中2((1((d2en2+02+k1()l2解法提要2n3n1n相消干涉k時得0e4n22+k1()l,100nmmine4n2l有2((2n3n1n相長干涉d2en2+kll2lk10,為負(fù)值,不合理.k1,l500nm1k2,l167nm可見不可見500l4n2mine2k1()2k1()nm有例3求：（1）劈尖膜的最大厚度。sinqtanq≈emaxLL解：又rl2n2sinqlemaxL2n2lrl∴qn2rlemaxLn1n3l2n1n>（2）當(dāng)且時，2n3n>第2條明條紋對應(yīng)的薄膜厚度為多少？從劈尖頂開始，第2條明條紋k2∴e24ln23d+2en22lkl∴()12k,,32n1n3n>〈解：第2條暗條紋例3求：（1）劈尖膜的最大厚度。sinqtanq≈emaxLL解：又rl2n2sinqlemaxL2n2lrl∴qn2rlemaxLn1n3l2n1n>（2）當(dāng)且時，2n3n>第2條暗條紋對應(yīng)的薄膜厚度為多少？從劈尖頂開始，第2條暗條紋k1∴e12ln2d+2en22l∴()01k,,32n1n3n>〈解：2l+k1()2劈尖頂（e=0）處例濾光轉(zhuǎn)盤450475500700600650625675575550525白光束nm波長連續(xù)變化的入射光束n11.00n21.25n31.57玻璃氟化鎂空氣e例當(dāng)入射波長為l12l反射光相繼消失500nm700nm時已知求薄膜厚度e動畫office2003續(xù)分別對消失的兩反射光列式2en22k1((+12l12en2k2((+122l2l1:2l:k2k11相繼消失的級次條件2ll1因有k1((+12k2((+12l12l1k12((2l得k1(2ll12(+l12l解出500+7002(700500(12004003ek1((+12l122n2((+12350041.25700nmn11.00n21.25n31.57反射光相繼消失波長l1500nm2l700nm連續(xù)變波長入射e求e反射光消失條件d0+d2k((+12l解法提要（因兩界面反射條件相同）其中d2en2d00，單縫衍射一、單縫衍射m為半波帶數(shù)目（整數(shù)）sind端aqlm2sinaql2+-2k+-kl()213k,...,,m=2km=2+1ksinaql2+-2k+1()()213k,...,,明紋條件暗紋條件光程差sinaq0中央明紋條件l是真空中波長。注意：明暗條紋位置()213k,...,,af(k(+l122x明紋位置±x暗紋位置±kaflx中央明紋位置0條紋重合xθ條紋位置和衍射角相同。alfq111Wxx10oWx122oafl中央明紋寬度第16章光波的衍射例1ll2l3231qqqaaa一級暗紋方向二級暗紋方向三級暗紋方向()213k,...,,k為暗紋級數(shù)sinaq+-klk暗紋公式分為2個半波帶分為4個半波帶分為6個半波帶思考：單縫處波面對應(yīng)以下各級暗紋，分為幾個半波帶？例3ll2l3231qqqaaa一級明紋方向二級明紋方向三級明紋方向()213k,...,,k為明紋級數(shù)明紋公式分為3個半波帶分為5個半波帶分為7個半波帶思考：單縫處波面對應(yīng)以下各級明紋，分為幾個半波帶？sinaql2+-2k+1()明紋條件若在單縫夫瑯禾費(fèi)衍射實(shí)驗(yàn)中保持聚焦透鏡不動，將縫寬a稍微變寬，同時將單縫沿圖中X方向稍微上移，則觀察屏上中央亮紋A.變寬，同時上移B.變窄，同時上移C.變窄，不動D.變寬，不動E.變窄，同時下移F.變寬，同時下移

0中央亮紋alfq111xx1光柵衍射二、光柵方程——光垂直入射時主極大條件l是真空中波長例3光柵方程,213k()0,,,ksinq+ld一級譜k1sinqld1解法提要ldsinq1546.10.51092.2nm1031.0922mm每毫米刻線數(shù)目dn11031.09221916線mm該光柵每毫米問有多少條刻線已知l546.1nmq130一級譜線光柵小結(jié)第17章光波的偏振1.光的偏振態(tài)自然光線偏振光部分偏振光2.偏振片自然光2I自II自起偏線偏振光3.馬呂斯定律線偏振光I1檢偏線偏振光1馬呂斯定律1Icosa2I2I24.布儒斯特定律ibtanarcn1n2ibr+=90。b反射光是光振動⊥入射面的線偏振光，且與折射光垂直。折射光是部分偏振光。小測驗(yàn)2.在單縫衍射中，藍(lán)光的第三級暗紋中心剛好與另一單色光第二級暗紋中心重合。若藍(lán)光的波長為450nm，求：1）另一單色光的波長？2）對應(yīng)藍(lán)光第三級暗紋單縫能分成幾個半波帶？1.在相機(jī)鏡頭的玻璃上均勻涂一層增透膜（n=1.30）,為使此增透膜適用于550nm波長的光，求薄膜的最小厚度。(玻璃n=1.50，光線正入射)3.一束光強(qiáng)為I的自然光依次通過兩個偏振片后的光強(qiáng)為,求第二個偏振片與第一個偏振片的偏振化方向夾角。I4光的偏振自然光線偏振光PA透振方向入射自然光光強(qiáng)0II1出射線偏振光光強(qiáng)線偏振光線偏振光BP透振方向入射線偏振光光強(qiáng)I出射線偏振光光強(qiáng)I121.一束自然光穿過偏振片后形成線偏振光，且強(qiáng)度減少一半。2I10I一、光強(qiáng)變化規(guī)律2.一束線偏振光穿過偏振片后仍是線偏振光，強(qiáng)度變化規(guī)律為馬呂斯定律1Icosa2I2a是入射線偏振光振動方向與偏振片偏振化與出射線偏振光振動方向的夾角。方向的夾角，或是入射線偏振光振動方向入射線偏振光光強(qiáng);出射線偏振光光強(qiáng)I1I2例1例已知MMI1PAINNBPa0II2I122解法提要因1I20I2I1I已知240II1則21Icosa2I馬呂斯定律由即cosa1II222I1I已知則cosa21a452求aI0I？2？作業(yè)選解4P12P3P0630P1SI2P063P30SI2SI2cos206SI2cos206cos230SI2((2123((22P12P063P30P1SI2P063P30SI2SI2cos206SI2cos206cos230SI2((2123((22續(xù)上P12P063P30P12P3P0630P1SI2P063P30SI2SI2cos206SI2cos206cos230SI2((2123((22P1SI2P063P30SI2SI2cos206SI2cos206cos230SI2((2123((22090303038SI例3P1P3之間的透振方向相互垂直與P10IP3P2I已知0a求a？解法提要P3P2P1aa9020I20Icosa220Icosa2cosa2((90020Icosa2cosa2((90馬呂斯定律1Icosa2INNa1AA1I22MM0A0II1A20I1sina20得,sina0,a4522布儒斯特稱為起偏振角ib或布儒斯特角二、布儒斯特定律ibtanarcn1n2反射光成為線偏振光，其光振動垂直于入射面；折射光與反射光的傳播方向相互垂直。折射光仍是部分偏振光，其平行入射面的光振動占優(yōu)勢。ibrb+=90。自然光線偏振光部分偏振光法線ibn1n2入射角ibtanarcn1n2rb注意：和分別是入射光線和折射光線所在媒質(zhì)的折射率。n1n2相應(yīng)題型已知夾角，求光強(qiáng)；已知光強(qiáng)關(guān)系，求夾角。已知反射光的偏振態(tài)和媒質(zhì)折射率，求入射角或折射角。已知反射光的偏振態(tài)和入射角（或折射角），求媒質(zhì)的折射率。計(jì)2例1空氣rr線偏振光n2n2已知r30求n2？ib故30ib9060n2ibtann11.00tan601.732ibtann1n2n11.00反射獲得線偏振光時,解法提要反射線與折射線成90ibr+=90。b選3例2空氣1n2nibit布儒斯特角全反射臨界角1n2n的與1n2n的的關(guān)系ibarctan()2n1n空氣到媒質(zhì)布儒斯特角2n1nibtan2n1n故ibtanitsin1已知it45求ib？ibtgitsin121.4142ibtanarc54.71.4142媒質(zhì)到空氣全反射臨界角2n1nitsin2n1nsin90十八章小結(jié)第十八章m120v2nhAA1.光電效應(yīng)方程Uae遏止U0e逸出U0eAAn0AAh0ln0c逸出功與逸出電勢差紅限頻率與波長nhU0UaeAnhe遏止電壓2.康普頓散射公式rll1cosjcm0h()2sinlc22jl0cm0hlc康普頓波長2.43×10120.00243nmmcm0h電子靜止質(zhì)量普朗克常量真空中光速++eE能量守恒eE0e0e電子增加或獲得的能量或碰后的動能光子減少的能量e0eEerEkeEeE0Eer動量phlehn能量mc2mc光子方程十九章小結(jié)物質(zhì)波德布羅意波第十九章波動性nl，波粒二象關(guān)系德布羅意方程hEnplh粒子性Ep，德布羅意波長plh低速lm0v