大學物理期終小結(jié)

靜電場1一、四個基本定律1.電荷守恒定律2.電荷量子化3.庫侖定律4.場疊加原理二、幾個基本概念1.電場強度22.電偶極矩3.電力線4.電通量5.電場力的功6.電勢能7.電勢8.電勢差3三、兩個重要的物理量的計算I.電場強度計算方法1.由點電荷電電場求點電荷系2.矢量積分法——連續(xù)帶電體43.利用高斯定理——具有高度對稱的場5II.電勢的計算方法1.由定義2.點電荷系3.代數(shù)積分法——連續(xù)帶電體4.場強的線積分法6四、兩個重要定理1.靜電場中的高斯定理2.靜電場中的環(huán)路定理5.靈活運用場疊加原理如求由多個球殼構(gòu)成體系的電勢7無限大帶電平面，面電荷密度為

，求平面附近某點的電場強度。解：作底面積為S，高為h的閉合圓柱面，89穩(wěn)恒磁場10本章介紹了幾個基本概念、兩個基本定律和兩個重要定理一、幾個基本概念1.磁感應強度B定義：方向：小磁針N極指向。描寫磁場大小和方向的物理量112.磁通量：穿過某一曲面的磁力線根數(shù)。定義：單位：韋伯，Wb3.磁矩：描寫線圈性質(zhì)的物理量。定義：單位：安培·米2方向：與電流滿足右手定則。124.載流線圈在磁場中受到的力矩M定義：單位：牛頓·米13二.兩個基本定律1.畢奧--薩伐爾定律電流元的磁場運動電荷的磁場2.安培定律電流元在磁場中受的安培力：運動電荷在磁場中受到的洛侖茲力：14三.兩個重要定理1.磁場中的高斯定理2.安培環(huán)路定理15例：求無限大平面電流的磁場分布。已知面電流密度（通過與電流方向垂直的單位長度的電流）到處均勻，大小為j解：無限大平面電流可看成是軸無限多根平等排列的長直電流所組成。根據(jù)對稱性分析，取積分環(huán)路abcda比一比：與無限大帶電平面兩則的電場比較16電磁感應17一、兩個定律1.楞次定律

感應電流所產(chǎn)生的磁場總是企圖阻止或補償回路中磁通量的變化。2.法拉第電磁感應定律回路中的感應電動勢：18二、幾個概念1.動生電動勢：2.感生電動勢：19振動、波20一、描寫波動的幾個概念1.波動和振動的關(guān)系振動在介質(zhì)中傳播形成波。振動是波動的根源，波動是振動能量的傳遞過程。2.橫波、縱波3.周期、波頻、波長、波速之間的關(guān)系21①.周期、頻率與介質(zhì)無關(guān)，與波源的相同。波長、波速與介質(zhì)有關(guān)。③.波在不同介質(zhì)中頻率不變。②.不同頻率的波在同一介質(zhì)中波速相同。4.波的幾何描述波線、波面、波前①二、波函數(shù)22②③23三、波的衍射

波在傳播過程中，遇到障礙物時其傳播方向發(fā)生改變，繞過障礙物的邊緣繼續(xù)傳播。四、波的干涉

頻率相同、振動方向相同、有恒定的相位差的兩列波相遇時，使某些地方振動始終加強，另外一些地方始終減弱的現(xiàn)象。241.相干波條件①.兩列波振動方向相同；②.兩列波頻率相同；③.兩列波有穩(wěn)定的相位差。2.合振幅3.相位差4.加強減弱條件加強減弱25若波程差加強減弱5.駐波

駐波是兩列振幅和傳播速率都相同的相干波在同一直線上沿相反方向傳播時疊加而形成的。①.駐波方程26②.波節(jié)位置③.波腹位置5.半波損失①.波從波疏媒質(zhì)進入波密媒質(zhì)；②.反射波存在半波損失，相位突變

。27五、兩個原理1.惠更斯原理①.介質(zhì)中波動到的各點，都可看成發(fā)射子波的子波源（點波源）。②.任意時刻這些子波的包絡(luò)面就是新的波前。2.波的疊加原理①.幾列波相遇后仍保持它們原有的特性（頻率、波長、振幅、傳播方向）不變，互不干擾。28②.在相遇區(qū)域內(nèi)任一點的振動為各列波在該點所引起的振動位移的矢量和。29如圖所示，平面簡諧波向右移動速度u=0.08m/s，求：①.振源的振動方程；②.波函數(shù)；③.P點的振動方程；④.a、b兩點振動方向。解：①.振源30t=0時，o點處的質(zhì)點向y軸負向運動②.波函數(shù)振源的振動方程31③.P點的振動方程④.a、b振動方向，作出

t后的波形圖。32解：3334另解：35O點振動初位相：36波動光學37一、幾個概念1.光程2.光程差3.相干光條件頻率相同；方向一致； 有恒定的相位差；光程差不太大；光強差不太大。兩束光384.相干長度能觀察到干涉現(xiàn)象的最大光程差。5.半波損失光從光疏媒質(zhì)進入光密媒質(zhì)，反射光存在半波損失。6.透鏡不產(chǎn)生附加光程差39二、光的干涉DOS1S2PSar1r2xIo1.楊氏雙縫40明紋暗紋位置條紋間距412.薄膜干涉i①②光程差不附加光程差附加42加強減弱i①②43加強減弱3.劈尖①②單色光垂直照射劈尖44條紋間距測量微小物體厚度454.牛頓環(huán)①②明環(huán)半徑暗環(huán)半徑46三、光的衍射

惠更斯原理----波在媒質(zhì)中傳播到的各點，都可看成新的子波源。菲涅耳原理----波傳播到某一點的光強為各個子波在觀察點的干涉疊加。471.夫瑯禾費單縫衍射減弱加強加強減弱條件48暗紋明紋明紋暗紋位置49中央明紋寬度條紋間距2.光學儀器分辨率兩愛里斑中心距離為愛里斑的半徑時，恰能分辨----瑞利判據(jù)。503.衍射光柵光柵方程加強明紋明紋位置51缺級條件I單0-2-112I048-4-8單縫衍射輪廓線光柵衍射光強曲線在m,2m,3m···處出現(xiàn)缺級。52為了用光學方法精確測定某金屬細絲的直徑，將細絲夾在兩塊光學玻璃片之間，形成一個空氣劈尖，用波長632.8nm的氦氖激光垂直照射劈尖，通過顯微鏡觀察干涉條紋，測得L=20.00cm,第k級明條紋與第K+10級明條紋的間距b=80.00cm,求細絲的直徑d.53設(shè)相鄰兩條紋間距為l,則l=b/10,lsinθ=λ/2；Sinθ≈tanθ=d/L;d=5Lλ/b=7.91*10-6m54一塊平面玻璃片上有一油滴，當油滴擴展成油膜時，在單色光，波長為576nm垂直入射情況下，從反射光中觀察油膜所形成的干涉條紋（油的折射率為n1=1.60,玻璃的折射率為n2=1.50）。1.當油膜最高點與玻璃片的上表面相距h=864nm時，可見到幾條明條紋？各級明條紋所在處油膜的厚度分別為多大？2.在油膜擴展過程中，當h由864nm逐漸減小到810nm，再減小到720nm的過程中，最高點處的明暗情況如何變化？h55解：1.明紋公式為

2n1e+λ/2=kλ

最高點處，將e=h代入的k=2n1h/λ+1/2=5.3共有k=1,2,3,4,5條明紋，對應于k的油膜厚度ek為

ek=λ/2n1*(k-1/2)=180(k-1/2)nm

分別為90,270,450,630,810nm2.當h=864nm時，k=2n1h/λ+1/2=5.3K為非整數(shù)，條紋介于明暗之間，為非明非暗條紋。當h=810nm時，k=2n1h/λ+1/2=5為明紋當h=790nm時，k=2n1h/λ+1/2=4.5為暗紋變化過程為明暗之間，明紋，暗紋。

56單色平行光的波長為λ=490nm,光柵常數(shù)a+b=3.0*10-4cm1.當單色光垂直照射在光柵上，最多能看到第幾級條紋？2.若光柵的透光縫的寬度為a=1.0*10-4cm,單色光垂直照射在光柵上，最多能觀察到的明條紋總數(shù)（包括中央明紋）為若干？57解：1.(a+b)sinφ=kλφ=π/2時，k=(a+b)/λ=6.12兩側(cè)均最多可看到第六級。2.光柵公式(a+b)sinφ=kλ單縫衍射的暗紋條件：asinφ=k‘λ(a+b)/a=k/k‘=3，k=3,6缺級屏上可見k=0,±1,±2,±4,±5

共9條明紋58一、相對論兩個基本原理1.相對性原理所有慣性參照系中物理規(guī)律都是相同的。2.光速不變原理

在所有慣性系中，光在真空中的速率相同，與慣性系之間的相對運動無關(guān)，也與光源、觀察者的運動無關(guān)。59