大学物理下册总复习课件.pptx

1、 三三 能能分析杨氏双缝干涉和薄膜等厚干分析杨氏双缝干涉和薄膜等厚干涉的光程差和干涉条纹的位置涉的光程差和干涉条纹的位置.四四 了解了解迈克耳孙干涉仪的工作原理迈克耳孙干涉仪的工作原理.波动光学教学基本要求波动光学教学基本要求 二二 理解理解用波带法来分析单缝的夫琅禾用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，费衍射条纹分布规律的方法，会会分析缝宽、分析缝宽、位置及波长对衍射条纹分布的影响位置及波长对衍射条纹分布的影响.光的衍射光的衍射 一一 理解理解惠更斯菲涅耳原理及它对光惠更斯菲涅耳原理及它对光的衍射现象的定性解释的衍射现象的定性解释.并理解与惠更斯原理并理解与惠更斯原理的区别的区

2、别波动光学教学基本要求波动光学教学基本要求 三理解三理解光栅衍射公式光栅衍射公式,会确定光栅衍会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响栅衍射谱线分布的影响.四了解四了解衍射对光学仪器分辨率的影响衍射对光学仪器分辨率的影响.五了解五了解 x 射线的衍射现象和布拉格公射线的衍射现象和布拉格公式的物理意义式的物理意义.波动光学教学基本要求波动光学教学基本要求光的偏振光的偏振一一 理解理解自然光与偏振光的区别自然光与偏振光的区别.二理解二理解布儒斯特定律和马吕斯定律布儒斯特定律和马吕斯定律.三了解三了解双折射现象双折射现象.四了解四了

3、解线偏振光的获得方法和检验线偏振光的获得方法和检验方法方法.波动光学教学基本要求波动光学教学基本要求2、相邻明（暗）条纹的、相邻明（暗）条纹的间距间距 ddx1、明、暗、明、暗条纹的位置条纹的位置2)12(ddkx 暗纹暗纹ddkx 明纹明纹,2,1,0kxopd dx波动光学波动光学 总结总结一、一、杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验2sin222122innd反透，二、薄膜干涉：二、薄膜干涉：),2,1(k2)12(k减减 弱弱),2,1,0(kk加加 强强222dn反透，加加 强强减减 弱弱k),2,1(k2)12(k),2,1,0(k 折射率单调变化折射率单调变化2无反2有此外：反0i

4、项项有有反反2若若项无透2则则1、劈尖干涉劈尖干涉0i22ndk2)12(k明明21、k暗暗210、k劈尖干涉劈尖干涉nDL (1)相邻明（暗）相邻明（暗）纹间距纹间距nbn22LnbD2 (2)细丝直径细丝直径brnRk212nkR明明321、k暗暗210、k2sin222122innd0iRrr22ndk明明)21(、k2)12(k暗暗)210(、k),3,2,1(kkkb22sin (2)12(sinkb(其余其余)个半波带个半波带k2 个半波带个半波带12 k0sin b中央明纹中心中央明纹中心四、四、单缝衍射：单缝衍射：bfxo2中央中央bfx其余其余fbkx 暗纹暗纹fbkx2)1

5、2(明纹明纹1、光栅衍射主极大、光栅衍射主极大 （主明纹（主明纹)kbbsin)()210(，kNkbbsin)(）（Nkk#3、光栅衍射暗纹、光栅衍射暗纹#4#4、缺级缺级kbbbk)()2,1(k五、光栅衍射五、光栅衍射#2、屏上出现主明纹的最高级次屏上出现主明纹的最高级次1sinkbbsin)(kbsin#缺级：缺级：,.)2,1(k,.)2,1(k 部分偏振光部分偏振光:入射为自然光入射为自然光+线偏振光叠加线偏振光叠加0I自然光入射自然光入射偏振片偏振片021II 偏振片偏振片20cosII 0I线偏振光入射线偏振光入射六、光的偏振六、光的偏振马吕斯定律马吕斯定律21tanBnin

6、布儒斯特定律布儒斯特定律反射光为偏振光反射光为偏振光振动方向垂直入射面振动方向垂直入射面;折射光仍为部分偏振光折射光仍为部分偏振光.02i 反射线与折射线垂直反射线与折射线垂直热学教学基本要求热学教学基本要求 一一 了解了解气体分子热运动的图像气体分子热运动的图像.理解理解平平衡态、平衡过程、理想气体等概念衡态、平衡过程、理想气体等概念.二二 理解理解理想气体的压强公式和温度公式，理想气体的压强公式和温度公式，能从宏观和微观两方面理解压强和温度的统能从宏观和微观两方面理解压强和温度的统计意义计意义.三三 了解了解自由度概念，自由度概念，理解理解能量均分能量均分定理，定理，会会计算理想气体的内能

7、计算理想气体的内能.四四 了解了解麦克斯韦速率分布律、麦克斯韦速率分布律、速率速率分布函数和速率分布曲线的物理意义分布函数和速率分布曲线的物理意义.会会计算计算气体分子热运动的三种统计速度气体分子热运动的三种统计速度.五五 了解了解气体分子平均碰撞次数和平均气体分子平均碰撞次数和平均自由程自由程 的概念和公式的概念和公式.热学教学基本要求热学教学基本要求二、基本内容 1、理想气体压强公式、理想气体压强公式 knvnmp32312nkTp 或或 2、理想气体温度公式、理想气体温度公式kTk233、能量按自由度均分定理、能量按自由度均分定理 M 22iiERTERT 理想气体内能理想气体内能 任一

8、自由度平均能量任一自由度平均能量12kT 4、麦克斯韦速率分布、麦克斯韦速率分布（1）分布函数 （2）分布函数物理意义及分布曲线的物理意义。()三种统计速率22232)2(4)(vekTmNdvdNvfkTmv或、5、平均碰撞次数和平均自由程平均碰撞次数和平均自由程vndz22pdkTnd22221 一一 掌握掌握内能、功和热量等概念内能、功和热量等概念.理理解解准静态过程准静态过程.二二 掌握掌握热力学第一定律，热力学第一定律，理解理解理想理想气体的摩尔定体热容、摩尔定压热容，气体的摩尔定体热容、摩尔定压热容，能能分析计算分析计算理想气体在等体、等压、等温和理想气体在等体、等压、等温和绝热过

9、程中的功、热量和内能的改变量绝热过程中的功、热量和内能的改变量.热学教学基本要求热学教学基本要求 三三 理解理解循环的意义和循环过程中的能循环的意义和循环过程中的能量转换关系，量转换关系，能够能够计算卡诺循环和其它简计算卡诺循环和其它简单循环的效率单循环的效率.四四 理解理解可逆过程和不可逆过程，可逆过程和不可逆过程，了解了解热力学第二定律和熵增加原理热力学第二定律和熵增加原理.热学教学基本要求热学教学基本要求二、基本内容二、基本内容1、功、热量、内能功、热量、内能2、热力学第一定律及其应用热力学第一定律及其应用(过程量)(过程量)(状态量)PdVA12TTCMVE等值过程中 和 的计算EQ,

10、A12TTQCM理想气体物态方程理想气体物态方程过程过程方程常量常量常量常量或或或等体等压等温绝热3、热循环4、热力学第二定律的两种表述（1）正循环卡诺循环121TT（2）逆循环2122QQQAQw卡诺逆循环212TTTw1211QQQA克劳修斯克劳修斯 “热量不能自动的从低温物体传向高温物热量不能自动的从低温物体传向高温物体体”开尔文开尔文 “其唯一效果是热全部转变为功的过程是不其唯一效果是热全部转变为功的过程是不可能的可能的”5、可逆过程和不可逆过程、可逆过程和不可逆过程6、熵增加原理、熵增加原理*孤立（或绝热）系统内部所发生的过程不可逆时，其熵增加；所发生的过程可逆时，其熵不变。*对于孤

11、立系统内的各种可能状态而言，平衡态的熵最大。*自然过程方向沿着系统微观态增大，即分子运动更加自然过程方向沿着系统微观态增大，即分子运动更加无序的方向进行。无序的方向进行。一一 了解了解热辐射的两条实验定律：斯热辐射的两条实验定律：斯特藩特藩 -玻耳兹曼定律和维恩位移定律，玻耳兹曼定律和维恩位移定律，以及经典物理理论在说明热辐射的能量按以及经典物理理论在说明热辐射的能量按频率分布曲线时所遇到的困难频率分布曲线时所遇到的困难.理解理解普朗普朗克量子假设克量子假设.近代物理教学基本要求近代物理教学基本要求 三三 了解了解康普顿效应的实验规律，以康普顿效应的实验规律，以及光子理论对这个效应的解释及光子

12、理论对这个效应的解释.理解理解光的光的波粒二象性波粒二象性.二二 了解了解经典物理理论在说明光电效经典物理理论在说明光电效应的实验规律时所遇到的困难应的实验规律时所遇到的困难.理解理解爱因爱因斯坦光量子假设，斯坦光量子假设，掌握掌握爱因斯坦方程爱因斯坦方程.近代物理教学基本要求近代物理教学基本要求 五五 了解了解德布罗意假设及电子衍射实德布罗意假设及电子衍射实验验.了解实物粒子的波粒二象性了解实物粒子的波粒二象性.理解理解描述描述物质波动性的物理量（波长、频率）和描物质波动性的物理量（波长、频率）和描述粒子性的物理量（动量、能量）之间的述粒子性的物理量（动量、能量）之间的关系关系.四理解四理解

13、氢原子光谱的实验规律及玻氢原子光谱的实验规律及玻尔氢原子理论尔氢原子理论.近代物理教学基本要求近代物理教学基本要求 七七 了解了解波函数及其统计解释波函数及其统计解释.了解了解一维定态的薛定谔方程，一维定态的薛定谔方程，以及量子力学以及量子力学中用薛定谔方程处理一维无限深势阱等微中用薛定谔方程处理一维无限深势阱等微观物理问题的方法观物理问题的方法.六六 理解理解一维坐标动量不确定关系一维坐标动量不确定关系.近代物理教学基本要求近代物理教学基本要求 黑体的单色辐出度黑体的单色辐出度M 0(T)在温度一定时随在温度一定时随波长波长 的变化的变化实验实验规律规律一一 黑体辐射的实验定律黑体辐射的实验

14、定律MM 0 0TT 2200K2000K1800K1600K2)2)维恩位移律维恩位移律T m=b b=2.89775610-3 mK1)1)斯特藩斯特藩-玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律M(T)=T 4 =5.67 10-8 W/m2K4 mdTMTM00)()(量子力学基础量子力学基础 二二 普朗克量子假说普朗克量子假说 辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子，这辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子，这些线性谐振子可以发射和吸收辐射能。这些谐振子只能些线性谐振子可以发射和吸收辐射能。这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态下，谐振子的能量不处于某些分立的状态，在这些状态下，谐振子的

15、能量不能取任意值，只能是某一最小能量能取任意值，只能是某一最小能量 的整数倍的整数倍对频率为对频率为 的的谐振子谐振子,最小能量为最小能量为:n,4,3,2,n为整数，为整数，称为称为量子量子数数h 称为称为能量子能量子三三 光电效应光电效应1 1 爱因斯坦光量子假说爱因斯坦光量子假说1 1）一束光是一束以光速运动的粒子流，一束光是一束以光速运动的粒子流，这些粒子称为这些粒子称为光子（光量子）光子（光量子）2 2）每个光子的能量每个光子的能量hAmvhm2212 2 爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程A A 为该金属材料的为该金属材料的逸出功逸出功根据根据能量守恒能量守恒当频率为当频率为

16、 光照射金属时，一个电子是整体吸收一个光子光照射金属时，一个电子是整体吸收一个光子00m光子静止质量光子静止质量:nhp光子的能量：光子的能量：hp 4 4 光的光的“波粒二象性波粒二象性”3 3 光子的能量、质量与动量光子的能量、质量与动量光子的动量：光子的动量：2ch m 2mch 四四 康普顿效应康普顿效应nch vm e00nch 碰撞过程中能量守恒碰撞过程中能量守恒2200mchcmhvmnchnch00碰撞过程中动量守恒碰撞过程中动量守恒)cos1(c)cos1(00cmhnmmcmhc0024.01042120康普顿散射波长康普顿散射波长（1）定态假设：）定态假设：原子系统只能处

17、在一系列具有原子系统只能处在一系列具有不连续能量的不连续能量的状态，状态，在这些状态上电子虽然绕核做园周运动但并在这些状态上电子虽然绕核做园周运动但并不向外辐射不向外辐射电磁波电磁波。这些状态称为原子系统的这些状态称为原子系统的稳定状态稳定状态（简称（简称定态定态）。）。nEEE,21（2）角动量量子化条件：）角动量量子化条件：在这些稳定状态下电子绕核运动的在这些稳定状态下电子绕核运动的轨轨道角动量的值，道角动量的值，必须为必须为 h/2 的的整数倍，整数倍，是不连续的，即有：是不连续的，即有：（3）跃迁假设：）跃迁假设：hEEknkn 电子从一个能量为电子从一个能量为En 稳定态稳定态跃迁跃

18、迁 到另一能量为到另一能量为Ek稳定态时，稳定态时，要吸收或发射一个频率为要吸收或发射一个频率为 的光子，有：的光子，有：这些定态的能量：这些定态的能量：辐射频率公式辐射频率公式五五 玻尔氢原子量子论玻尔氢原子量子论)3,2,1(2nnhnmvrL轨道半径r1 1 玻尔的三条基本假设玻尔的三条基本假设2 氢原子轨道半径氢原子轨道半径)9 ,4 ,(11112rrrrnrn2202mehnrn玻尔半径玻尔半径0111530 1035Amr3 能量的计算能量的计算eVEn613,11 时基态能量基态能量21nEEn 能量是量子化的能量是量子化的2204281hmenEn4 4 氢原子光谱的理论解释

19、氢原子光谱的理论解释)11(8222204nkhmekn1722041009737318mchmeR2204281hmenEnhEEknkn 不仅光具有波粒二象性，一切实物粒子不仅光具有波粒二象性，一切实物粒子(如电子、原子、如电子、原子、分子等分子等)也都具有波粒二象性也都具有波粒二象性;具有确定动量具有确定动量 P 和确定能量和确定能量 E 的实物粒子相当于频率为的实物粒子相当于频率为 和波长为和波长为 的波的波,二者之间的二者之间的关系如同光子和光波的关系一样关系如同光子和光波的关系一样,满足：满足：hmcE2hmpv这种和实物粒子相联系的波这种和实物粒子相联系的波称为称为 德布罗意波德

20、布罗意波 或或 物质波物质波。六六 德布罗意波德布罗意波 201VmhVmhph则：如果,cv德布罗意公式德布罗意公式v0mh1 1 位置与动量的不确定性关系位置与动量的不确定性关系222zyxpzpypx2t2 2 能量与时间的不确定性关系能量与时间的不确定性关系七七 不确定性关系不确定性关系 1在双缝干涉实验中，波长为在双缝干涉实验中，波长为550 nm的单的单色平行光垂直入射到缝间距色平行光垂直入射到缝间距a210-4 m的双缝上，屏到双缝的距离的双缝上，屏到双缝的距离D2 m求：求：(1)中央明纹两侧的两条第中央明纹两侧的两条第10级明纹中心级明纹中心的间距；的间距；(2)用一厚度为用

21、一厚度为e6.610-5 m、折射率为、折射率为n1.58的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将的玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？移到原来的第几级明纹处？(1 nm=10-9 m)（答案：（答案：0.11 m；零级明纹移到原第；零级明纹移到原第7级明级明纹处）纹处）一衍射光栅，每厘米一衍射光栅，每厘米200条透光缝，每条透条透光缝，每条透光缝宽为光缝宽为a=210-3 cm，在光栅后放一焦，在光栅后放一焦距距f=1 m的凸透镜，现以波长为的凸透镜，现以波长为600 nm(1 nm=10-9 m)的单色平行光垂直照射光栅，的单色平行光垂直照射光栅，求：求：(1)透光缝透光缝a的单缝衍

22、射中央明条纹宽度的单缝衍射中央明条纹宽度为多少？为多少？(2)在该宽度内，有几个光栅衍射主极大？在该宽度内，有几个光栅衍射主极大？（答案：（答案：0.06 m；5个光栅衍射主极大）个光栅衍射主极大）两个偏振片两个偏振片P1、P2叠在一起，其偏振化方叠在一起，其偏振化方向之间的夹角为向之间的夹角为30一束强度为一束强度为I0的光的光垂直入射到偏振片上，已知该入射光由强垂直入射到偏振片上，已知该入射光由强度相同的自然光和线偏振光混合而成，现度相同的自然光和线偏振光混合而成，现测得连续透过两个偏振片后的出射光强与测得连续透过两个偏振片后的出射光强与I0之比为之比为9/16，试求入射光中线偏振光的光，试求入射光中线偏振光的光矢量方向矢量方向（答案：与（答案：与P1的偏振化方向平行）的偏振化方向平行）1 容器内装有氮气，温度为容器内装有氮气，温度为273k，压强为，压强为1.01*103。求：（求：（1）气体分子的平均平动动能和转动）气体分子的平均平动动能和转动动能各为多少？动能各为多少？（2）容器单位体积内分子的总平动动能是）容器单位体积内分子的总平动动能是多少？多少？（3）若该气体有）若该气体有0.3mol,其内能是多少？其内能是多少？