大學(xué)物理下單招復(fù)習(xí)提要

1、第一部分 幾何光學(xué)反射：定義：反射（ HYPERLINK /wiki/%E8%8B%B1%E8%AA%9E o 英語 英語：reflection），是一種物理現(xiàn)象，是指 HYPERLINK /wiki/%E6%B3%A2 o 波 波從一個 HYPERLINK /wiki/%E4%BB%8B%E8%B4%A8 o 介質(zhì) 介質(zhì)進(jìn)入另一個介質(zhì)時，其傳播方向突然改變，而回到其來源的介質(zhì)。分類：按介質(zhì)的特點(diǎn)，可分為： HYPERLINK /w/index.php?title=%E9%8F%A1%E9%9D%A2%E5%8F%8D%E5%B0%84_(%E7%89%A9%E7%90%86)&action=

2、edit&redlink=1 o 鏡面反射 (物理)（頁面不存在） 鏡面反射、 HYPERLINK /wiki/%E6%BC%AB%E5%8F%8D%E5%B0%84 o 漫反射 漫反射反射定律:光線進(jìn)入時 HYPERLINK /wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84%E8%A7%92 o 反射角 反射角相等于 HYPERLINK /wiki/%E5%85%A5%E5%B0%84%E8%A7%92 o 入射角 入射角。 HYPERLINK /wiki/%E6%B3%95%E7%BA%BF o 法線 法線（Normal）、 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5

3、%85%A5%E5%B0%84%E7%B7%9A&action=edit&redlink=1 o 入射線（頁面不存在） 入射線（Incident ray）和 HYPERLINK /w/index.php?title=%E5%8F%8D%E5%B0%84%E7%B7%9A&action=edit&redlink=1 o 反射線（頁面不存在） 反射線（Reflected ray）處于同一個平面上。折射：定義：光線由一種媒介斜射入另一種媒介造成速度改變而引起角度上的偏移折射定律光從介質(zhì)1進(jìn)入另一不同折射率之介質(zhì)2時，其入射角的正弦（ ）與其折射率（）之乘積會相等： HYPERLINK /wiki/%

4、E5%B8%83%E5%84%92%E6%96%AF%E7%89%B9%E8%A7%92 o 布儒斯特角 布儒斯特角、全反射臨界角：對于給定的折射率和且入射光為p偏振光時，當(dāng)入射角為某一定值時p偏振光被完全透射而無反射光出射，這個角度被稱作 HYPERLINK /wiki/%E5%B8%83%E5%84%92%E6%96%AF%E7%89%B9%E8%A7%92 o 布儒斯特角 布儒斯特角。當(dāng)光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)傳播時，存在一個臨界的入射角，對于大于此入射角的入射光完全被界面反射。這種現(xiàn)象稱作 HYPERLINK /wiki/%E5%85%A8%E5%85%A7%E5%8F%8D%E5%B0

5、%84 o 全內(nèi)反射 全內(nèi)反射，臨界角被稱作全反射臨界角。費(fèi)馬原理定義： HYPERLINK /wiki/%E5%85%89%E7%B7%9A o 光線 光線傳播的路徑是需時最少的路徑。計(jì)算：由費(fèi)馬原理推導(dǎo)光的反射定理 光在平面上的反射 光從P點(diǎn)出發(fā)射向x點(diǎn)，反射到Q點(diǎn)。P 點(diǎn)到 x點(diǎn)的距離 Q 點(diǎn) 到 x 點(diǎn)的距離 從點(diǎn)P到點(diǎn)Q的光程 D 為。根據(jù)費(fèi)馬原理，光線在真空中傳播的路徑是光程為極值的路徑。取光程 對 的導(dǎo)數(shù)，令其為零：。但其中。即這就是反射定律透鏡定義：透鏡是一種將 HYPERLINK /wiki/%E5%85%89%E7%B7%9A o 光線 光線聚合或分散的設(shè)備制鏡者方程對任何

6、一個特殊的透鏡，焦長可以經(jīng)由制鏡者方程計(jì)算而得： 問答：磨制透鏡時，哪些物理量決定了透鏡的焦距？是透鏡的焦距。是透鏡材料的 HYPERLINK /wiki/%E6%8A%98%E5%B0%84%E7%8E%87 o 折射率 折射率。是包圍在透鏡材料四周物質(zhì)的折射率。是透鏡靠近光源這一側(cè)表面的曲率半徑。是透鏡遠(yuǎn)離這一側(cè)表面的曲率半徑。是透鏡的厚度(沿著光軸上，透鏡兩個面之間的距離)實(shí)像定義：實(shí)像（ HYPERLINK /wiki/%E8%8B%B1%E8%AF%AD o 英語 英語：real image）是物體發(fā)出的 HYPERLINK /wiki/%E5%85%89%E7%B7%9A o 光線

7、 光線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng) HYPERLINK /wiki/%E6%8A%98%E5%B0%84 o 折射 折射或 HYPERLINK /wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84 o 反射 反射后，重新會聚而形成的與原物相似而倒立的 HYPERLINK /wiki/%E5%83%8F o 像 像。虛像定義：（ HYPERLINK /wiki/%E8%8B%B1%E8%AF%AD o 英語 英語：virtual image）指物體發(fā)出的光線經(jīng) HYPERLINK /wiki/%E6%8A%98%E5%B0%84 o 折射 折射或 HYPERLINK /wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84

8、o 反射 反射后，如果為發(fā)散光線，其反向延長線相交而成的像。透鏡的一些相關(guān)概念：主光軸：通過兩個球面球心的直線叫透鏡的主光軸，簡稱光軸。 光 心：凸透鏡的中心稱為光心。用字母O表示。 焦 點(diǎn)：平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡會聚的點(diǎn)稱凸透鏡的焦點(diǎn)。用字母F表示。 焦 距：焦點(diǎn)到光心的距離稱為焦距。用字母f表示。 物 距：物體到光心的距離簡稱為物距。用字母u表示。 像 距：像到光心的距離簡稱像距。用字母v表示。透鏡成像作圖法：三條特殊光線：1）過光心的光線，其傳播方向不改變；2）平行主光軸的光線過焦點(diǎn)；3）過焦點(diǎn)射向凸透鏡的光線折射后將平行主光軸傳播。凸透鏡成像規(guī)律： HYPERLINK /view/1

9、352938.htm t _blank 二倍焦距以外，倒立縮小實(shí)像；一倍 HYPERLINK /view/104209.htm t _blank 焦距到 HYPERLINK /view/1352938.htm t _blank 二倍焦距，倒立放大實(shí)像；一倍焦距以內(nèi)，正立放大虛像；成實(shí)像物和像在 HYPERLINK /view/47418.htm t _blank 凸透鏡異側(cè)，成虛像在凸透鏡同側(cè)。近視眼、老花眼的成因及矯正方法近視眼：晶狀體太厚，折光能力太強(qiáng)，或者眼球在前后方向上太長，成像于視網(wǎng)膜前。配戴用凹透鏡做成的近視眼鏡。老花眼：晶狀體太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，成像于視

10、網(wǎng)膜后。配戴用凸透鏡做成的遠(yuǎn)視眼鏡。望遠(yuǎn)鏡由于光學(xué)系統(tǒng)的不同可以分為： HYPERLINK /wiki/%E6%8A%98%E5%B0%84%E6%9C%9B%E8%BF%9C%E9%95%9C o 折射望遠(yuǎn)鏡 折射望遠(yuǎn)鏡、 HYPERLINK /wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84%E6%9C%9B%E8%BF%9C%E9%95%9C o 反射望遠(yuǎn)鏡 反射望遠(yuǎn)鏡，問答：幾乎所有用于研究的大型天文望遠(yuǎn)鏡都是反射鏡，為什么？ 在采用透鏡之下，必須整塊鏡片材料皆為沒有缺點(diǎn)和均勻而沒有多相性，而反射鏡只需要將一個表面完美的磨光，磨制相對簡易。不同顏色的光在穿透介質(zhì)時會有不同的播速度。對未做

11、修正的透鏡，這會造成折射鏡特有的 HYPERLINK /wiki/%E8%89%B2%E5%B7%AE o 色差 色差。制作大的消色差透鏡所費(fèi)不貸，面鏡則完全沒有這個問題。反射鏡可以在更廣闊的范圍內(nèi)研究 HYPERLINK /wiki/%E5%85%89%E8%AD%9C o 光譜 光譜，但有些波長在穿過折射鏡或折反射鏡的透鏡時會被吸收掉。大口徑透鏡在制造和操作上都有技術(shù)上的困難。其一是所有的材料都會因?yàn)橹亓Χ麓?，觀測舉得最高而且也是相對較重的透鏡只能在鏡片周圍加以支撐，另一方面，面鏡除了反射面以外，可以在反射面的背面和其他的側(cè)邊進(jìn)行支撐。望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)通常刻在鏡身上，用倍數(shù)物鏡口徑來表達(dá)

12、。比如830，表示該望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)為8倍，物鏡口徑為30毫米。壓電電動機(jī)是利用 HYPERLINK /wiki/%E5%8E%8B%E7%94%B5%E6%9D%90%E6%96%99 o 壓電材料 壓電材料在施加 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E5%9C%BA o 電場 電場后形狀改變的原理而制成的 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B5%E5%8A%A8%E6%9C%BA o 電動機(jī) 電動機(jī)。超聲電機(jī)的兩個顯著特點(diǎn)是：1)低速大力矩輸出：2)保持力矩大，宏觀表現(xiàn)為起?？刂菩院?。第二部分 波動光學(xué)1、光程所以光程可認(rèn)為是在相同時間內(nèi)，光在真空中通過的路程。相

13、干光的特點(diǎn)：同頻、振動方向一致、相位差恒定獲得相干光的方法：分波面法 分振幅法2、增透膜、增反膜增透膜：利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相互減弱的干涉條件來減少反射，從而使透射增強(qiáng)。增反膜：利用薄膜上、下表面反射光的光程差滿足相互加強(qiáng)的干涉條件，使反射光因干涉而加強(qiáng)。薄膜干涉計(jì)算：一油輪漏出的油(折射率n1=1.20)污染了某海域, 在海水(n2=1.30)表面形成一層薄薄的油污. (1)如果太陽正位于海域上空，一直升飛機(jī)的駕駛員從機(jī)上向正下方觀察，他所正對的油層厚度為460 nm,則他將觀察到油層呈什么顏色？(2)如果一潛水員潛入該區(qū)域水下，并向正上方觀察，又將看到油層呈什么顏色？已知：

14、n1=1.20，n2=1.30，d=460 nm解：(1) （綠色） 看到的是綠色(2)透射光的光程差 （紅光） （紫光） 看到的是紫紅色計(jì)算：為了增加透射率，求氟化鎂膜的最小厚度已知 空氣n1=1.00，氟化鎂 n2=1.38 ，l=550 nm 解：（反射減弱光程差） 取則： 透射增強(qiáng) 計(jì)算：在照相機(jī)鏡頭上有一層折射率為n =1.38的氟化鎂膜，要使人眼和照相底片最敏感的黃綠光（550nm）反射最小，求膜的最小厚度。解：實(shí)際問題中光接近垂直入射在鏡頭上，由于光在氟化鎂膜兩界面反射時都有半波損失，則:劈尖干涉的應(yīng)用：干涉膨脹儀、測量微小厚度、檢測光學(xué)器件表面平整度、測量細(xì)絲直徑。邁克耳遜干涉

15、儀的應(yīng)用：測量微小位移、測波長、測量介質(zhì)的折射率。菲涅耳半波帶法： 把縫處的波陣面分成面積相等的若干個帶，兩相鄰波帶上任何兩個對應(yīng)點(diǎn)發(fā)出的光在P 點(diǎn)的光程差總是l/2 ，相位差總是p，它們相互干涉抵消。分成偶數(shù)個半波帶時為暗紋。分成奇數(shù)個半波帶時為明紋。單縫衍射圖像特點(diǎn)(1)為以中央明紋為中心，對稱分布的明暗相間的平行直條紋，中央明紋寬度為其它明紋寬度的兩倍。(2)中央明紋集中了透過狹縫的絕大部分能量，各級明紋亮度隨級數(shù)增大而減小。光柵衍射特點(diǎn)：光柵衍射為多縫干涉和單縫衍射的疊加效果。計(jì)算:一光柵每厘米刻痕4000條,用白光垂直照射可產(chǎn)生多少完整的光譜?哪級光譜的哪些波長與其它譜線重疊?（取紫

16、光l=400nm,紅光l=700nm,）解: 為了得到完整的光譜, 紅光第k級衍射角qk要小于紫光的第k+1級衍射角qk+1： 根據(jù)光柵方程, 因此得解得可見,只有第一級光柵光譜是完整的。愛里斑的半角寬瑞利判據(jù)：瑞利判據(jù)：當(dāng)一個點(diǎn)光源的衍射圖樣的中央最亮處剛好與另一個點(diǎn)光源的衍射圖樣的第一級暗紋相重合時，這兩個點(diǎn)光源恰好能被分辨。分辨率應(yīng)用計(jì)算： 在通常情況下，人眼瞳孔的直徑約為3.0mm，問人眼的最小分辨角多大？如果紗窗上相鄰兩根細(xì)絲之間的距離為2.0mm，問人離開紗窗多遠(yuǎn)處恰能分辨清楚？解：可見光的平均波長l = 550nm , 人眼的最小分辨角為：設(shè)人離開紗窗的距離為x ,紗窗上相鄰兩根

17、細(xì)絲之間的距離為L ,當(dāng)恰能分辨時：獲得偏振光的方法：反射和折射起偏-布儒斯特定律雙折射起偏二向色性偏振片起偏第三部分 電場第五章 靜電場第一節(jié)：電荷的量子化 電荷守恒定律1電荷的種類：正電荷、負(fù)電荷；性質(zhì)：同種排斥、異種相吸；單位：庫侖（）；量子化：，。2電荷守恒定律：不管系統(tǒng)中的電荷如何遷移，系統(tǒng)的電荷的代數(shù)和保持不變。第二節(jié)：庫侖定律1點(diǎn)電荷：只有電量，沒有形狀大小質(zhì)量的點(diǎn)。2庫侖定律：；大小：；方向：同種排斥、異種相吸；為真空電容率。第三節(jié)：電場強(qiáng)度1電場強(qiáng)度：1、單位正試驗(yàn)電荷所受的電場力，；單位：。2、單位面積的電通量。2點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度。3電場疊加原理：空間某點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于空間中

18、所有電荷在該點(diǎn)激發(fā)電場強(qiáng)度之和，。計(jì)算：正電荷q均勻分布在半徑為R的圓環(huán)上. 計(jì)算通過環(huán)心點(diǎn)O并垂直圓環(huán)平面的軸線上任一點(diǎn)P處的電場強(qiáng)度.解： 由于故第四節(jié)：電場強(qiáng)度通量 高斯定理1電場線的特點(diǎn)：切線方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度方向，疏密表示電場強(qiáng)度大小。特點(diǎn)：始于正電荷，止于負(fù)電荷，非閉合；任何兩條電場線不相交。2電場強(qiáng)度通量：，對于閉合曲面穿出為正，穿入為負(fù)。3高斯定理：在真空中靜電場，穿過任一閉合曲面的電場強(qiáng)度通量，等于該曲面所包圍的所有電荷的代數(shù)和除以。4用高斯定理求電場強(qiáng)度的一般步驟：對稱性分析；根據(jù)對稱性分析選擇合適的高斯面；用高斯定理計(jì)算。5幾種典型電場線分布圖第六節(jié)：靜電場的環(huán)路定理 電勢能

19、1靜電場做功：；靜電場力做功，與路徑無關(guān)。2靜電場的環(huán)路定理：沿閉合路徑一周，電場力做功為零。，靜電場是保守場。3電勢能：試驗(yàn)電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，在數(shù)值上等于把它從該點(diǎn)移到零勢能處靜電場力所作的功。第七節(jié)：電勢1電勢：把單位正試驗(yàn)電荷從點(diǎn)A移到無限遠(yuǎn)處時靜電場力作的功，。2電勢零點(diǎn)選?。河邢迬щ婓w以無窮遠(yuǎn)為電勢零點(diǎn)，實(shí)際問題中常選擇地球電勢為零。3電勢差：將單位正電荷從A移動到B時電場力做的功，。4計(jì)算電勢的方法：a利用，已知在積分路徑上的函數(shù)表達(dá)式，有限帶電體選取無限遠(yuǎn)處電勢為零；b利用點(diǎn)電荷電勢的疊加原理。第八節(jié)：電場強(qiáng)度與電勢梯度1等勢面：電場中電勢相等的點(diǎn)所構(gòu)成的面；任意兩相鄰等

20、勢面間的電勢差相等；電荷沿等勢面移動時，電場力做功為零；某點(diǎn)的電場強(qiáng)度與通過該點(diǎn)的等勢面垂直；等勢面的疏密表示電場的強(qiáng)弱。2電場中某一點(diǎn)的電場強(qiáng)度沿任一方向的分量，等于這一點(diǎn)的電勢沿該方向單位長度上電勢變化率的負(fù)值，。方向?qū)?shù)的最大值：，電勢梯度，方向由高電勢處指向低電勢處。3電場強(qiáng)度等于電勢梯度的負(fù)值：。4求電場強(qiáng)度的三種方法：a利用電場強(qiáng)度疊加原理；b利用高斯定理；c利用電勢與電場強(qiáng)度的關(guān)系。第六章 靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)第一節(jié)：靜電場中的導(dǎo)體1靜電平衡：a導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為零；b導(dǎo)體表面處電場強(qiáng)度的方向，都與導(dǎo)體表面垂直；c靜電平衡的導(dǎo)體為等勢體。2靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布

21、：a實(shí)心導(dǎo)體內(nèi)部無凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體表面；b空腔導(dǎo)體，空腔內(nèi)無電荷時，電荷分布在外表面，內(nèi)表面無電荷；空腔內(nèi)有電荷+q時，空腔內(nèi)表面有感應(yīng)電荷-q，外表面有感應(yīng)電荷+q。 3導(dǎo)體表面附近場強(qiáng)與電荷面密度的關(guān)系：?？捎脕斫忉尲舛朔烹?。4靜電屏蔽：接地空腔導(dǎo)體屏蔽內(nèi)電場。第二節(jié)：靜電場中的電介質(zhì)1真空中電場強(qiáng)度：；電介質(zhì)中：。相對電容率，電容率。2電介質(zhì)分為無極分子（氫、甲烷、石蠟等），有極分子（水、有機(jī)玻璃等）。第三節(jié)：電位移 有介質(zhì)時的高斯定理電位移矢量：；電位移通量：；有介質(zhì)時的高斯定理：。第四節(jié)：電容 電容器1電容：，。2電容的大小僅與導(dǎo)體的形狀、相對位置、其間的電介質(zhì)有關(guān)，與所帶電

22、荷量無關(guān)。平行板第五節(jié)：靜電場的能量和能量密度1電容器的電能：，。第三部分 磁場電流微觀表達(dá)式：磁場強(qiáng)度的兩個定義：1、單位電荷以單位速度在磁場中受到最大的力；2、單位面積的磁通量。1、磁力線的特點(diǎn)描述磁場的空間分布情況而人為繪制出的一系列曲線.1.力線上任一點(diǎn)的切線方向即場強(qiáng)的方向.2.力線的疏密表示該點(diǎn)處場強(qiáng)大小.力線密處場強(qiáng)較強(qiáng),力線稀疏處場強(qiáng)較弱.磁感應(yīng)線具有如下特性: 1.在任何磁場中每一條磁感線都是環(huán)繞電流的無頭無尾的閉合線,即沒有起點(diǎn)也沒有終點(diǎn),而且這些閉合線都和閉合電路互相套連. 2.在任何磁場中,每一條閉合的磁感線的方向與該閉合磁感線所包圍的電流流向服從右手螺旋法則.2、畢奧沙法爾定理描述了什么，電流元在處激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。3、長直導(dǎo)線和環(huán)形電流激發(fā)磁場的計(jì)算應(yīng)用例題1: 一載流長直導(dǎo)線,電流強(qiáng)度為I,導(dǎo)線兩端到P點(diǎn)連線與導(dǎo)線的夾角分別為q1和q2. 求距導(dǎo)線為a處P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度.解: 例題2: 載流圓線圈半徑為R,電流強(qiáng)度為I. 求軸線上距圓心O為x處P點(diǎn)的磁感強(qiáng)度.解: 式中： 4、磁場的高斯定理：穿過磁場中任意封閉曲面的磁通量為零5、無限長直導(dǎo)線通以電流I,求通過如圖所示的矩形面積的磁通量.例題5: 無限長直導(dǎo)線通以電流I,求通過如圖所示的矩形面積的磁通量.解: 建立如圖所示的坐標(biāo)系x處磁場: 面積元: 元通量: