普通物理學復習綱要(電磁-振動和波)

普通物理學復習綱要〔下〕第七章電流與磁場一．穩(wěn)恒電流、電動勢1．電流強度與電流密度電流強度:單位時間里通過導體某一截面的電量：電流密度：通過垂直于正電荷運動方向的單位面積的電流強度：電流強度與電流密度的關系：2．歐姆定律及其微分形式歐姆定律：歐姆定律的微分形式：3．電源電動勢和閉合回路歐姆定律電源：提供非靜電力的裝置。電源電動勢:把單位正電荷從電源的負極移到電源的正極非靜電力所做的功?！病抽]合回路的總電動勢等于把單位正電荷沿著閉合回路移動一圈非靜電力所做的功：閉合電路路歐姆定律：單回路閉合電路中的電流強度等于回路中電動勢的代數和除以回路的總電阻：、I的正負號：電動勢方向與標定的電流方向一致時，取正號，相反時，取負號；，表示電流的實際方向與標定的方向一致；，表示電流的實際方向與標定的方向相反。二．磁場磁感應強度和磁力線1．磁現象的本質：磁現象的本質是電流〔運動電荷〕之間的相互作用。2．磁場：電流〔運動電荷〕周圍空間存在的一種場，稱為磁場。電流〔運動電荷〕之間通過磁場產生相互作用。3．磁感應強度大?。悍较颍骸?．磁力線：形象地描述空間各點磁感應強度的大小和方向的分布：5.磁通量：:通過磁場中任一曲面的磁力線總數，稱為通過該曲面的磁通量三．畢奧─薩伐爾定律1．畢奧─薩伐爾定律：為矢量積分，需先分解后積分。2．磁感應強度的計算〔Ⅰ〕——計算一般電流的磁感應強度〔1〕解題要點1〕取電流元，計算由產生的的大??；2〕判斷的方向，把沿選定方向分解；3〕對各分量分別積分；4〕求積分?！?〕幾種常見電流的磁場〔Ⅰ〕：1〕直線電流的磁場：[無限長：]2〕環(huán)形電流軸線上的磁場：[環(huán)心：]四．磁場的“高斯定理”與安培環(huán)路定律1．磁場的“高斯定理”：通過磁場中任一曲面的磁通量為零，即2．安培環(huán)路定律：在真空中的磁場中，磁場感應強度沿任一閉合曲線的積分〔的環(huán)流〕等于真空中的磁導率乘以穿過該閉合曲線所包圍曲面的各恒定電流的代數和。I的正負號：的方向與積分回路的走向滿足右手螺旋定那么時為正，反之為負。3．磁感應強度的計算〔Ⅱ〕——計算對稱電流的磁感應強度〔1〕解題要點：1〕分析磁場特點，選擇適當的積分回路；2〕計算；3〕計算；4〕由求B；〔2〕幾種常見電流的磁場〔Ⅱ〕：1〕長直螺線管的磁場：2〕環(huán)形螺線管的磁場：3〕無限長圓柱形載流導體的磁場：五．磁場對運動點電荷的作用力——洛侖茲力六．磁場對載流導線的作用力1．安培定律：2．磁場對載流導線的的作用力：為矢量積分3．勻強磁場對載流平面線圈的作用力和力矩：合力：合力矩：第八章電磁感應一．電磁感應根本定律1．電磁感應根本現象：當通過一閉合回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中就要產生電流，這種現象叫電磁感應根本現象。2．楞次定律：閉合回路中的感應電流的方向，總是使得感應電流所產生的通過回路所包圍面積的磁通量去補償引起感應電流的磁通量的變化。楞次定律是能量轉化與守恒定律的必然結果。3．法拉弟電磁感應定律：不管任何原因使得通過回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中產生的感應電動勢與磁通量對時間的變化率成正比。N匝：二．動生電動勢1．產生動生電動勢的非靜電力：洛侖茲力。2．動生電動勢的計算閉合回路：解題要點：1〕取導線元，求出中產生的感應電動勢；2〕；3〕求積分；3.動生電動勢的方向判別：指向正極。三．感生電場與感生電動勢1．麥克斯韋關于感生電場的假設：變化的磁場在其周圍空間產生感生電場。2．產生感生電動勢的非靜電力：感生電場力。3．感生電場的環(huán)流與感生電動勢的計算感生電場的環(huán)流：感生電動勢的計算：閉合回路：四．自感和互感1．自感應〔1〕自感現象：由于回路中電流的變化而在自身回路中激起感生電動勢的現象。〔2〕自感電動勢:L—回路〔線圈〕的自感系數?！?〕自感系數的計算:2．互感應〔1〕互感現象：由于兩回路中電流變化而相互在對方的回路中激起感生電動勢的現象?！?〕互感電動勢：——回路〔線圈〕C1和C2間的互感系數〔3〕互感系數的計算：四．磁場的能量1．電感儲能：2．磁場的能量〔1〕磁場能量密度：〔2〕某空間內的磁場能量：柱對稱：電感的儲能為電感線圈中的電流在空間產生的磁場的總能量，即五.電磁場根本方程1．麥可斯韋關于感生電場的假設：變化的磁場產生感生電場，且，2．麥可斯韋關于位移電流的假設：變化的電場可視為一種電流，稱位移電流，而位移電流也要產生磁場?！?〕位移電流位移電流：變化的電場可視為一種電流，稱為位移電流。位移電流與變化的電場的關系：，〔2〕位移電流的磁場：3．麥可斯韋方程組

第九章振動與波第一局部振動一．簡諧振動的描述1．簡諧振動：物體運動時，離開平衡位置的位移〔角位移〕隨時間按余弦〔或正弦〕規(guī)律隨時間變化：那么物體的運動為簡諧振動2．描述簡諧振動的物理量周期和頻率：完成一次全振動所需要的時間，稱為周期〔T〕；單位時間里完成全振動的次數稱為頻率〔〕振幅：質點離開平衡位置的最大距離〔A〕。位相與初相：t+稱為簡諧振動的位相，稱為初相。位相是描述物體振動狀態(tài)的物理量。周期和頻率由振動系統(tǒng)的固有性質決定——固有周期和固有頻率。例：彈簧振子：，振幅和初相由初始條件決定。例：假設，，那么3．簡諧振動的表示振動方程：振動曲線：關系曲線旋轉矢量表示：OM：以角速度作勻速轉動P：作簡諧振動：二．簡諧振動動力學1．簡諧振動的動力學特征1〕()2〕〔〕2．幾種常見的簡諧振動彈簧振子：單擺：復擺：3．簡諧振動的能量諧振子的動能和勢能都隨時間而變化，振動過程中兩者相互轉換，但系統(tǒng)的總機械能保持不變。諧振子系統(tǒng)是一個封閉保守系統(tǒng)。三．簡諧振動的合成1．同頻率同方向的簡諧振動的合成2．同方向不同頻率的簡諧振動的合成：形成拍3．相互垂直的同頻率的簡諧振動的合成：橢圓軌道4．相互垂直的同頻率的簡諧振動的合成：李薩如圖四．阻尼振動與受迫振動1．阻尼振動：質點在振蕩過程中因受阻力的作用而使能量不斷損失，振幅不斷減小的振動。欠阻尼：質點在平衡位置附近來回振動，振幅隨時間不斷衰減，最終停止振動。過阻尼：質點不再作來回振動，而是逐漸向平衡位置靠近，最后停止在平衡位置。臨界阻尼：質點振動到平衡位置剛好停下來，以后不再振動。2．受迫振動：振動系統(tǒng)在周期性驅動力的持續(xù)作用下產生的振動。穩(wěn)定時，系統(tǒng)作簡諧振動。系統(tǒng)穩(wěn)定時的頻率等于驅動力的頻率。簡諧振動的振幅驅動力的幅度和頻率有關：當驅動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等時，受迫振動振幅最大。這種現象稱為共振。第二局部波動一．機械波的根本概念1．機械涉及其產生條件：機械波：機械振動在彈性介質中的傳播，形成機械波。產生條件：1〕波源；2〕彈性介質2．機械波中的兩種運動：質點振動：彈性介質中各質點只在平衡附近作振動。波的傳播：振動狀態(tài)〔振動位相〕向前傳播的過程。3．機械波的分類：1〕橫波與縱波2〕平面波與球面波3〕簡諧波和非簡諧波重點研究：平面簡諧波二．描述機械波的幾個物理量1．波速u：單位時間里振動狀態(tài)向前傳播的距離。2．波長：在一個全振動周期內振動狀態(tài)向前傳播的距離?；虿ǖ膫鞑シ较蛏险駝游幌嗖畹扔?的兩質點的距離。3．周期與頻率周期T：振動狀態(tài)向前傳播一個波長所需的時間。頻率：單位時間里振動狀態(tài)向前傳播的波數。波的周期和頻率決定于波源振動的周期和頻率，與傳播媒質無關；而波速和波長與傳播媒質有關。波速、波長、周期〔頻率〕三者間的關系三．平面簡諧波1．平面簡諧波的表達式設：1〕波速為u，沿y軸正〔負〕方向；2〕原點O的振動方程：那么：波的表達式〔任一位置坐標為y的質點的振動方程〕為：2．波動表達式的物理意義y不變，t可變：表示處在y處的質點的振動方程：y=y(t)，曲線為振動曲線。t不變，y可變，表示t時刻各質點離開平衡位置的位移與質點的平衡位置坐的關系：y=y(x)，曲線為波形圖。y、t均可變：表示振動狀態(tài)的傳播。四．波的能量與波的強度1．波的能量密度假設，那么中的能量：能量密度：平均能量密度：2．波的能流密度〔波的強度〕平均能流：單位時間里通過某一截面的平均能量，即平均能流密度：通過垂直于波的傳播方向的單位面積平均能流，即五．波的干預駐波1．波的迭加原理：兩列波在傳播過程中相遇，在相遇區(qū)域內任一點的振動為兩列波單獨存在時在該點所引起真的振動的迭加。2．波的干預3．駐波Y軸上各點作同頻率的間諧振動。各點的振幅隨坐標x而變化：——波節(jié)——波腹假設相鄰波節(jié)之間為一段，那么同一段中各點的振動位相相同，相鄰段振動位相相反。六．波的衍射1．惠更斯原理：波陣面〔波前〕上的每一點都可視為發(fā)射子波的波源，在其后的任一時刻，這些子波的包跡就是新的波陣面〔波前〕。2．波的衍射波的衍射現象：波在傳播過程中遇到障礙物時，能改變其傳播方向而繞過障礙物的現象。波的衍射現象的解釋：各子波的疊加產生波的衍射的條件：小孔或障礙物的尺寸不比波長大得多。第十章波動光學第一局部光的干預一．相干光的獲得光程差與明暗條件1．相干光的獲得：分波陣面：同一列光波的同一波陣面的不同局部發(fā)出的兩列子光波為相干光波。分振幅：通過反射或折射的方法把同一列光波分成兩列，這兩列光波為相干光波。2．光程：光通過某一媒質的光程等于光在相同時間里在真空中所傳播的幾何路程：3．光程差與明暗條件4．等光程性：薄透鏡不產生附加的光程差。二．楊氏雙縫實驗1．條紋的形成：由兩狹縫和出來的兩束相干光在觀察屏上各點疊加的結果。2．光程差：3．明暗條件：4．條紋的特點：以P0為中心，明暗相間，相互平行，等間距的條紋，P0為明條紋，條紋間距：三．薄膜干預1．薄膜干預的光程差：2.等傾干預：薄膜厚度均勻，入射光為非平行光明暗條件：干預條紋：決定于具有相同入射角的光線在透鏡焦平面上交點的軌跡――明暗相間的同心圓。3.等厚干預：薄膜厚度不均勻，入射光為平行光明暗條件等厚干預條紋的形狀決定于e相同處的軌跡。劈尖：相互平行，等間距的直條紋：〔條紋間距〕牛頓環(huán)：以接觸點C為中心的明暗相間同心圓，相鄰條紋不等間距，內疏外密。4．邁克爾遜干預儀條紋的形成：由兩平面鏡、反射的兩疊加的結果。明暗條件：第二局部光的衍射一．惠更斯-菲涅耳原理光的衍射的實質1．惠更斯-菲涅耳原理：波傳播到各點，都可以視為發(fā)射子波的波源。從同一波陣面上各點發(fā)出的各子波，經傳播而在空間各點相遇時，可相互迭加而產生干預現象。2．光的衍射的實質：波陣面上各點發(fā)出的子波在相遇點的迭加。二．單縫夫瑯和費衍射1．條紋的形成：任意P的明暗情況決定于由狹縫上各點發(fā)出的沿OP方向傳播的平行光經透鏡L2后在P點迭加的結果。2．明暗條件：3．衍射圖樣的特點：1〕衍射圖樣為以P0為對稱，相互平行、明暗相間的條紋。各級明紋亮度不一，級數越大，亮度越小。2〕零級明條紋的寬度是其它級明條紋寬度的兩倍：3〕零級明紋中心的位置取決于L2的位置。三．圓孔夫瑯和費衍射光學儀器的分辨率1．圓孔夫瑯和費衍射圖樣：中心明斑〔愛利斑〕，兩邊明暗相間的同心圓。愛利斑半張角：2．光學儀器的分辨本領〔1〕幾何光學與波動光學：時，衍射圖樣點，波動光學幾何光學?！?〕光學儀器的分辨本領：最小分辨角：分辨率：四．衍射光柵1．條紋的形成：P點的明暗決定于從各狹縫出來的與OP平行的相干平行光在P點疊加的結果。2．衍射圖樣的特點當P點的位置〔由決定〕滿足光柵方程：那么P點為第k級主極大。在此處形成一亮而細的明條紋。各級主極大的亮度不一樣，光強受到單縫衍射圖樣的調制。假設P點的位置〔由決定〕同時滿足：那么位于P點的第k級主極大的亮度為零，該級主極大實際觀察不到，稱為缺級。第三局部光的偏振一．光的偏振狀態(tài)自然光：無論在哪一個方向上光矢量的振動都不比其它方向占優(yōu)