.,一簡諧運動振幅周期和頻率相位,簡諧運動：物體離開平衡位置的位移（或角位移）按余弦函數（或正弦函數）的規律隨時間變化,1.簡諧運動的特征及其表達式,力與位移成正比且反向。,動力學特征:,微分方程：,運動學方程：,運動學特征:,上述四式用以判斷質點是否作簡諧運動,第九章振動,.,2.簡諧振動的物理量,(1)振幅A:物體離開平衡位置的最大位移的絕對值。,(2)周期和頻率,周期：物體作一次完全運動所經歷的時間。,頻率：單位時間內物體所作完全運動的次數。,角頻率:物體在秒內所作的完全運動的次數。,(3)相位和初相,相位：決定簡諧運動狀態的物理量。,初相位：t=0時的相位。,.,位移,速度,加速度,3.簡諧振動的位移、速度、加速度,稱為速度幅,速度相位比位移相位超前/2。,稱為加速度幅,加速度與位移反相位。,.,動能,勢能,以水平彈簧振子為例討論簡諧振動系統的能量。,系統總的機械能：,諧振動系統的能量=系統的動能Ek+系統的勢能Ep,某一時刻，諧振子速度為v，位移為x,二簡諧運動的能量,.,相位,逆時針方向,M點在x軸上投影(P點)的運動規律：,的長度,旋轉的角速度,旋轉的方向,與參考方向x的夾角,振動振幅A,振動圓頻率,1.旋轉矢量與簡諧運動對應關系,三旋轉矢量,.,相位差和時間差,（1）對同一簡諧運動，相位差可以給出兩運動狀態間變化所需的時間,時間差,相位差,相位差：表示兩個相位之差,.,（2）對于兩個同頻率的簡諧運動，相位差表示它們間步調上的差異（解決振動合成問題）.,.,例：簡諧振動的表達式及確定方法：,然后確定三個特征量：、A、,旋轉矢量法確定：先在X軸上找到相應x0，有兩個旋轉矢量，由的正負來確定其中的一個,.,兩個同方向同頻率簡諧運動合成后仍為同頻率的簡諧運動,1.兩個同方向同頻率簡諧運動的合成,四簡諧振動的合成,.,討論,的情況,2.兩個同方向不同頻率簡諧運動的合成,合振動可看作振幅緩變的簡諧振動,.,P8例；P15例P37：1-5、7、14、15,.,一描述波動的物理量,波傳播方向上相鄰兩振動狀態完全相同的質點間的距離（一完整波的長度）.,1波長,第十章波動,2周期T,波傳過一波長所需的時間，或一完整波通過波線上某點所需的時間.,.,3頻率,單位時間內波向前傳播的完整波的數目.（1內向前傳播了幾個波長）,波在介質中傳播的速度,4波速,四個物理量的聯系,.,二平面簡諧波的波函數,設有一平面簡諧波沿軸正方向傳播，波速為，坐標原點處質點的振動方程為,波函數：描述波傳播的函數，表示任一質點在任一時刻的位移y(x,t)。,.,由于為波傳播方向上任一點，因此上述方程能描述波傳播方向上任一點的振動，具有一般意義，即為沿軸正方向傳播的平面簡諧波的波函數，又稱波動方程.,.,可得波動方程的幾種不同形式：,利用,和,.,波函數,質點的振動速度，加速度,.,1.一般情況，設x0點的振動表達式為：,在x軸上傳播的平面簡諧波的波函數,沿軸負方向傳播的波動方程,.,上式代表x1處質點在其平衡位置附近以角頻率w作簡諧運動。,x一定。令x=x1，則質點位移y僅是時間t的函數。,2、波函數的物理意義,同一波線上任意兩點的振動位相差:,即,t一定。令t=t1，則質點位移y僅是x的函數。,x、t都變化,.,三波的能量,體積元的總機械能,.,介質中波動傳播到的各點都可以看作是發射子波的波源，而在其后的任意時刻，這些子波的包絡就是新的波前.,1惠更斯原理,四惠更斯原理波的衍射、反射和折射,波在傳播過程中遇到障礙物，能繞過障礙物的邊緣，在障礙物的陰影區內繼續傳播.,2波的衍射,頻率相同、振動方向平行、相位相同或相位差恒定的兩列波相遇時，使某些地方振動始終加強，而使另一些地方振動始終減弱的現象，稱為波的干涉現象.,3波的干涉,.,波源振動,干涉現象的定量討論,傳播到P點引起的振動為：,.,定值,對空間不同的位置，都有恒定的，因而合強度在空間形成穩定的分布，即有干涉現象。,.,討論,.,.,駐波表達式中x和t分別出現在兩個因子中，并不表現為或的形式，所以它不是一個行波表達式，而實際上是一個振動表達式。,1駐波方程,y,同一介質中，兩列振幅相同的相干波在同一條直線上沿相反方向傳播疊加后就形成駐波。,五駐波,.,駐波方程,1.討論,(1)振幅隨x而異,與時間無關,.,(的奇數倍),(的偶數倍),當,當,.,結論相鄰兩波節間各點振動相位相同一波節兩側各點振動相位相反,x,y,(2)相位分布,相位與,的符號有關,.,當波從波疏介質垂直入射到波密介質,被反射到波疏介質時形成波節.入射波與反射波在此處的相位時時相反,即反射波在分界處產生的相位躍變，相當于出現了半個波長的波程差，稱半波損失.,2相位躍變（半波損失）,.,3駐波的能量,A,B,C,波節,波腹,勢能,動能,勢能,.,觀察者向波源運動+，遠離-,波源向觀察者運動-，遠離+,波源和觀察者接近時，,波源和觀察者背離時，,六多普勒效應,.,P53例1、例2；P63例；P69例；P73例1、2P88：1-5、7、8、10、11、12、13、20、21、24、29,.,波動光學,光的衍射（夫瑯禾費）,單縫衍射,光柵衍射,光的偏振,起（檢）偏方法,偏振片(二向色性),利用反射與折射,十一章內容結構,（橫波）,圓孔衍射,.,1相干光的產生,1）原理：由普通光源獲得相干光，必須將同一光源上同一點或極小區域（可視為點光源）發出的一束光分成兩束，讓它們經過不同的傳播路徑后，再使它們相遇，這時，這一對由同一光束分出來的光的頻率和振動方向相同，在相遇點的相位差也是恒定的，因而是相干光。,2）方法：振幅分割法；波陣面分割法,一相干光,.,二楊氏雙縫干涉實驗,波程差,減弱,.,暗紋,光強分布,屏上相鄰明條紋中心或相鄰暗條紋中心間距為,一系列平行的明暗相間條紋,條紋間距,.,三勞埃德鏡,P,M,接觸處,屏上L點出現暗條紋,半波損失,相當于入射波與反射波之間附加了一個半波長的波程差,.,說明：1）產生半波損失的條件：光在垂直入射（i=0）或者掠入射（i=90）的情況下,兩種媒質的折射率不同，且滿足n1n2n3n1n3n1n2n3,.,物理意義：光在介質中通過的幾何路程折算到同一時間內在真空中的路程.,(1)光程,光在媒質中傳播的幾何路程（波程）與媒質折射率的乘積,由于均勻介質有：,.,相位差和光程差的關系：,光程差：,(2)光程差(兩光程之差),光在真空中的波長,.,反射光的光程差,加強,減弱,1.均勻薄膜干涉(等傾干涉),四薄膜干涉,.,2.非均勻薄膜干涉（等厚干涉）,明紋,暗紋,干涉條件,=,明暗條紋對應的厚度d,明紋,暗紋,.,(1)棱邊處,為暗紋有“半波損失”,(2)相鄰明紋（暗紋）間的厚度差,(3)條紋間距,.,光程差,明紋,暗紋,.,1,兩相鄰半波帶上對應點發的光在P處干涉相消形成暗紋,五單縫的夫瑯禾費衍射,菲涅耳半波帶法：作若干垂直于束光、間距為入射光波長一半的平行平面如圖所示，這些平行平面把縫處的波陣面AB分成面積相等的若干個帶，稱為菲涅耳半波帶。,.,衍射圖樣光強分布：,.,六圓孔的夫瑯禾費衍射,：艾里斑直徑,艾里斑的半角寬度：,.,瑞利判據:對于兩個等光強的非相干物點,若其中一點的象斑中心恰好落在另一點的象斑的邊緣(第一暗紋處),則此兩物點被認為是剛剛可以分辨,.,兩艾里斑中心的角距離等于每個艾里斑的半角寬度,.,七光柵,(a+b)sin=k,k=0,1,2,3,-光柵方程。,.,八自然光、偏振光、部分偏振光,線偏振光,光振動垂直板面,光振動平行板面,自然光,平行板面的光振動較強,垂直板面的光振動較強,部分偏振光,.,九馬呂斯定理,.,非布儒斯特角入射,反、折射光均為部分偏振光,布儒斯特角入射反射光為線偏振光,起偏振角布儒斯特角,十布儒斯特定律,.,P99：例1、2；P105：例1；P110：例；P115：例；P123：例1、2；P127：例1、2；P140：例；P166：1-7、8、9、12、13、14、15、21、23、24、25、26、27、29、31、34、35、36,.,一斯特藩玻爾茲曼定律維恩位移定律,（1）斯特藩玻爾茲曼定律,（2）維恩位移定律,十五章量子物理,二光子愛因斯坦方程,逸出功,.,1920年，美國物理學家康普頓在觀察X射線被物質散射時，發現散射線中含有波長發生變化了的成分.,三康普頓效應,康普頓波長,康普頓公式,.,（1）1890年瑞典物理學家里德伯給出氫原子光譜公式,四氫原子的玻爾理論,.,（2）玻爾的三個假設,假設一電子在原子中，可以在一些特定的軌道上運動而不輻射電磁波，這時原子處于穩定狀態（定態），并具有一定的能量.,假設二電子以速度在半徑為的圓周上繞核運動時，只有電子的角動量等于的整數倍的那些軌道是穩定的.,.,由假設2量子化條件,由牛頓定律,（3）氫原子能級公式,第軌道電子總能量,.,.,五德布羅意波實物粒子的二象性,德布羅意假設：實物粒子具有波粒二象性.,德布羅意公式,2）宏觀物體的德布羅意波長小到實驗難以測量的程度，因此宏觀物體僅表現出