简谐振动的能量(识记)这里主要应记住的是简谐振动的动能、势能、及总能量的特点:就是动能Ek与势能Ep都随时间而变,但是总能量是不
光的重要公式: △X=Dλ/d D:双缝到屏的距离,d:双蜂的距离 △X相邻条纹的距离 x=kDλ/d 及 x=(2k+1)Dλ/2d 各明,暗条纹距O点的距离D=条纹间格数*λ/2 如61条暗条纹则条纹间格数就为61-1条Lsin(a)= λ/2 l:干涉条纹间距光程差δ=2nh+λ/2 (λ/2是光线由下表面反射时引起的半波损失)相干条件:δ=kλ时,(k为正整数)产生明条纹,δ=(2k+1)λ/2时,产生暗条纹牛顿环:牛顿环的暗环半径公式:r暗=√kRλ (k为正整数 r :K级暗环半径; R:透镜曲率半径 运用迈克尔孙干涉仪可以方便地测得光的波长。Δd=Nλ/2 单缝夫琅禾费衍射:当衍射角φ满足单缝处波面被分成偶数个半波带时,即asinφ=±2kλ/2=±kλ (k=1,2,3...)此时形成暗纹中心。当衍射角φ满足单缝处波面被分成奇数个半波带,即asinφ=±(2k+1)λ/2 时(k=1,2,3...)此时形成明纹中心。上面两式中asinφ就是单缝衍射的光程差,它所满足的相干叠加明暗纹条纹公式,正好与双缝干涉中明暗条纹公式相反,在双缝干涉中:当δ=2kλ/2=kλ时,产生明纹;当δ=(2kλ+1)/2时,产生暗纹(k=1,±1,±2......)为什么是这样的,因为单缝衍射是缝本身波面子波的无限多束的干涉,而双光束干涉是有限光束的干涉。光程差dsinφ= ±kλ k=0,1,2......明纹(主极大)应能根据给出的d、k、λ、φ等值求解其他量K:衍射级 φ:亮度级 d:光栅常数第6章相同之处 电荷分布及空间内电场分布均不随时间变化,因此,描述静电场性质的高斯定理和场强环路定理对于稳恒电场完全适用。可以引入电势的概念不同之处 电荷在作定向运动 电荷是静止的 在稳恒电场中的导体内部场强不为零,导体两端有电势差且不随时间变化,因而能形成稳恒电流 静电场内的导体内部场强为零。不会形成电流。 维持稳恒场强要消耗能量。 不需要消耗能量,或者说即使电源没有接通,没有做功的情况下,其电动势仍然是存在的,它是表征电源本身特性的物理量。我们时常说的干电池的电压为1.5V其实是指电动势。电动势是个标量,但是它也有方向(这个方向不是指空间里的方向,而是人为规定的一个方向,一般规定自负极经电源内部到正极的方向为电动势的正方向)。单位是V磁场中某点的磁感强度为: ==F=BIL I=Q/t单位是T(特斯拉)。即N/C×m/s ,记住原始单位磁感强度是个矢量,磁场中某点B的方向就是当电荷运动时受力为零时它的运动方向。运动电荷在磁场中的受力方向总是垂直于它的运动方向,当它的运动速度不变,而方向垂直于磁感方向时,电荷受力Fmax为最大对于直导线,它在某点P的磁感强度公式为: 如果P点在直导线的延长线上,则该点的B为零。如果P点正好在导线一端的垂线上,且导线很长,则该点的磁感强度为: 如果导线很长,P点在导线的中部,则该点的磁感强度为: 以上三个公式的记忆是十分必要的,特别要注意的就是分母中是2πR还是4πR。对于圆形载流线圈,在距线圈轴线距离为x处的磁感强度为: 在圆形线圈的处,磁感强度为: 在轴线上离线圈很远处,磁感强度为: 这里提到了一个磁矩的概念(识记):磁矩Pm =NISn就是线圈中的电流I与线圈所包围的面积S的乘积。其方向与线圈的正法线方向相同。有了磁矩这个量,我们就可以把圆线圈的磁感强度公式应用到圆线圈上(离线圈较远处轴线上的磁感强度) 另外,弧形线圈在圆心处的磁感强度为: 洛伦兹力指磁场对电荷的作用力: 平行直线导线的作用力:F=U0I1I2/2πa洛伦兹力及公式主要用于带电粒子在磁场中运动情况的分析计算。粒子在均匀磁场中的受力及运动情况可分为三种情况:螺距为: 磁介质按相对磁导率的值可分为:顺磁质 (μr>1)、抗磁质( μr>1)几类。应用楞次定律有四个步骤:(1)明确原磁场方向;(2)磁通量变化情况;(3)激发的磁场方向;(4)右手判断电流向。导体棒中的动生电动势大小为:ε=Blvsinθ 感生电动势大小为ε=-∫sdB/dt8226;dS导体不动,磁场变化时会产生感生电动势,若导体不存在,磁场的变化仍会在其周围激发一种电场,这种电场不同于静电场,它不是由电荷激发的而是由磁场的变化引起的。故名"感生电场" 。感生电场与静电场的共同点是都能对电荷产生力的作用。感生电场的电场线是闭合的,因而它不是保守场,场强的环流不等于零,我们又称其为"涡旋电场"。静电场的电场线是不闭合的,它是保守场,场强的环流恒等于零。互感系统在数值上等于一个回路中的电流为1安(A)时,在另一个回路中的全磁通。它与电流无关。但与两个回路的几何形状、大小、匝数、相对位置以及周围磁介质的性质决定。如果周围没有铁磁质,则M=61561;161487;61513;261501;61561;261487;61513;1当一个载流回路中电流变化时,它所激发的磁场通过回路本身所围面积的磁通量(或磁链)也在变化,这个变化的磁通量在本身的回路也会产生感应电动势和感应电流。这种现象就是自感。相应的,自感也有自感系数。L=61561;/I主要公式:磁感应强度B=U0NI;磁通量φ=BS 全磁通ψ=Nφ具有自感系数为L的线圈通有电流I时所储存的磁能就是:Wm=LI2/2磁场的磁能密度为:61559;m=61549;H2/2x这其中包含了三个描述简谐振动的特征量:振幅A,角频率ω,相位61546;.能够运用这些特征量导出运动方程或给出初始条件,求出A,61546;(简单应用)一般地,三个特征量是这样确定的:1.角频率ω由振动系统本身的参量(质点的质量m,弹簧的劲度系数k)所决定: 也可以根据给定的相关量如T(周期)、61557;61472;(频率)来计算:T=2π/ω 61557;=ω/2π2.振幅A、初相位61546; 由初始条件决定,若t=0时,初位移为x0,振动初速度为u0,则有: 同时要能够根据已知的简谐振动方程求得速度方程和加速度方程式。它们和位移方程一样也是余弦函数或正弦函数,并且简谐振动的加速度与位移成正比,二者方向相反。u=-Asin(ωt +61546;)a=-ω2Acos(ωt+61546;)=-ω2x 二、简谐振动的三种描述方法(领会)除了上述的方程式(三角函数解析式)表示法外,还有振动曲线(x-t)图表示法和旋转矢量表示法。对这三种描述方法要能比较熟练掌握,主要应能分别根据这三种方法表示出简谐振动。而且在用这三种方法描述的简谐振动中,能求出三个特征量。三、简谐振动的能量(识记)这里主要应记住的是简谐振动的动能、势能、及总能量的特点:就是动能Ek与势能Ep都随时间而变,但是总能量是不变的常量,它与振幅的平方(A2)成正比。所以在振动合成中应特别注意合振动的振幅,因为它直接与能量有关。三个相关公式是:Ek=mu2/2 Ep=kx2/2 E=kA2 四、同方向同频率简谐振动的合成(简单应用)这里只需理解并运用两个公式,根据已知的两个同方向同频率简谐振动,求出合振动的A和61546;, 其中要注意的是合振动的振幅不仅与分振动振幅有关,还与二振动的相位差有关,当两振动的相位差为2π的整数倍时,合振动振幅最大,当两振动的相位差为2kπ+1时,合振动振幅最小。 波速与频率及波长之间的关系:v=λ/T=νλ简谐振动在介质中传播而形成的波叫简谐波。要领会简谐行波的几个表达式的含义:y=Acosω(t±Δt')=Acosω(t± x/v) 根据ω=2πν=2π/T 及v=νλ可得下列形式的方程(正负号表示波动沿x轴负向或正向运动时所用的符号)y=Acos2π(νt±x/λ)=Acos2π(t/T±x/λ)=Acos2π(vt±x)/λ当x,t都变化时,则运动方程就表示了波形的传播。它表示在t1时刻,x处的振动位移到t1+Δt时刻已传播到x+vΔt)处,前一时刻前一个振动位移和后一时刻后一个振动位移是相同的,可见波在这段时间Δt里移动(传播)了一段距离Δx.这里要能够根据Δφ=-2π(x2-x1)/λ求解行波中两点间距离与相位差的关系。在波的传播过程中,任一质元在任何时刻或任何振动状态下,动能和势能是相等而且是同步变化的,即动能达最大值时势能也大最大值。其总机械能是随时间变化的,在零与最大值之间作周期性变化。这种能量关系与简谐振动的能量关系是完全不同的,无阻尼简谐振动的情况是动能量大时势能量小,反之亦然,总机械能是守恒的。波的干涉不是简单的两个或多个波的叠加,它的产生有几个条件:频率相同、振动方向相同,波源初相位差恒定或初相位差为零。8226; 对于质点同时受几个单独振动来说,其相位差是指同一时刻这一振动与另一振动相比存在的相位差。 8226; 对于两个波同时到达某一点的情况,也是比较同时到达该点的这一振动与那一振动的相位差(Δφ),如果两波源的相位差(初始值)为φ2-φ1,再加上两波源到达该点时具有的路程差δ可推算出相应的相位差2πδ/λ,就等于两个振源发出的波同时到达某一点的相位差,这就是上面公式中的相位差表达式,它综合了上面几种情况,明确两波的相位差对讨论波的干涉是十分重要的振荡偶极子是常用的发射天线,在远离天线处,电磁波可看成是平面波。2.电磁波是横波,E和B互相垂直,同时E、B又垂直于传播速度v;E、B任何时刻都是同相位的。3.E和B的幅值成正比三、电磁波的能量电磁波传播的能量是辐射能。电磁波的能流密度矢量(坡印廷矢量)
