大学物理习题课14

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大学物理课后习题答案

大学物理课后习题答案

P.30 1—1 一质点在xOy 平面上运动,运动方程为2135,342x t y t t t s x y m =+=+-式中以计,,以计。

(1)以时间t 为变量,写出质点位置矢量的表示式; (2)计算第1秒内质点的位移;(3)计算0t= s 时刻到4t = s 时刻内的平均速度;(4)求出质点速度矢量表示式,计算4t = s 时质点的速度; (5)计算0t = s 到4t = s 内质点的平均加速度;(6)求出质点加速度矢量的表示式,计算4t = s 是质点的加速度。

(位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式)解:(1) 质点t 时刻位矢为:j t t i t r⎪⎭⎫⎝⎛-+++=4321)53(2(m) (2) 第一秒内位移j y y i x x r)()(01011-+-=∆(3) 前4秒内平均速度 )s m (53)2012(411-⋅+=+=∆∆=j i j i t r V(4) 速度)s m ()3(3d d 1-⋅++==j t i tr V∴ )s m (73)34(314-⋅+=++=j i j i V (5) 前4秒平均加速度(6) 加速度)s m ()s m (d d 242--⋅=⋅==j a j tV aP.31 1—2 质点沿直线运动,速度32132()v t t m s -=++,如果当时t=2 s 时,x=4 m,求:t=3 s 时质点的位置、速度和加速度。

解:23d d 23++==t t t xv当t =2时x =4代入求证 c =-12 即1224134-++=t t t x将t =3s 代入证P .31 1—9 一个半径R=1.0 m 的圆盘,可依绕一个水平轴自由转动,一根轻绳子饶在盘子的边缘,其自由端拴一物体。

在重力作用下,物体A 从静止开始均匀加速的下滑,在∆t=2.0 s 内下降的距离h=0.4 m 。

大学物理第十四章波动光学课后习题答案及复习内容

大学物理第十四章波动光学课后习题答案及复习内容

第十四章波动光学一、基本要求1. 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系。

2. 理解获得相干光的方法,能分析确定杨氏双缝干涉条纹及薄膜等厚干涉条纹的位置,了解迈克尔逊干涉仪的工作原理。

3. 了解惠更斯-菲涅耳原理; 掌握用半波带法分析单缝夫琅和费衍射条纹的产生及其明暗纹位置的计算,会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。

4. 掌握光栅衍射公式。

会确定光栅衍射谱线的位置。

会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。

5. 了解自然光和线偏振光。

理解布儒斯特定律和马吕斯定律。

理解线偏振光的获得方法和检验方法。

6. 了解双折射现象。

二、基本内容1. 相干光及其获得方法只有两列光波的振动频率相同、振动方向相同、振动相位差恒定时才会发生干涉加强或减弱的现象,满足上述三个条件的两束光称为相干光。

相应的光源称为相干光源。

获得相干光的基本方法有两种:(1)分波振面法(如杨氏双缝干涉、洛埃镜、菲涅耳双面镜和菲涅耳双棱镜等);(2)分振幅法(如薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环干涉和迈克耳逊干涉仪等)。

2. 光程和光程差(1)光程把光在折射率为n的媒质中通过的几何路程r折合成光在真空x中传播的几何路程x,称x为光程。

nr(2)光程差在处处采用了光程概念以后就可以把由相位差决定的干涉加强,减弱等情况用光程差来表示,为计算带来方便。

即当两光源的振动相位相同时,两列光波在相遇点引起的振动的位相差πλδϕ2⨯=∆ (其中λ为真空中波长,δ为两列光波光程差) 3. 半波损失光由光疏媒质(即折射率相对小的媒质)射到光密媒质发生反射时,反射光的相位较之入射光的相位发生了π的突变,这一变化导致了反射光的光程在反射过程中附加了半个波长,通常称为“半波损失”。

4. 杨氏双缝干涉经杨氏双缝的两束相干光在某点产生干涉时有两种极端情况:(1)位相差为0或2π的整数倍,合成振动最强;(2)位相差π的奇数倍,合成振动最弱或为0。

其对应的光程差()⎪⎩⎪⎨⎧-±±=212λλδk k ()()最弱最强 ,2,1,2,1,0==k k 杨氏的双缝干涉明、暗条纹中心位置:dD k x λ±= ),2,1,0( =k 亮条纹 d D k x 2)12(λ-±= ),2,1( =k 暗条纹 相邻明纹或相邻暗纹间距:λd D x =∆ (D 是双缝到屏的距离,d 为双缝间距) 5. 薄膜干涉以21n n <为例,此时反射光要计“半波损失”, 透射光不计“半波损失”。

大学物理重点知识习题课解答-光学

大学物理重点知识习题课解答-光学

300
600
S .. .. . . .. .. ..
I0
P2
I21
解:
P1 P3P1
P1
入射光通过偏振片I和II后,透射光强为
I1
1 2
I0
cos2
600
插入偏振片III后,其透射光强为
I2
1 2
I0
cos2
300
cos
2
300
I2 2.25I1
27
选择题1. 等倾干涉光程差公式 2d
为了12满I足0 线I偏0 振co部s2分振, 动方4向5在0 出射后“转
过”900,
只要第一个偏振片偏振化方向与入射光中线偏振
光的光振动方向夹角为450,第二个偏振片的偏振
化方向与第一偏振片偏振化方向夹角为450就行.
E
所以,只要两个偏振片就行.
P1
450
P127
I0
.
450 .
E
I0
P1
450
将有关数据代入可得
1
o
d 5 /n2 n1 8.0m
d
4
3。在折射率n3=1.52的照相机镜头表面涂有一层折射率
n2=1.38的MgF2增透膜,若此膜仅适用于波长 =550nm的
光,则此膜的最小厚度为多少?
n1 1
解:因为 光相干相
n2 1.38 d
综合效应。其中明条纹的位置由光栅方程决定,但各 明纹的强度受单缝衍射效应的调制,透射光能量的大 部分将分布在原单缝衍射中央明纹范围(中央包线) 内的各明纹上。
23
17、光栅明纹位置由d sin k 决定。单缝衍射极
小位置由 b sin k决定,当 时 ,光栅明纹

大学物理课件 第14章光的干涉习题答案

大学物理课件 第14章光的干涉习题答案
A.有一凹陷的槽,深入 / 4B. 有一凹陷的槽,深入 / 2
C.有一凸起的埂,深入 / D4 . 有一凸起的埂,深入
天道酬勤
4
6.一束白光以30度的入射角照射平静的湖水(水的折射 率为4/3)表面的一层透明液体(折射率为 10)2 的薄膜, 若反射光中波长为600nm的光显得特别明亮,则该透 明液体薄膜的最小厚度为( )
r1' r1 x sin
r2 r2' x sin
x
sin sin
天道酬勤
10
2.在1题基础上,考虑使用激光测速仪测量微粒运动速度 问题。在激光测速仪里两列交叉的相干激光束照射运 动微粒,…求微粒运动速度大小。
解:利用1题结论,粒子走过的路程
为λ/(sinθ+sinφ),其中θ、φ分
别为30度。
距D=1.0m,若第二级明条纹离屏中心的距离为
6.0mm,此单色6光00的n波长 相邻两明条纹间的3距m离
为.
m
m
10.在不同的均匀媒质中,若单色光通过的光程相等时,
其几何路程
同不,其所需时间
相同。
11.两光相干除了满足干涉的三个必要条件,即频率相同、 振动方向相同、相位相等或相位差恒定之外,还必须满足 两个附加条件 两相干光的振幅不可相差太大 , 两 相干光的光程差不能太大 。
6
二、填空题
1.真空中的波长为 的单色光在折射率为n的媒质中由
A点传到B点时,周相改变量为3,则光程的改变量
为 3λ/,2 光从A传到B所走过的几何路程为 3。λ/2n
2.如图所示,在杨氏双缝实验中,若用红光做实验,则 相邻干涉条纹间距比用紫光做实验时相邻干涉条纹间
距 ,大若在光源S2右侧光路上放置一薄玻璃片,则中

大学物理习题

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大学物理习题(下)(共14页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--习 题 课(一)1-1 在边长为a 的正方体中心处放置一点电荷Q ,设无穷远处为电势零点,则在正方体顶角处的电势为 (A )aQ 034πε (B )a Q 032πε (C )a Q 06πε (D )a Q 012πε1-2 选无穷远处为电势零点,半径为R 的导体球带电后,其电势为U 0,则球外离球心距离为r 处的电场强度的大小为(A )302rU R (B )R U 0 (C )20r RU (D )r U 01-3 在一个孤立的导体球壳内,若在偏离球中心处放一个点电荷,则在球壳内、外表面上将出现感应电荷,其分布将是(A )内表面均匀,外表面也均匀。

(B )内表面不均匀,外表面均匀。

(C )内表面均匀,外表面不均匀。

(D )内表面不均匀,外表面也不均匀。

1-4 一平行板电容器充电后仍与电源连接,若用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大,则极板上的电量Q 、电场强度的大小E 和电场能量W 将发生如下变化 (A )Q 增大,E 增大,W 增大。

(B )Q 减小,E 减小,W 减小。

(C )Q 增大,E 减小,W 增大。

(D )Q 增大,E 增大,W 减小。

1-5 一半径为R 的均匀带电圆盘,电荷面密度为σ ,设无穷远处为电势零点,则圆盘中心O 点的电势U 0 = 。

1-6 图示BCD 是以O 点为圆心,以R 为半径的半圆弧,在A 点有一电量为+q 的点电荷,O 点有一电量为-q 的点电荷,线段BA = R ,现将一单位正电荷从B 点沿半圆弧轨道BCD 移到D 点,则电场力所做的功为 。

1-7 两个电容器1和2,串联后接上电源充电。

在电源保证连接的情况下,若把电介质充入电容器2中,则电容器1上的电势差 ,电容器极板上的电量 。

(填增大、减小、不变)1-8 如图所示为一个均匀带电的球层,其电荷体密度为ρ,球层内表面半径为R 1,外表面半径为R 2,设无穷远处为电势零点,求空腔内任一点的电势。

大学物理第14章习题课选讲例题

大学物理第14章习题课选讲例题



2 nb


2 b
7

L
n
b
m
3
n
5 . 89 10 2 8 10
5
2 . 4 10
1 . 53 m
例 用氦氖激光器发出的波长为633nm的单色光做 牛顿环实验,测得第个 k 暗环的半径为5.63mm , 第 k+5 暗环的半径为7.96mm,求平凸透镜的曲率半径R. 解
k 2,
k 3,
n1 d 552 nm

2 3 n 1 d 368 nm
绿色
(2) 透射光的光程差 Δ t 2 dn 1
k 1,
k 2,
k 3,
/2




2 n1 d 11/ 2
2 n1 d 2 1/ 2
2 n1 d 3 1/ 2
暗条纹
r 2 n 2 e ( 2 k 1)
n1 n2
n3

2
e (4 1 )
k 0 ,1, 2 ,

第 5 条暗条纹
k = 4
2 2n2

在单缝的夫琅和费衍射实验中,屏上第三
6 个半波带,
级暗纹对应的单缝处波面可划分为
若将缝宽缩小一半,原来第三级暗纹处将是
__________ 第一级亮纹
rk kR
rk 5 (k 5) R
5 R rk 5 rk
2

2

2
R
r
2 k 5
r
2 k
5

( 7 . 96 mm ) ( 5 . 63 mm )

大学物理[下册]波动习题课

大学物理[下册]波动习题课


将沿oy轴的负方向运动. 0 / 3
y
(
x,
t)
Acos[(t x ) u
0.1cos[500(t
0 ] x / 5000)


/
3]m
o
A/2 y
(2)在距原点7.5m处质点的运动方程.
y 0.1cos[500t 13 /12]m
t=0时该点的振动速度
15-5 波源作简谐运动,周期为0.02s,若该振动以100m.s-1的速度沿直 线传播,设t=0时,波源处的质点经平衡位置向正方向运动,求:(1)距波 源15.0m和5.0m处质点的运动方程和初相;(2)距波源分别为16.0m和 17.0m的两质点间的相位差.
解: (1)由题意知:T=0.02s,u=100m.s-1,可得
解: (1)已知波动方程为 y 0.20cos2.50t xm
与一般表达式 y Acos(t x / u) 0
比较,得 A 0.20m,u 2.5m s1, 0 0 / 2 1.25HZ u / 2.0m
(2)绳上的质点振动速度
15-9波动的能量与那些物理量有关?比较波动的能量与 简谐运动的能量.
从波的能量密度公式可知 w A22 sin 2 t x / u
波动的能量不但与体积有关,且与,A,,u.
波动的能量与简谐运动的能量有显著的不同,在简谐 运动系统中,动能和势能有/2的相位差,系统的机械 能是守恒的.在波动中,动能和势能的变化是同相位 的,对任何体积元来说,系统的机械能是不守恒的.
15-11波的干涉的产生条件是什么?若两波源所发出的波的 振动方向相同,频率不同,则它们在空间叠加时,加强和减弱 是否稳定?

最新大学物理2,14.第十四章思考题

最新大学物理2,14.第十四章思考题

1、在夫琅和费单缝衍射实验中,波长为λ的单色光垂直入射在宽度为4 λ的单缝上,对应的衍射角为30°,则单缝处的波阵面可以划分成多少个半波带? 【答案:4】详解:依题意,在衍射角为30°的方向上的最大光程差为λλθ230sin 4sin == a因此单缝处的波阵面可划分的半波带数目为42/sin =λθa 2、一束波长为λ的平行单色光垂直入射在单缝AB 上,装置如图14-11所示。

在屏幕E 上形成衍射图样,如果P 是中央亮纹一侧第一条暗纹的位置,则BC 的长度是波长λ的多少倍?【答案:1】详解:由于P 是中央亮纹一侧第一条暗纹的位置,因此λθ==sin a BC即BC 的长度是波长λ的1倍。

3、在如图14-12所示的夫琅和费单缝衍射实验中,如果将单缝沿透镜光轴方向向透镜平移,则屏幕上的衍射条纹间距如何变化? 明暗条纹的位置是否发生变化?详解:由于屏幕上的衍射条纹间距和明暗条纹的位置与单缝和透镜之间的距离无关,因此当单缝沿透镜光轴方向向透镜平移时,屏幕上的衍射条纹间距和明暗条纹的位置都不改变。

4、在夫琅和费单缝衍射实验中,波长为λ的单色光垂直入射到单缝上。

在衍射角等于30°的方向上,单缝处的波面可以划分成4个半波带,则狭缝宽度a 等于λ的多少倍? 【答案:4】详解:依题意有E 图14-11PE图14-1242/30sin =λa解之得λ4=a即此时狭缝宽度a 等于λ的4倍。

5、波长为500nm 的单色光垂直照射到宽度为0.25mm 的单缝上,单缝后面放置一块凸透镜,在凸透镜的焦平面上放置一个用来观测衍射条纹的屏幕。

测得屏幕上中央明条纹两侧的第三条暗条纹之间的距离为12mm ,则凸透镜的焦距f 等于多少? 【答案:1m 】详解:中央明条纹两侧的第k 条暗条纹之间的距离为λafkx 2=∆ 由此解得凸透镜的焦距为λk x a f 2∆=933105003210121025.0---⨯⨯⨯⨯⨯⨯=m)(1= 6、在如图14-13所示的夫琅和费单缝衍射实验中,中央明纹的衍射角范围很小。

大学物理 习题课(刚体)

大学物理 习题课(刚体)

J1r1r2 10 2 2 2 J1r2 J 2 r1
11、质量为m,长为 l的均匀棒,如图, 若用水平力打击在离轴下 y 处,作用时 Ry 间为t 求:轴反力
解:轴反力设为 Rx Ry d 由转动定律: yF J y dt yF t t 为作用时间 F 得到: J 由质心运动定理: l d l 2 切向: F Rx m 法向: R y mg m 2 dt 2 2 2 2 3y 9 F y (t ) R 于是得到: x (1 ) F R y m g 2l 2l 3 m
10
r1
r2
解: 受力分析: 无竖直方向上的运动
10
o1
N1
f
r1
N2
r2
N1 f m1 g N 2 f m2 g
以O1点为参考点, 计算系统的外力矩:
o2
f
m1 g
m2 g
M ( N2 m2 g )(r1 r2 )
f (r1 r2 ) 0
作用在系统上的外力矩不为0,故系统的角动量不守恒。 只能用转动定律做此题。
r
at r
在R处:
R
at R
(2)用一根绳连接两个或多个刚体
B
C
M 2 o2 R 2
o1R1 M1
D
A
m2
m1
• 同一根绳上各点的切向加速度相同;线速度也相同;
a t A a t B a t C a t D
A B C D
• 跨过有质量的圆盘两边的绳子中的张力不相等;
TA TB TD
但 TB TC
B
C
M 2 o2 R 2
o1R1 M1

大学物理,课后习题

大学物理,课后习题

13—1如图所示孤立导体球,带电为Q , (1)Q 是怎么分布的?为什么? (2)导体内部场强是多少?(3)导体球表面附近一点P 的场强是多少?P 点的场强是否是由P 点附近的电荷产生的?(4)当P 点很靠近球面时,对着P 点的那一部分球面可以看作无限大平面。

而无限大带电面两侧的场强为02εσ=E ,而这里的结果是εσ=p E ,两者是否矛盾?为什么?13—2上题中如果导体球附近移来一个带电为q 的另一导体A ,如图所示,达静电平衡后,(1)q 是否在导体球内产生场?导体球内场强是否仍为零? (2)导体球上Q 的分布是否改变?为什么?习题13-1 习题13-2(3)P 点的场强是否改变?公式0εσ=p E 是否成立?它是否反映了q 的影响(即p E 是否包括了q 在P 点产生的场)?13—3 三个平行金属板A ﹑B 和C ,面积都是2002cm ,A ﹑B 相距0.4mm ,A ﹑C 相距0.2mm ,B ﹑C 两板都接地,如图所示,如果使A 板带正电C 7100.3-⨯,略去边缘效应,求: (1)B 板和C 板上的感应电荷各为多少? (2)取地的电势为O ,A 板的电势为多少?13—4 导体球半径为R ,带电量为Q ,距球心为d 处有一点电荷q ,如图所示,现把球接地,求流入大地的电量。

13—5 同轴传输线是由两个很长且彼此绝缘的同轴金属直圆柱体构成的,设内圆柱体的电势为1U ,半径为R ,外圆筒的电势为2U ,内半径为2R ,求其间离轴为r 处)(21R r R <<的电势。

习题13-3Q习题13-413—6 点电荷q 放在中性导体球壳的中心,壳的内外半径分别为1R 和2R ,求空间的电势分布。

13—7 如图所示,一半径为R 的中性导体球,中间有两个球形空腔,半径分别为1R 和2R ,在空腔中心处分别有点电荷1q 和2q ,试求: (1)两空腔内表面和导体外表面的电荷密度1σ﹑2σ﹑3σ (2)导体外任一点的场强和电势 (3)两空腔中的场强和电势。

大学物理习题集农科类

大学物理习题集农科类

大学物理习题集(农科类)大学物理课部2005年1月目录部分物理常量练习一质点力学中的基本概念和基本定律练习二流体静力学与流体的流动练习三液体的表面性质练习四伯努力方程及应用练习五黏滞流体的流动练习六流体力学习题课练习七简谐振动的特征及描述练习八简谐振动的合成练习九平面简谐波练习十波的干涉练习十一振动和波动习题练习十二光的干涉练习十三光的衍射练习十四光的偏振练习十五光学习题课练习十六理想气体动理论的基本公式练习十七能量均分定理练习十八气体分子按速率分布律和按能量分布律练习十九热力学第一定律对理想气体的应用练习二十循环过程练习二十一热力学第二定律熵及熵增加原理练习二十二热学习题课练习二十三电场强度练习二十四高斯定理练习二十五电势练习二十六电场中的导体和电介质练习二十七电场习题课练习二十八电流及运动电荷的磁场练习二十九磁场中的高斯定理和安培环路定理练习三十电流与磁场的相互作用练习三十一磁场习题课练习三十二光的二象性粒子的波动性练习三十三量子力学部分物理常量引力常量G=6.67×10-11N2·m2·kg-2重力加速度g=9.8m/s-2阿伏伽德罗常量N A=6.02×1023mol-1摩尔气体常量R=8.31J·mol-1·K-1标准大气压1atm=1.013×105Pa玻耳兹曼常量k=1.38×10-23J·K-1真空中光速c=3.00×108m/s电子质量m e=9.11×10-31kg 中子质量m n=1.67×10-27kg质子质量m n=1.67×10-27kg元电荷e=1.60×10-19C真空中电容率ε0= 8.85×10-12 C2⋅N-1m-2真空中磁导率μ0=4π×10-7H/m=1.26×10-6H/m 普朗克常量h = 6.63×10-34 J ⋅s维恩常量b=2.897×10-3mK斯特藩-玻尔兹常量σ = 5.67×10-8 W/m2⋅K4说明:字母为黑体者表示矢量练习一 质点力学的基本概念和基本定律一.选择题1.一质点沿x 轴作直线运动,其v —t 曲线如图1.1所示,如t=0时,质点位于坐标原点,则t=4.5s 时,质点在x 轴上的位置为(A) 0.(B) 5m .(C) 2m . (D) -2m .(E) -5m .2.一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表达式为 r = a t 2 i + b t 2 j (其中a 、b 为常量), 则该质点作(A) 匀速直线运动. (B) 变速直线运动. (C) 抛物线运动. (D) 一般曲线运动.3.一质点作直线运动,某时刻的瞬时速度为v =2m/s, 瞬时加速度为a =-2m/s 2, 则一秒钟后质点的速度(A) 于零.(B) 等于 2m/s . (C) 等于2m/s . (D) 不能确定.4.一质点在平面上作一般曲线运动,其瞬时速度为v ,瞬时速率为v ,某一段时间内的平 均速度为v ,平均速率为v ,它们之间的关系必定有 (A) v = v ,v ≠v . (B) v ≠v , v =v . (C) v ≠v , v ≠v . (D) v = v , v =v .5.质点作半径为R 的变速圆周运动时,加速度大小为(v 表示任一时刻质点的速率)(A) d v/d t . (B) v 2/R .(C) d v/d t + v 2/R .(D) [(d v/d t )2+(v 4/R 2)]1/2.二.填空题-图1.11.悬挂在弹簧上的物体在竖直方向上振动,振动方程为y=A sinω t,其中A、ω均为常量,则(1)物体的速度与时间的函数关系为;(2)物体的速度与坐标的函数关系为.2.在x 轴上作变加速直线运动的质点,已知其初速度 为v 0,初始位置为x 0加速度为a=Ct 2 (其中C 为常 量),则其速度与时间的关系v= ,运动方程为 x= .3.灯距地面高度为h 1,一个人身高为h 2, 在灯下以匀 速率v 沿水平直线行走, 如图1.2所示.则他的头 顶在地上的影子M 点沿地面移动的速度 v M = .三、计算题1.有一质点沿x 轴做直线运动,t 时刻的坐标为x=4.5 t 2-2 t 3. (m)试求:(1)第二秒内的平均速度;(2)第二秒末的瞬时速度;(3)第二秒内的路程。

大学物理(第四版)课后习题及答案 波动

大学物理(第四版)课后习题及答案 波动

第十四章波动14-1 一横波再沿绳子传播时得波动方程为[]x m t s m y )()5.2(cos )20.0(11---=ππ。

(1)求波得振幅、波速、频率及波长;(2)求绳上质点振动时得最大速度;(3)分别画出t=1s 和t=2s 时得波形,并指出波峰和波谷。

画出x=1.0m 处质点得振动曲线并讨论其与波形图得不同。

14-1 ()[]x m t s m y )(5.2cos )20.0(11---=ππ分析(1)已知波动方程(又称波函数)求波动的特征量(波速u 、频率ν、振幅A 及彼长 等),通常采用比较法。

将已知的波动方程按波动方程的一般形式⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛=0cos ϕωu x t A y 书写,然后通过比较确定各特征量(式中前“-”、“+”的选取分别对应波沿x 轴正向和负向传播)。

比较法思路清晰、求解简便,是一种常用的解题方法。

(2)讨论波动问题,要理解振动物理量与波动物理量之间的内在联系与区别。

例如区分质点的振动速度与波速的不同,振动速度是质点的运动速度,即dt dy v =;而波速是波线上质点运动状态的传播速度(也称相位的传播速度、波形的传播速度或能量的传播速度),其大小由介质的性质决定。

介质不变,彼速保持恒定。

(3)将不同时刻的t 值代人已知波动方程,便可以得到不同时刻的波形方程)(x y y =,从而作出波形图。

而将确定的x 值代入波动方程,便可以得到该位置处质点的运动方程)(t y y =,从而作出振动图。

解(1)将已知波动方程表示为()()[]115.25.2cos )20.0(--⋅-=s m x t s m y π 与一般表达式()[]0cos ϕω+-=u x t A y 比较,可得0,5.2,20.001=⋅==-ϕs m u m A则 m v u Hz v 0.2,25.12====λπω(2)绳上质点的振动速度()()()[]1115.25.2sin 5.0---⋅-⋅-==s m x t s s m dt dy v ππ 则1max 57.1-⋅=s m v(3) t=1s 和 t =2s 时的波形方程分别为()[]x m m y 115.2cos )20.0(--=ππ()[]x m m y 125cos )20.0(--=ππ波形图如图14-1(a )所示。

大学物理 力学习题课

大学物理 力学习题课
和是正确的b和是正确的只有是正确的d只有是正确的5有一个小块物体置于一个光滑的水平桌面上有一绳其上一端连结此物体另一端穿过桌面中心的小孔该物体原以角速度在距孔为r的圆周上转动今将绳从小孔缓慢往下拉则物体6几个力同时作用在一个具有固定转轴的刚体上如果这几个力的矢量和为零则此刚体a动能不变动量改变b角动量不变动量不变c动量不变动能改变d角动量不变动能动量都改变a必然不会转动b转速必然不变c转速必然改变d转速可能改变也可能不变
i j y My k z Mz
4、基本概念:
1)质心:
2)惯性力: 3)力矩:
F惯 ma0
M r F
m
rc
i
M r F x Mx
4)角动量: 5)功:
L r P x
i
j y Py
k z Pz
表示速度, a
表示加速度,S表示路程,a t 表示切向加速度,下列表达式中, (1) dv / dt at (2) dv / d t a
[D (4) dr / dt v (B) 只有(2)、(4)是对的. (D) 只有(3)是对的.
]3、某人骑自行车以速率V源自正西方向行驶,遇到由北向南刮的 风(设风速大小也为V),则他感到的风是从 [C] A)东北方向吹来 B)东南方向吹来 C)西北方向吹来 D)西南方向吹来
dA F dr
b
Px
b F dr F cosds
a
A dA a 6)保守力: F dr 0
7)势能:
E p (r )
r0
r
F dr
0 z
①重力势能:
EP (m gdz m gz )

大学物理课后习题答案(全册)

大学物理课后习题答案(全册)

《大学物理学》课后习题参考答案习题11-1. 已知质点位矢随时间变化函数形式为)ωtsin ωt(cos j i R r其中为常量.求:(1)质点轨道;(2)速度和速率。

解:1)由)ωtsin ωt(cos j i R r知t cos R x ωtsin R yω消去t 可得轨道方程222Ryx2)jr vt Rcos sin ωωt ωR ωdtd iRωt ωR ωt ωR ωv2122])cos ()sin [(1-2. 已知质点位矢随时间变化的函数形式为j ir )t 23(t 42,式中r 的单位为m ,t 的单位为s .求:(1)质点的轨道;(2)从0t到1t 秒的位移;(3)0t 和1t 秒两时刻的速度。

解:1)由j ir)t 23(t 42可知2t 4x t23y消去t 得轨道方程为:2)3y(x2)jir v 2t 8dtd jij i v r 24)dt2t 8(dt101Δ3)jv 2(0)jiv 28(1)1-3. 已知质点位矢随时间变化的函数形式为j ir t t 22,式中r 的单位为m ,t 的单位为s .求:(1)任一时刻的速度和加速度;(2)任一时刻的切向加速度和法向加速度。

解:1)ji r v2t 2dtd iv a2dtd 2)212212)1t(2]4)t 2[(v1tt 2dtdv a 2t22221nta aat 1-4. 一升降机以加速度a 上升,在上升过程中有一螺钉从天花板上松落,升降机的天花板与底板相距为d ,求螺钉从天花板落到底板上所需的时间。

解:以地面为参照系,坐标如图,升降机与螺丝的运动方程分别为20121att v y (1)图 1-420221gttv h y (2)21y y (3)解之2d tg a 1-5. 一质量为m 的小球在高度h 处以初速度0v 水平抛出,求:(1)小球的运动方程;(2)小球在落地之前的轨迹方程;(3)落地前瞬时小球的td dr ,td dv ,tv d d .解:(1)t v x 0式(1)2gt21hy 式(2)jir )gt 21-h (t v (t)20(2)联立式(1)、式(2)得22v 2gx hy (3)ji r gt -v td d 0而落地所用时间gh 2t所以j i r 2gh -v t d d 0jv g td d 2202y2x)gt (vvvv 211222222[()](2)g ghg t dv dtvgt vgh 1-6. 路灯距地面的高度为1h ,一身高为2h 的人在路灯下以匀速1v 沿直线行走。

湖南大学物理(2)第14,15章课后习题参考答案

湖南大学物理(2)第14,15章课后习题参考答案

第14章 稳恒电流的磁场 一、选择题1(B),2(D),3(D),4(B),5(B),6(D),7(B),8(C),9(D),10(A) 二、填空题(1). 最大磁力矩,磁矩 ; (2). πR 2c ; (3). )4/(0a I μ; (4).RIπ40μ ;(5). μ0i ,沿轴线方向朝右. ; (6). )2/(210R rI πμ, 0 ; (7). 4 ; (8). )/(lB mg ; (9). aIB ; (10). 正,负.三 计算题1.一无限长圆柱形铜导体(磁导率μ0),半径为R ,通有均匀分布的电流I .今取一矩形平面S (长为1 m ,宽为2 R ),位置如右图中画斜线部分所示,求通过该矩形平面的磁通量.解:在圆柱体内部与导体中心轴线相距为r 处的磁感强度的大小,由安培环路定 律可得:)(220R r r RIB ≤π=μ因而,穿过导体内画斜线部分平面的磁通Φ1为⎰⎰⋅==S B S B d d 1 Φr r R I Rd 2020⎰π=μπ=40Iμ 在圆形导体外,与导体中心轴线相距r 处的磁感强度大小为 )(20R r rIB >π=μ因而,穿过导体外画斜线部分平面的磁通Φ2为⎰⋅=S B d 2Φr r I R Rd 220⎰π=μ2ln 20π=Iμ穿过整个矩形平面的磁通量 21ΦΦΦ+=π=40I μ2ln 20π+Iμ1 m2. 横截面为矩形的环形螺线管,圆环内外半径分别为R 1和R 2,芯子材料的磁导率为μ,导线总匝数为N ,绕得很密,若线圈通电流I ,求.(1) 芯子中的B 值和芯子截面的磁通量. (2) 在r< R 1和r > R 2处的B 值.解:(1) 在环内作半径为r 的圆形回路, 由安培环路定理得NI r B μ=π⋅2, )2/(r NI B π=μ 在r 处取微小截面d S = b d r , 通过此小截面的磁通量r b rNIS B d 2d d π==μΦ穿过截面的磁通量⎰=SS B dΦr b rNId 2π=μ12ln2R R NIbπ=μ (2) 同样在环外( r < R 1 和r > R 2 )作圆形回路, 由于0=∑iI02=π⋅r B ∴ B = 03. 一根很长的圆柱形铜导线均匀载有10 A 电流,在导线内部作一平面S ,S 的一个边是导线的中心轴线,另一边是S 平面与导线表面的交线,如图所示.试计算通过沿导线长度方向长为1m 的一段S 平面的磁通量.(真空的磁导率μ0 =4π×10-7 T ·m/A ,铜的相对磁导率μr ≈1)解:在距离导线中心轴线为x 与x x d +处,作一个单位长窄条, 其面积为 x S d 1d ⋅=.窄条处的磁感强度 202RIxB r π=μμ所以通过d S 的磁通量为 x RIxS B r d 2d d 20π==μμΦ通过1m 长的一段S 平面的磁通量为⎰π=Rr x RIx20d 2μμΦ60104-=π=Ir μμ Wb4. 计算如图所示的平面载流线圈在P 点产生的磁感强度,设线圈中的电流强度为I .解:如图,CD 、AF 在P 点产生的 B = 0x2EF D E BC AB B B B B B+++= )sin (sin 4120ββμ-π=aIB AB , 方向⊗其中 2/1)2/(sin 2==a a β,0sin 1=β∴ a I B AB π=240μ, 同理, a IB BC π=240μ,方向⊗.同样)28/(0a I B B EF D E π==μ,方向⊙.∴ aI B π=2420μaIπ-240μaIπ=820μ 方向⊗.5. 如图所示线框,铜线横截面积S = 2.0 mm 2,其中OA 和DO '两段保持水平不动,ABCD 段是边长为a 的正方形的三边,它可绕OO '轴无摩擦转动.整个导线放在匀强磁场B 中,B 的方向竖直向上.已知铜的密度ρ = 8.9×103 kg/m 3,当铜线中的电流I =10 A 时,导线处于平衡状态,AB 段和CD 段与竖直方向的夹角α =15°.求磁感强度B的大小.解:在平衡的情况下,必须满足线框的重力矩与线框所受的磁力矩平衡(对OO '轴而言).重力矩 αραρsin sin 2121gSa a a gS a M +⋅= αρsin 22g Sa =磁力矩 ααcos )21sin(222B Ia BIa M =-π=平衡时 21M M =所以 αρsin 22g Sa αcos 2B Ia = 31035.9/tg 2-⨯≈=I g S B αρ T6. 如图两共轴线圈,半径分别为R 1、R 2,电流为I 1、I 2.电流的方向相反,求轴线上相距中点O 为x 处的P 点的磁感强度. 解:取x 轴向右,那么有 2/322112101])([2x b R I R B ++=μ 沿x 轴正方向 2/322222202])([2x b R I R B -+=μ 沿x 轴负方向21B B B -=[2μ=2/32211210])([x b R I R ++μ]])([2/32222220x b R I R -+-μ若B > 0,则B 方向为沿x 轴正方向.若B < 0,则B的方向为沿x 轴负方向.P7. 如图所示.一块半导体样品的体积为a ×b ×c .沿c 方向有电流I ,沿厚度a 边方向加有均匀外磁场B (B 的方向和样品中电流密度方向垂直).实验得出的数据为 a =0.10 cm 、b =0.35 cm 、c =1.0 cm 、I =1.0 mA 、B =3.0×10-1 T ,沿b 边两侧的电势差U =6.65 mV ,上表面电势高.(1) 问这半导体是p 型(正电荷导电)还是n 型(负电荷导电)?(2) 求载流子浓度n 0 (即单位体积内参加导电的带电粒子数).解:(1) 根椐洛伦兹力公式:若为正电荷导电,则正电荷堆积在上表面,霍耳电场的方向由上指向下,故上表面电势高,可知是p 型半导体。

大学物理上海交通大学章课后习题答案

大学物理上海交通大学章课后习题答案

习题1414-1.如图所示的弓形线框中通有电流I ,求圆心O 处的磁感应强度B 。

解:圆弧在O 点的磁感应强度:00146I IB R R μθμπ==,方向:;直导线在O 点的磁感应强度:0000203[sin 60sin(60)]4cos602IIB R R μμππ=--=,方向:⊗;∴总场强:031)23IB Rμπ=-,方向⊗。

14-2.如图所示,两个半径均为R 的线圈平行共轴放置,其圆心O 1、O 2相距为a ,在两线圈中通以电流强度均为I 的同方向电流。

(1)以O 1O 2连线的中点O 为原点,求轴线上坐标为x 的任意点的磁感应强度大小;(2)试证明:当a R =时,O 点处的磁场最为均匀。

解:见书中载流圆线圈轴线上的磁场,有公式:2032222()I R B R z μ=+。

(1)左线圈在x 处P 点产生的磁感应强度:20132222[()]2P I R B a R x μ=++, 右线圈在x 处P 点产生的磁感应强度:20232222[()]2P I R B aR x μ=+-,1P B 和2P B 方向一致,均沿轴线水平向右,∴P 点磁感应强度:12P P P B B B =+=2330222222[()][()]222I R a a R x R x μ--⎧⎫++++-⎨⎬⎩⎭;(2)因为P B 随x 变化,变化率为d Bd x ,若此变化率在0x =处的变化最缓慢,则O 点处的磁场最为均匀,下面讨论O 点附近磁感应强度随x 变化情况,即对P B 的各阶导数进行讨论。

对B 求一阶导数:d B d x 25502222223()[()]()[()]22222I R a a a a x R x x R x μ--⎧⎫=-++++-+-⎨⎬⎩⎭ 当0x =时,0d Bd x =,可见在O 点,磁感应强度B 有极值。

对B 求二阶导数:22()d d B d Bd x d x d x ==222057572222222222225()5()311222[()][()][()][()]2222a a x x I R a a a a R x R x R x R x μ⎧⎫+-⎪⎪⎪⎪--+-⎨⎬⎪⎪+++++-+-⎪⎪⎩⎭当0x =时,202x d B d x ==222072223[()]2a R I R a R μ-+,可见,当a R >时,2020x d Bd x =>,O 点的磁感应强度B 有极小值,当a R <时,202x d B d x =<,O 点的磁感应强度B 有极大值,当a R =时,2020x d B d x ==,说明磁感应强度B 在O 点附近的磁场是相当均匀的,可看成匀强磁场。

大学物理课后习题答案(第十四章) 北京邮电大学出版社

大学物理课后习题答案(第十四章) 北京邮电大学出版社

习题十四14-1 自然光是否一定不是单色光?线偏振光是否一定是单色光?答:自然光不能说一定不是单色光.因为它只强调存在大量的、各个方向的光矢量,并未要求各方向光矢量的频率不一样.线偏振光也不一定是单色光.因为它只要求光的振动方向同一,并未要求各光矢的频率相同.14-2 用哪些方法可以获得线偏振光?怎样用实验来检验线偏振光、部分偏振光和自然光? 答:略.14-3 一束光入射到两种透明介质的分界面上时,发现只有透射光而无反射光,试说明这束光是怎样入射的?其偏振状态如何?答:这束光是以布儒斯特角入射的.其偏振态为平行入射面的线偏振光.14-4 什么是光轴、主截面和主平面?什么是寻常光线和非常光线?它们的振动方向和各自的主平面有何关系?答:略.14-5 在单轴晶体中,e 光是否总是以e n c /的速率传播?哪个方向以0/n c 的速率传播? 答:e 光沿不同方向传播速率不等,并不是以0/n c 的速率传播.沿光轴方向以0/n c 的速率传播.14-6是否只有自然光入射晶体时才能产生O 光和e 光?答:否.线偏振光不沿光轴入射晶体时,也能产生O 光和e 光.14-7投射到起偏器的自然光强度为0I ,开始时,起偏器和检偏器的透光轴方向平行.然后使检偏器绕入射光的传播方向转过130°,45°,60°,试分别求出在上述三种情况下,透过检偏器后光的强度是0I 的几倍?解:由马吕斯定律有0o 2018330cos 2I I I ==0ο2024145cos 2I I I ==0ο2038160cos 2I I I ==所以透过检偏器后光的强度分别是0I 的83,41,81倍. 14-8 使自然光通过两个偏振化方向夹角为60°的偏振片时,透射光强为1I ,今在这两个偏振片之间再插入一偏振片,它的偏振化方向与前两个偏振片均成30°,问此时透射光I 与1I 之比为多少?解:由马吕斯定律ο20160cos 2I I =80I =32930cos 30cos 20ο2ο20I I I == ∴ 25.2491==I I14-9 自然光入射到两个重叠的偏振片上.如果透射光强为,(1)透射光最大强度的三分之一,(2)入射光强的三分之一,则这两个偏振片透光轴方向间的夹角为多少?解:(1) max 120131cos 2I I I ==α又20max I I = ∴,601I I = 故 'ο11124454,33cos ,31cos ===ααα. (2) 0220231cos 2I I I ==α∴'ο221635,32cos ==αα 14-10 一束自然光从空气入射到折射率为1.40的液体表面上,其反射光是完全偏振光.试求:(1)入射角等于多少?(2)折射角为多少?解:(1),140.1tan 0=i ∴'ο02854=i(2) 'ο0ο323590=-=i y14-11 利用布儒斯特定律怎样测定不透明介质的折射率?若测得釉质在空气中的起偏振角为58°,求釉质的折射率. 解:由158tan οn =,故60.1=n 14-12 光由空气射入折射率为n 的玻璃.在题14-12图所示的各种情况中,用黑点和短线把反射光和折射光的振动方向表示出来,并标明是线偏振光还是部分偏振光.图中.arctan ,00n i i i =≠题图14-12解:见图.题解14-12图题14-13图*14-13如果一个二分之一波片或四分之一波片的光轴与起偏器的偏振化方向成30°角,试问从二分之一波片还是从四分之一波片透射出来的光将是:(1)线偏振光?(2)圆偏振光?(3)椭圆偏振光?为什么?解:从偏振片出射的线偏振光进入晶(波)片后分解为e o ,光,仍沿原方向前进,但振方向相互垂直(o 光矢垂直光轴,e 光矢平行光轴).设入射波片的线偏振光振幅为A ,则有 A.2130sin ,A 2330cos οο====A A A A o e ∴e o A A ≠ e o , 光虽沿同一方向前进,但传播速度不同,因此两光通过晶片后有光程差.若为二分之一波片,e o ,光通过它后有光程差2λ=∆,位相差πϕ=∆,所以透射的是线偏振光.因为由相互垂直振动的合成得ϕϕ∆=∆-+22222sin cos 2e o e o A A xy A y A x∴ 0)(2=+e o A y A x即 x A A y o e -= 若为四分之一波片,则e o ,光的,4λ=∆位相差2πϕ=∆,此时1sin ,0cos =∆=∆ϕϕ∴ 12222=+e o A y A x即透射光是椭圆偏振光.*14-14 将厚度为1mm 且垂直于光轴切出的石英晶片,放在两平行的偏振片之间,对某一波长的光波,经过晶片后振动面旋转了20°.问石英晶片的厚度变为多少时,该波长的光将完全不能通过?解:通过晶片的振动面旋转的角度ϕ与晶片厚度d 成正比.要使该波长的光完全不能通过第二偏振片,必须使通过晶片的光矢量的振动面旋转ο90.∴ 1212::d d =ϕϕ mm 5.412090οο1122=⨯==d d ϕϕ。

大学物理复习习题课

大学物理复习习题课

7. 由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半,左边是理想 气体,右边真空.如果把隔板撤去,气体将进行自由膨 胀过程,达到平衡后气体的温度__________(升高、降低 或不变),气体的熵__________(增加、减小或不变).
答案: 不变, 增加
p
8. 一定量理想气体的循 环过程如 p-V 图所示,
V2 V1
c
b
V1
V2
V

V2 V2 RT RT ln RT ln dV a b V1 V1 V
Q2 = n CV,m D T = CV,m
(TaTc) C V,mTa (1
V1 Tc V1 Q2 C V,mTa (1 ) C V,mTa (1 ) C V,mTb (1 ) V2 Tb V2

Wacbda 1000 J
15. 2 mol 氦气初态的温度t1 =27℃,且体积V1 =20l。 先等压 膨胀使体积倍增,之后绝热膨胀至原温度。已知 cp,m=20.79Jmol-1 K-1 求 1)画 出p —V 图. 2)求过程中氦气的吸热. 3) 求过程氦气的内能变化. 4) 求过程气体做的总功.
3 5 C v, mATA C v, mBTB 2 RTA 2 RTB T 362.5 K 3 5 C v, mA C v, mB R R 2 2
设A、B两部分初态的体积为VA、 VB , 末态的体积为V A 、 V B ,则有 A He B N2
VB VA VB VA
等温线 绝热线
或者由准静态绝 热方程判定
V
g 1
T C
10. 图中两卡诺循环 h1 h2 吗 ?
p
W1
W1 W2

大学物理(上)振动学习题课

大学物理(上)振动学习题课
6 5
6


2
2
2
3
t 0 时 , a a cos 0 0 M 5 C 20 6
2
3.位相和初相 (表示物体运动状态的物理量) ① 已知状态求位相 ② 已知位相求状态 (1)位相 t ③ 已知位相差求时间差 ① 解析法(利用初始条件) v0 v0 x0 (2)求初 tg sin cos 相方法 x 0 A A ② 旋转矢量法
3
三、简谐振动的能量
7
3、轻质弹簧下挂一个小盘,小盘作简谐振动,,平衡位置为原点, 位移向下为正,并采用余弦表示。小盘处于最低位置时刻有一个 小物体不变盘速地粘在盘上,设新的平衡位置相对原平衡位置向下 移动的距离小于原振幅,且以小物体与盘相碰为计时零点,那么以 新的平衡位置为原点时,新的位移表示式的初相在
(A)
0~

(E) x x0 cos[
d 2x F m a (k1 k2 ) x m 2 dt 2 d x k1 k2 2 x0 dt m k1 k2 ( A) 15 m
F k1 x k2 x (k1 k2 ) x
11、如图所示,在一竖直悬挂的弹簧下系一质量为m的物体,再用 此弹簧改系一质量为4m的物体,最后将此弹簧截断为两个等长的弹 簧并联后悬挂质量为m的物体,则这三个系统的周期值之比为 1 (B) 1∶ ∶2 (A) 1∶2∶ 1/ 2 2 m m 1 (C) 1∶2∶ (D) 1∶2∶1/4 4m 2
321??kmkmkmtttc12如图所示质量为m的物体由劲度系数为k1和k2的两个轻弹簧连接在水平光滑导轨上作微小振动则该系统的振动频率为mk1k2mkk212????mkk2121????212121kmkkk????212121kkmkk????abcd17b13如图所示质量为m的物体由劲度系数为k1和k2的两个轻弹簧连接在水平光滑导轨上作微小振动则系统的振动频率为mkk212????mk1k2mkk2121????212121kmkkk????212121kkmkk????abcd18bxkkxkxkf2121??????2221dtxdmxkkmaf?????mkk21????14如图所示质量为m的物体由劲度系数为k1和k2的两个轻弹簧连接到固定端在水平光滑导轨上作微小振动其振动频率为mkk212????mkk2121????212121kmkkk????212121kkmkk????abcd2k1km经受力分析可得弹簧串联公式
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反冲电子的动能
EK 0.1MeV
9.要使处于基态的氢原子受激后可辐射可见光谱线, 12.09(eV 最少应供给氢原子的能量为——————。 )
基态
E1 13.6(eV)
可见光:巴尔末系
E3
1 13.6 1.51(eV ) 2 3
n
2
(n=3,4, , )
E1 h1 h 0
E2 h 2 h 0
1 பைடு நூலகம் ,
e U 01 E1
E1 E2 e U 02 E2 U 01 U 02
光强I1 I 2
I1 N1h 1
I 2 N 2 h 2,
1 2 ,
饱和光电流 S1 I S 2 I
0
时EK = 0,由图可知:
入射光频率为时 即
EK RS /(QS ) 0
h RS /(QS)
6. 在光电效应实验中,测得某金属的 遏止电压|Ua|与入射光频率n的关系曲 线如图所示,由此可知该金属的红限 5×1014 频率ν0=_________Hz;逸出功 A=_____eV. 2.07 ( e =1.60×10-19 C,h =6.63×10-34 J· ) s
3.爱因斯坦光电效应方程 1 h A mv 2
2 1 mv 2 eU S 2
A 0 h
光电效应、 康普顿效应 证明了光的 波粒二象性。
h
p h

4.康普顿效应 0 从光子与电子发生弹性 h (1 cos ) 碰撞,能量、动量守恒推导。 m0c 5.玻尔氢原子理论 定态能级 能级跃迁决定辐射频率 角动量量子化条件
Tm b
3. 测量星球表面温度的方法之一,是把星球看作绝对黑体而测 定其最大单色辐出度的波长λm,现测得太阳的λm1 = 0.55 mm, 北极星的λm2 = 0.35 mm,则太阳表面温度T1与北极星表面温度 0.64 T2之比T1T2 =_________________. T 0.35
3.光电效应和康普顿效应在对光子粒子性的认识方面, 其意义有何不同? 答:光电效应未涉及光子的动量,只说明普朗克公式所说 的电磁场内的一份份的能量可在空间自由传播。或者说, 电磁波在空间传播时,能量是一份份的,这样的能量子可 被粒子整个地吸收。
康普顿效应说明上述的能量子与粒子碰撞时遵守能量守恒 定律和动量守恒定律,因此,能量子的粒子性的表现就更 为明确了。此时可以认为能量子就是一种粒子,这种粒子 则称为光子。 光子的能量越高,它的粒子性表现得就越明显;反之,光 子的能量越低,它的波动性表现得就越明显。康普顿效应 中所用的光子的能量比光电效应中所用的光子的能量要高 三个数量级,所以在康普顿效应中,光子的粒子性表现得 更为明显。
5. 在光电效应实验中,测得光电子最大初动能 EK与入射光频率 的关系曲线如图所示.试证: 普朗克常量
EK
R
h RS /(QS)

O Q S
证:由爱因斯坦方程
及逸出功 1 mv 2 得 h h 0 2 因为
1 mv 2 h A 2 A h 0
1 mv 2 EK 2 h 0 0
4.玻尔氢原子理论的成功和局限性是什么?
答:成功:从理论上解释了氢原子光谱的实验规律,并从 理论上算出里德伯常量. 玻尔首先提出了原子系统能量量子化的概念和角动量量 子化的假设.
玻尔创造性的提出了定态、跃迁等重要概念,为近代量子 物理的建立奠定了基础.
局限性:由于未能预见微观粒子的波粒二象性,虽然提出正 确的量子假设,但未能完全脱离经典理论的影响,仍采用经 典理论的思想和处理方法,因此不能正确说明氢原子内部的 微观粒子运动.
h En Em
h Ln 2
1. 一100 W的白炽灯泡的灯丝表面积为5.3×10-5 m2.若将点燃 的灯丝看成是黑体,可估算出它的工作温度为_________.(斯 2.40×103 K 特藩─玻尔兹曼定律常数σ = 5.67×10-8 W/m2· 4) K P M (T ) S 2. 天狼星辐射波谱的峰值波长为0.29 mm,若将它看成是黑体, 则由维恩位移定律可以估算出它的表面温度为 __________.(维恩位移定律常数b = 2.897×10-3 m· K) 9.99×103 K
量子物理习题课1:
1.黑体辐射的两条规律: (1) 维恩位移定律
Tm b
b 2.89710 米 开
5.67108 瓦(米2 开4) /
3
(2) 斯忒藩(Stefan)-玻耳兹曼定律
2.普朗克能量子假设
nh
黑体腔壁由许多带电简谐振子组成,每个频率 为ν的振子辐射和吸收的能量值是不连续的,是 能量子hv 的整数倍.
1
T2

m1
m2

0.55
4.设用频率为1和2的两种单色光,先后照射同一种金属,已知
金属的红限频率为0 , 1 > 2 > 0,则这两种单色光的光强相 同时,测得光电子的最大初动能E > E , 两次照射时所加的
1——— 2
> 遏止电压 |U01 |—————|U02 | ,所产生的饱和光电流Is1________Is2. <
|Ua | (V) 2 -2 5 10
×1014 Hz)
A h 0
7. 康普顿散射中,当散射光子与入射光子方向成夹角φ = π 0 _______时,散射光子的频率小得最多;当φ = _______ 时, 散射光子的频率与入射光子相同.
0 h (1 cos ) m0c
(A) 1
(C) 3
(B) 2 (D) 6
[ B ]
n=4 n=3 n=2
n=1,基态
可见光:巴尔末系 4 2
3
2
思考与应用题:
1.为什么几乎没有黑色的花? 答:如果花是黑颜色的,表明花对于可见光没有反射,也 就是花将可见光波段的能量都吸收了,与其他颜色的花相 比,黑色花的温度将更高,这样的花很可能会由于没有及 时将能量从其他途径释放掉的机制而枯死。 另外,对于虫媒花朵来说,黑色是昆虫的视觉盲点,因 而无法授粉。 2.在彩色电视研制过程中,曾面临一个技术问题:用于红 色部分的摄像管的设计技术要比绿、蓝部分困难,你能说 明其原因吗? 答:由于红光的频率比绿光、蓝光的频率小,故当光照射到 金属表面上时,光电子从金属表面逸出时的最大初动能也小, 这样回路中形成的光电流就比较小,甚至还有可能就没有光 电子从金属表面逸出,回路中没有光电流.
E E3 E1 1.51 (13.6) 12.09(eV)
E2 E1 , E3 E1 , E3 E2 ,
由此可得氢原子回到基态 过程中的三种可能辐射, 所对应的谱线波长分别为 102.6nm 、 657.9nm 和 121.6nm。
10.若外来单色光把氢原子激发至第三激发态,则当氢原子跃迁 回低能态时,可发出的可见光线的条数是:
π
0
波长改变最大
频率小得最多
波长不变
8. 入射的X射线光子的能量为0.6MeV. 散射后
波长变化了20%, 求反冲电子的动能. 解:入射光子的能量
h h
c

c
散射光子的能量 h h
1 20% 0.6MeV 0.5MeV
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