简明天文学教程第二版第九章答案 余明主编
大物 上海交大课后答案 第九章
习题99-1．杨氏双缝的间距为m m 2.0，距离屏幕为m 1，求：（1）若第一级明纹距离为2.5mm ，求入射光波长。
（2）若入射光的波长为6000A，求相邻两明纹的间距。
解：（1）由Lx k dλ=，有：xd k L λ=，将0.2mm d =，1m L =，1 2.5mm x =，1k =代入，有：3372.5100.210 5.0101m λ---⨯⨯⨯==⨯；即波长为：500nm λ=； （2）若入射光的波长为 A 6000，相邻两明纹的间距：73161030.210D x mm d λ--⨯⨯∆===⨯。
9-2．图示为用双缝干涉来测定空气折射率n 的装置。
实验前，在长度为l 的两个相同密封玻璃管内都充以一大气压的空气。
现将上管中的空气逐渐抽去，（1）则光屏上的干涉条纹将向什么方向移动；（2）当上管中空气完全抽到真空，发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条。
计算空气的折射率。
解：（1）当上面的空气被抽去，它的光程减小，所以它将 通过增加路程来弥补，条纹向下移动。
（2）当上管中空气完全抽到真空，发现屏上波长为λ的干涉条纹移过N 条，可列出：λN n l =-）（1 得：1+=lN n λ。
9-3．在玻璃板（折射率为50.1）上有一层油膜（折射率为30.1）。
已知对于波长为nm 500和nm 700的垂直入射光都发生反射相消，而这两波长之间没有别的波长光反射相消，求此油膜的厚度。
解：因为油膜（ 1.3n =油）在玻璃（ 1.5n =玻）上，所以不考虑半波损失，由反射相消条件有：2(21)122n e k k λ=-= 油，，， 当12500700nm nmλλ==⎧⎪⎨⎪⎩时，11222(21)22(21)2n e k n e k λλ=⎧-=-⎪⎪⎨⎪⎪⎩油油⇒2121217215k k λλ-==-， 因为12λλ<，所以12k k >，又因为1λ与2λ之间不存在'λ以满足'2(21)2n e k λ=-油式，即不存在21'k k k <<的情形，所以1k 、2k 应为连续整数，可得：14k =，23k =； 油膜的厚度为：17121 6.73104k e m n λ--==⨯油。
喀蔚波09章习题解答
n0 sin m n12 n22
(1)
(2)
9-3 折射率为 1.5 的月牙形透镜,凸面的曲率半径为 15cm,凹面的曲率半
径为 30cm,如果用平行光束沿光轴对着凹面入射（1）求空气中的折射光线的相
交点；（2）如果将此透镜放在水中,问折射的交点又在何处？
解:（1）因为 n=1.5，n0=1，r1=-30cm，r2=-15cm 代入薄透镜焦距公式得
射率分别为 n1 和 n2（（n1＞n2）.设在垂直端面外介质的折射率为 n0.证明光线 能在纤维内芯和包层间发生全反射的入射光线最大孔径角 m 满足：
n0 sin m n12 n22
证明如下：
n0 sinm n1 sin
n1 cos n2
将（1）和（2）平方后相加的
n02 sin 2 m n12 n22
20cm 处有一物(在光轴上).（1）作为右端面的物是什么？（2）右端面的物距
为多少？（3）此物是实的还是虚的？（4）最后所成的像在何处？
解:（1）根据题意可知左端面的像作为右端面的物
（2）已知 n1=1, n2=1.5, u=20cm, r1=5cm, d=60cm 代入单球面成像公式得
1 20
v 30cm
f1
f1
1 5.55 16.65 4 1
3
4
3 5.55 4 1
3
22.2
视网膜上月球的像的大小为 15tan1°=0.26mm
mm
mm
9-5 将折射率为 1.50,直径为 10cm 的玻璃棒的两端磨成凸的半球面,左端
的半径为 5cm 而右端的半径为 10cm.两顶点间的棒长为 60cm,在左端顶点左方
f
(1.5
重补修基础物理(一)第九章
第九章宇宙學簡介9-1 星體觀測及哈伯定律1. 人類對星體的觀測(1) 天球是一個假想的球﹐天空中所有的物體都可以想像成位在天球上的一個位置﹐理論上具有無限大的半徑﹐天球球心在地球地心﹐天球是一個為了天文觀測而假想出來的天文定位工具。
要說明星體在天球上的位置時﹐可用赤經與赤緯來表示。
○1赤經﹐功用類似地理坐標中的經度。
赤經以春分點為基準點朝東方量度﹐單位是時﹑分﹑秒﹐它既是時間的單位﹐也是角度的單位。
1h=15°（度）﹐1m=15'（角分）﹐1s=15"（角秒）1°=60'=3600"○2赤緯與地球上的緯度類似﹐是緯度在天球上的投影。
赤緯的單位是度﹑角分和角秒﹐天球赤道為0 度﹐北半天球的赤緯度數為正數﹐南半天球的赤緯度數為負數。
(2) 星體的亮度﹐一般是以星等表示。
○1視星等：星體的目視亮度﹐以肉眼所能看見最暗的星體定為 6 等星﹐最亮的星定為 1 等星。
○2絕對星等：從距離星體10 個秒差距的地方看到的視星等﹐叫做該星體的絕對星等。
2. 宇宙中的各種結構及其尺度(1) 天文學中常用的單位○1天文單位（簡寫AU）：一個長度的單位﹐約等於地球跟太陽的平均距離。
1 天文單位等於149,597,870,000 公尺﹐約為一億五千萬公里。
○2光年：光在真空中一年時間內傳播的距離﹐為一長度單位。
一光年等於9,460,730,472,580,800 公尺﹐大約相等於63,240 天文單位。
○3秒差距：1 pc=206,265 AU=3.08568×1016 m=3.2616 光年(2) 各種天體結構由小到大依序為：﹑﹑﹑星系團。
3. 哈伯定律與膨脹宇宙(1) 1929 年﹐美國天文學家哈伯﹐分析遙遠星系光譜線的紅移﹐發現了紅移量隨星系的距離增加而增加。
由此可知﹐遠方星系都在離開銀河系而運動﹐這就是所謂宇宙膨脹。
(2) 哈伯定律：v=H0r﹐退行速率v正比於星系與我們的距離r﹐其中H0=70 km／s／Mpc﹐稱為哈伯常數9-2 宇宙起源1. 最初的時候與氦核的產生宇宙膨脹的大霹靂理論：如果宇宙一直在膨脹﹐則所有星系在過去必定比現在要來的密集﹐在很多億年以前﹐宇宙應該是一個密度極大且溫度極高的狀態。
大学物理简明教程习题解答第9章 2010.9
第9章 波动光学9-1 杨氏双缝干涉实验中，两缝中心距离为0.60mm ，紧靠双缝的凸透镜的焦距为2.50m ，屏幕置于焦平面上。
（1）用单色光垂直照射双缝，测得屏上条纹的间距为2.30mm 。
求入射光的波长。
（2）当用波长为480nm 和600nm 的两种光垂直照射时，问它们的第三级明条纹相距多远。
解 （1）杨氏双缝干涉的条纹间距λd Dx =Δ， 故入射光的波长nm 550m 1050.5Δ7=⨯==-x Ddλ （2）当光线垂直照射时，明纹中心位置 ,2,1,0=±=k k dD x λ1λ和2λ两种光的第三级明纹相距mm 1.50m 1050.1)(331233=⨯=-='--λλdDx x9-2 在杨氏双缝干涉实验中，若用折射率分别为1.5和1.7的二块透明薄膜覆盖双缝（膜厚相同），则观察到第7级明纹移到了屏幕的中心位置，即原来零级明纹的位置。
已知入射光的波长为500nm ，求透明薄膜的厚度。
解 当厚度为e ，折射率为1n 和2n 的薄膜分别覆盖双缝后，两束相干光到达屏幕上任一位置的光程差为λδ7)()(121122+-=+--+-=r r e n e r e n e r对于屏幕中心位置有12r r =，两束相干光到达屏幕中心位置的光程差为 λδ7)(12=-=e n n 故薄膜厚度nm 5.17m 1075.17512=⨯=-=-n n e λ第零级明纹移动到了第七级明纹的位置 λδ70)()(121122=-=+--+-=r r e n e r e n e r9-3 一束波长为600nm 的光波与一束波长未知的光波同时照射到双缝上（缝间距未知）。
观察到波长已知的光波在屏上的第四级干涉明纹，恰与波长未知光波的第五级干涉暗纹重合。
求未知的波长。
解 屏上明暗纹重合处同时满足双缝干涉的明纹条件11λδk =和暗纹条件2)12(22λδ-=k式中，41=k ，52=k ，故2)152(421λλ-⨯=题9-2图解得nm 5339812==λλ9-4 楔形玻璃片夹角θ=1.0×10-4 rad ，在单色光垂直照射下观察反射光的干涉，测得相邻条纹的间距为0.20cm 。
简明天文学教程第二版第九章答案 余明主编
第九章地球及其运动1地球的宇宙环境如何？答：(1)从天文角度来看：地球是太阳系的一颗普通的行星，按离太阳由近及远的次序为第三颗行星，它有一个天然卫星。
现代地球上空还有许多各种用途的人造卫星和探测器。
地球在已知宇宙中是渺小，不过是沧海一粟。
对于我们而言，地球是人类赖以生存，发展的家园，是人类谋求进一步向宇宙进军的大本营。
(2)受近地天体的影响：尤其是太阳，月球对地球的作用，产生如日月引潮力，引起海水周期性的涨落，潮汐摩擦影响地球自转速度的变化，日月地三天体系统产生月相，日、月食天文现象等。
地球还常受到太阳活动的影响，宇宙小天体，尤其近地小行星对地球有潜在威胁。
(3)从地球演化进程来看：地球的演化受太阳恒星演化的影响。
(4)从太阳系在银河系中的运动角度来考虑：太阳系位于银河系的一个旋臂中，是在不停地运动着。
我们知道天体吸引、天体碰撞在宇宙中是时常发生的。
而我们的太阳系在银河系中的环境对地球的作用有长期的效应。
(5)从保护现在地球的环境来看，地球是太阳系中唯一适合生命演化和人类发展的星球，人类应该保护地球。
2.简述地球的内部结构和外部结构，地球的大气圈是如何分层？答：（1）地球结构的一个重要特点，就是地球物质分布，形成同心圈层，这是地球长期运动和物质分异的结果。
根据对地震波的研究，人们把地球内部分成三个圈层：地壳，地幔和地核，其中地核又可分为内地核和外地核。
地球外部结构主要有岩石圈，水圈，大气圈，生物圈和磁场层。
（2）地球大气分层：按大气运动状况以及温度随高度分布，可分为对流层，平流层，中间层，热层和外大气层。
按大气的组成状况，可分为均质层和非均质层。
按大气电离程度可以分为两层，地表～50千米以下是中性层，50～100千米叫电离层。
3.地球的自转有哪些特点？答：(1)自转方向：自西向东。
从北极上空看，地球自转是逆时针方向；从南极上空看，是顺时针方向。
(2)自转周期：笼统地说是"一日"或"一天"。
简明天文学教程第二版第十二章答案 余明主编
第十二章宇宙学1. 什么是宇宙？天文学的宇宙与哲学的宇宙有何区别？⑴对于宇宙的理解有天文学和哲学的概念。
天文学宇宙指的是科学宇宙，定义迄今为止观测所及的星系及星系总体。
时间上有起源，空间上有边界。
哲学宇宙指的是普通的、永恒的物质世界。
在时间上是无始无终的，在空间上是无边无际的。
⑵区别：①天文学上宇宙是人们观测所及的宇宙部分。
②哲学上的宇宙是无所不包的，所以天文学上的宇宙是无限宇宙的一部分。
2. 西方宇宙论的研究经历了哪些时期？20世纪以前的西方宇宙论可分四个发展时期。
第一个时期是启蒙时期，主要是远古时代关于宇宙的神话传说。
第二个时期是从公元前六世纪到公元一世纪，以至直到中世纪（15世纪）为止，古希腊，罗马在宇宙的本源和结构上曾出现过唯物论，唯心论两派的激烈斗争，此后西方进入中世纪，宇宙学沦入经院哲学的神学深渊，地心学主宰宇宙学。
第三时期是从十六世纪到十七世纪，十六世纪哥白尼倡导日心说，开始把宇宙学从神学中解放出来，到十七世纪，牛顿开辟了以力学方法研究宇宙学的新生途径，形成了经典宇宙学。
第四学期，十八世纪到十九世纪，自康德拉普拉斯的星云说问世以后，确立了天体演化学科，赫歇尔父子对恒星进行了大量的观测，把以前只局限于太阳系的研究扩大到银河系和河外星系，在此期间，已经有分光方法应用于天文学，这一时期的发展给现代宇宙的发展奠定了基础。
哈勃膨胀、微波背景辐射、轻元素的合成以及宇宙年龄的测量被认为是现代宇宙学的四大基石。
现代宇宙学包括密切联系的两个方面，即观测宇宙学和物理宇宙学。
前者侧重于发现大尺度的观测特征，后者侧重于研究宇宙的运动、动力学和物理学以及建立宇宙模型。
从地心说、日心学到无心学是人类认识宇宙的三个里程碑。
但宇宙的命运究竟如何？人类还没有把握。
宇宙的起源和演化是当代宇宙学的前沿课题。
3. 我国的宇宙论研究的发展过程怎样？中国是世界上古老文明的发源地之一，在天文学方面有着灿烂的历史，在天象记载、天文仪器制作和宇宙理论方面都留下了珍贵的记录。
简明天文学
一．名词解释1.恒星：由炽热气体组成能自身发光的球形或类球形天体。
2.天赤道：地球赤道平面无限扩大与天球的交线。
3.太阳常数：在日地处于平均距离，阳光垂直照射并排除大气影响的条件下，地面上单位面积、单位时间所接受的太阳热量。
4.大地水准面：与静止海面重合并且延伸到大陆以下的水准面。
5.天球：天球是一个想象的旋转的球，理论上具有无限大的半径，与地球同心。
实际上我们看到的是天体在这个巨大的圆球的球面上的投影位置，这个圆球就称为天球。
6.星座：星座是指在道家占星学上，天上一群群的恒星组合。
自从古代以来，人类便把三五成群的恒星与他们神话中的人物或器具联系起来，称之为“星座”。
7.太阳风：太阳风是从恒星上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。
在不是太阳的情况下，这种带电粒子流也常称为“恒星风”。
8.黄道：地球绕太阳公转的轨道平面与地球相交的大圆。
9.矮行星：矮行星或称“侏儒行星”，体积介于行星和小行星之间，围绕太阳运转，质量足以克服固体应力以达到流体静力平衡（近于圆球）形状，没有清空所在轨道上的其他天体，同时不是卫星。
矮行星是一个新的分类。
定义的标准尚不明确。
10.恒星日：以恒星为参考点，地球自转一周所用的时间。
11.回归年：以春分点为参考点，地球公转一周所用的时间。
12.朔望月：朔望月，又称“太阴月”。
月球绕地球公转相对于太阳的平均周期。
为月相盈亏的周期。
以从朔到下一次朔或从望到下一次望的时间间隔为长度，平均为29.53059天。
13.参考扁球体：参考椭球体亦称“参考扁球体”。
椭圆绕其短轴旋转所成的形体，并近似于地球大地水准面。
大地水准面的形状即用相对于参考椭球体的偏离来表示。
二．简答题1.疏散星团和球状星团的特点从星团外部形态，包含恒星数量以及望远镜观测形态方面回答疏散星团是指由数百颗至上千颗由较弱引力联系的恒星所组成的天体，直径一般不过数十光年。
星团中的恒星密度不一，但与球状星团中恒星高度密集相比，疏散星团中的恒星密度要低得多。
09 课后答案
α=± B 2
da
= 4α 2 x 2 − 2α − Bx 2 e −αx
征值。
后 答
8. 试求能使 e −αx 为算符 [d2 / dx2−Bx2] 的本征函数的α值，并求本
(
案 网
= −6αxe −αx
2
w.
)
2
co
2
7. 已知函数ψ = xe −αx 为算符 [d2 / dx2−4α2x2] 的本征函数， 求本征
2 × 9.109 × 10 −31 kg × 1.602 × 10 −19 C × 1× 10 3 V
= 3.9 × 10 −11 m
解：假设 u和υ 均为 x 的函数
x 2 ( u + υ ) = x 2 u + x 2υ
∴ x 2 是线性算符 ∴
d 是线性算符 dx
d2 d2 d2 ( ) u + υ = u + υ dx 2 dx 2 dx 2
课
= 4.9 × 10 −6 m
da
后 答
h h = m ⋅ Δυ x 10% 2mT
6.626 × 10 −34 J ⋅ s
w.
6.626 × 10 −34 J ⋅ s h = = 6.6 × 10 − 21 m m ⋅ Δυ x 1 × 10 −10 kg × 10% × 0.01m ⋅ s −1
就子弹的大小（线度约为 1 × 10 −2 m ）而言，如此小的坐标不确定度完全 可以忽略。所以子弹的坐标完全可以被确定。
(2) Δx =
尘埃的线度约为 1 × 10 −9 m ，如(1)理由，其坐标可被确定。
(3) Δx =
=
10% × 2 × 9.109 × 10 −31 kg × 1 × 10 − 24 J
简明天文学期末考考点整理
第一章绪论1.1概述一、天文学的研究对象天文学是自然科学中的一门基础学科。
它的研究对象是天体。
它研究天体的位置和运动、研究它们的化学组成、物理状态和过程，研究它们的结构和演化规律。
A 天文学是自然科学中一门基础学科。
B 天文学是一门古老而又富有生命力的学科。
C 现代天文学是全电磁波段可观测的科学。
二、天文学的研究方法和特点1、基本的研究方法－－对天体的观测2、研究特点：（1）用仪器观察和测量天体辐射（电磁波、高能微观粒子）（2）学科合作（如现代物理学理论）、新技术的应用（3）投资大，全球合作（4）辨证历史的唯物主义观点三、天文学研究的意义1、时间服务:对天体测量获得准确时间2、在大地测量中的应用：经纬度、地球形状测量3、人造天体的发射及应用：卫星、探测器、试验站4、导航服务：航海、GPS导航服务5、探索宇宙奥秘，揭示自然界规律(20世纪60年代四大发现）6、天文与地学的关系：（珊瑚的“日纹”变化，全球性冰期，构造运动、生物灭绝与天文关系）7、探索地外生命和地外文明四、天文学的科学分支传统天文学分类（见图1）和现代天文学分类（见图2）1．天体测量学：主要任务是研究和测定天体的位置和运动，并建立基本参考坐标系和确定地面点的坐标。
按照研究方法的不同，还可分为下列二级分支学科：球面天文学、方位天文学、实用天文学、天文地球动力学2．天体力学：天体力学是研究天体运动和天体形状的科学。
它以万有引力定律为基础，研究天体在万有引力和其它力综合作用下的运动规律、天体自转和其它引力因素综合作用所具有的形状。
根据研究的对象、范围和方法，还可分为：摄动理论、天体力学定性理论、天体力学数值方法、历书天文学、天体的形状和自转理论、天体动力学等3．天体物理学：天体物理学是运用物理学的技术、方法和理论，研究天体形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的科学。
A 按研究对象又分为：太阳物理学、太阳系物理学、恒星天文学、恒星、星际介质物理学、星系天文学、宇宙学、宇宙化学、天体演化学等分支学科。
大学物理简明教程第九章
一、劈尖
图9-15 空气劈尖
一、劈尖
图9-16 观察劈尖干涉的装置示意图
一、劈尖
图9-17 劈尖干涉条纹的形成
(1)检查表面的不平度
图9-18 利用等厚干涉检测平面质量
(2)干涉膨胀仪 从劈尖的干涉可知，如将空气劈尖的上表面或下表面往上或往下平 移λ/2的距离，则光线在劈尖中往返一次所引起的光程差就增加或减 少。
二、菲涅耳双面镜实验
图9-5 双镜实验 a)实验装置示意图 b)干涉条纹
二、菲涅耳双面镜实验
图9-6 双镜干涉条纹的计算
三、洛埃镜实验——半波损失
图9-7 洛埃镜实验原理
第三节 光程和光程差 薄透镜的一个性质
一、光程和光程差 二、薄透镜的一个性质
一、光程和光程差
上节在讨论光的干涉条件时，仅限于相干光在同一媒质中传播的 情况，此时它们在相遇点的相位差为Δφ=2πλ(r2-r1)，只决定于 这两个光波的几何路程之差(即波程差)。但是，当相干光在不同 媒质中传播而相遇时，要计算它们的相位差，就必须引入光程的 概念。
第九章 光 的 干 涉
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
光源及光的相干性 双缝干涉 光程和光程差 薄透镜的一个性质 薄膜干涉 等厚干涉 迈克耳逊干涉仪
第一节 光源及光的相干性
一、光源 二、光的相干性
一、光源
图9-1 原子发出的波列
a)一原子先后发出的诸波列(
)之间无确定的相位关系；波列b为与之比较的连续波
二、薄透镜的一个性质
在观察光的干涉现象和衍射现象时，经常要使用透镜，我们在此 说明一下近轴光线经过透镜折射以后并不会引起附加的光程差。 由几何光学的理论可知，从实物发出的不同光线，经不同路径通 过透镜图9-8 近程光通过透镜的光程图9-9 平行光通过透镜的 光程能聚成一个明亮的实像，这说明从物点到像点，各光线经历 相同的相位差，也就是经历相等的光程。如图9-8所示，S是放在 透镜L主轴上的点光源，S′是透镜对S所成的实像。S发出的球面 波波阵面到达CA位置处，光线SA和SC是等光程的；当光线SA 通过透镜到达B，在相同时间内，光线SC则在透镜上E、F两点 处相继折射而到达D，几何路程CEFD虽较AB为长，但两者的光 程相等；以后，球面波波阵面从BD逐渐会聚到达像点S′，光线B S′和DS′也是等光程的，即点光源S的球面波经透镜之后，成为聚 向像点S′的球面波；从 S到S′的各光线有相等的光程。
简明天文学教程第二版第三章答案余明主编
简明天文学教程第二版第三章答案余明主编第三章时间与历法1.何谓时间？答：时间有时刻和时段两重含义。
时刻是指无限流逝时间中的某一瞬间；时段是指任意两时刻之间的间隔。
2.何谓测时？常用的计时系统有哪些？答：测时，是时间计量工作的一项内容。
古时候是靠立竿见影，测定太阳影子定时间或测定某些恒星的位置来确定时间的。
现代则是应用中星仪或等高仪等测时仪器观测选定的某恒星（如太阳）通过的瞬间，再经过归算获得准确的时刻。
常见的计时系统有恒星时、太阳时（有视太阳时和平太阳时）、太阴时、历书时、原子时和协调时等。
3.已知某地毕宿五（a=4h35m）正好上中天，当日太阳的赤经为21h51m44s，时差为-14m13s，求当时该地的平时。
答：由平时=视时-时差=（恒星时-太阳赤经+12h）-时差=4h35m-21h51m44s+12h+14m13s+24h=18h57m29s4.在成都某地（赤经=104°05′E=6h56m20s E）5月6日用日冕测得视太阳时10h02m,求相应的地方平时及北京时间。
（时差为3h24m）平时=视时-时差=10h02m-3h24m=9h58m36s北京时间=9h58m36s+(120°-104°05′) ×4m=11h02m6s5.已知东八区的区时为2000年1月13日8h,求西九区的区时？答：西九区区时=东八区区时-（8+9）小时=1月12日15时6.为什么要设立国际日期变更线？答：我们换算各地的地方时或区时，会产生时间丢失的情况，为此国际上人为设定一条国际日期变更线以求解决这个问题。
理论国际日期变更线是180°经线，实际国际日期变更线是一根折线。
从西十二区越过日界线到东十二区加一天，反之相反。
7.简述我国及世界时间服务状况？答：时间服务是指把测得的时间用各种手段播报出去的工作，也称为授时或播时。
在古代则采用鸣锣击鼓声音报时等简易的方式，近代的时间服务有无线播报时，电视系统授时。
【免费下载】第9章光学作业参考答案
第9章 光学习题解9.1在双缝干涉实验中，波长nm 的单色光入射在缝间距500=λm 的双缝上，屏到双缝的距离为2m ，求(1)每条明纹的宽度；(2)中央4102-⨯=a 明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(3)若用一厚度为m 的云6106.6-⨯=e 母片覆盖其中一缝后，零级明纹移到原来的第七级明纹处；则云母片的折射率为多少？解：（1）m 105102105002349---⨯=⨯⨯⨯==∆d D x λ（2）两条10级明纹间距为20＝0.1m x ∆（3）由于，所以有()λ71=-n e 53.171=+=e n λ9.2 某单色光照射在缝间距为d =m 的杨氏双缝上，屏到双缝的4102.2-⨯距离为D =m ，测出屏上20条明纹之间的距离为m ，则该单色光的81⋅210849-⨯⋅波长是多少？解： m 1084.9202-⨯=∆==∆x x d D x λnm 3.6018.1201084.9102.224=⨯⨯⨯⨯=∴--λ9.3白光垂直照射到空气中一厚度m 的肥皂膜（n = 1.33）上，在μ380=e 可见光的范围内（），哪些波长的光在反射中增强？nm 760nm 400--解：由于光垂直入射，光程上有半波损失，即时，干涉加强。
λλk ne =+22所以10101220216124-⨯-=-=k k ne λ在可见光范围内 nm 9.6732＝ 时，λ=k nm 3.4043＝ 时，λ=k 9.4如题图9.4所示，在双缝实验中入射光的波长为550nm ，用一厚度为的透明薄片盖住S 1缝，发现中央明纹移动3个条纹，向上移至cm 1085.24-⨯=e 。
求透明薄片的折射率。
‘O 题图9.4 解：当用透明薄片盖住S 1缝，以单色光照射时，经S 1缝的光程，在相同的几何路程下增加了，于是原光程差为零的中央明纹位置从O 点向上移动，其他条纹随之平动，但条纹宽度不变。
依题意，图中为中央明条纹的位置，加透'O 明薄片后，①光路的光程为，②光路的光程为r 2。
简明天文学教程第二版第七章答案 余明主编
第七章太阳系1.托勒密的宇宙地心体系的要点是什么？现代人的评价如何？答：要点：（1）地球位于宇宙中心静止不动。
（2）每个行星都在一个叫"本轮"的小圆形轨道上匀速转动，但地球不是均轮中心，而是与圆心有一定的距离。
他用这两种运动的复合来解释行星运动中的顺行、逆行、合、留等现象。
（3）水星和金星的本轮中心位于地球与太阳的连线上，本轮中心在均轮上一年转一周；火星、木星和土星到它们各自的本轮中心的连线始终与地球到太阳连线平行，这三颗星每年绕其本轮中心转一周。
（4）恒星都位于被称为"恒星天"的固体壳层上，日、月、行星除上述运动外，还与恒星一起每天绕地球转一周，以此解释各种天体的每天东升西落现象。
现代人的评价：托勒密的宇宙地心体系是错误的，是唯心的。
但是，在当时条件下，它所推算出的行星位置与实际观测结果，是相当符合的。
当时认为这个宇宙体系似乎是合乎情理的完美的数学图解。
只是后来被教会所利用，成为上帝创造世界的理论支柱。
2.哥白尼的宇宙日心体系的要点是什么？现代人评价如何？答：要点：（1）地球不是宇宙的中心，太阳才是宇宙的中心。
太阳运行的一年周期是地球每年绕太阳公转一周的反映。
（2）水星、金星、火星、木星、土星五颗行星同地球一样，都在圆形轨道上匀速地绕太阳公转。
（3）月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上每月绕地球转一周，同时月球又跟地球一起绕太阳公转。
（4）地球每天自转一周，天穹实际不转动，因地球自转，才出现日月星辰每天东升西没的周日运动，是地球自转运动的反映。
（5）恒星离地球比太阳远得多。
现代人的评价：由于科学水平及时代的局限，哥白尼的日心体系也有缺陷。
主要有三个：①把太阳作为宇宙的中心，且认为恒星天是坚硬的恒星天壳；②保留了地心说中的行星运动的完美的圆形轨道；③认为地球匀速运动。
然而哥白尼是第一个以科学向神权挑战的人，他的历史功绩在于确认了地球不是宇宙的中心，从而给天文学带来了一场根本性革命。
物理学简明教程第九章课后习题答案高等教育出版社
物理学简明教程第九章课后习题答案高等教育出版社第九章近代物理简介9－1有下列几种说法：(1) 两个相互作用的粒子系统对某一惯性系满足动量守恒，对另一个惯性系来说，其动量不一定守恒；(2) 在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关；(3) 在任何惯性系中，光在真空中沿任何方向的传播速率都相同.其中哪些说法是正确的？ ( )(A) 只有(1)、(2)是正确的(B) 只有(1)、(3)是正确的(C) 只有(2)、(3)是正确的 (D) 三种说法都是正确的分析与解物理相对性原理和光速不变原理是相对论的基础.前者是理论基础，后者是实验基础.按照这两个原理，任何物理规律(含题述动量守恒定律)对某一惯性系成立，对另一惯性系也同样成立.而光在真空中的速度与光源频率和运动状态无关，从任何惯性系(相对光源静止还是运动)测得光速均为3×108 m·s-1 .迄今为止，还没有实验能推翻这一事实.由此可见，(2)(3)说法是正确的，故选(C).9－2 按照相对论的时空观，判断下列叙述中正确的是( )(A) 在一个惯性系中两个同时的事件，在另一惯性系中一定是同时事件(B) 在一个惯性系中两个同时的事件，在另一惯性系中一定是不同时事件(C) 在一个惯性系中两个同时又同地的事件，在另一惯性系中一定是同时同地事件(D) 在一个惯性系中两个同时不同地的事件，在另一惯性系中只可能同时不同地(Ｅ) 在一个惯性系中两个同时不同地事件，在另一惯性系中只可能同地不同时分析与解设在惯性系Ｓ中发生两个事件，其时间和空间间隔分别为Δt和Δx，按照洛伦兹坐标变换，在Ｓ′系中测得两事件时间和空间间隔分别为221ΔΔΔβx c t t --='v 和 21ΔΔΔβt x x --='v 讨论上述两式，可对题述几种说法的正确性予以判断：说法(A)(B)是不正确的，这是因为在一个惯性系(如Ｓ系)发生的同时(Δt ＝0)事件，在另一个惯性系(如Ｓ′系)中是否同时有两种可能，这取决于那两个事件在Ｓ 系中发生的地点是同地(Δx ＝0)还是不同地(Δx ≠0).说法(D)(Ｅ)也是不正确的，由上述两式可知：在Ｓ系发生两个同时(Δt ＝0)不同地(Δx ≠0)事件，在Ｓ′系中一定是既不同时(Δt ′≠0)也不同地(Δx ′≠0)，但是在Ｓ 系中的两个同时同地事件，在Ｓ′系中一定是同时同地的，故只有说法(C)正确.有兴趣的读者，可对上述两式详加讨论，以增加对相对论时空观的深入理解.9－3 有一细棒固定在Ｓ′系中，它与Ox ′轴的夹角θ′＝60°，如果Ｓ′系以速度u 沿Ox 方向相对于Ｓ系运动，Ｓ系中观察者测得细棒与Ox 轴的夹角( )(A) 等于60° (B) 大于60° (C) 小于60°(D) 当Ｓ′系沿Ox 正方向运动时大于60°，而当Ｓ′系沿Ox 负方向运动时小于60°分析与解 按照相对论的长度收缩效应，静止于Ｓ′系的细棒在运动方向的分量(即Ox 轴方向)相对Ｓ系观察者来说将会缩短，而在垂直于运动方向上的分量不变，因此Ｓ系中观察者测得细棒与Ox 轴夹角将会大于60°，此结论与Ｓ′系相对Ｓ系沿Ox 轴正向还是负向运动无关.由此可见应选(C).9－4 一飞船的固有长度为L ，相对于地面以速度v 1 作匀速直线运动，从飞船中的后端向飞船中的前端的一个靶子发射一颗相对于飞船的速度为v 2 的子弹.在飞船上测得子弹从射出到击中靶的时间间隔是( ) (c 表示真空中光速) (A) 21v v +L (B) 12v -v L (C) 2v L (D) ()211/1c L v v - 分析与解 固有长度是指相对测量对象静止的观察者所测，则题中L 、v 2 以及所求时间间隔均为同一参考系(此处指飞船)中的三个相关物理量，求解时与相对论的时空观无关.故选(C).讨论 从地面测得的上述时间间隔为多少？ 建议读者自己求解.注意此处要用到相对论时空观方面的规律了.9－5 设Ｓ′系以速率v ＝0.60c 相对于Ｓ系沿xx ′轴运动，且在t ＝t ′＝0时，x ＝x ′＝0.(1)若有一事件，在Ｓ系中发生于t ＝2.0×10－7ｓ，x ＝50m 处，该事件在Ｓ′系中发生于何时刻？(2)如有另一事件发生于Ｓ系中t ＝3.0×10-7 ｓ，x ＝10m 处，在Ｓ′系中测得这两个事件的时间间隔为多少？分析 在相对论中，可用一组时空坐标(x ，y ，z ，t )表示一个事件.因此，本题可直接利用洛伦兹变换把两事件从Ｓ系变换到Ｓ′系中.解 (1) 由洛伦兹变换可得Ｓ′系的观察者测得第一事件发生的时刻为s 1025.1/1721211-⨯=--='c x c t t 2v v (2) 同理，第二个事件发生的时刻为s 105.3/1722222-⨯=--='c x c t t 2v v 所以，在Ｓ′系中两事件的时间间隔为s 1025.2Δ712-⨯='-'='t t t 9－6 设有两个参考系Ｓ 和Ｓ′，它们的原点在t ＝0和t ′＝0时重合在一起.有一事件，在Ｓ′系中发生在t ′＝8.0×10－8 s ，x ′＝60m ，y ′＝0，z ′＝0处，若Ｓ′系相对于Ｓ系以速率v ＝0.6c 沿xx ′轴运动，问该事件在Ｓ系中的时空坐标各为多少？分析 本题可直接由洛伦兹逆变换将该事件从Ｓ′系转换到Ｓ系.解 由洛伦兹逆变换得该事件在Ｓ 系的时空坐标分别为m 93/12=-'+'=c t x x 2v vy ＝y ′＝0z ＝z ′＝0s 105.2/1722-⨯=-'+'=c x c t t 2v v 9－7 以速度v 沿x 方向运动的粒子，在y 方向上发射一光子，求地面观察者所测得光子的速度.分析 设地面为Ｓ系，运动粒子为Ｓ′系.与上题不同之处在于，光子的运动方向与粒子运动方向不一致，因此应先求出光子相对Ｓ系速度u 的分量u x 、u y 和u z ，然后才能求u 的大小和方向.根据所设参考系，光子相对Ｓ′系的速度分量分别为u ′x ＝0，u ′y ＝c ，u ′z ＝0.解 由洛伦兹速度的逆变换式可得光子相对Ｓ系的速度分量分别为v v v ='++'=x x x u cu u 21 222/11/1c c u cc u u x y y 22v v v -='+-'= 0=z u所以，光子相对Ｓ系速度u 的大小为c u u u u z y x =++=222速度u 与x 轴的夹角为vv 22arctan arctan -==c u u θx y 讨论 地面观察者所测得光子的速度仍为c ，这也是光速不变原理的必然结果.但在不同惯性参考系中其速度的方向却发生了变化.9－8 在惯性系Ｓ 中观察到有两个事件发生在同一地点，其时间间隔为4.0 s ，从另一惯性系Ｓ′中观察到这两个事件的时间间隔为6.0 s ，试问从Ｓ′系测量到这两个事件的空间间隔是多少？ 设Ｓ′系以恒定速率相对Ｓ系沿xx ′轴运动.分析 这是相对论中同地不同时的两事件的时空转换问题.可以根据时间延缓效应的关系式先求出Ｓ′系相对Ｓ 系的运动速度v ，进而得到两事件在Ｓ′系中的空间间隔Δx ′＝v Δt ′(由洛伦兹时空变换同样可得到此结果).解 由题意知在Ｓ系中的时间间隔为固有的，即Δt ＝4.0ｓ，而Δt ′＝6.0 s.根据时间延缓效应的关系式2/1ΔΔc tt 2v -='，可得Ｓ′系相对Ｓ系的速度为c t t c 35ΔΔ12=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛'-=v两事件在Ｓ′系中的空间间隔为m 1034.1ΔΔ9⨯='='t x v9－9 若从一惯性系中测得宇宙飞船的长度为其固有长度的一半，试问宇宙飞船相对此惯性系的速度为多少？ (以光速c 表示)解 设宇宙飞船的固有长度为l 0 ，它相对于惯性系的速率为v ，而从此惯性系测得宇宙飞船的长度为2/0l ，根据洛伦兹长度收缩公式，有200/12/c l l 2v -=可解得v ＝0.866 c9－10 一固有长度为4.0 m 的物体，若以速率0.60c 沿x 轴相对某惯性系运动，试问从该惯性系来测量，此物体的长度为多少？解 由洛伦兹长度收缩公式m 2.3/120=-=c l l 2v9－11 下列物体哪个是绝对黑体( )(A) 不辐射可见光的物体 (B) 不辐射任何光线的物体(C) 不能反射可见光的物体 (D) 不能反射任何光线的物体分析与解 一般来说，任何物体对外来辐射同时会有三种反应：反射、透射和吸收，各部分的比例与材料、温度、波长有关.同时任何物体在任何温度下会同时对外辐射，实验和理解证明：一个物体辐射能力正比于其吸收能力.做为一种极端情况，绝对黑体(一种理想模型)能将外来辐射(可见光或不可见光)全部吸收，自然也就不会反射任何光线，同时其对外辐射能力最强.综上所述应选(D).9－12 光电效应和康普顿效应都是光子和物质原子中的电子相互作用过程，其区别何在？ 在下面几种理解中，正确的是( )(A) 两种效应中电子与光子组成的系统都服从能量守恒定律和动量守恒定律(B) 光电效应是由于电子吸收光子能量而产生的，而康普顿效应则是由于电子与光子的弹性碰撞过程(C) 两种效应都相当于电子与光子的弹性碰撞过程(D) 两种效应都属于电子吸收光子的过程分析与解 两种效应都属于电子与光子的作用过程，不同之处在于：光电效应是由于电子吸收光子而产生的，光子的能量和动量会在电子以及束缚电子的原子、分子或固体之间按照适当的比例分配，但仅就电子和光子而言，两者之间并不是一个弹性碰撞过程，也不满足能量和动量守恒.而康普顿效应中的电子属于“自由”电子，其作用相当于一个弹性碰撞过程，作用后的光子并未消失，两者之间满足能量和动量守恒.综上所述，应选(B).9－13 钨的逸出功是4.52 eV ，钡的逸出功是2.50 eV ，分别计算钨和钡的截止频率.哪一种金属可以用作可见光范围内的光电管阴极材料？分析 由光电效应方程W m h +=2v 21v 可知，当入射光频率ν ＝ν0 (式中ν0＝W/h )时，电子刚能逸出金属表面，其初动能02=v 21m .因此ν0 是能产生光电效应的入射光的最低频率(即截止频率)，它与材料的种类有关.由于可见光频率处在0.395 ×1015 ～0.75 ×1015Hz 的狭小范围内，因此不是所有的材料都能作为可见光范围内的光电管材料的(指光电管中发射电子用的阴极材料).解 钨的截止频率 Hz 1009.115101⨯==hW v 钡的截止频率 Hz 10603.015202⨯==h W v 对照可见光的频率范围可知，钡的截止频率02v 正好处于该范围内，而钨的截止频率01v 大于可见光的最大频率，因而钡可以用于可见光范围内的光电管材料.9－14 钾的截止频率为4.62 ×1014Hz ，今以波长为435.8 nm 的光照射，求钾放出的光电子的初速度.解 根据光电效应的爱因斯坦方程W m h +=2v 21v 其中 W ＝h ν0 ， ν=c/λ可得电子的初速度1-50s m 1074.52⋅⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=v v λc m h 由于逸出金属的电子的速度v ＜＜c ，故式中m 取电子的静止质量.9－15 试求波长为下列数值的光子的能量、动量及质量：(1)波长为1 500 nm 的红外线；(2) 波长为500 nm 的可见光；(3) 波长为20 nm 的紫外线；(4) 波长为0.15 nm 的Ｘ 射线；(5) 波长为1.0 ×10－3nm 的γ 射线.解 由能量v h E =，动量λh p =以及质能关系式2c E m =，可得 (1) 当λ1 ＝1 500 nm 时，J 1033.1191-⨯===1hc v λh E 1-281s m kg 1042.4⋅⋅⨯==-1h λp kg 1047.1361211-⨯===λc h c m E (2) 当λ 2 ＝500 nm 时，因λ2 ＝31λ1 ，故有 J 1099.331912-⨯==E E-12712s m kg 1033.13⋅⋅⨯==-p pkg 1041.433612-⨯==m m(3) 当λ3 ＝20 nm 时，因λ3＝751λ1 ，故有 J 1097.9751813-⨯==E E-12613s m kg 1031.375⋅⋅⨯==-p pkg 1010.1753413-⨯==m m(4) 当λ4＝0.15 nm 时，因λ4 ＝10－4λ1 ，故有 J 1013.11041514-⨯==E E-12414s m kg 1042.4104⋅⋅⨯==-p pkg 1047.11043214-⨯==m m(5) 当λ5 ＝1×10－3 nm 时，J 1099.11355-⨯==λhc E 1-2255s m kg 1063.6⋅⋅⨯==-λh p kg 1021.23055-⨯==λc h m 9－16 计算氢原子光谱中莱曼系的最短和最长波长，并指出是否为可见光. 分析 氢原子光谱规律为⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=22111i f n n R λ 式中n f ＝1，2，3，…，n i ＝n f ＋1，n f ＋2，….若把氢原子的众多谱线按n f ＝1，2，3，…归纳为若干谱线系，其中n f ＝1 为莱曼系，n f ＝2 就是最早被发现的巴耳末系，所谓莱曼系的最长波长是指n i ＝2，所对应的光谱线的波长，最短波长是指n i →∞所对应的光谱线的波长，莱曼系的其他谱线均分布在上述波长范围内.式中R 的实验值常取1.097×107m －1.此外本题也可由频率条件h ν ＝E f －E i 计算.解 莱曼系的谱线满足 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=221111i n R λ，n i ＝2，3，4，… 令n i ＝2，得该谱系中最长的波长 λmax ＝121.5 nm 令n i →∞，得该谱系中最短的波长 λmin＝91.2 nm 对照可见光波长范围(400 ～760 nm)，可知莱曼系中所有的谱线均不是可见光，它们处在紫外线部分.9－17 在玻尔氢原子理论中，当电子由量子数n i ＝5 的轨道跃迁到n f ＝2的轨道上时，对外辐射光的波长为多少？ 若再将该电子从n f ＝2 的轨道跃迁到游离状态，外界需要提供多少能量？分析 当原子中的电子在高能量E i 的轨道与低能量E f 的轨道之间跃迁时，原子对外辐射或吸收外界的能量，可用公式ΔE ＝E i －E f 或ΔE ＝E f －E i 计算.对氢原子来说，21nE E n =，其中E 1 为氢原子中基态(n ＝1)的能量，即E 1 ＝－Rhc ＝－13.6 eV ，电子从n f ＝2 的轨道到达游离状态时所需的能量，就是指电子由轨道n f ＝2 跃迁到游离态n i →∞时所需能量，它与电子由基态(n f ＝1)跃迁到游离态n i ＝∞时所需的能量(称电离能)是有区别的，后者恰为13.6 eV.解 根据氢原子辐射的波长公式，电子从n i ＝5 跃迁到n f ＝2 轨道状态时对外辐射光的波长满足⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2251211R λ 则 λ＝4.34 ×10－7m ＝434 nm而电子从n f ＝2 跃迁到游离态n i →∞所需的能量为eV 4.32Δ1212-=∞-=-=∞E E E E E 负号表示电子吸收能量.9－18 已知α粒子的静质量为6.68×10－27 kg ，求速率为5 000 km ·s －1的α粒子的德布罗意波长.分析 在本题及以后几题求解的过程中，如实物粒子运动速率远小于光速(即v ＜＜c )或动能远小于静能(即E k ＜＜E 0 )，均可利用非相对论方法处理，即认为0m m ≈和k E m p 022=.解 由于α粒子运动速率v ＜＜c ，故有0m m = ，则其德布罗意波长为nm 1099.150-⨯===v m h p h λ 9－19 求动能为 1.0 eV 的电子的德布罗意波的波长.解 由于电子的静能MeV 512.0200==c m E ，而电子动能0E E k <<，故有()2/102k E m p =，则其德布罗意波长为 ()nm 23.120===k E m h p h λ 9－20 若电子和光子的波长均为0.20 nm ，则它们的动量和动能各为多少？ 分析 光子的静止质量m 0 ＝0，静能E 0 ＝0，其动能、动量均可由德布罗意关系式E ＝h ν，λh p =求得.而对电子来说，动能pc c m c m c p E E E k <-+=-=20420220.本题中因电子的()()M e V 512.0keV 22.60E pc <<，所以0E E k << ，因而可以不考虑相对论效应，电子的动能可用公式022m p E k =计算. 解 由于光子与电子的波长相同，它们的动量均为1-24s m kg 1022.3⋅⋅⨯==-λh p 光子的动能 eV 22.6===pc E E k电子的动能 eV 8.37202==m p E k 讨论 用电子束代替可见光做成的显微镜叫电子显微镜.由上述计算可知，对于波长相同的光子与电子来说，电子的动能小于光子的动能.很显然，在分辨率相同的情况下(分辨率∝ 1/λ )，电子束对样品损害较小，这也是电子显微镜优于光学显微镜的一个方面.9－21 电子位置的不确定量为5.0×10－2 nm 时，其速率的不确定量为多少？ 分析 量子论改变了我们对于自然现象的传统认识，即我们不可能对粒子的行为做出绝对性的断言.不确定关系式h p x x ≥ΔΔ（严格的表述应为π4ΔΔh p x x ≥）就是关于不确定性的一种量子规律.由上述基本关系式还可引出其他的不确定关系式，如h L ≥ϕϕΔΔ (Δφ为粒子角位置的不确定量，ΔL φ为粒子角动量的不确定量)，h t E ≥ΔΔ(Δt 为粒子在能量状态E 附近停留的时间，又称平均寿命，11 / 11ΔE 为粒子能量的不确定量，又称能级的宽度)等等，不论是对粒子行为做定性分析，还是定量估计(一般指数量级)，不确定关系式都很有用.解 因电子位置的不确定量Δx ＝5 ×10－2nm ，由不确定关系式以及x v ΔΔm p x =可得电子速率的不确定量1-7s m 1046.1ΔΔ⋅⨯==xm h x v9－22 一质量为40 g 的子弹以1.0 ×103 m ·s －1的速率飞行，求：(1)其德布罗意波的波长；(2) 若子弹位置的不确定量为0.10 mm ，求其速率的不确定量.解 (1) 子弹的德布罗意波长为v m h λ=＝1.66 ×10－35m (2) 由不确定关系式以及x v ΔΔm p x =可得子弹速率的不确定量为xm h m p x ΔΔΔ==v ＝1.66 ×10－28 m ·s －1 讨论 由于h 值极小，其数量级为10－34 ，故不确定关系式只对微观粒子才有实际意义，对于宏观物体，其行为可以精确地预言.。
简明天文学教程第二版第四章答案 余明主编
第四章星空区划和四季星空1.何谓星空区划？答：根据一定的法制，把天空划分成一定的区域。
在历史上，不同的民族和地区都有自己的星空区划。
国际通行的星空区划88个星座。
中国古代的星空区划--三垣，四象二十八宿。
2.88个星座是如何确定的？北天有几个？南天有几个？黄道带有几个？试写出黄道带的主要星座。
答：在公元前650年前后出现在《创世语录》中的就有36个，其中北天、黄道带和南天各12个。
公元前270年左右在《天象诗》中共提到了44个星座。
其中北天19个（小熊、大熊、牧夫、天龙、仙王、仙后、仙女、英仙、三角、飞马、海豚、御夫、武仙、天琴、天鹅、天箭、北冕、蛇夫等）；黄道带13个星座（白羊、金牛、双子、巨蟹、狮子、室女、螯、天蝎、人马、摩羯、宝瓶、双鱼、驶）；南天12个星座（猎户、犬、波江、天兔、鲸鱼、南船、半人马、天坛、长蛇、巨爵、乌鸦等）。
1922年，国际天文学采纳英国天文学家威廉·赫歇尔提出的星座用赤经线和赤纬线来划分的建议，对历史上沿用的星座名称和范围作了调整，取消了一些星座，最后确定全天星座为88个。
其中北天19个，南天47个，黄道12个。
黄道带12个星座：双鱼、白羊、金牛、双子、天秤、巨蟹、室女、狮子、天蝎、人马、摩羯、宝瓶。
之后，希腊著名的天文学家喜帕恰斯（伊巴谷）编制了一份含星数850颗的星表，他把蛇夫座分为长蛇座与蛇夫座，把半人马座的东部分出来称为豺狼座；把黄道带上的驶并入金牛座，后来才划归蛇夫座。
公元2世纪，希腊天文学家托勒密总结了古代天文学成就，写成了巨著《天文学大成》，他把黄道带的螯座改为天秤座，把犬座分为大犬和小犬，并增设小马座和南冕座，到此合计有48个星座，北天星座的名称基本上就确定下来了。
到17世纪初，德国的天文学家拜尔（1572～1625）从航海学家西奥图的记录中得知南天的一些星座，他在《星辰观测》一书中，除了上述48个星座之外，又增写了南天极附近的12个星座：蜜蜂（后改为苍蝇）、天鸟（后改为天燕）、蝘蜒、剑鱼、天鹤、水蛇、印第安、孔雀、凤凰、飞鱼、杜鹃、南海。
普通天文学 学习教材(精华)
第一章地理坐标与天球坐标第一节地理坐标一、经线和纬线1、地球上的经线和纬线大地是球体，称为地球。
地球的自转轴叫地轴。
地轴与地面相交的两点，是地球的两极，分别叫北极和南极。
为了地理定位的需要，人们设置地理坐标。
垂直于地轴的平面，同地面相交而成的圆，就是纬线。
其中最大的圆叫赤道。
通过地轴的平面，同地面相交的圆，就是经线。
经线等长，通过英国伦敦格林尼治天文台旧址的经线为本初子午线。
赤道为地理坐标的横轴，本初子午线为地理坐标的竖轴。
（地球仪）2、地球上的方向和距离地球上的方向，通常为地平方向。
经线为南北方向（子、午方向），为有限方向。
纬线为东西方向（卯、酉方向），无限方向。
地球上两点之间的最短距离，是通过他们的大圆弧线。
海里：地球上经线1分的长度。
1海里=40000/360×60=1.852Km。
公里：原来法国人把地球全周分为400度，每度分为100分，每分弧长就是1公里。
没有流传下来。
作为长度单位的公里，流传下来。
不过全周分为360度，每度60分，经线1度=40000/360=111.1公里。
二、经度和纬度1、经度和纬度纬度是一种线面角，直线（当地法线）同平面（赤道平面）的交角。
赤道以北为北纬（N），赤道以南为南纬（S），0度—90度量度。
经度是一个两面角，是本地子午线平面与本初子午线平面的交角。
自赤道与本初子午线的交点（地理坐标原点）起量，沿着赤道向东向西量度。
向东为东经（0度—180度），向西为西经（0度—180度）。
2、地理坐标一地的纬度，表示该地相对于赤道的南北位置。
一地的经度，表示该地子午面相对于本初子午面的东西位置。
二者之和表示该地的地理坐标。
例如北京的地理坐标是40°N,116o°E先说纬度，后说经度。
第一章地理坐标与天球坐标第二节天球坐标一、天球和天穹1、天球：以观测者为中心，无限远为半径（半径任意），包含一切天体的假想球面。
（天球）2、天穹：地平之上的半个天球。
大学基础物理学答案(习岗)第9章
22第九章 波动光学本章提要1. 几个基本概念•相干条件：参与叠加的两束光满足振动方向相同、频率相同、相位差恒定 的条件称相干条件。
只有满足相干条件的光叠加时才能产生干涉现象。
• 分波前法和分振幅法：利用普通光源获得相干光的方法有分波前法和分振 幅法。
分波前法是在同一波前上通过波前的分割获得相干光， 分振幅法是通过对 同一束光进行振幅（光强）的分割获得相干光的。
• 光程：光走过的几何路程与路程上的介质折射率的乘积称为光程。
2. 分波前法干涉• 杨氏双缝干涉是利用分波前法产生干涉现象的，它是光具有波动性的经典 实验，具有十分重要的意义。
• 杨氏双缝干涉实验的基本原理是：波长为 的自然光源通过一个狭缝后形 成狭缝光源， 由狭缝光源发出的光通过间距为 d 的双缝后形成两束相干光， 这两 束相干光在屏上相遇就会形成等间距的干涉条纹。
条纹间距为Dx d其中，D 为双缝与光屏的距离。
• 洛埃镜实验也是分波前法干涉实验，其重要意义在于显示了光的半波损失 现象。
即光在光疏媒质和光密媒质截面反射时，光要多走或少走 2 的光程。
3. 分振幅法干涉分振幅法干涉的典型例子是薄膜干涉，其又可分等厚干涉和等倾干涉两种。
（1）等厚条纹当光线垂直入射在膜表面时， 在薄膜表面等厚处形成相同的干涉条纹的现象 称等厚干涉。
当膜两侧都是空气时，定位于膜上表面的明纹满足对暗纹满足其中，n 为膜的折射率， e 为膜的厚度。
等厚干涉的应用有：2ne 0 k 0 2k 1,2,3,2ne 0 (2k 1) 0 k 0,1, 2,3,• 利用劈尖干涉测量微小角度、微小长度、检验工件的平整度等。
• 制备增加透射或反射的增透膜或增反膜。
• 利用牛顿环测量透镜曲率半径或光的波长。
（2）等倾条纹以相同倾角i 入射到厚度均匀的平面膜上的光线，经膜上、下表面反射后产生的相干光束有相等的光程差，这样形成的干涉条纹称为等倾干涉。
等倾干涉条纹是同心圆形条纹。
简明天文学教程 第9章
球面三角余弦公式： cosa=cosbcosc+sinbsinccosA
a C
B A
b
c
半昼弧公式：cost＝－tgΦ tgδ ⊙
Cos90°＝cos（90－ δ）cos（90 ° － Φ ）+ sin （90 ° －δ） sin （90 ° － Φ ）cost 0=cos（90－ δ）cos（90 ° － Φ ）+ sin （90 ° －δ） sin （90 ° － Φ ）cost cost＝ －cos（90－ δ）cos（90 ° － Φ ） / sin （90 ° －δ） sin （90 ° － Φ ）
跳转
•地球是一个 由不同状态 与不同物质 的同心圈层 所组成的球 体。
这些圈层可 以分成内部 圈层与外部 圈层，即内 三圈与外三 圈。
其中外三圈 包括大气圈、 水圈和生物 圈，内三圈 包括地壳、 地幔和地核。
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地球的磁场
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地球的自转与公转
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δ=±（90-∣Φ∣）
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天 旋 地 转
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正午太阳高度角变化
3、任意地点正午太阳高度的年平均值等于该地 纬度的余角。如福州（27°N）正午太阳高度的年 平均值为63°。
4、在|φ|≥23°26'的地方，正午太阳高度的年变 化呈单峰型，极大极小值分别出现在二至日（北半 球夏至最大，冬至最小；南半球反之）。
5、在南北回归线之间，正午太阳高度的年变化呈 双峰型。有两个极大值h=90°，两个极小值：主极 小值h=66°34‘-|φ|，次极小值h=66°34’+|φ|。
二、地轴进动 1、概念：天北极绕黄轴顺时针方向，以25800 年旋转的运动，称为地轴进动或岁差。 2、成因：与近地天体（尤其日、月）作用有关 3、地轴进动的后果：北极星的变迁、春分点西移
简明天文学课后答案
简明天⽂学课后答案第⼀章绪论1.简述天⽂学的研究对象，研究⽅法和特点？答：天⽂学的研究对象是天体，其研究的基本⽅法是对天体的观测，包括⽬视观测和仪器观测。
它的研究特点是：（1）⼤部分情况下⼈类不能主动去实验，只能被动观测。
（2）强调对天体进⾏全局、整体图景的综合研究。
表现观测上是全波段、全天候。
在理论上依赖模型和假设。
（3）需⽤计算机把观测所获得的⼤量原始资料进⾏整理。
使天⽂学研究发⽣重⼤变化的另⼀个技术进步是快速互联⽹技术，这使得异地天⽂数据的交换和处理成为可能，使得观测数据具有巨⼤的科学产出的潜在意义。
⽬前，虚拟天⽂台的提出和建设对天⽂研究意义深远。
（4）具有⼤科学的特征，需要⼤量投资。
（5）以哲学为指导。
2.研究天⽂学的意义有哪些？答：天⽂学与⼈类关系密切，天⽂学对于⼈类⽣存和社会进步具有积极重要的意义，突出表现在以下⼏个⽅⾯：（1）时间服务：准确的时间不单是⼈类⽇常⽣活不可缺少的，⽽且对许多⽣产和科研部门更为重要。
最早的天⽂学就是农业和牧业民族为了确定较准确的季节⽽诞⽣和发展起来的。
现代的⼀些⽣产和科研⼯作更离不开精确的时间。
例如，某些⽣产、科学研究、国防建设和宇航部门，对时间精度要求精确到千分之⼀秒，甚⾄百万分之⼀秒，否则就会失之毫厘，差之千⾥。
⽽准确的时间是靠对天体的观测获得并验证的。
（2）导航服务：对地球形状⼤⼩的认识是靠天⽂学知识取得的。
确定地球上的位置离不开地理坐标，测定地理经度和纬度，⽆论是经典⽅法还是现代技术，都属于天⽂学的⼯作内容。
（3）⼈造天体的成功发射及应⽤：⽬前，⼈类已向宇宙发射了数以千计的⼈造天体，其中包括⼈造地球卫星、⼈造⾏星、星际探测器和太空实验站等。
它们已经⼴泛应⽤于国民经济、⽂化教育、科学研究和国防军事。
仅就⼈造地球卫星⽽⾔，有通讯卫星、⽓象卫星、测地卫星、资源卫星、导航卫星等，根据不同需要⼜有地球同步卫星、太阳同步卫星等。
所有⼈造天体都需要精确地设计和确定它们的轨道、轨道对⾚道⾯的倾⾓、偏⼼率等。
《大学物理》第二版 课后习题答案 第九章
习题精解9-1.在气垫导轨上质量为m 的物体由两个轻弹簧分别固定在气垫导轨的两端，如图9-1所示，试证明物体m 的左右运动为简谐振动，并求其振动周期。
设弹簧的劲度系数为k 1和k 2. 解：取物体在平衡位置为坐标原点，则物体在任意位置时受的力为 12()F k k x =-+ 根据牛顿第二定律有2122()d xF k k x ma m dt=-+==化简得21220k k d x x dt m ++= 令212k k m ω+=则2220d x x dtω+=所以物体做简谐振动，其周期22T πω==9-2 如图9.2所示在电场强度为E 的匀强电场中，放置一电偶极矩P=ql 的电偶极子，+q 和-q 相距l ，且l 不变。
若有一外界扰动使这对电荷偏过一微小角度，扰动消息后，这对电荷会以垂直与电场并通过l 的中心点o 的直线为轴来回摆动。
试证明这种摆动是近似的简谐振动，并求其振动周期。
设电荷的质量皆为m ，重力忽略不计。
解 取逆时针的力矩方向为正方向，当电偶极子在如图9.2所示位置时，电偶极子所受力矩为sin sin sin 22l lM qE qE qEl θθθ=--=- 电偶极子对中心O 点的转动惯量为2221222l l J m m ml ⎛⎫⎛⎫=+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭由转动定律知2221sin 2d M qEl J ml dtθθβ=-==∙化简得222sin 0d qEdt mlθθ+= 当角度很小时有sin 0θ≈，若令22qEmlω=，则上式变为222sin 0d dtθωθ+= 所以电偶极子的微小摆动是简谐振动。
而且其周期为22T πω==9-3 汽车的质量一般支承在固定与轴承的若干根弹簧上，成为一倒置的弹簧振子。
汽车为开动时，上下为自由振动的频率应保持在 1.3v Hz = 附近，与人的步行频率接近，才能使乘客没有不适之感。
问汽车正常载重时，每根弹簧松弛状态下压缩了多少长度？解 汽车正常载重时的质量为m ，振子总劲度系数为k ，则振动的周期为2T =频率为1v T == 正常载重时弹簧的压缩量为22220.15()44mg T g x g m k vππ====9-4 一根质量为m ，长为l 的均匀细棒，一端悬挂在水平轴O 点，如图9.3所示。
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第九章地球及其运动1地球的宇宙环境如何？答：(1)从天文角度来看：地球是太阳系的一颗普通的行星，按离太阳由近及远的次序为第三颗行星，它有一个天然卫星。
现代地球上空还有许多各种用途的人造卫星和探测器。
地球在已知宇宙中是渺小，不过是沧海一粟。
对于我们而言，地球是人类赖以生存，发展的家园，是人类谋求进一步向宇宙进军的大本营。
(2)受近地天体的影响：尤其是太阳，月球对地球的作用，产生如日月引潮力，引起海水周期性的涨落，潮汐摩擦影响地球自转速度的变化，日月地三天体系统产生月相，日、月食天文现象等。
地球还常受到太阳活动的影响，宇宙小天体，尤其近地小行星对地球有潜在威胁。
(3)从地球演化进程来看：地球的演化受太阳恒星演化的影响。
(4)从太阳系在银河系中的运动角度来考虑：太阳系位于银河系的一个旋臂中，是在不停地运动着。
我们知道天体吸引、天体碰撞在宇宙中是时常发生的。
而我们的太阳系在银河系中的环境对地球的作用有长期的效应。
(5)从保护现在地球的环境来看，地球是太阳系中唯一适合生命演化和人类发展的星球，人类应该保护地球。
2.简述地球的内部结构和外部结构，地球的大气圈是如何分层？答：（1）地球结构的一个重要特点，就是地球物质分布，形成同心圈层，这是地球长期运动和物质分异的结果。
根据对地震波的研究，人们把地球内部分成三个圈层：地壳，地幔和地核，其中地核又可分为内地核和外地核。
地球外部结构主要有岩石圈，水圈，大气圈，生物圈和磁场层。
（2）地球大气分层：按大气运动状况以及温度随高度分布，可分为对流层，平流层，中间层，热层和外大气层。
按大气的组成状况，可分为均质层和非均质层。
按大气电离程度可以分为两层，地表～50千米以下是中性层，50～100千米叫电离层。
3.地球的自转有哪些特点？答：(1)自转方向：自西向东。
从北极上空看，地球自转是逆时针方向；从南极上空看，是顺时针方向。
(2)自转周期：笼统地说是"一日"或"一天"。
①以天球上某恒星（或春分点）作参考点，周期为恒星日，这是地球自转的真正周期，如果把地球自转速度极为微小的变化忽略的话，恒星日是常量（23小时56分4秒）；②以太阳的视圆面中心作参考点，周期就是视太阳日，它不是常量，平太阳日为24小时；③以月球中心作为参考测定，周期为太阴日，也为变量，平均值为24小时50分。
(3)自转速度：①地球自转角速度约为每小时15度；②地球自转线速度随纬度和高度的变化而不同，纬度越低自转线速度越大；③自转速度存在长期变化，季节变化和不规则变化。
4. 地球主要运动有几种？答：（1）自转，（2）公转，（3）月地绕转(4)进动，（5）极移，（6）章动，（7）轨道偏心率的变化，(8)黄赤交角的变化，(9)近日点的长期变化，(10)摄动，(11)环绕太阳共同质量中心旋转，(12)太阳系相对于邻近恒星运动，(13)地球的地质运动。
5.地球的自转产生哪些后果？答：（1）天球的周日运动：天球周日运动的转轴是地轴的无限延长。
天球周日运动的方向是地球自转方向的反映。
天球周日运动的周期是地球自转周期的反映。
（2）昼夜交替：由于地球不停地自西向东旋转，使得昼夜半球和晨昏线也不断自东向西移动，这样就形成了昼夜的交替。
（3）地球坐标的确定：以地球处转特性为依据。
在地球表面自转线速度最大的各点连成的大圈就是赤道。
而线速度为零的两点则是地球的南北极点。
在地球内部线速度为零的各点连成直线就是地轴。
两极和赤道构成了地理坐标的基本点和基本圈，在此基础上就可以确定地表的经纬线，从而建立地理坐标系。
（4）水平运动物体的偏转：由于地球的自转，导致地球上作任意方向水平运动的物体，都会与其运动的最初方向发生偏离。
北半球向右偏，南半球向左偏。
6.什么叫恒星日？什么叫太阳日？它们之间有何区别？答：恒星日是指：某地经线连续两地通过同一恒星（或春分点）与地心连续线的时间间隔。
太阳日是指日地中心连线连续两地次与某地经线相交的时间间隔。
区别：恒星和太阳都是参考点，一般恒星距离地球很远，看成不动。
而太阳距离较近，看成动点。
所以恒星日不同太阳日。
(1)恒星日是以某恒星（或者春分点）作为参考点；太阳日是以太阳的可见圆面中心作参考点。
(2)恒星日时间为23小时56分4秒，这是地球自转的真正周期；太阳日平均日长为24小时，是地球昼夜更替的周期。
地球的公转使日地连线向东偏转，致使太阳日比恒星日平均长3分56秒(3)恒星日是常量（理论值），太阳日不是常量。
7.视太阳日长短为何不等？何时最长？何时最短？为什么？答：地球的公转不是匀速的，在一年中，近日时公转较快，远日时公转较慢；因此，与地球公转相对应的太阳周年视运动同样不是匀速的。
再者，时间是在天赤道上计量，而太阳是在黄道上作周年视运动，赤道平面与黄道平面并不重合，存在大约23°26′的交角，所以，即使地球公转是匀速的，太阳每日在黄道上的视运动的赤经增量也不会匀速。
概括起来影响视太阳日长短不等有两个主要原因：一是椭圆轨道，二是黄赤交角。
实际上，两个因素是同时作用并相互干扰的。
前者使视太阳日长度发生±8秒的变化；后者使视太阳日长度发生±21秒的变化。
因此，视太阳日长度变化，大体上是二至最长，二分最短；且夏至略短冬至，秋分比春分更短些。
8．地球的自转速度分布有何规律？答：地球自转的角速度分布规律：地球自转若为刚体自转，地球自转的角速度是均匀的，既不随纬度而变化，又不随高度而变化，是全球一致的。
地球自转的角速度（w）可以用地球自转一周实际转过的角度与其对应的周期之比导出即：w＝360°/恒星日＝360°59´ /太阳日＝15°.041 /小时或：w=2π/恒星日=2π/86164秒=7.2921235 X 10-5弧度/秒在精度要求不高时，为了方便记忆，角速度约为15°/ 小时。
地球自转的线速度规律：随纬度和高度的变化而不同的。
这是由于地点纬度高度不同，其绕地轴旋转的半径不同所致。
同一高度，纬度越低自转线速度越大；同一地点，高度越高，线速度越大。
9. 地球的自转速度有哪些变化？是怎样产生的？答：地球的自转速度是变化的。
可分为三类：长期变化（单调性和非单调性之分），季节变化和不规则变化。
地球自转单调性的长期变化（变慢）是由于潮汐摩擦以及潮峰滞后引起月球加速。
进而消耗地球自转能（使地球的动量矩减小）所致；非单调性的长期变化是由于极地冰川的消长，地幔与地核的角动量变换造成的。
地球自转的季节变化，主要是气团的季节性移动引起的。
地球自转不规则变化可能与地内的角动量变化有关。
10. 地面上水平运动的方向为何能够偏转？有何规律？答：由于地球的自转，导致地球上作任意方向水平运动的物体，都会与其运动的最初方向发生偏离，若以运动物体前进方向为准，北半球水平运动的物体偏向右方，南半球则偏向左方。
11什么叫地球公转？有何特点？答：地球环绕太阳的绕转运动叫做地球的公转。
特点：（1）地球公转的轨道是椭圆形,太阳位于椭圆的其中的一个焦点。
地球的轨道平面与其赤道平面交角约为23°26′，受太阳系其它行星引力摄动的影响，近日点（或远日点）每年东移11″，因此地球过近日点（或远日点）的日期，每57.47年推迟一天。
（2）地球公转的周期统称为"年"，在天球上选择不同的参考点就有不同的年。
以恒星为参考点叫恒星年，以春分点为参考点叫回归年，以黄白交点为参考点叫食年。
恒星年是地球公转的真正周期，地心在黄道上恰好转过360°，回归年是季节更替的周期。
以近日点为参考点，就是近点年，它是指地球连续两次通过近日点所经历的时间间隔。
（3）地球公转的速度：在近日点时公转线速度最大，角速度最大；在远日点时公转线速度最小，角速度最小。
地球公转的平均线速度为每秒29.78千米，平均角速度为每日59 ′08″ 只有地球向径单位时间扫过的面积速度始终不变。
（4）地球公转的方向：自西向东。
与太阳周年视运动的方向一致。
12.地球公转产生哪些后果？答：(1) 太阳周年运动：这是地球公转在天球上的反映。
①太阳周年视运动的轨迹是地球轨道在日心天球上的投影，黄赤交角也是地球轨道面与其赤道面夹角在天球上的反映。
②太阳在黄道上的不同位置是地球在轨道上不同的位置的反映。
③太阳周年自西向东视运动的方向是地球公转方向在天球上的反映。
④太阳周年视运动的角速度是天球上的反映。
⑤太阳周年视运动的周期是地球公转周期在天球上的反映。
(2) 四季的变化：四季交替最根本的原因是太阳的回归运动。
太阳直射点的回归运动，进而引起太阳高度以及昼夜长短两在天文因素的周年变化所致。
(3) 太阳高度的周年变化：①无论任何季节，在纬度¢等于太阳赤纬δ处的正午太阳高度h为最大值90°，自该纬度向南北两方降低②在半球范围内同一时刻，任意两地正午太阳高度之差等于这两地的纬度之差。
③任意地点正午太阳高度的年平均值等于该地纬度的余角。
④在|¢|≥23°26′的地方，正午太阳高度的年变化呈单峰型，极大，极小值分别出现在二至日。
⑤南北回归线之间，正午太阳高度的年变化呈双峰型。
有两个极大值h=90°；两个极小值：主极小值h=66°34'-|φ|，次极小值h=66°34'+|φ|。
(4) 昼夜长短的周年变化：①当太阳赤纬为正值时越北昼越长，越南昼越短，当太阳赤纬为负值时越南昼越长，越北昼越短。
②春秋二分全球昼夜平分，无纬度变化，冬夏二至昼夜长短达到极值③在赤道上，终年昼夜平分④无论何时，极昼极夜总是出现在¢=(90-|δ|)的纬线圈这内⑤昼长的年较差随着|δ|的增大而增大。
⑥任意纬度的昼长年平均值均为12小时(5)形成五带。
太阳回归运动是地球五带形成的最根本原因，而这种五带性质纯属天文热量带。
划分界限回归线是太阳直射点南北移动的纬度极限，极圈是极昼极夜现象纬度极限。
13．什么叫极移？产生什么后果？答：地极移动叫做极移。
产生后果：导致当地地理纬度的数值变化。
14.什么叫地轴进动？是怎样产生的？产生哪些结果？答：(1)月球与太阳对地球的作用力矩使地轴产生移动叫地轴进动（或称岁差）。
(2)它产生原理与陀螺的进动类似。
它的发生同地球形状，黄赤交角，地球自转有关。
地球具有椭球体的形状，即两极稍扁，赤道略鼓，月球与太阳对在赤道面鼓的部分施加引力，同时地球又在自转，这样便产生进动。
(3)产生的结果：天极的周期性运动；北极星更替；地球赤道平面和天赤道的空间位置的系统性变化；二分点和二至点在黄道上每年50″.29的速度向西移动，历经25800年完成一周；也导致地球上的回归年稍短于恒星年就是岁差出现。