大学物理(下)知识点、重点及难点

《大学物理》（下）知识点、重点及难点

振 动 学 基 础

知识点：

1． 简谐振动方程

)t cos(A x φ+ω=

振幅A ：取决于振动的能量（初始条件）。 角频率ω：取决于振动系统本身的性质。 初相位φ：取决于初始时刻的选择。 2． 振动相位

ωt+φ：表示振动物体在t 时刻的运动状态。 φ：初相位，即t=0时刻的相位。 3． 简谐振动的运动微分方程

0x dt

x

d 22

2=ω+ 弹性力或准弹性力 kx K -= 角频率：m k =

ω， k

m 2T π= A 与φ由初始条件决定：

22

2

v x A ω+=

， )x v (tg 001ω-=φ-

4． 简谐振动能量

)t (sin A m 21mv 21E 2222K φ+ωω==

， 2K kA 41

E = )t (cos kA 21kx 21E 222P φ+ω==， 2P kA 4

1

E =

2

P K kA 2

1E E E =+=

5． 同一直线上两个同频率简谐振动的合成

合振幅： )c o s (A A 2A A A 12212221φ-φ++=

2

2112

2111

cos A cos A sin A sin A tg

φ+φφ+φ=φ-

同相： π=φk 2?， 21A A A +=

反相： π+=φ)1k 2(?，21A A A -=， ,2,1,0k ±±=

重点：

1． 简谐振动的特点，以及简谐振动方程中各物理量——振幅A ，角频率ω，初相位φ，

相位（ωt+φ）的意义；

2． 简谐振动的旋转矢量表示法；

3． 由已知初始条件建立简谐振动方程，以及由已知简谐振动方程确定物体的位置、速

度、加速度的方法；

4． 在同一直线上两个同频率简谐振动的合成规律。 难点：

1． 相位，初始相位的理解和求解；

2． 建立简谐振动方程, 简谐振动的合成； 3． 拍和拍频。

波 动 学 基 础

知识点：

1． 机械波产生的条件：波源和媒质。通过各质元的弹性联系形成波。

2． 波的传播是振动相位的传播，沿波的传播方向，各质元振动的相位依次落后。 3． 波速u ，波的周期T 及波长λ的关系

ν=

1T ， T

u λ= 4． 平面简谐波的表达式（设座标原点O 的振动初相位为φ）

)2cos(),(φλ

πω+=x

t A t x y

5． 波的传播是能量的传播

平均能量密度 22A 2

1

ρω=

ω 平均能流密度即波的强度 22A u 2

1

u I ωρ=

ω= 6． 波的干涉

干涉现象：几列波叠加时合成强度在空间有一稳定分布的现象。 波的相干条件：频率相同，振动方向相同，相位差恒定。

干涉加强条件：π=-λ

π

-

φ-φ=φk 2)r r (21212? 干涉减弱条件：π+=φ)1k 2(?

7． 驻波：两列振幅相同的相干波，在同一直线上沿相反方向传播时形成驻波。

波节：振幅恒为零的各点。 波腹：振幅最大的各点。

相邻两波节之间各点振动相位相同，同一波节两侧半波长范围内，相位相差π，即反相。

驻波的波形不前进，能量也不向前传播。只是动能与势能交替地在波腹与波节附近不断地转换。

8． 半波损失：波从波疏媒质（ρu 较小）传向波密媒质（ρu 较大），而在波密媒质面上

反射时，反射波的相位有π的突变，称为半波损失，计算波程时要附加+λ/2。

重点：

1． 机械波产生的条件及波传播的物理图像。

2． 描述波动的物理量：波长、波速、频率的物理意义及其相互关系。

3． 相位传播的概念，并利用它写出平面简谐波的波动方程（平面简谐波的表达式）。理

解波形曲线的意义，并能熟练画出。

4． 已知给定点的振动写出平面简谐波的表达式；已知波的表达式写出空间各点的振动

表达式；计算A 、T 、ν、λ、u 及波线上任意两点的相位差。 5． 波的能量密度、能流、能流密度（即波的强度）等概念。

6． 波的叠加原理，相干波的条件。干涉现象中加强、减弱条件，并运用来计算合振幅

最大、最小的位置。

难点：

1． 波动和振动方程及其曲线的联系和差异 2． 相位比较法求波动方程

3． 驻波的概念，驻波形成的条件；波腹、波节的意义及位置；各质元振动相位的关系。 4． 半波损失的意义。

光 的 干 涉 和 衍 射

知识点：

1. 获得相干光的基本原理：把一个光源的一点发出的光束分为两束。具体方法有分波阵面法和分振幅法。

2. 杨氏双峰干涉：是分波阵面法，其干涉条纹是等间距的直条纹。 条纹中心位置：

明纹：,...,2,1,02=±=k a

D k

x λ

暗纹：,...,2,1,02

2)12(=+±=k a D k x λ

条纹间距：λa

D x 2=

? 3. 光程差δ 4. 位相差 δλ

π

φ2=

?

有半波损失时，相当于光程增或减

2

λ

，相位发生π的突变。 5. 薄膜干涉

（1）等厚干涉：光线垂直入射，薄膜等厚处为同一条纹。 劈尖干涉：干涉条纹是等间距直条纹. 对空气劈尖：

明纹：,...2,12

2==+k k ne λλ

暗纹：,...,2,1,02

)

12(2

2=+=+

k k ne λ

λ

牛顿环干涉：干涉条纹是以接触点为中心的同心圆环.

明环半径：,...2,1)21-(==

k n

R k r λ

明

暗环半径：,...,2,1,0==

k n

kR

r λ

暗

（2）等倾干涉：薄膜厚度均匀，采用面广元，以相同倾角入射的光，其干涉情况一样，

干涉条纹是环状条纹。

明环：,...2,12

sin 22

2

12

2==+-k k i n n e λλ

暗环：,...,2,1,02

)

12(2

sin 22

2

12

2=+=+

-k k i n n e λ

λ

6. 迈克尔逊干涉仪

7. 单缝夫朗和费衍射

用半波带法处理衍射问题,可以避免复杂的计算.

单色光垂直入射时,衍射暗纹中心位置: ,...2,12

2sin =±=k k a λ

φ

亮纹中心位置: ,...,2,1,2

)

12(sin =+±=k k a λ

φ

8. 光栅衍射

9. 光学仪器分辨率 重点：

1. 掌握用半波带法分析夫朗和费衍射单缝衍射条纹的产生及其亮暗纹位置的计算.

2. 理解光栅衍射形成明纹的条件,掌握用光栅方程计算谱线位置。

3. 理解光程及光程差的概念.，并掌握其计算方法；理解什么情况下反射光有半波损失。

4. 掌握劈尖、牛顿环干涉实验的基本装置，会计算干涉条纹的位置，并了解其应用。 难点：

1．光栅衍射及谱线位置的计算。

光 的 偏 振

知识点：

1. 光波是横波,自然光、线偏振光、部分偏振光等的定义和描述。

2. 偏振片的起偏和检偏

3. 马吕斯定律

4. 反射和折射时光的偏振

5. 双折射现象 重点：

1. 从光的偏振说明光是横波,理解用偏振片起偏和检偏的方法.

2. 掌握马吕斯定律,能熟练应用它计算偏振光通过检偏器后光强的变化.

3. 掌握用反射和折射现象获得偏振光的方法.

4. 理解光轴的概念，理解寻常光与非常光的区别。 难点：

1. 光轴的概念，寻常光与非常光。

量 子 光 学 基 础

知识点：

1. 光电效应 方程

A h v m m e -=ν22

1 2. 康普顿散射 3. 玻尔氢原子理论 4. 激光 重点：

1. 理解入射光频率对光电效应的影响,会利用光电效应公式计算有关的物理量.

2. 理解康普顿效应,会计算散射波长等有关物理量。

3. 理解氢原子光谱的形成及其理论解释,并能计算有关氢原子光谱的问题。

4. 理解产生激光的条件、激光的主要特性及其应用。 难点：

1. 计算有关氢原子光谱的问题

量 子 力 学 基 础

知识点：

1. 实物粒子的二象性

粒子的能量：νh mc E ==2

粒子的动量：λ

h

mv P =

=

2. 不确定关系：由于二象性，在任意时刻粒子的位置和动量都有一个不确定量，它们之间有一个简单关系： ≥???x P x

3. 物质波的振幅是波函数的振幅；物质波振幅绝对值平方表示粒子在t 时刻，在（x,y,z ）处单位体积内出现的概率,称为概率密度.

4. 四个量子数: 描述原子中电子运动状态的四个参数. 主量子数n ,...2,1=n

角量子数l )1(,...,2,1,0-=n l

磁量子数m l

l m l ±±±=,...,2,1,0

自旋磁量子数m s

2

1

±=s m

重点：

1. 理解实物粒子的波粒二象性及不确定关系，并能计算德布罗意波长和坐标或速度的

不确定量.

2. 理解波函数的统计意义。

3. 理解描述原子中电子运动的四个量子数的物理意义及其取值。

难点：

1．波函数的统计意义。