大學物理下課件總復習量子結構熱力學第一第二定律同學們好

我的目的不是教你們如何應付考試，甚至不是讓你們掌握這些知識，以便更好地為今后你們面臨的工業或軍事工作服務。我最希望的是，你們能夠像真正的物理學家一樣，欣賞到這個世界的美妙。物理學家們看待這個世界的方式，我相信，是這個現代化時代真正文化內涵的主要部分。也許你們學會的不僅僅是如何欣賞這種文化，甚至也愿意參加到這個人類思想誕生以來最偉大的探索中來。

－－－理查德.費曼?2021/4/14星期三2復習第四篇振動與波動一.簡諧振動在t=0時刻初始條件1.運動方程和振動曲線2021/4/14星期三32.特征量由系統本身決定1)2)由初始條件決定3)或由初始條件決定2021/4/14星期三43.能量機械能守恒4.同一直線上同頻率的諧振動合成2021/4/14星期三5解題注意：1.以振動系統的平衡位置為坐標原點和勢能零點2.正確寫出特征量和初始條件3.盡可能使用旋轉矢量法使求解簡便二.平面簡諧行波波—振動在空間的傳播，介質中質點振動的集體效應空間、時間上的周期性沿波傳播方向的滯后效應注意2021/4/14星期三61.特征量周期：描述波的時間周期性，由波源決定波速u由介質決定，傳播的是相位和能量波長：描述波的空間周期性，與波源、介質均有關2.波函數（波動方程的積分形式）參考點振動方程波動方程（以原點為參考點）2021/4/14星期三7注意(1)

x:離參考點的距離(3)跑動的波形x一定振動曲線方程t一定波形曲線方程由傳播方向決定比參考點相位滯后“-”比參考點相位超前“+”(2)2021/4/14星期三83.波的能量能流密度媒質元非孤立系統，E不守恒4.波的干涉相干條件振動方向相同頻率相同相位差恒定2021/4/14星期三9強度分布干涉項強弱條件5.駐波形成駐波的條件；駐波特點；半波損失；求駐波方程；波腹、波節位置2021/4/14星期三10三.光的干涉、衍射和偏振1.干涉和衍射1)共同本質滿足相干條件的波的疊加有限個分立的相干波的疊加—干涉無限個子波相干疊加—衍射2)共同現象光強在空間非均勻、穩定分布2021/4/14星期三110雙光束干涉單縫衍射光柵衍射2021/4/14星期三123)明暗紋條件4）典型裝置用于具體問題得出不同計算式，弄清道理、掌握特點2021/4/14星期三13楊氏雙縫干涉明暗k取值與條紋級次一致明暗屏d條紋間距：注意條紋的變化和演變費涅耳雙鏡、洛埃鏡…...2021/4/14星期三14是否存在由具體情況決定①②③⑤④薄膜等厚干涉反射光和透射光明暗互補。條紋形狀和薄膜等厚線形狀相同。2021/4/14星期三15劈尖單色、平行光垂直入射明暗=楞邊處e=0平行于棱邊，明、暗相間條紋條紋寬度相鄰明（暗）紋對應薄膜厚度差：θLekek+1

e2021/4/14星期三16

牛頓環單色平行光垂直入射明暗=條紋為以接觸點為中心的明暗相間的同心圓環，條紋內疏外密明暗2021/4/14星期三17邁克爾孫干涉儀等傾干涉等厚干涉2021/4/14星期三18單縫夫朗和費衍射

（半波帶概念）0中央明紋平行光垂直入射中央明紋其余明紋衍射條紋角寬度I屏幕中央明紋集中大部分能量，明條紋級次越高亮度越弱.2021/4/14星期三19衍射條紋線寬度中央明紋其余明紋平行光非垂直入射2021/4/14星期三20光柵夫朗和費衍射最高級次光柵衍射是N縫干涉和N個單縫衍射的總效果光柵常數d光柵公式缺級2021/4/14星期三21單縫中央明紋區主明紋條數：進整細窄明亮的主明紋

相鄰主明紋間較寬暗區（N-1條暗紋，N-2條次極大）白光入射中央零級主明紋為白色，其余各級為彩色光譜，高級次重疊5）光學儀器分辨率2021/4/14星期三22比較空間相干性時間相干性波源線寬度對干涉條紋的影響，反映擴展光源不同部分發光的獨立性xI波列長度對干涉條紋的影響，反映原子發光的斷續性a2021/4/14星期三232.光的偏振1）光的五種偏振態2）起偏方法和規律馬呂斯定律布儒斯特定律入射光為自然光入射光為線偏振光2021/4/14星期三24每旋轉檢偏器一周，出射光兩次最強、兩次最弱，無消光——部分偏振光（或橢圓偏振光）光強不變——入射光為自然光（或圓偏振光）兩次最強、兩次消光——線偏振光3）檢偏方法和規律2021/4/14星期三25第五篇量子現象和量子規律一.愛因斯坦光子論基本思想二.關于光電效應和康普頓效應的計算2021/4/14星期三26三.氫原子光譜及有關計算里德伯公式：玻爾能級及躍遷公式：2021/4/14星期三27四.激光愛因斯坦輻射理論自發輻射受激輻射受激吸收激光工作原理，激光特點激光器組成，各部分功能五.物質波概念，德布羅意公式，不確定關系2021/4/14星期三28六.物質波波函數的統計解釋,歸一化條件和標準條件1.波函數:概率幅2.波函數強度:粒子在空間分布的概率密度3.歸一化條件:標準條件:單值、有限、連續2021/4/14星期三29七.薛定諤方程,一維無限深勢阱

一維定態薛定諤方程:

一維無限深勢阱:2021/4/14星期三30九.固體能帶結構導體、絕緣體、半導體能帶特點晶體能帶結構特點，每個角量子數一定的能帶中最多容納八.原子殼層結構

描述電子狀態的四個量子數及其物理意義

泡利不相容原理和能量最小原理

每殼層、支殼層最多容納的電子數2021/4/14星期三31十.重要實驗黑體輻射實驗：普朗克能量子假說光電效應實驗：愛因斯坦光子論康普頓效應：光子論檢驗夫蘭克—赫茲實驗：證明能級存在戴維孫—革末實驗：證明電子的波動性斯特恩—蓋拉赫實驗：證明電子自旋……2021/4/14星期三32第六篇多粒子體系的熱運動一.M-B統計在理想氣體中的應用1.兩個基本概念壓強：溫度：2.理想氣體狀態方程：2021/4/14星期三333.麥克斯韋分子速率分布三種統計平均速率2021/4/14星期三344.能均分定律平衡態下，物質分子在每個自由度上有相同的平均動能理想氣體內能3單原子分子5剛性雙原子分子6剛性多原子分子平均總動能2021/4/14星期三355.分子平均碰撞頻率和平均自由程二.熱力學第一定律第一類永動機系統與外界相互作用過程遵守能量轉換和守恒定律2021/4/14星期三36準靜態過程理想氣體引入系統狀態函數：內能E定量表示應用:2021/4/14星期三37卡諾循環絕熱過程

絕熱方程循環過程等值過程（等體、等壓、等溫）2021/4/14星期三38三.熱力學第二定律1.兩種標準表述熱機角度：開爾文表述制冷機角度：克勞修斯表述第二類永動機是不可能制成的。2.一切實際發生的宏觀熱力學過程都是不可逆的，其自發進行總是向著使系統的無序性增加的方向進行。熱力學概率引入系統狀態函數：熵2021/4/14星期三393.熵玻爾茲曼熵公式克勞修斯熵公式4.熵增加原理孤立系統自發過程2021/4/14星期三40重點：基本概念；基本計算；基本思想方法。復習方法：從薄到厚；從厚到薄——理清知識線索，綱舉目張。切實弄懂作業中的題，舉一反三。如何檢驗《大學物理》學習是否達到預期目標？以下三方面標準2021/4/14星期三411.對所學習的基本概念和規律是否有正確、清晰的理解。腦子里有比較完整的知識框圖和基本清晰的物理圖像，能夠解決簡單的實際問題，而不是只留下支離破碎的公式或“一團亂麻”。2.學習興趣是否有所提高。不僅著眼于學習物理知識，而且開