高中物理選修3-4知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

　　今天小編給大家整理了一下高中物理知識(shí)點(diǎn)高中物理選修3-4知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，希望能幫助到大家復(fù)習(xí)好這門(mén)功課，對(duì)同學(xué)們的成績(jī)有所提升。

　　高中物理選修3-4知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

　　第十一章 機(jī)械振動(dòng)

　　一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式和圖象

　　1、機(jī)械振動(dòng)：

　　物體(或物體的一部分)在某一中心位置兩側(cè)來(lái)回做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫做機(jī)械振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的條件是：

　　①回復(fù)力不為零;

　?、谧枇苄?。使振動(dòng)物體回到平衡位置的力叫做回復(fù)力，回復(fù)力屬于效果力，在具體問(wèn)題中要注意分析什么力提供了回復(fù)力。

　　2、簡(jiǎn)諧振動(dòng)：

　　在機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單的一種理想化的振動(dòng)。對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)可以從兩個(gè)方面進(jìn)行定義或理解：

　　①物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。

　?、谖矬w的振動(dòng)參量，隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，

　　3、描述振動(dòng)的物理量

　　研究振動(dòng)除了要用到位移、速度、加速度、動(dòng)能、勢(shì)能等物理量以外，為適應(yīng)振動(dòng)特點(diǎn)還要引入一些新的物理量。

　?、盼灰苮：由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段叫做位移。位移是矢量，其最大值等于振幅。

　　⑵振幅A：做機(jī)械振動(dòng)的物體離開(kāi)平衡位置的 最大距離叫做振幅，振幅是標(biāo)量，表示振動(dòng)的強(qiáng)弱。振幅越大表示振動(dòng)的機(jī)械能越大，做簡(jiǎn)揩振動(dòng)物體的振幅大小不影響簡(jiǎn)揩振動(dòng)的周期和頻率。

　?、侵芷赥：振動(dòng)物體完成一次余振動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間叫做周期。所謂全振動(dòng)是指物體從某一位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，物體第一次以相同的速度方向回到初始位置，叫做完成了一次全振動(dòng)。

　?、阮l率f：振動(dòng)物體單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)。

　　⑸角頻率ω：角頻率也叫角速度，即圓周運(yùn)動(dòng)物體單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)。引入這個(gè)參量來(lái)描述振動(dòng)的原因是人們?cè)谘芯抠|(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的射影的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)射影做的是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。因此處理復(fù)雜的簡(jiǎn)諧振動(dòng)問(wèn)題時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)化為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的射影進(jìn)行處理，這種方法高考大綱不要求掌握。

　　周期、頻率、角頻率的關(guān)系是：

　?、氏辔唬罕硎菊駝?dòng)步調(diào)的物理量。

　　4、研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律的幾個(gè)思路：

　　⑴用動(dòng)力學(xué)方法研究，受力特征：回復(fù)力F =- kx;加速度，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)。在平衡位置時(shí)速度最大，加速度為零;在最大位移處，速度為零，加速度最大。

　?、朴眠\(yùn)動(dòng)學(xué)方法研究：簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度、加速度、位移都隨時(shí)間作正弦或余弦規(guī)律的變化，這種用正弦或余弦表示的公式法在高中階段不要求學(xué)生掌握。

　?、怯脠D象法研究：熟練掌握用位移時(shí)間圖象來(lái)研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)有關(guān)特征是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一。

　?、葟哪芰拷嵌冗M(jìn)行研究：簡(jiǎn)諧振動(dòng)過(guò)程，系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能守恒，振動(dòng)能量和振幅有關(guān)。

　　5、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式：

　　6、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象描述振動(dòng)的物理量

　　(1)直接描述量：

　?、僬穹鵄;②周期T;③任意時(shí)刻的位移t.

　　(2)間接描述量：

　　(3)從振動(dòng)圖象中的x分析有關(guān)物理量(v，a，F(xiàn))

　　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是周期性。在回復(fù)力的作用下，物體的運(yùn)動(dòng)在空間上有往復(fù)性，即在平衡位置附近做往復(fù)的變加速(或變減速)運(yùn)動(dòng);

　　在時(shí)間上有周期性，即每經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，運(yùn)動(dòng)就要重復(fù)一次。我們能否利用振動(dòng)圖象來(lái)判斷質(zhì)點(diǎn)x，F(xiàn)，v，a的變化，它們變化的周期雖相等，但變化步調(diào)不同，只有真正理解振動(dòng)圖象的物理意義，才能進(jìn)一步判斷質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。

　　小結(jié)：①簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是正弦或余弦曲線，與運(yùn)動(dòng)軌跡不同。②簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象反應(yīng)了物體位移隨時(shí)間變化的關(guān)系。③根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象可以知道物體的振幅、周期、任一時(shí)刻的位移。

　　二、單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系(實(shí)驗(yàn)、探究)

　　單擺周期公式：

　　上述公式是高考要考查的重點(diǎn)內(nèi)容之一。對(duì)周期公式的理解和應(yīng)用注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

　?、俸?jiǎn)諧振動(dòng)物體的周期和頻率是由振動(dòng)系統(tǒng)本身的條件決定的。

　?、趩螖[周期公式中的l是指擺動(dòng)圓弧的圓心到擺球重心的距離，一般也叫等效擺長(zhǎng)。

　　單擺周期公式中的g，由單擺所在的空間位置決定，還由單擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定。所以g也叫等效重力加速度。由此可知，地球表面不同位置、不同高度，不同星球表面g值都不相同，因此應(yīng)求出單擺所在地的等效g¢值代入公式，即g不一定等于9.8m/s2。

　　單擺系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同g值也不相同。例如單擺在向上加速發(fā)射的航天飛機(jī)內(nèi)，設(shè)加速度為a，此時(shí)擺球處于超重狀態(tài)，沿圓弧切線的回復(fù)力變大，擺球質(zhì)量不變，則重力加速度等效值g¢ =g+a。

　　再比如在軌道上運(yùn)行的航天飛機(jī)內(nèi)的單擺、擺球完全失重，回復(fù)力為零，則重力加速度等效值g¢ =0，周期無(wú)窮大，即單擺不擺動(dòng)了。

　　g還由單擺所處的物理環(huán)境決定。如帶小電球做成的單擺在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，回復(fù)力應(yīng)是重力和豎直的電場(chǎng)合力在圓弧切向方向的分力，所以也有-g¢的問(wèn)題。一般情況下g¢ 值等于擺球靜止在平衡位置時(shí)，擺線張力與擺球質(zhì)量的比值。

　　三、受迫振動(dòng)和共振

　　物體在周期性外力作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。受迫振動(dòng)的規(guī)律是：物體做受迫振動(dòng)的頻率等于策動(dòng)力的頻率，而跟物體固有頻率無(wú)關(guān)。當(dāng)策動(dòng)力的頻率跟物體固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。共振是受迫振動(dòng)的一種特殊情況。

　　第十二章 機(jī)械波

　　一、機(jī)械波;橫波和縱波;橫波的圖象

　　1、機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過(guò)程叫機(jī)械波，機(jī)械波產(chǎn)生的條件有兩個(gè)：一是要有做機(jī)械振動(dòng)的物體作為波源，二是要有能夠傳播機(jī)械振動(dòng)的介質(zhì)。

　　2、橫波和縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的叫橫波。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的叫縱波。氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體和液體不能傳播橫波，聲波在空氣中是縱波，聲波的頻率從20到2萬(wàn)赫茲。

　　3、機(jī)械波的特點(diǎn)：

　?、琶恳毁|(zhì)點(diǎn)都以它的平衡位置為中心做簡(jiǎn)振振動(dòng);后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是落后于帶動(dòng)它的前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。

　?、撇ㄖ皇莻鞑ミ\(yùn)動(dòng)形式(振動(dòng))和振動(dòng)能量，介質(zhì)并不隨波遷移。

　　4、橫波的圖象：用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。

　　簡(jiǎn)諧波的圖象是正弦曲線，也叫正弦波。簡(jiǎn)諧波的波形曲線與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象都是正弦曲線，但他們的意義是不同的。波形曲線表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”的位移，振動(dòng)圖象則表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移。

　　二、描述機(jī)械波的物理量——波長(zhǎng)、波速和頻率(周期)的關(guān)系

　?、挪ㄩL(zhǎng)λ：兩個(gè)相鄰的、在振動(dòng)過(guò)程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng)。振動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長(zhǎng)。

　?、祁l率f：波的頻率由波源決定，在任何介質(zhì)中頻率保持不變。

　　⑶波速v：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)振動(dòng)向外傳播的距離。波速的大小由介質(zhì)決定。

　　波速與波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系：

　　三、波的干涉和衍射

　　衍射：波繞過(guò)障礙物或小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。產(chǎn)生顯著衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多。

　　干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，使某些區(qū)域振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件是：兩列波的頻率相同，相差恒定。

　　穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的空間位置是不變的，加強(qiáng)區(qū)的振幅等于兩列波振幅之和，減弱區(qū)振幅等于兩列波振幅之差。

　　判斷加強(qiáng)與減弱區(qū)域的方法一般有兩種：一是畫(huà)峰谷波形圖，峰峰或谷谷相遇增強(qiáng)，峰谷相遇減弱。二是相干波源振動(dòng)相同時(shí)，某點(diǎn)到二波源程波差是波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)振動(dòng)增強(qiáng)，是半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)振動(dòng)減弱。干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象。

　　四、多普勒效應(yīng)

　　1.多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。是奧地利物理學(xué)家多普勒在1842年發(fā)現(xiàn)的。

　　2.多普勒效應(yīng)的成因：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接受到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。

　　3.多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。

　　4.多普勒效應(yīng)的應(yīng)用:

　　①現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上使用的胎心檢測(cè)器、血流測(cè)定儀等有許多都是根據(jù)這種原理制成。

　?、诟鶕?jù)汽笛聲判斷火車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向和快慢，以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向等。

　?、奂t移現(xiàn)象：在20世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多星系的譜線有“紅移現(xiàn)象”，所謂“紅移現(xiàn)象”，就是整個(gè)光譜結(jié)構(gòu)向光譜紅色的一端偏移，這種現(xiàn)象可以用多普勒效應(yīng)加以解釋?zhuān)?/p>

　　由于星系遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)，接收到的星光的頻率變小，譜線就向頻率變小(即波長(zhǎng)變大)的紅端移動(dòng)。科學(xué)家從紅移的大小還可以算出這種遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)的速度。這種現(xiàn)象，是證明宇宙在膨脹的一個(gè)有力證據(jù)。

　　第十三章 光

　　一、光的折射定律;折射率

　　光的折射定律，也叫斯涅耳定律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.如果用n12來(lái)表示這個(gè)比例常數(shù)，就有

　　折射率：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n，但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)n是不同的.這個(gè)常數(shù)n跟介質(zhì)有關(guān)系，是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量，我們把它叫做介質(zhì)的折射率。

　　定義式：

　　光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)的折射率，叫做該種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，也簡(jiǎn)稱(chēng)為某種介質(zhì)的折射率。

　　二、測(cè)定玻璃的折射率(實(shí)驗(yàn)、探究)

　　實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示，入射光線AO由空氣射入玻璃磚，經(jīng)OO1后由O1B方向射出。作出法線NN1，則折射率n=sinα/sinγ。

　　注意事項(xiàng)：手拿玻璃磚時(shí)，不準(zhǔn)觸摸光潔的光學(xué)面，只能接觸毛面或棱，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺畫(huà)玻璃磚的界面;

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變;大頭針應(yīng)垂直地插在白紙上，且玻璃磚每一側(cè)的兩個(gè)大頭針距離應(yīng)大一些，以減小確定光路方向造成的誤差;入射角應(yīng)適當(dāng)大一些，以減少測(cè)量角度的誤差。

　　三、光的全反射;光導(dǎo)纖維

　　全反射現(xiàn)象：當(dāng)光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí),折射角大于入射角。當(dāng)入射角增大到某一角度時(shí),折射角等于90°，此時(shí)，折射光完全消失入射光全部反回原來(lái)的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反射。

　　臨界角：

　?、俣x:光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),折射角等于90°時(shí)的入射角，叫做臨界角

　?、谂R界角的計(jì)算:

　　光導(dǎo)纖維：當(dāng)光線射到光導(dǎo)纖維的端面上時(shí)，光線就折射進(jìn)入光導(dǎo)纖維內(nèi)，經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生多次全反射后，從光導(dǎo)纖維的另一端面射出，而不從外套散逸,故光能損耗極小。

　　四、光的干涉、衍射和偏振

　　1、光的干涉

　　(1)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定，振動(dòng)方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。由兩個(gè)普通獨(dú)立光源發(fā)出的光，不可能具有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。

　　(2)條紋寬度(或條紋間距) 相鄰兩條亮(暗)條紋的間距Δx為：

　　上式說(shuō)明，兩縫間距離越小、縫到屏的距離越大，光波的波長(zhǎng)越大，條紋的寬度就越大。當(dāng)實(shí)驗(yàn)裝置一定，紅光的條紋間距最大，紫光的條紋間距最小。這表明不同色光的波長(zhǎng)不同，紅光最長(zhǎng)，紫光最短。

　　幾個(gè)問(wèn)題：

　?、僭陔p縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果用紅色濾光片遮住一個(gè)狹縫S1，再用綠濾光片遮住另一個(gè)狹縫S2，當(dāng)用白光入射時(shí)，屏上是否會(huì)產(chǎn)生雙縫干涉圖樣?

　　這時(shí)在屏上將會(huì)出現(xiàn)紅光單縫衍射光矢量和綠光單縫衍射光矢量振動(dòng)的疊加。由于紅光和綠光的頻率不同，因此它們?cè)谄辽席B加時(shí)不能產(chǎn)生干涉，此時(shí)屏上將出現(xiàn)混合色二單縫衍射圖樣。

　?、谠陔p縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果遮閉其中一條縫，則在屏上出現(xiàn)的條紋有何變化?原來(lái)亮的地方會(huì)不會(huì)變暗?

　　如果遮住雙縫其中的一條縫，在屏上將由雙縫干涉條紋演變?yōu)閱慰p衍射條紋，與干涉條紋相比，這時(shí)單縫衍射條紋亮度要減弱，而且明紋的寬度要增大，但由于干涉是受衍射調(diào)制的，所以原來(lái)亮的地方不會(huì)變暗。

　?、垭p縫干涉的亮條紋或暗條紋是兩列光波在光屏處疊加后加強(qiáng)或抵消而產(chǎn)生的，這是否違反了能量守恒定律?

　　暗條紋處的光能量幾乎是零，表明兩列光波疊加，彼此相互抵消，這是按照光的傳播規(guī)律，暗條紋處是沒(méi)有光能量傳到該處的原因，不是光能量損耗了或轉(zhuǎn)變成了其它形式的能量。同樣，亮條紋處的光能量比較強(qiáng)，光能量增加，也不是光的干涉可以產(chǎn)生能量，而是按照波的傳播規(guī)律到達(dá)該處的光能量比較集中。雙縫干涉實(shí)驗(yàn)不違反能量守恒定律。

　　(3)薄膜干涉及其應(yīng)用

　　(1)原理

　?、俑缮娣z查精密部件的表面

　　取一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板，放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片，使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個(gè)楔形空氣膜，用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上下表面反射出兩列光形成相干光，從反射光中就會(huì)看到干涉條紋，如圖2-3甲所示。

　　如果被檢表面是平的，那么空氣層厚度相同的各點(diǎn)就位于一條直線上，產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的(如圖2-3乙);

　　如果觀察到的干涉條紋如圖2-3丙所示，A、B處的凹凸情況可以這樣分析：由丙圖知，P、Q兩點(diǎn)位于同一條亮紋上，故甲圖中與P、Q對(duì)應(yīng)的位置空氣層厚度相同。由于Q位于P的右方(即遠(yuǎn)離楔尖)，如果被檢表面是平的，Q處厚度應(yīng)該比P處大，所以，只有當(dāng)A處凹陷時(shí)才能使P與Q處深度相同。同理可以判斷與M對(duì)應(yīng)的B處為凸起。

　?、谠鐾改?/p>

　　是在透鏡、棱鏡等光學(xué)元件表面涂的一層氟化鎂薄膜。當(dāng)薄膜的兩個(gè)表面上反射光的路程差等于半個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，反射回來(lái)的光抵消。從而增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。顯然增透膜的厚度應(yīng)該等于光在該介質(zhì)中波長(zhǎng)的1/4。

　　由能量守恒可知，入射光總強(qiáng)度=反射光總強(qiáng)度+透射光總強(qiáng)度。光的強(qiáng)度由光的振幅決定。

　　當(dāng)滿(mǎn)足增透膜厚度時(shí)，兩束反射光恰好實(shí)現(xiàn)波峰與波谷相疊加，實(shí)現(xiàn)干涉相消，使其合振幅接近于零，即反射光的總強(qiáng)度接近于零，從總效果上看，相當(dāng)于光幾乎不發(fā)生反射而透過(guò)薄膜，因而大大減少了光的反射損失，增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。

　　增透膜只對(duì)人眼或感光膠片上最敏感的綠光起增透作用。當(dāng)白光照到(垂直)增透膜上，綠光產(chǎn)生相消干涉，反射光中綠光的強(qiáng)度幾乎是零。這時(shí)其他波長(zhǎng)的光(如紅光和紫光)并沒(méi)有被完全抵消。因此，增透膜呈綠光的互補(bǔ)色——淡紫色。

　　光的衍射

　?、努F(xiàn)象：

　?、賳慰p衍射

　　a.單色光入射單縫時(shí)，出現(xiàn)明暗相同不等距條紋，中間亮條紋較寬，較亮兩邊亮條紋較窄、較暗;

　　b.白光入射單縫時(shí)，出現(xiàn)彩色條紋。

　?、趫A孔衍射：光入射微小的圓孔時(shí)，出現(xiàn)明暗相間不等距的圓形條紋

　?、鄄此闪涟?光入射圓屏?xí)r，在園屏后的影區(qū)內(nèi)有一亮斑

　?、乒獍l(fā)生衍射的條件:障礙物或孔的尺寸與光波波長(zhǎng)相差不多，甚至此光波波長(zhǎng)還小時(shí)，出現(xiàn)明顯的衍射現(xiàn)象

　　光的偏振

　　自然光：從普通光源直接發(fā)生的天然光是無(wú)數(shù)偏振光的無(wú)規(guī)則集合，所以直接觀察時(shí)不能發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)偏于一定方向。這種沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波的強(qiáng)度都相同的光叫自然光;

　　太陽(yáng)、電燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向的平面內(nèi)沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，這種光都是自然光。

　　自然光通過(guò)第一個(gè)偏振片P1(叫起偏器)后，相當(dāng)于被一個(gè)“狹縫”卡了一下，只有振動(dòng)方向跟“狹縫”方向平行的光波才能通過(guò)。

　　自然光通過(guò)偏振片Pl后雖然變成了偏振光，但由于自然光中沿各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同，所以不論晶片轉(zhuǎn)到什么方向，都會(huì)有相同強(qiáng)度的光透射過(guò)來(lái)。再通過(guò)第二個(gè)偏振片P2(叫檢偏器)去觀察就不同了;不論旋轉(zhuǎn)哪個(gè)偏振片，兩偏振片透振方向平行時(shí)，透射光最強(qiáng)，兩偏振片的透振方向垂直時(shí)，透射光最弱。

　　光的偏振現(xiàn)象在技術(shù)中有很多應(yīng)用.例如拍攝水下的景物或展覽櫥窗中的陳列品的照片時(shí)，由于水面或玻璃會(huì)反射出很強(qiáng)的反射光，使得水面下的景物和櫥窗中的陳列品看不清楚，攝出的照片也不清楚。

　　如果在照相機(jī)鏡頭上加一個(gè)偏振片，使偏振片的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以把這些反射光濾掉，而攝得清晰的照片;此外，還有立體電影、消除車(chē)燈眩光等等。

　　五、激光的特性及應(yīng)用

　　激光，是“受激輻射光放大”的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是用人工的方法產(chǎn)生的一種特殊的光.激光是20世紀(jì)的一項(xiàng)重要發(fā)明，由于它有著普通光無(wú)法比擬的一些特性，已經(jīng)在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用.產(chǎn)生激光的裝置稱(chēng)為激光器，它主要由三部分組成，即工作物質(zhì)、抽運(yùn)系統(tǒng)和光學(xué)諧振腔。

　　激光的特性：

　?、倨叫卸确浅：?激光束的光線平行度極好，從地面上發(fā)射的一束極細(xì)的激光束，到達(dá)月球表面時(shí)，也只發(fā)散成直徑lm多的光斑，因此激光在地面上傳播時(shí)，可以看成是不發(fā)散的。

　?、诟叨鹊南喔尚?激光器發(fā)射的激光，都集中在一個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，由于光的顏色是由頻率決定的，因此激光器是最理想的單色光源.由于激光束的高度平行性及極強(qiáng)的單色性，因此激光是最好的相干光，用激光器作光源觀察光的干涉和衍射現(xiàn)象，都能取得較好的效果。

　　③亮度高.所謂亮度，是指垂直于光線平面內(nèi)單位面積上的發(fā)光功率，自然光源亮度最高的是太陽(yáng)，而目前的高功率激光器，亮度可達(dá)太陽(yáng)的1萬(wàn)倍。

　　第十四章 電磁波

　　電磁波及其應(yīng)用、電磁波譜

　　(一)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

　　1、電磁場(chǎng)理論的核心之一：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)

　　在變化的磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的(渦旋電場(chǎng))

　　理解：

　?、倬鶆蜃兓拇艌?chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定電場(chǎng);

　?、诜蔷鶆蜃兓拇艌?chǎng)產(chǎn)生變化電場(chǎng)。

　　2、電磁場(chǎng)理論的核心之二：變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)

　　麥克斯韋假設(shè):變化的電場(chǎng)就像導(dǎo)線中的電流一樣,會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng),即變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)

　　理解：

　?、倬鶆蜃兓碾妶?chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng);

　　②非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化磁場(chǎng)。

　　(二)電磁波

　　1、電磁場(chǎng)：如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場(chǎng),那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周?chē)臻g產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng);這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周?chē)臻g產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng),變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的,形成不可分割的統(tǒng)一體,這就是電磁場(chǎng)。

　　這個(gè)過(guò)程可以用下圖表達(dá)：

　　2、電磁波：電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波。

　　3、電磁波的特點(diǎn)：

　　(1)電磁波是橫波,電場(chǎng)強(qiáng)度E 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B按正弦規(guī)律變化,二者相互垂直,均與波的傳播方向垂。

　　(2)電磁波可以在真空中傳播,速度和光速相同。

　　(3)電磁波具有波的特性。

　　(三)赫茲的電火花

　　赫茲觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象，他還測(cè)量出電磁波和光有相同的速度.這樣赫茲證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，赫茲在人類(lèi)歷史上首先捕捉到了電磁波。

　　電磁波(譜)及其應(yīng)用：

　?、披溈怂鬼f計(jì)算出電磁波傳播速度與光速相同，說(shuō)明光具有電磁本質(zhì)，提出光就是一種電磁波。

　?、齐姶挪ㄗV：

　　電磁波譜

　　無(wú)線電波

　　紅外線

　　可見(jiàn)光

　　紫外線

　　X射線

　　γ射線

　　產(chǎn)生機(jī)理

　　在振蕩電路中，自由電子作周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生

　　原子的外層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的

　　原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的

　　原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的

　?、请姶挪ǖ膽?yīng)用：

　　1、電視：電視信號(hào)是電視臺(tái)先把影像信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢园l(fā)射的電信號(hào) ，發(fā)射出去后被接收的電信號(hào)通過(guò)還原，被還原為光的圖象重現(xiàn)熒光屏。電子束把一幅圖象按照各點(diǎn)的明暗情況，逐點(diǎn)變?yōu)閺?qiáng)弱不同的信號(hào)電流，通過(guò)天線把帶有圖象信號(hào)的電磁波發(fā)射出去。

　　2、雷達(dá)工作原理：利用發(fā)射與接收之間的時(shí)間差，計(jì)算出物體的距離。

　　3、手機(jī)：在待機(jī)狀態(tài)下，手機(jī)不斷的發(fā)射電磁波，與周?chē)h(huán)境交換信息。手機(jī)在建立連接的過(guò)程中發(fā)射的電磁波特別強(qiáng)。

　　電磁波與機(jī)械波的比較：

　　共同點(diǎn)：都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象;它們波動(dòng)的頻率都取決于波源的頻率;在不同介質(zhì)中傳播，頻率都不變。

　　不同點(diǎn)：機(jī)械波的傳播一定需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，與波的頻率無(wú)關(guān)。而電磁波本身就是一種物質(zhì)，它可以在真空中傳播，也可以在介質(zhì)中傳播.電磁波在真空中傳播的速度均為，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速和波長(zhǎng)不僅與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與頻率有關(guān)。

　　不同電磁波產(chǎn)生的機(jī)理：

　　無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子作周期性的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的;

　　紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的;

　　倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的;

　　γ射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的。

　　頻率(波長(zhǎng))不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同：

　　紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來(lái)加熱物體和進(jìn)行紅外線遙感;

　　紫外線主要作用是化學(xué)作用，可用來(lái)殺菌和消毒;

　　倫琴射線有較強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，利用其穿透本領(lǐng)與物質(zhì)的密度有關(guān)，進(jìn)行對(duì)人體的透視和檢查部件的缺陷;

　　γ射線的穿透本領(lǐng)更大，在工業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如探傷，測(cè)厚或用γ刀進(jìn)行手術(shù)。

　　第十五章 相對(duì)論簡(jiǎn)介

　　一、狹義相對(duì)論的基本假設(shè);狹義相對(duì)論時(shí)空觀與經(jīng)典時(shí)空觀的區(qū)別

　　愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)性原理的兩個(gè)基本假設(shè)：

　　⑴狹義相對(duì)性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理定律都是相同的。

　?、乒馑俨蛔?cè)恚涸诓煌膽T性參考系中，真空中的光速都是相同的。即光速與光源、觀測(cè)者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系。

　　相對(duì)論的時(shí)空觀：

　　經(jīng)典物理學(xué)的時(shí)空觀(牛頓物理學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀)：時(shí)間和空間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對(duì)的，空間與時(shí)間之間沒(méi)有任何聯(lián)系。

　　相對(duì)論的時(shí)空觀(愛(ài)因斯坦相對(duì)論的相對(duì)時(shí)空觀)：空間和時(shí)間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。

　　相對(duì)論的時(shí)空觀更具有普遍性，但是經(jīng)典物理學(xué)作為相對(duì)論的特例，在宏觀低速運(yùn)動(dòng)時(shí)仍將發(fā)揮作用。

　　二、同時(shí)的相對(duì)性、長(zhǎng)度的相對(duì)性、質(zhì)能關(guān)系

　　時(shí)間和空間的相對(duì)性(時(shí)長(zhǎng)尺短)

　　1.同時(shí)的相對(duì)性：指兩個(gè)事件，在一個(gè)慣性系中觀察是同時(shí)的，但在另外一個(gè)慣性系中觀察卻不再是同時(shí)的。

　　2.長(zhǎng)度的相對(duì)性：指相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)的物體，在其運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度，總是小于物體靜止時(shí)的長(zhǎng)度。而在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上，其長(zhǎng)度保持不變。

　　長(zhǎng)度收縮公式：

　　3.時(shí)間間隔的相對(duì)性：指某兩個(gè)事件在不同的慣性系中觀察，它們發(fā)生的時(shí)間間隔是不同的。

　　公式表示：