华中科技大学物理下复习提纲.ppt

《华中科技大学物理下复习提纲.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《华中科技大学物理下复习提纲.ppt（108页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、,2012年复习,14,15,16章：量子力学,14章复习提纲：,1、普朗克热辐射公式,2、爱因斯坦光电效应解释与方程,3、有关康普顿波长的方程,4、光子的质量、动量与能量,14章复习提纲：,15章复习提纲：,15章复习提纲：,10 怎样从晶体能带结构图来区分绝缘体、半导体、导体。20 硅用铝、磷、掺杂，锗用铟、锑掺杂：问：各获得什么样的半导体？(什么是本征、P、N半导体）30 P-N结中阻挡层是怎样形成的？它对正向电压和反向电压各有什么作用？,40 P型N型半导体的导电机构？50 在激光工作物质中，如果只用基态和某一激发态能否 实现粒子数反转？申诉理由。60 谐振腔的作用：（控制、选择、增强

2、）。,70 产生激光的条件：,以保证实现粒子数反转,*激活物质内有亚稳态*外有激励能源*有光学谐振腔,16章复习提纲：,第9章 气体动理论,1.基本概念、基本规律：,（2）想气体压强公式：,（3）温度的统计概念：,一个分子 的总平均动能,摩尔理想气体的内能,例：水蒸气分解成同温度的氢气和氧气内能增加了百分之几？_,25%,设18克的水蒸气（3原子分子，i=6）分解前内能为：E=(18/18)(6/2RT）=3RT,分解成2克的氢气（2原子分子，i=5）：E（H2）=(2/2)(5/2RT）=5/2RT,和16克的氧气（2原子分子，i=5）E（O2)=(16/32)(5/2RT=5/4RT,例2

3、：在相同的温度和压强下，各为单位体积的氢气（视为刚性双原子分子气体）与氦气的内能之比为，各为单位质量的氢气与氦气的内能之比为。,（5）速率分布函数,麦氏速率分布函数,*v p 的意义,（6）求 的方法：,例3：在体积为1012m3的体积中，有质量为100g的理想气体，若气体分子的方均根速率为200m/s,则气体的压强为：4/3105Pa;B.4105Pa;C.2105Pa;D.0.5105Pa;,例4：设有N个气体分子，其速率分布函数如图所示，全部分子速率都限于0-v0之间，它的平均速率为：,解,平均碰撞频率,d：分子有效直径n：单位体积的分子数v：分子平均速率,平均自由程,根据 P=n k

4、T 得,反映了宏观和微观的联系,第10章 热力学基础,1.基本概念、基本规律：,（3）理想气体等值过程，绝热过程，循环过程的 Q、A、E、S、。,（A）只吸热，不放热。（B）只放热，不吸热。（C）有的阶段吸热，有的阶段放热，净吸热为正值。（D）有的阶段吸热，有的阶段放热，净吸热为负值。,例5.如图所示，设某热力学系统经历一个由bc a的准静态过程，a、b两点在同一条绝热线上，该系统在bc a过程中：,例6：1mol单原子分子理想气体的循环过程如TV图所示，其 中c点的温度为T c600K。试求：（1）a b、b c、c a各个过程系统吸收的热量；（2）经一循环系统所做的净功；（3）循环的效率。

5、,（注：循环效率A/Q1，A为循环过程系统对外作的净功，Q1为循环过程系统从外界吸收的热量，ln20.693）,2.解：单原子分子的自由度i=3从图中可知ab是等压过程。于是，可得,(吸热),(2),(3),（5）热力学第二定律：,*不可逆过程，可逆过程,*热力学第二定律的微观意义（统计意义，揭示熵增加原理实质）,在孤立系统中发生的一切与热现象有关的宏观过程是从,*熵的微观意义：（实质）,10熵是状态出现的几率的量度,20熵是系统内大量分子无序运动混乱程度的量度,解：分析：细杆不同处初温不同，先对每一无限小部分dl求熵变。,第一节,振动与波(11章),一般形式,平面简谐波函数的一般形式,以上讨

6、论对纵波也适用,可将纵波的密积区看成波峰，疏区看成波谷。,令：,（2）相长相消的“波程差”条件,（1）相长相消的“位相差”条件,2.波的干涉,3.驻波 两列振幅相同的相干波，反向传播迭加干涉而成分段振动，波节同侧位相相同，波节两侧位相相反。,重点：（1）写驻波的波动方程（注意半波损失问题）,（2）求波腹、波节的位置,3,例,例,4,例,例,第一节,波动光学(12-13章),例题（2007.12.23，大学物理（下）,3.如图所示，为一波长为6000的平行单色光垂直入射到多缝上形成的多缝衍射光强分布曲线。试求：,（1）缝宽a，不透光的部分b及总缝数N；,（2）屏幕上最多可呈现多少条明条纹；,（3

7、）若多缝是相对于透镜对称放置的，现将奇数的缝挡住，则屏幕上将呈现什么图样？试画出光强分布示意图。,解（1）两相邻主极大之间有4个极小，N-1=4，N=5,由光栅方程d=sin=k，将k=2，sin=0.2代入,d0.2=2 d=10=10600010-10=6.010-6m,k=3，6级主极大缺级，有d/a=3,于是a=2.010-6m，b=4.010-6m,（2）由光栅方程d=sin=k，当sin=1时，k有最大值：k=d/=10，屏幕上最多可呈现13条明条纹；,即：k=0，1，2，4，5，7，8级明条纹。,10级在=/2方位，实际上也看不到。,（3）若将奇数的缝挡住，则变成了2缝。此时d=

8、6a。屏幕上将呈现双缝衍射图样。6级缺级。,光强分布如图所示：,例.光栅衍射强度分布如图，设=600 nm 求：d、a、N及屏上条纹数目,解：,屏幕上出现的全部明纹为：,共13 条,问：孔径相同的微波望远镜与光学望远镜哪种分辨率高？,试题（2007.1，大学物理（下）,某天文台反射式望远镜的通光孔径为2.5米，它能分辨双星的最小夹角为_弧度（设光的有效波长为550nm。,2.7,光的偏振,1.马吕斯定律：,2.布儒斯特定律,3.双折射,o光，振动方向垂直于主平面e光，振动方向平行于主平面,马吕斯定律,马吕斯定律,布儒斯特定律,布儒斯特定律,一般情况下，反射光和折射光都是部分偏振光。,备用资料,

9、备用资料,例题（2007.01.14，大学物理（下）,一质点同时参与了三个简谐振动，它们的振动方程分别为,则其合运动的运动方程可以写为,（A）,（B）,（C）,（D）,（E）以上都不对,正确答案：D,将两个振动方向、振幅、周期均相同的简谐振动合成后，若合振动与分振动的振幅相同，则这两个分振动的相位差为,/6/3/22/3,正确答案：D,例题（2007.12.23，大学物理（下）,一质点作简谐振动，周期为T。当它由平衡位置向x轴正向运动到二分之一最大位移处，这段路程所需要的时间为_,例题（2005.12.大学物理（下）,T/12,在截面积为S的圆管中，有一列平面简谐波在传播，其波的表达式为,管中

10、波的平均能量密度是,求通过截面积S的平均能流？解：由波动方程,可知,平均能流：,例题（2005.12.大学物理（下）,例题（2007.01.14，大学物理（下）,在驻波中，两个相邻波节间各质点的振动,（A）振幅相同，位相相同（B）振幅不同，位相相同（C）振幅相同，位相不同（D）振幅不同，位相不同,正确答案：B,例题（2007.01.14，大学物理（下）,一平面简谐波沿x轴正向吴衰减地传播，波德振幅为2x10-3m，周期为0.01s，波速为400m/s。当t=0时，x轴原点处的质元正通过平衡位置向y轴正方向运动，则该简谐波的表达式为,（A）,（B）,（C）,（D）,正确答案：C,如图为一平面简谐

11、波在t时刻的波形曲线，若此时点A处介质元的振动动能在增大，则,例题（2007.12.23，大学物理（下）,点A处质元的弹性势能在减小点B处质元的振动动能在增大波沿x轴正方向传播点C处质元的弹性势能在增大,正确答案：D,例题（2007.12.23，大学物理（下）,如图所示，一平面余弦波在介质1中沿x轴正向传播，已知a点在x轴原点的左侧，距离为d，振动表达式为y=Acost。在x轴原点O的右侧l处有一厚度为D的介质为D的介质2。在介质1和介质2中的波速分别为u1和u2，且1u12u2；,（1）写出1区中入射波的表达式；,（2）写出在S1面上反射波的表达式（设振幅为A1）；,（3）写出在S2面上反射

12、波在1区的表达式（设振幅为A2）；,（4）若使上述两列反射波在1区内叠加后的合振幅A为最大，问介质2的厚度至少应为多厚？,（2）,2分,（3）入射波传到S2面处，质元的振动表达式为,在S2面上反射时无位相突变，所以反射波经2区又回到1区的波动表达式为,解（1）,1分,（4）合振幅最大的条件是,（k=0，1，2),最小厚度Dmin=,4分,3分,在S2面上反射时无位相突变，所以反射波经2区又回到1区的波动表达式为,例题（2007.12.23，大学物理（下）,电磁波在空间传播时，某时刻在空间某点处，电场强度E和磁场强度H不相同的是,频率 B.位相 C.振幅 D.周期,正确答案：C,例题（2007.

13、12.23，大学物理（下）,双缝间距为0.5mm,被一波长为600nm的单色光垂直照射，在缝后120cm处的屏幕上侧得干涉条纹间距为_mm。,1.44,例题（2007.12.23，大学物理（下）,在牛顿环试验中，平凹透镜和平玻璃板的折射率都是n,其间原为空气，后来注满折射率为n(nn)的透明液体，则反射光的干涉条纹将,变密 B.变疏 C.不变 D.不能确定,正确答案：A,用迈克耳孙干涉仪作干涉实验，设入射光的波长为，在转动迈克耳孙干涉仪的反射镜M2的过程中，在总的干涉区域宽度L内，观测到完整的干涉条纹从N开始逐渐减少，而后突变为同心圆环的等倾干涉。在此过程中M2转过的角度是_。,解：此过程是由

14、等厚干涉变为等倾干涉，由等厚干涉公式：,两相邻明纹（或暗纹）对应的条纹间距,试题（2005.12，大学物理（下）,4286（4254）,例题（2007.12.23，大学物理（下）,白光通过单缝而产生的衍射图样中，一波长为600nm的第二级明条纹与某波长的第三级明纹重合，该光波的波长等于_A。（保留4位有效数字）,夫琅和费单缝衍射装置做如下单项变动，衍射图样将怎样变化?将点光源S沿X方向移动一小位移；A.屏幕上衍射图样沿与移动的反方向移动；B.屏幕上衍射图样沿与移动的同方向移动；C.不移动,例题（2005.12，大学物理（下）,正确答案：A,试题（2007.1，大学物理（下）,某天文台反射式望远

15、镜的通光孔径为2.5米，它能分辨双星的最小夹角为_弧度（设光的有效波长为550nm。,2.7,例题（2007.12.23，大学物理（下）,设星光的有效波长为550nm，用一台物镜直径为1.20m的望远镜观察双星时，能分辨的双星的最小角间隔为_弧度。（保留3位有效数字）,5.59x10-7,一束光强为I0的自然光，相继通过3个偏振片，P1、P2、P3后出射光的光强为I=I0/8，已知P1、P3的偏振方向相互垂直，若以入射光线为轴，旋转P2，要使出射光的光强为0，P2 最少要转过的角度是,试题（2005.12，大学物理（下）,（A）30（B）45（A）60（A）90,正确答案：B,例题（2007.

16、12.23，大学物理（下）,如图所示，自然光从空气连续射入介质A和B，当入射角为i0=60时，得到的反射光R1和R2都是完全偏振光（偏振方向垂直于入射面）。由此可知，介质A和B的折射率之比nA/nB为 _。,3_,一双缝,缝距d=0.40mm，两缝宽度都是a=0.08mm，用波长为=4800的平行光垂直照射双缝，在双缝后放一焦距f=2.0m的透镜，求：（1）在透镜焦平面处的屏上，双缝干涉条纹的间距x。（2）在单缝衍射中央亮纹范围内的双缝干涉亮纹数目N和相应的级数。,解：（1）双缝干涉第k级亮纹条件：,中央亮纹宽度：,相邻亮纹的间距：,第k级亮纹在屏上的位置：,单缝衍射中央亮纹包迹内，,试题（2

17、005.12，大学物理（下）,又因,所以：双缝衍射5级主极大缺级。在单缝衍射中央亮纹范围内，双缝干涉亮纹数目为：,即,中央亮纹宽度：,单缝衍射中央亮纹包迹内，,例题（2007.12.23，大学物理（下）,一园偏振光经过1/4波片后,仍为园偏振光 B.为线偏振光 C.为椭园偏振光 D.为自然光,正确答案：B,（5）x 射线衍射(布喇格衍射),例题（2007.12.23，大学物理（下）,如图所示，入射X射线束不是单色的，而是含有从0.095-0.13nm这一范围内的各种波长。晶体的晶格常数d=0.275nm,对图所示的晶面能产生强反射的波长有_。（精确到0.01nm）,0.097nm和0.130n

18、m,解,例已知 写出 的波动方程,例题（2007.12.23，大学物理（下）,下面是近代物理中最著名的几个试验，其中能够证实德布洛意波存在的关键试验是,卢瑟福试验 B.施特恩-盖拉赫试验C.戴维逊-革末试验D.康普顿试验,正确答案：C,光子波长为，则其能量=_;动量的大小=_;质量=_;,hc/,h/,h/c,例题（2007.12.23，大学物理（下）,例题（2007.12.23，大学物理（下）,用波长0=1的光子做康普顿试验。散射角=90时反冲电子获得的动能Ek=_J。(c取0.024）,4.66x10-17,例题（2007.12.23，大学物理（下）,有4个电子的体系如图所示，这些电子跃迁

19、到基态时，所发射的光子能量所具有的各种可能值是_。（图中箭头所示电子自旋方向）,3.12eV,5.20eV,8.32eV,例题（2007.12.23，大学物理（下）,试用下列三种方法计算宽为a的无限深一维势阱中质量为m的粒子的最小能量。,（1）德布罗意波的驻波条件；,（2）不确定关系式；,（3）薛定谔方程。,解（1）按驻波条件有a=n/2,粒子的最小能量,（2）由不确定关系,（3）根据薛定谔方程，,令,则,它的通解是,由波函数连续性边界条件：,得,即,取n=1；最小能量,试题（2005.12，大学物理（下）,1.金属的光电效应的红限频率依赖于（A）入射光的频率：(B）入射光的强度：(C)金属的

20、逸出功：(D)入射光的频率和金属的逸出功。,2.在康普顿散射中，如果设反冲电子的速度为光速的 60%，则因散射使电子获得的能量（动能）是其静止能量的,3.将波函数在空间各点的振幅同时增大D倍，则粒子在空间的分布几率将（A）增大 倍.（B）增大 2D 倍.（C）增大 D 倍.（D）不变.,解：将波函数归一化：,5.直接证实了电子自旋存在的最早的实验之一是（A）康普顿实验.（B）戴维逊-革末实验.（C）卢瑟福实验.（D）斯特恩-盖拉赫实验.,选（D）,6.所谓“黑体”是指这样的一种物体，即：（A）不能反射任何可见光的物体.（B）不能发射任何电磁辐射的物体.（C）能够全部吸收外来的任何电磁辐射的物体

21、.（D）颜色是纯黑的物体.,选（C）,7.普朗克量子假说是为解释（A）光电效应实验规律而提出来的.（B）x 射线散射的实验规律而提出来的.（C）黑体辐射的实验规律而提出来的.（D）原子光谱的规律性而提出来的.,选（C）,8.粒子在一维无限深势阱中运动，下图为粒子处于某一能态上的波函数 的曲线.粒子出现几率最大的位置为,（A）a/2（B）a/6,5a/6.（C）a/6,a/2,5a/6.（D）0,a/3,2a/3,a.,选（C）,例：K原子，核外有19个电子,即:,10.被激发到 n=3 的状态的氢原子气体发出的辐射中，有几条可见光谱线和几条非可见光谱线？,可见：有一条可见光谱线；有二条非可见光

22、谱线.,德布罗意波是几率波；,波函数不表示某实在物理量在空间的波动，其振幅无实在的物理意义。,13.运动速率等于在 300K 时方均根速率的氢原子的德布罗意波长是。质量为 M=1 g,以速度 v=1 cm/s 运动的小球的德布罗意波长是。（氢原子质量）,粒子 t 时刻在（x,y,z）处出现的几率密度。,有限、单值、连续.,电子自旋角动量的空间取向量子化.,自旋角动量：,答案：2,泡利不相容原理能量最低原理,微观粒子测量能量 E 小于势垒能量 时，粒子有一定的几率贯穿势垒。,波粒二象性,自发辐射、受激辐射,受激辐射,24.实验发现基态氢原子可吸收能量为 12.75 ev 的光子。（1）试问氢原子

23、吸收该光子后将被激发到哪个能级？（2）受激发的氢原子向低能级跃迁时，可能发出哪几条谱线？,请画出能级图（定性），并将这些跃迁画在能级图上。,25.戴维逊-革末电子衍射实验装置如图所示。自热阴极 K 发射出的电子束经 U=500 v 的电势差加速后投射到某种晶体上，在掠射角 测得电子流强度出现极大值。试计算电子射线的德布罗意波长。,26.同时测量能量为 1kev 的作一维运动的电子的位置与动量时，若位置的不确定度在 0.1 nm（）内，则动量的不确定值的百分比 至少为何值？,27.光电效应和康普顿效应都包含有电子与光子的相互作用过程，下面哪种说法是正确的？（a)两种效应都属于电子与光子的弹性碰撞过程；（b)光电效应是由于电子吸收光子能量而产生的。而康普顿效应是由于光子与电子的弹性碰撞而产生的；（c)两种效应都服从动量守恒与能量守恒定律。,康普顿效应中入射光子的能量远大与电子的束缚能，在碰撞过程中，电子可看作是自由电子，所以散射是在自由电子上发生的，散射就与物质无关。,相当于电子所吸收的能量全部消耗于电子的逸出功时入射光的频率。,求极值：,