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高中物理选修34知识点
高中物理选修3-4知识点
章节
名称
定义(内容)
公式
标准单位
第十一章机械振动
第一节
简谐运动
弹簧振子
1、小球静止时的位置叫平衡位置
2、小球在平衡位置附近的往复运动是一种机械运动,简称振动,这样的系统称谓弹簧振子
弹簧振子的位移——时间图象
波形图象
简谐运动及其图象
1、如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图象是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。
2、简谐运动是最简单、最基本的振动
3、弹簧振子的运动就是简谐运动
第二节
简谐运动的描述
描述简谐运动的物理量
1、振幅:
振动物体离开平衡位置的最大距离
2、全振动:
弹簧振子从通过平衡位置的时刻开始,第二次到达平衡位置时完成一次完整的振动。
这个振动过程称为一次全振动
3、做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间叫振动的周期
4、单位时间完成振动的次数叫振动的频率,单位赫兹
5、周期性运动在各个时刻所处的不同状态叫相位
简谐运动的表达式
第三节
简谐运动的回复力和能量
简谐运动的回复力
1、如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动
2、把物体拉回平衡位置的力叫回复力
简谐运动的能量
忽略阻力的损耗,在弹簧振子运动的任意位置,系统的动能与势能之和都是一定得
第四节
单摆
单摆
悬挂起来的物体在竖直平面内摆动,细线的质量与小球相比可以忽略,球的直径与线的长度相比也可以忽略,这样的装置就叫做单摆
单摆的回复力
在偏角很小的情况下,单摆做简谐运动(摆长越长,周期越长)
用单摆测定重力加速度
单摆做简谐运动的周期与摆长的二次方成正比,与重力加速度的二次方成反比,而与振幅、摆球质量无关
第五节
外力作用下的振动
固有频率
不受外力作用的振动叫固有振动,其振动频率叫固有频率
阻尼振动
振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动
受迫振动
系统在驱动力作用下的振动叫受迫振动
共振
驱动力频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振
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章节
名称
定义(内容)
公式
标准单位
第十二章机械波
第一节
波的形成和传播
波的形成和传播
振动的传播称为波动,简称波
横波和纵波
1、质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波,在横波中,凸起的最高处叫做波峰,凹下的最低处叫做波谷
2、质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,叫做纵波,在纵波中,质点分布最密的位置叫做密部
机械波
借以传播的物质叫做介质,机械振动在介质中传播形成了机械波
第二节
波的图象
正弦波
如果波的图象是正弦曲线,这样的波叫做正弦波
第三节
波长、频率和波速
波长
在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫做波长
频率、周期
质点振动的频率和周期等于波的频率和周期
波速
机械波在介质中的传播速度由介质本身决定,在不同的介质中,波速是不同的
第四节
波的衍射和干涉
波的衍射
波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫做波的衍射(一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象)
波的叠加
几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,在其他重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和
波的干涉
频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小,这种现象叫做波的干涉(干涉也是波所特有的现象)
第五节
多普勒效应
多普勒效应
波源与观察者相互靠近或者相互远离时,接收到的波的频率都会发生变化,这种现象叫做多普勒效应
第六节
惠更斯原理
波面和波线
振动状态相同的点组成的面叫波面,与波面垂直、代表波的传播方向的线叫做波线
惠更斯原理
在介质中任一波面上的各点,都可以看做发射子波的波源,其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面
波的反射
波进入第二种介质时返回到第一种介质的现象
波的折射
波进入第二种介质后传播方向发生偏折的现象
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公式
标准单位
第十三章光
第一节
光的反射和折射
反射定律和折射定律
1、光从第一种介质射到第二种介质的分界面时,一部分光会返回到第一种介质,这个现象叫做光的反射,另一部分光会进入第二种介质,这个现象叫做光的折射
2、反射定律反:
射线与入射线、法线处在同一平面内,反射光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角这就是反射定律
3、折射定律:
折射光线与入射线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比
4、在光的折射现象中,光路是可逆的
折射率
光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率(光从真空射入任何介质时,入射角总是大于折射角)
第二节
全反射
全反射
1、光疏介质:
折射率较小的介质
2、光密介质:
折射率较大的介质
3、光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小
4、全反射和临界角:
光从光密介质射入光疏介质时,同时发生折射和反射。
如果入射角逐渐增大,折射光离法线越来越远,而且越来越弱,反射光却越来越强。
当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射完全消失,只剩下反射光,这种现象叫做全反射,这时的入射角叫做临界角(入射角大于临界角时就会发生全反射现象)
5、介质的折射率越大,发生全反射的临界角越小
全反射棱镜
光导纤维
利用全反射原理,用光进行通信的纤维材料
第三节
光的干涉
杨氏干涉实验
双缝干涉实验
决定条文间距的条件
当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时),两列光在这点相互加强,这里出现亮条纹;当两个光源与屏上某电的距离之差等于半波长的奇数倍时,两列光在这点相互削弱,这里出现暗条纹
第四节
实验:
用双缝干涉测量光的波长
实验原理
具体请参见《高中物理实验》实验八:
用双缝干涉测量光的波长
观察双缝干涉图样
测定单色光的波长
第五节
光的衍射
光的衍射
用单色平行光照射狭缝,当缝比较宽时,光沿着直线通过通过狭缝,在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。
但是,当缝调到很窄时,尽管亮条纹的亮度有所降低,但是宽度反而增大了。
这表面,光没有沿直线传播,它绕过了缝的边缘,传播到了相当宽的地方。
这就是光的衍射现象。
衍射光栅
如果增加狭缝的个数,衍射条纹的宽度将变窄,亮度将增加
衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件
第六节
光的偏振
偏振现象
自然光:
包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿着各个方向振动的光波的强度相同
偏振光:
通过偏振片的光波,在垂直于传播方向的平面上,沿着某个特定的方向振动,这种光叫做偏振光(实验表面,光是一种横波)
偏振现象的应用
相机前的偏振镜、电子表的液晶显示
第七节
光的颜色色散
光的颜色、色散
1、不同颜色的光,波长不同
2、含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散
3、含有多种颜色的光被分解后,各种光色按其波长的有序排列就是光谱
薄膜干涉的色散
竖直放置的肥皂薄膜受到重力的作用,下面厚、上面薄,因此在膜上不同的位置,来自前后两个面的反射光路程差不同,在某些位置,这两列波叠加后相互加强,出现了亮条纹;在另一些位置,叠加后相互削弱,出现了暗条纹
衍射时的色散
衍射时不同光的亮条纹的位置不同,于是各种色光就区分开了,这个现象是光在衍射时的色散
折射时的色散
一束白光经过棱镜而被折射后,在屏上的光斑是彩色的,这说明在折射过程中发生了色散
在同一种物质中,不同波长的光波的传播速度不一样,波长越短,波速越慢
第八节
激光
激光的特点及其应用
1、传递信息
2、平行度非常好,传播距离远
全系照相
同一束激光被分为两部分,一部分直接照射到底片上,另一部分通过被拍摄物反射后再到达底片。
参考光和物光在底片上相遇时发生干涉,形成复杂的干涉条纹。
底片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光的强弱。
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第十四章电磁波
第一节
电磁波的发现
伟大的预言
1、变化的磁场产生电场2、变化的电场产生磁场3、麦克斯韦推断:
如果在空间某区域中有周期性变化的电场,那么它就在空间引起周期性变化的磁场;这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是,变化的电场和变化的磁场交替产生,由远及近地向周围传播。
(空间可能存在电磁波)
电磁波
1、电磁波是横波
2、电磁波的速度等于光速
赫兹的电火花
赫兹观察到了电磁波的反射、折射、偏振和衍射等现象,还通过测量证明电磁波在真空中具有与光相同的速度
第二节
电磁振荡
电磁振荡的产生
变化的电流产生变化的磁场,电能全部转化为磁能,变化的磁场又产生变化的电流,磁能全部转化为电能
大小和方向都做周期性迅速变化的电流,叫做振动电流,产生振荡电流的电路叫做振荡电路
电磁振荡的周期和频率
电磁振荡完成一次周期性变化所需要的时间叫周期,1s内完成的周期性变化的次数叫做频率。
如果没有能量的损耗,也不受其他外界影响,这时的周期和频率叫做振荡电路的固有周期和固有频率
第三节
电磁波的发射和接收
无线电波的发射
1、要有足够高的振荡频率2、振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,这样才能有效地把能量辐射出去3、实际应用中的开放电路,线圈的一端用导线与大地相连,这条导线叫做地线;线圈的另一端与高高地架在空中的天线相连4、在电磁波发射技术中,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制5、一种调制的方法是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变,这种调制叫做调幅
无线电的接收
1、使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐
2、调制的逆过程叫解调
第四节
电磁波与信息化社会
电磁波与信息的传递
电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输,也可以实现无限传输
电视
通过天线接收带有信号的电磁波,经调谐,解调将信息传送到显像管
雷达
通过接收物体反射回来的无线电波来给物体定位
移动电话
通过发送和捕捉电磁波来传递信息
因特网
第五节
电磁波谱
电磁波谱
按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱
无线电波
波长大于1mm的电磁波是无线电波
红外线
波长比红色光波长,比无线电波短的波线
可见光
可以看见的光波叫可见光,频率在760-400nm
紫外线
波长比紫色光波短,比X射线长的波线
X射线和γ射线
波长比紫外线更短的电磁波
电磁波传递能量
电磁波是运动中的电磁场,它可以传递能量
太阳辐射
阳光从太阳辐射出来,其中含有可见光、无线电波、红外线、紫外线、X射线、γ射线
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第十五章相对论简介
第一节
相对论的诞生
经典的相对性原理
力学规律在任何惯性系中都是相同的,这个论述叫做伽利略相对性原理
相对性原理与电磁规律
不论光源与观察者做怎样的相对运动,光相对于观察者的速度都是一样的
狭义相对论的两个基本假设
1、狭义相对性原理:
在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的
2、光速不变原理:
真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
第二节
时间和空间的相对论
“同时”的相对性
车厢内光源发出光波,车厢内的人观察光波到达两壁所用的时间相同;车厢外的人观察光波到达两壁所用的时间不同
长度的相对性
一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小
时间间隔的相对性
时空相对性的验证
相对论的时空关观
相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
第三节
狭义相对论的其他结论
相对论速度变换公式
相对论质量
质能方程
第四节
广义相对论简介
超越狭义相对论的思考
一个星球的运动不能够以光的速度影响到另一个星球,万有引力理论无法纳入狭义相对论的框架
广义相对性原理和等效原理
广义相对性原理:
在任何参考系中,物理规律都是相同的
等效原理:
一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价
广义相对论的几个结论
物质的引力使光线弯曲
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