大学物理课程期末论文
05109332山煜玺【题目】德布罗意与物质波的发现
【关键词】德布罗意物质波科学方法启示
【摘要】本文介绍了德布罗意发现物质波的经过，探讨其带来的新的科学方法，以及对未来研究的思索与启示。
【Abstract】The article describes the passes of how
de Broglie found the matter wave.,explore the new scientif ic methods to bring,as well as reflections and inspiratio n for future researchs.
【Key Words】de Broglie matter wave scientific meth ods inspiration
【正文】
1简介
L.德布罗意（Louis-vector de Brogile,1892-1987）是波动力学的伟大先驱之一,1929年，他因为发现电子的波动性而获得了诺贝尔物理学奖。他的成长历程充满了传奇：从文才到战士，从历史系的文科生到波动力学之巨擎，其人其事令人称奇。在20年代初，他在当时上无实验支持的情况下，大胆的断言所有物质皆具有波粒二相性，并创立了物质波理论，完成了波和粒子观念的伟大综
合,为波动学的建立奠定了基础。L.德布罗意还在量子力学、相对论、非线性理论以及他的治学方法都给我们留下了丰富的科学遗产。
2成就的背后
L.德布罗意1892年8月15日出生于法国塞纳河畔一座名叫迪埃善的小城镇里，他的祖先居住在意大利同法国接壤的皮蒙性高原上，是那里的名门望族。自17世纪起，家族一直在军事,政治上替法国效力，其中有许多人政界和军事界功绩卓著而受封赏，因此，整个家族的名声显赫于整个法国。L.德布罗意的父亲维克多.德布罗意（victor de broglie）公爵是家族第一位公爵的第七代子孙，是一位卓越的政治家，曾担任过法国首相等要职。维克多共有五个子女，长子M.德布罗意（Mauricede Broglie，法国著名的x射线专家），次子L.德布罗意。1906年，维克多因病去世，从此，比L.德布罗意年长17岁的M.德布罗意就担负起父亲的责任，并照料着他的生活及教育，同时也在改变L.德布罗意的生活。M.德布罗意早年毕业于马塞大学，1908年从海军退役下来，此后他一边在法国著名的物理学家郎之万（paul langerin）的指导下攻读博士学位，一边在自己的私人实验室里从事他酷爱的物理实验研究。
父亲的去世意味着哥哥直接影响，引导着弟弟，也意味着弟弟对科学有最近距离的接触。在中学时期，L.德布罗意就已显露出他的文学才华，那时最感兴趣的学科是历史。1909年，L.德布意罗去巴黎大学文学院，学习历史。1910年，仅仅用了一年的时间，年仅18岁的他就获得了历史学位，并因成绩优秀，而留在巴黎大学文学院任教。在法国，自那破仑时期就已经掀起了崇尚科学的热潮。虽然近代科学的中心已不在法国，但是法国科学界依然人才辈出，譬如：布里渊，朗之万和庞加莱等著名物理学家。这些社会因素给L.德布罗意走上科学道路提供了先决条件。
当L.德布罗意还在学习历史的时候，他就拜读了庞加莱的名著《科学的价值》和《科学与假设》，著作中的物理问题以及哲学问题吸引了他，并且产生了浓厚的兴趣。后来L.德布罗意回忆说：是哲学归纳法和庞加莱的著作把他引到科学的征途的。哥哥M.德布罗意的影响是L.德布罗意走上科学之路的重要因
素。并对L.德布罗意坚定学习物理起着自关重要的作用，不仅是他的工作使L.德布罗意耳闻目染，还直接最快的让L.德布罗意获得物理学方面的重要的资料。值得一提的是，在1911年秋，首届索尔维（solvary）会议在布鲁塞尔召开，M.德布罗意以秘书的身份参加了会议。会议的议题是辐射理论和量子。爱因斯坦，普郎克等一批世界级的物理学家在会议上做了精彩的发言。并且科学家们还进行了热烈的讨论。后来M.德布罗意整理了会议的报告和会议记录，其中就有普郎克关于黑体辐射的报告，爱因斯坦的固体化热的研究的报告。L.德布罗意从他哥哥那里得到了会议的全部资料，并且对量子之迷产生了极大的兴趣。
几十年后L.德布罗意回忆到：在我血气方刚的岁月里，非常热衷于那些曾被讨论的问题，决心尽我毕生精力去解开迷人的量子之迷，这量子之迷早在10年之前就被普郎克引入到理论物理中。在这些外界因素的作用之下，L.德布罗意彻底放丢了历史，走进了物理的殿堂。1911年底，L.德布罗意转入到巴黎大学科学院学习物理，他自学了所有的物理基础知识以及庞加莱，洛伦兹，朗之万，玻尔兹曼和吉布斯等科学家的经典著作。并且研究了普郎克和爱因斯坦关于量子论和相对论的论文。这使他大大提高了专业水平，并掌握了近代物理的精髓，了解到当时物理学的前沿。这使他后来研究的方向成为必然。
经过刻苦努力短短的两年时间,L.德布罗意于1913年就取得了科学学位，这也显露出他的科学才能。也就在L.德布罗意取得科学学位的当年，他遵照法国法律应召入伍。不久第一次世界大战爆发，他不得不滞留在部队里，直到1919年为止。他在法国服役期间主要是在埃菲尔铁塔及其附近从事无线电技术方面的维护和修理工作。这也使得有机会亲身从事科学实践的乐趣和价值。但对物理的研究中断了6年，对他来说，对物理界来说都是巨大的损失。M.德布罗意回忆说：懊悔于他的思考关于量子理论和相对论的基本问题的打断，他抱怨他的原动力曾被摧毁，而且花了他好几年的时间才恢复过来。第一次世界大战结束后，L.德布罗意全身心的投入物理学的研究之中。1920年-1924年，他在朗之万的指导下攻读物理学博士学位，此外抽分时间到哥哥的实验室从事x射线实验研究。就是在这段时间里他为物理学做出了重大贡献。
3．物质波理论的诞生
十九世纪末期，物理学理论在当时看起来以发展到相当完善的阶段。那时，一般的物理现象都可以以相应的理论加以解释说明：运动现象有牛顿力学的规律；电磁现象总结为麦克斯韦方程；光现象有光的波动理论，后来也总结为麦克斯韦方程；热现象有玻尔兹曼，吉布斯等人建立的统计物理学。在这种情况下，当时许多人认为物理现象的基本规律已完全被揭露，剩下的工作只是将这些规律的应用问题。这种把当时物理学的理论认为最终理论的观点显然是错误的。就在物理理论取得上述重大成就之时，人们发现新的物理现象，如：黑体辐射能量得分布，光电效应，原子的光谱线系以及固体在低温下的比热等现象。这些现象用经典理论无法做出完全的解释。如：维恩（wien），瑞利（ray leigh）和金斯（jeans）分别运用热力学和经典电动力学和统计物理来研究黑体辐射能量分布，但研究的结果不完全符合。一部分科学家有开始进行新的探索，并很快就有大的发现。1900年普郎克（planc）引进了量子的概念。他假定黑体是以为能量单位不连续地发射和吸取频率为的辐射，能量单位称为能量子，h是普郎克常数（h= 6.626×10-34）j×s，基于这样的假定，普郎克得到了于实验结果符合得很好的黑体辐射公式。这样很好的解决了黑体辐射问题。后来，第一个肯定光除了波动性外，还具有微粒性的爱因斯坦（einstain）用光电子（或光子）成功解释了光电效应，（同样运用e=hu）。接着康普顿（compton）效应的发现，进一步证实了光具有粒子性，也就在那个时期，玻尔也建立原子结构的玻尔理论，玻尔的理论虽然取得一些成就，但他也存在着很大的困难。这个理论只能应用到简单的氢原子，并且这个理论只能求出谱线的频率，而不能求出谱线的强度。
这些伟大成就的不足，也就预示着，促进着一种理论的诞生。L.德布罗意在吸收这些新理论的同时，并且做出进一步的推断。1922年11月，L.德布罗意一篇题为《黑体辐射与光量子》的论文，这是他物质波理论诞生的先声。德布罗意在文中采用了爱因斯坦的光量子假设，但也有不同之处。他把光视作为由静止质量为m。，速度v=cβ(β=v/c)的光原子构成的气体，其中β非常接近1，m0极小，他估计m0<=10-50g，但不为零。基于这个观点，他把一个有静止质量的光原子同一个能量子hυ联系起来，
即w=hυ=mc^2,
进一步推导出p=mv=h/λ
L.德布罗意这两个方程式含义是深刻而伟大的，它暗示着德布罗意的光原子具有波粒二象性，于是，这就为他辅设了通向光和物质都具有波粒二象性的道路。
从1922年到1923年夏，德布罗意一直在思考能否将他的光原子的波粒二象性推广到一般物质，特别是电子上呢？这是一个重大而独创的问题，1923年夏，L.德布罗意跨越了革命性的一步。仅在两个月内他连续在法国科学院会议通报上发表了3篇重要的论文，公布了他的理论。物质波理论终于诞生了。
第一篇《波与量子》在文中，德布罗意考虑了一个静止质量为m0，速度v= cβ的粒子的运动，他认为该粒子应存在着一个内在周期性现象，在以速度为v 运动的参照系中，粒子的内频率应为，但从静止的观察者来看，粒子应有两种不同的周期频率,根据相对论效应，观察者测得频率却是虽然r1与r之间存在差异，为解决这个问题。德布罗意引入虚波，这个与运动粒子相缔合的虚设波，相速度c/β和频率v传播，并证明了：只要粒子的内在周期性与虚设波在一时刻相位相同的话，那么由于，则他们将总是同相位的，并且给出位相相同的必要条件：虚设波必定要以相速度c/β传播，这样通过引入虚设波将粒子在运动时的内在周期性现象与粒子运动之间联系起来。接着，德布罗意将他的虚设波引用到原子中的电子上。只有假设电子的虚设波与电子的内在周期性现象有相同的相位，那么就可以得出电子的运动是稳定的，而这一稳定条件与玻尔--索末非的量子条件不谋而合。同时，这也给玻尔--索莫非的量子条件提供了一种合理的物理解释。第二篇论文是《光量子衍射与干涉》，在文中他提出，因为虚设波的相速度c/β高于c，会阻碍它携带任何能量，并且他证明了粒子的运动速度严格的等于相波的群速度。在文中他还将虚设波改称为相波。这是他将相波同运动的粒子联系在一起，他指出光的衍射与干涉现象是由于光原子在通过狭缝时它各自的相波相互干涉所致，并且他大胆的预言：通过足够小的小孔的一束电子应该也存在衍射现象。这也是他明确地提出了电子具有波动性。
之后，德布罗意将它的理论进一步的推广到所有的粒子。也就是第二篇论文发表的第三十天，德布罗意发表了《量子，气体分子与运动论和费马原理》。在文中他以更加准确的方式重新阐述了他的相波理论：……相波与任何粒子相联
系，并且粒子的内部周期性总是相同；相波的频率和速度由粒子的能量和速度所决定。他还在文章的结尾探讨了费马原理与建立波动力学的关系。这篇文章L.德布罗意完善了它的物质波理论。这些文章发表之后并没有引起科学界足够的重视,甚至还有讽刺的言论。但L.德布罗意顶着社会的压力，坚持自己的观点。1 924年11月，L.德布罗意向巴黎大学科学院提交了的博士论文《量子理论的研究》。在这篇文章里L.德布罗意系统整理并完善了它的物质波理论。后来，后来爱因斯坦看到这篇论文后赞叹道：“序幕的一角被L.德布罗意揭开了”。4年之后（1927年）戴维孙和革末以及汤姆孙分别进行了电子束在晶体上的衍射试验，证实了德布罗意关系的正确，明确了电子的波动性，L.德布罗意当年就登上了物理学的最高奖台，之后科学家们很快地用实验证明了中子、质子、原子等微粒都具有波动性，这就进一步证明了物质波理论的正确性。
物质波理论的提出并被确认，是一种开拓性的工作，具有深远的意义：一）物质波的发现给科学界思想上一次深刻的革命。使人们认识到物质波的诞生和发展过程，是充满了矛盾和斗争的过程。一方面，新现象的发现暴露了微观过程内部的矛盾，推动人们突破经典论文的限制，提出新的理论；另一方面，不少的人，包括对物理学有过贡献的人，他们的思想不能随变化了的客观情况而变化，不愿承认经典理论的局限性，总是企图把新发现的现象或提出的新思想纳入经典物理论的框架之内。在经典物理中，我们说的粒子是指它具有质量、电荷、自旋等个体性，而且具有确定的位置和动量，即粒子的运动具有确定的轨道。而物质波理论的诞生完全打破了这种粒子的定义。使人们对微观客体的认识更深入，更本质。二）物质波理论间长期以来被认为性质完全不同的两个物理概念---动量与波长用普朗克常数h有机的联系起来了，从而将粒子性与波动性融于同一客体中。这一点可与狭义相对论中只能关系式相内似。在这个关系式中，利用光速c这个常数将两个性质不同的物理量--质量和能量有机地联系在一起。三）物质波理论的诞生标志着波和粒子概念一次全面大综合。有牛顿提出的微粒说曾盛行一时，且到19世纪初光的干涉、衍射等现象被发现后，光的微粒说才被波动说所动摇，19中后期揭示出光的电磁本质，一直到爱因斯坦的光量子的提出。在这漫长的时间里，科学家进行了大量的争论。并且波粒二象性纯粹是想都不敢想的想法。随着物质波理论的确认，波和粒子概念结束了分歧，完成了伟大的综
合。不仅如此，还启发了玻色，去完成波色--爱因斯坦的量子统计照亮了薛定鄂创立的波动力学道路，还激励了许多科学家在量子方面的研究，使量子力学、原子物理学迅速的发展。
4德布罗意的科学方法
总结德布罗意的整个研究过程，他的科学方法主要有三条：一、敏锐的科学观察力和吸收前人的长处。二、巧妙地利用假说。三、大胆地类比。
L.德布罗意对爱因斯、玻尔等科学家成果有着敏锐的洞察力，并能快速吸收他们的长处。一、L.德布罗意找到物质波理论的思路有三条：（1）是源于爱因斯坦19505年关于光量子的论文,以及爱因斯坦后来的一些工作，即光不仅具有能量，而且还具有动量，这已使光具有波粒二象性。L.德布罗意在科学研究方面一直追随爱因斯坦，他曾经撰文到：自从19岁，我开始转向理论物理的研究以后，我一直是爱因斯坦及其学术工作的狂热崇拜者，……总之在我学习的每一领域，我对这位伟大思想家学术造诣的崇拜与日俱增。爱因斯坦在创造相对论时，巧妙运用了统一性思想方法把根本毫无相干的空间和时间密功缔合起来了。L.德布罗意吸取了爱因斯坦思维方法把实物粒子的粒子性与波动性结合起来。（2）波尔的量子条件自身直接提示L.德布罗意电子具有波动性。波尔的理论是：原子中电子沿一定轨道运行，服从古典力学的运动方程，就像行星绕日运动一样；定态和能量的不连续性则由量子化条件来定。条件是：角动量的大小L只许为的整数倍。即。L德布罗意在研究时，意识到这种不连续性或的整数倍，就是电子内在的周期性。并进一部提出虚设波，从而得到电子的虚设波同其内在周期性现象同相位，那么就可以证明电子的运动是稳定的。（3）康普敦效应的发现，进一步证实了光具有粒子性。这也正与他认为X射线具有波粒二象性不谋而合，康普敦效应的发现是利用X射线被轻元素中的电子散射后，波长随散射角的增大而增大，按照经典电动力学，电磁波被散射后波长不应改变。如果把这个过程看作是光子与电子的碰撞过程，则康普敦效应就可以得到完满的解释。因为实验是利用X射线（X射线是光的一种）。实际上直接说明了X射线具有粒子性。L.德布罗意很长一段时间在哥哥的X射线试验室工作，他很早就认为X射线具有波粒二象性。康普敦效应的发现，大大促进了，坚定了他的想法。当然L.德
布罗意在吸收前人的成果时，是科学的，批判式的吸收，定态的问题上他没有吸收M.布里渊的：以态说法。但是M.布里渊在论文中首次将粒子所产生的波放在一起研究，这又给他有益的启迪。二．L.德布罗意还巧妙地利用了假说。L.德布罗意对假说法早就有所了解，早年他曾读过庞加莱的《科学与假设》，对假设法已有所了解。但是在运用假设法时，L.德布罗意一直坚持唯物主义的思想倾向，他一直追随了爱因斯坦的实在论思想路线。L.德布罗意的假说不是凭空而说，他是在一些研究成立的前提下做出进一步的推测，预言。在他物质波假说之前，他已经获得大量的信息：光的波粒二象性，玻尔的量子条件自身直接提示电子具有波动性，康普顿效应从侧面也肯定了他认为的x射线的双重性。这都为他的假设铺平了道路。三、L.德布罗意在他的研究过程还运用类比的方法。他有这样的观点：几何光学是波动光学的近似，几何光学的规律可以归结为费马的最小光程原理。经典力学的基本规律可以归结为最小作用原理。二者在数学形式上完全类似。是否经典力学也是一种波动力学的近似呢？L.德布罗意在论文<<量子,
气体分子运动论和费马原理>>的结尾探讨了费马原理与建立波动力学的关系.他认为粒子的运动轨道可以由相波的射线来决定,而相波的射线必能被费马原理所能描述,另一方面,对力场中的变速运动,粒子的轨道由莫泊丢变分原理决定,即这即是说费马原理与莫泊丢原理在形式上是一致的。因此，他总结说：几何光学与波动力学的两大原理与莫泊丢原理的联系因此而得以明朗化。L.德布罗意通过费马原理与莫泊丢原理地类比暗示了：波动力学与经典力学的关系，类似于波动光学与几何光学的关系，这为后来薛定谔创立波动力学提供了思想方法。
5．思索与启示
面对这位迅速闯入物理学并迅速为物理学的进展作出杰出贡献的科学家，我们心中充满的是惊讶与从崇敬之情。L.德布罗意给我们留下了不少科学遗产，除了他的物质波理论之外，还有物理学的思想方法，最重要的应该是他大胆突破旧的理论束缚，基于实验事实成新科学概念，在巧妙地利用假说，构建新的理论框架的科学创新精神。在爱因斯坦提出光量子假说以后，许多物理学家仍然只是把它当作修补经典理论的假说而已，并没有意识到光量子的价值，而L.德布罗意则不然，以他特有的敏锐，意识到波动性与粒子性后面的深刻本质。并结合自
己对x射线地研究以及对前人成果地研究，顶着权威物理学家说他是异想天开的压力，大胆地揭开物质粒子的二象性。他运用的对比法为后来的波动力学提供了重要的思想方法。
【参考文献】百度百科《大学物理》第五版
九江学院 Jiu jiang university 课程小论文（设计）题目：机械振动 院系：******** 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：陈冬 年级：****** 学号：***号 指导老师：**** *****年**月**号
机械振动： 机械振动在介质中的传播称为机械波（mechanical wave）。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生；机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波（例如光波）可以在真空中传播；机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波；机械波与电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。关键字：波源介质横波纵波 波源 波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量，并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件，也是电磁波形成的必要条件。波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。 介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中，介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时，机械波不会产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。横波 物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，称作横波。在横波中，凸起的最高处称为波峰，凹下的最低处称为波谷。
绳波是常见的横波。 纵波 物理学中把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波，称作纵波。质点在纵波传播时来回振动，其中质点分布最密集的地方称为密部，质点分布最稀疏的地方称为疏部。 声波是常见的纵波。 波长 沿着波的传播方向，两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离称作波长，常用λ表示。在横波中，波长等于“波峰-波峰”的长度或“波谷-波谷”的长度；在纵波中，波长等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的长度。 频率与周期 波上任意一个质点完成一次全振动所需时间称为周期，常用T 表示；介质中的质点每秒完成全振动的次数叫做波的频率，常用f 表示。频率是周期的倒数。 波速 波速为波长和频率的乘积（v=λf ），表示波在的传播速度。机械波在特定介质中的传播速度是固定的。 所以m k 1412.0+= λ ，则f=Hz k v )14(50+=λ (K=0,1,2,3,……) 例．一列横波沿x 轴传播，波速大于6m/s ，当位移x 1=3cm 处的 A 质点在x 轴上方最大位移处时，位于x 2=6cm 处的 B 质点恰好在平衡 位置，并且振动方向沿y 轴负方向，试求这列波的频率f. 解：
武汉工程大学邮电与信息工程学院大学物理实验课程论文 论大学物理试验数据处理 姓名：陈凯旋 学号： 6502150203 系别：机械与电气工程系 专业：自动化 年级班级：15自动化02 指导教师：张乐 2016年11月1日
论大学物理实验数据处理 摘要：本文基于电磁场理论，得出了单色平面光波在左手材料中传播时其电场强度、磁场强度和波矢量遵循左手螺旋关系。解释了逆多普勒效应，负折射现象。重新推导出了单色平面光波从真空中投射到左手介质中的菲涅尔公式，并且讨论了电磁波从真空中到左手介质中的一种特殊的光学现象，由此得出了存在两个布儒斯特角。（楷体小四） 关键词：电磁场理论；左手材料；负折射率；布儒斯特角（楷体小四） 引言 1967年，前苏联物理学家Veselago发表了一篇文章首次提出了一种假想材料即左手材料。其实自然界中尚未发现介电常数ε和磁导率μ都为负值的材料。此材料需要通过人工获得。因此，在此领域的研究进展一直处于停滞阶段。直到1996年，英国皇家学院的Pendry提出了通过巧妙的设计结构来实现负的介电常数的材料。接着在1999年他又提出了可以用开口谐振环阵列来构造磁导率为负的人工介质[]1。（参考文献以上标的形式标出）从此，该课题越来越热。具有突破性进展的是2000年美国加州大学Smith将两者结合起来，首次制备出了一维的左手材料。2001年，Shelby制备出了二维的左手材料，并从实验上验证了负折射率材料的负折射现象。被“Science”杂志评为2003年度十大科技突破之一[]2。2003年美国Parazzoli等人及Hauck等人分别进行了一系列实验，清晰地展示了负折射现象。2006年，我国东南大学毫米波实验室的崔铁军教授领导的研究小组提出了一种能使磁导率为负的双螺旋共振结构[]3。一系列的研究成果引起了众多学者的关注，使得左手材料的研究成为国际电磁学界的一个引人注目的前沿领域。（宋体，小四，英文，Times New Roman） （正文部分3000字左右） 1.电磁波在介质界面上的反射和折射（一级标题，宋体四号，加黑）（内容宋体小四） 1.1电磁波在右手介质界面上的反射和折射（二级标题宋体小四，加黑） （内容宋体小四） （正文中图要有标题，示例如下）
大学物理（下）期末考试试卷 一、 选择题：（每题3分，共30分） 1. 在感应电场中电磁感应定律可写成?-=?L K dt d l d E φ ，式中K E 为感应电场的电场强度。此式表明： (A) 闭合曲线L 上K E 处处相等。 (B) 感应电场是保守力场。 (C) 感应电场的电力线不是闭合曲线。 (D) 在感应电场中不能像对静电场那样引入电势的概念。 2．一简谐振动曲线如图所示,则振动周期是 (A) 2.62s (B) 2.40s (C) 2.20s (D) 2.00s 3．横谐波以波速u 沿x 轴负方向传播,t 时刻 的波形如图,则该时刻 (A) A 点振动速度大于零, (B) B 点静止不动 (C) C 点向下运动 (D) D 点振动速度小于零. 4．如图所示,有一平面简谐波沿x 轴负方向传 播,坐标原点O 的振动规律为)cos(0φω+=t A y , 则B 点的振动方程为 (A) []0)/(cos φω+-=u x t A y (B) [])/(cos u x t A y +=ω (C) })]/([cos{0φω+-=u x t A y (D) })]/([cos{0φω++=u x t A y 5． 一单色平行光束垂直照射在宽度为 1.20mm 的单缝上，在缝后放一焦距为2.0m 的会聚透镜,已知位于透镜焦平面处的屏幕上的中央明条纹宽度为2.00mm ，则入射光波长约为 （A ）100000A （B ）40000A （C ）50000A （D ）60000 A 6．若星光的波长按55000A 计算，孔镜为127cm 的大型望远镜所能分辨的两颗星2 4 1
大学物理课程论文 系别：能源工程系 班级：13应化 姓名：苟昱
引言 我们每个人时时刻刻都在不自觉地运用物理知识。并且，物理学与我们的生活联系最为紧密，物理现象大量的存在于我们周围，如雨后天晴的彩虹，湖水沸腾等。都可以从物理知识中得到答案。因此，我们要充分了解物理是源于生活也是解决生活问题的基本工具。运用所学知识，解决生活中的问题，这能够增加我们的感性认识，增强生活实际的联系。 物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学。在现代，物理学已经成为自然科学中最基础的学科之一。 物理是一门实用性很强的科学，与工农业生产、日常生活有着极为密切的联系。物理规律本身就是对自然现象的总结和抽象。它与我们的生活息息相关，密不可分！ 关键词：生活物理，物理应用，杨氏模量
在大学物理课程上，我们做了众多物理实验，然而今天就由我来介绍一下弹性模量，和它在生活中的应用。 弹性模量Elastic Modulus，又称弹性系数，杨氏模量。如今，随着科技的不断发展，弹性模量变成了工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量，如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。在日常生活中，弹性模量的应用与测量在许多领域有重要的作用，就好像混凝土的弹性模量如果不够，使建筑变形而不能正常使用，就很容易发生事故造成经济损失，甚至人员伤亡。 我们在实验中测得的杨氏模量，它是沿纵向的弹性模量，也是材料力学中的名词。1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的结果而命名。根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理量，仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。 杨氏弹性模量是选定机械零件材料的依据之一，是工程技术设计中常用的参数。杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义，还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。
大学物理课程论文 —大学物理课程与电子信息工程专业的关系及大学 物理的重要性 作者: 学校： 专业：电子信息工程 班级：电信114班 学号：
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大学物理课程与电子信息工程专业的关系及大学物理的重 要性 内容摘要：不论是电子科学还是信息科学，都与物理有着密切的联系，物理学是一门广泛而基础的学科，涉及到了声、光、电、力、热、原子等诸多方面的知识内容。在电子信息科学中，电路的设计，无线电信号的处理等都源于物理学的能量以及电磁学内容。因此，设置大学物理课程，以及掌握大学物理大纲所要求的知识内容，可以为我们以后更好的学习电子知识，掌握电子信息工程专业的核心知识打下坚实的基础。 关键词：大学物理电子信息工程关系基础 一、物理学 物理学—研究物质、能量和他们相互作用的科学—是一项国际事业，它对人类未来的进步起着关键的作用。 物理学是自然科学的基础，也是当代工程技术的重大支柱，是人类认识自然，优化自然，造福于人的最有活力的带头科学，回顾物理学发展的全过程，可以加深我们对物理学重要性的认识。 二、大学物理课程的内容 大学物理课程的内容包括有经典物理和近代物理。经典物理部分主要包括：经典力学、热学、电磁学、光学等；近代物理部分主要包括：狭义相对论力学基础、量子力学基础、固体能带理论简介等。经典物
理在科学技术领域仍然是应用最广泛的基础理论，而且也是学习近代科学技术新理论、新知识的重要基础理论，在大学物理的学习中对经典物理内容仍应予以重视；大学物理中的近代物理知识是学生今后学习近代科学技术新理论，新知识所必须的近代物理基础理论知识。三、开设大学物理课程的目的 一方面在于为学生较系统地打好必要的物理基础；另一方面使学生初步学习科学的思想方法和研究问题的方法。通过学习能对物质最普遍、最基本的运动形式和规律有比较全面而系统的认识，掌握物理学中的基本概念和基本理论以及研究问题的方法，同时在科学实验能力、计算能力以及创新思维和探索精神等方面受到严格的训练，培养分析问题和解决问题的能力，提高科学素质，努力实现知识、能力、素质的协调发展。大学物理课是我校理工科各专业学生的一门重要必修基础课。打好物理基础，不仅对学生在校学习起着十分重要的作用，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术，不断更新知识都将产生深远的影响。 四、电子信息工程专业介绍 电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。现在，电子信息工程已经涵盖了社会的诸多方面，像电话交换局里怎么处理各种电话信号，手机是怎样传递我们的声音甚至图像的，我们周围的网络怎样传
**大学学年第一学期期末考试卷 课程名称大学物理（下）考试日期 任课教师 ______________试卷编号_______ 考生姓名学号专业或类别 题号一二三四五六七总分累分人 签名题分40 10 10 10 10 10 10 100 得分 考生注意事项：1、本试卷共 6 页，请查看试卷中是否有缺页。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 部分常数：玻尔兹曼常数 k 1.38 10 23 J / K , 气体普适常数 R = 8.31 J/K.mol, 普朗克常量h = 6.63 10×34 J·s，电子电量e 1.60 10 19 C； 一、填空题（每空 2 分，共 40 分） 1. 一理想卡诺机在温度为 27℃和 127℃两个热源之间运转。若得分评卷人 使该机正循环运转，如从高温热源吸收1200J 的热量，则将向低 温热源放出热量 ______J； 2.1mol 理想气体经绝热自由膨胀至体积增大一倍为止，即 V22V1则在该过程中熵增S_____________J/k。 3.某理想气体的压强 P=105 Pa，方均根速率为 400m/s，则该气 体的密度 _____________kg/m3。 4.AB 直导体长为 L 以图示的速度运动，则导体中非静电性场强大小 ___________，方向为 __________，感应电动势的大小为 ____________。
5 5.平行板电容器的电容 C为 20.0 μ F，两板上的电压变化率为 dU/dt=1.50 × 10V/s ，则电容器两平行板间的位移电流为___________A。 6. 长度为 l ，横截面积为 S 的密绕长直螺线管通过的电流为I ，管上单位长度绕有n 匝线圈，则管内的磁能密度w 为 =____________ ，自感系数 L=___________。 7.边长为 a 的正方形的三个顶点上固定的三个点电荷如图所示。以无穷远为零电 势点，则 C 点电势 U C =___________；今将一电量为 +q 的点电荷 从 C点移到无穷远，则电场力对该电荷做功 A=___________。 8.长为 l 的圆柱形电容器，内半径为R1，外半径为R2，现使内极 板带电 Q ，外极板接地。有一带电粒子所带的电荷为q ，处在离 轴线为 r 处（ R1r R2），则该粒子所受的电场力大小F_________________；若带电粒子从内极板由静止飞出，则粒子飞到外极板时，它所获得的动能E K________________。 9.闭合半圆型线圈通电流为 I ，半径为 R，置于磁感应强度为B 的均匀外磁场中，B0的方向垂直于AB，如图所示。则圆弧ACB 所受的磁力大小为 ______________，线圈所受磁力矩大小为__________________。 10.光电效应中，阴极金属的逸出功为2.0eV，入射光的波长为400nm ，则光电流的 遏止电压为 ____________V。金属材料的红限频率υ0 =__________________H Z。11．一个动能为40eV，质量为 9.11 × 10-31 kg的电子，其德布 罗意波长为nm。 12．截面半径为R 的长直载流螺线管中有均匀磁场，已知 dB 。如图所示，一导线 AB长为 R，则 AB导线中感生 C (C 0) dt 电动势大小为 _____________，A 点的感应电场大小为E。
《大学物理下》课程小论文基本要求 ①以宿舍为单位，一个宿舍写一篇，用word写并打印，1500字左右。最好原创。 ②打印稿必须排版工整，引文必须标明出处。参考文献3篇以上，参考文献要是公开发表的论文，不要书，不要网页内容。 中国知网上面有很多文献，从学校主页进入，点“图书馆”，查询相关数据库。 ③内容： 1、物理学电磁学及近代物理相关内容； 2、对物理学的认识，物理学是什么，有什么重大作用。生活中什么现象，什么设备，什么仪器用到了哪方面的物理知识； 3、物理学原理与工业革命或者与现代技术间的联系； 4、物理学导致的各种生活观念的变革； 5、3D技术的发展与展望； 6、干涉或衍射在精密仪器的应用； 7、自己某个问题独到的想法； 8、影视节目中体现出的物理学原理。（比如《变形金刚1、2、3》，《全面回忆》等。） 9、你认为电气工程专业应该多讲授哪些物理内容、为什么； 10、光通讯和无线网络搭建； 11、人性化智能家居、智能家电的搭建； 12、计算机模拟某个物理模型。 ④格式： 题目 专业，班级，宿舍成员姓名，学号 摘要： 关键词： 正文 参考文献：正式发表的文献（写清哪个杂志，第几页，什么时候出版的）， 正式发表的硕博士论文（写清哪个学校、机构的论文，论文题目，第几页）。 ⑤评分原则：平时分30分中的20分， 网上原文摘抄最高10分。 整篇论文，符合格式，内容要求。最低12分。 两篇文章完全一样的，宿舍成员最高14分。 电磁学的计算方法，论惯性，光的本性类的文章最高14分。 纯个人感受想法，个人观点，有一定事实依据，最低16分。 网上多个资料引用并有一定个人观点，摘要总结得当，参考文献引用丰富，18分。 提交小论文时间：2013年1月份的第一次大学物理课
浅谈大学物理教学论文范文 摘要：随着教育体制的深化改革，许多新的教学模式和教学方法被广泛应用于教育活 动中，有效推动了教育事业的发展。大学物理作为大学教育体系中的基础性学科，其在各 学科领域中发挥着重要的作用，对学生综合能力和科学素质的提高具有一定的促进作用， 能够实现学生的全面发展。本文就对大学物理教学中多元化教学模式的实践应用进行分析 和探讨。 关键词：大学物理教学;多元化教学模式;实践应用 物理学作为一门重要的自然学科，其基本规律被广泛应用于自然科学的各领域，对社 会的进步和自然科学的发展具有重要的意义。随着科学研究的不断深入，大学各专业设置 更趋向于多元化，不同的专业对大学物理的广度和深度要求有所不同，因此对大学物理教 学质量的要求也越来越高[1]。当前传统的教学模式已经无法满足现代化教育的发展需求，需要从教学的内容、方法和形式等方面创新教学模式，从而促进现代化素质教育的长远发展。 1大学物理教学概述 物理课程作为大学教育体系中的基础性学科，其具有较强的实用性，物理知识被广泛 应用于人们的生活与工作中。当前由于物理课程教材不断更新，高校具有更为丰富的文献 资源，为学生的阅读提供了理论基础，并且多媒体技术在物理教学中的应用，生动诠释了 复杂难懂的物理定理与理论知识，这些都为大学物理教学取得良好成效奠定了基础。一般 来说，每位学生在学习基础、兴趣爱好和认知能力等方面都存在较大的差异性，如果在大 学物理教学中仅仅使用范式的教学模式和教学方法，这样学生会对所学知识感到迷茫，无 法体现学生的个性化发展[2]。因此高校需要不断改革与创新物理教学的教学模式和教学 方法，多层面和多角度激发学生的潜能，引导学生发挥自身的特长，找到适合自身发展的 方向。 2大学物理教学中多元化教学模式的实践探索 对于多元化教学模式而言，其主要是从多层次、多方式和多角度等方面出发，让学生 能够在同一学习环境中充分发挥自身的主观能动。多元化教学模式在大学物理教学中的实践，其具体可从教学方法、教学内容、教学目标、教学资源、教学考核等方面进行分析。 2.1教学方法 多元化教学方法在大学物理教学中的应用实践，其主要表现在以下几点:1案例教学。由于大学物理主要是针对理工科学生所开设，因此教师在进行案例教学的过程中，需要从 学生的具体情况出发，科学选择难易适当的案例，对不同的专业选取不同的教学案例，以 此让每位学生都能参与到教学活动中。例如自动化学院学生，教师可通过列举电磁炉等电 器工作原理让学生学习涡电流、电磁感应等知识;对于材料专业学生而言，教师可利用X
大物结课论文
光现象————地磁场对生命的保护 摘要：我们知道, 空气、阳光和水是生命的三大要素. 但是, 除了这些基本的要素之外, 对于生命的发生和发展, 还有一个几乎与此同样重要,对我们经常起作用, 然而我们又无法直接感到的重要因素, 这就是围绕着我们的地磁场，在浩瀚的宇宙中，地球有幸成为生命的摇篮，依仗于地球生成后的宙境和地理环境，众多的物理因素构建了生命物质的存在条件，也为地球生命提供了保护伞，它有效地削弱宇宙射线对生命的伤害，功不可没。 关键字：保护作用、地球磁场、生命、健康 极光是出现于星球的高磁纬地区上空，是一种绚里多彩的发光现象。极光是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。 无处不在的地磁场影响着我们生活，地球是个富有生命力的星球，它以各种各样的形式释放着
内部的活力。地磁场是地球最基本的物理场，地磁场似乎很深奥，感觉不到它与人类有什么关系的确，它不像空气和水对于人是那么习以为常。没有空气、水，或者空气、水被污染了，人们马上就有感觉。实际上，地磁场也像空气一样，人人都生活在其中。地磁场与空气的差别，最显著之处是它不仅存在于地球表面及其周围，而且存在于地球内部和遥远的太空。如同空气一样，地磁场也随时问和空问的变化而变化，只不过它的变化极其缓慢，往往被人类忽视。古代中国人和希腊人最早知道天然磁石具有吸引力的性质。研究了磁石对生命健康的作用，古代枕磁枕百年耳不聋。地磁场在地球表面形成的磁层,除了能保护地球的大气层不被太阳风吹走, 从而挡住大部分宇宙射线和电磁辐射,造成地球上生命发生和发展的特定生态环境外, 地磁场还直接作用于生物机体的内代谢过程。 在地质历史上地磁场层多次发生倒转(即南北极翻转) 。在极性转向时期,地磁场强度随之减弱, 失去对大气层的保护作用。这时不仅大气质量大量丧失, 臭氧层也遭到更大的破坏,难以屏蔽大量有害宇宙射线的辐射。这就是地质历史上多
《大学物理》课程论文 热力学基础 摘要： 热力学第一定律其实是包括热现象在内的能量转换与守恒定律。热力学第二定律则是指明过程进行的方向与条件的另一基本定律。热力学所研究的物质宏观性质，特别是气体的性质，经过气体动理论的分析，才能了解其基本性质。气体动理论，经过热力学的研究而得到验证。两者相互补充，不可偏废。人们同时发现，热力学过程包括自发过程和非自发过程，都有明显的单方向性，都是不可逆过程。但从理想的可逆过程入手，引进熵的概念后，就可以从熵的变化来说明实际过程的不可逆性。因此，在热力学中，熵是一个十分重要的概念。关键词： （1）热力学第一定律（2）卡诺循环（3）热力学第二定律（4）熵 正文： 在一般情况下，当系统状态变化时，作功与传递热量往往是同时存在的。如果有一个系统，外界对它传递的热量为Q，系统从内能为E1 的初始平衡状态改变到内能为E2的终末平衡状态，同时系统对外做功为A,那么，不论过程如何，总有： Q= E2—E1+A 上式就是热力学第一定律。意义是：外界对系统传递的热量，一部分
是系统的内能增加，另一部分是用于系统对外做功。不难看出，热力学第一定律气其实是包括热量在内的能量守恒定律。它还指出，作功必须有能量转换而来，很显然第一类永动机违反了热力学第一定律，所以它根本不可能造成的。 物质系统经历一系列的变化过程又回到初始状态，这样的周而复始的变化过程称为循环过程，或简称循环。经历一个循环，回到初始状态时，内能没有改变，这是循环过程的重要特征。卡诺循环就是在两个温度恒定的热源（一个高温热源，一个低温热源）之间工作的循环过程。在完成一个循环后，气体的内能回到原值不变。卡诺循环还有以下特征： ①要完成一次卡诺循环必须有高温和低温两个热源： ②卡诺循环的效率只与两个热源的温度有关，高温热源的温 度越高，低温热源的温度越低，卡诺循环效率越大，也就 是说当两热源的温度差越大，从高温热源所吸取的热量Q1 的利用价值越大。 ③卡诺循环的效率总是小于1的（除非T2 =0K）。 那么热机的效率能不能达到100％呢？如果不可能到达100％，最大可能效率又是多少呢？有关这些问题的研究就促进了热力学第二定律的建立。 第一类永动机失败后，人们就设想有没有这种热机：它只从一个热源吸取热量，并使之全部转变为功，它不需要冷源，也没有释放热量。这种热机叫做第二类永动机。经过无数的尝试证明，第二类永动
大学学年第二学期考试B卷 课程名称大学物理（下）考试日期 任课教师____________ 考生姓名学号专业或类别 题号一二三四五六七总分累分人 签名题分40101010101010 100 得分 考生注意事项：1、本试卷共 6 页，请查看试卷中是否有缺页。 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 ε o =×10-12F·m-1、μ =4π×10-7H/m； k=×10-23 J·K-1、R= J·K-1·mol-1、 N A =×1023mol-1、e=×10-19C、电子静质量m e＝×10-31kg， h=× 10-34J·s。 得分评卷人 一、填空题（每空2分，共40分） 1.体积为4升的容器内装有理想气体氧气（刚性分子），测得其压强为5×102Pa，则容器内氧气的平均转动动能总和为_______________J，系统的内能为_______________ J。 2.如图所示，一定质量的氧气（理想气体）由状态a 经b到达c，图中abc为一直线。求此过程中：气 体对外做的功为_ _______________；气体内能的增 加_______________；气体吸收的热量 _______________。 3.一绝热的封闭容器，用隔板分成相等的两部分，左 边充有一定量的某种气体，压强为p；右边为真空，若把隔板抽去（对外不漏气），
当又达到平衡时，气体的内能变化量为_______________J ，气体的熵变化情况是_______________（增大，不变，减小）。 4.有一段电荷线密度为λ长度为L 的均匀带电直线，，在其中心轴线上距O 为r 处P 点有一个点电荷q 。当r>>L 时，q 所受库仑力大小为_______________，当r< 谈谈角动量守恒及其应用 摘要:角动量这一概念是经典物理学里面的重要组成部分，角动量的研究主要是对于物体的转动方面，并且可以延伸到量子力学、原子物理以及天体物理等方面。角动量这一概念范畴系统的介绍的力矩、角速度、角加速度的概念，并且统筹的联系到质点系、质心系、对称性等概念.本文主要对角动量守恒定律和其应用进行论述。对定律本身进行了简略的阐述，并就其守恒条件及其结论进行了定性分析。 正文: 大家也许小时候都有过一个疑问：人们走路的时候为什么要甩手呢？为什么如果走顺拐了会感觉特别别扭呢？一个常见的解释是，为了保持身体平衡。这种解释了和没解释没什么区别的答案是永远正确的，问题是甩手到底是怎么保持身体平衡的？ 原来这一切都是我们大学生所熟知的角动量以及动量守恒的原因，很神奇的是原来用动量守恒可以解决很复杂的问题,但是却用了最简单的方法。 1.角动量：角动量也称为动量矩，刚体的转动惯量和角速度的乘积叫做刚体转动的角动量，或动量矩，单位千克二次方米每秒，符号kgm2/s。角动量是描述物体转动状态的物理量。对于质点在有心力场中的运动，例如，天体的运动，原子中电子的运动等，角动量是非常重要的物理量。角动量反映不受外力作用或所受诸外力对某定点（或定轴）的合力矩始终等于零的质点和质点系围绕该点（或轴）运动的普遍规律。物理学的普遍定律之一。质点轨迹是平面曲线，且质点对力心的矢径在相等的时间内扫过相等的面积。如果把太阳看成力心，行星看成质点，则上述结论就是开普勒行星运动三定律之一,开普勒第二定律。一个不受外力或外界场作用的质点系，其质点之间相互作用的内力服从牛顿第三定律，因而质点系的内力对任一点的主矩为零，从而导出质点系的角动量守恒。W.泡利于1931年根据守恒定律推测自由中子衰变时有反中微子产生，1956年后为实验所证实。角动量是矢量，角动量 L=r×F=r×Fsin 关于半波损失的几个实验验证 姓名：班级：学号： 【摘要】在大学物理的波动光学部分，半波损失是一个重点内容。而进行干涉的相关计算研究时又不得不考虑半波损失的影响。于是本文通过菲涅尔公式分析了半波损失，也从几个比较经典的干涉实验来验证半波损失的存在。 【关键词】半波损失劳埃德镜实验劈尖干涉牛顿环 一．半波损失的基本概念 所谓“半波损失"，就是当光从折射率小的光疏介质射向折射率大的光密介质时，在入射点，反射光相对于入射光有相位突变π，即在入射点反射光与入射光的相位差为π，由于相位差π与光程差λ/2相对应，它相当于反射光多走了半个波长λ/2的光程，故这种相位突变π的现象叫做半波损失。半波损失仅存在于当光从光疏介质射向光密介质时的反射光中，折射光没有半波损失。当光从光密介质射向光疏介质时，反射光也没有半波损失。 实验和理论研究表明光从光疏介质射向光密介质时，在掠入射（入射角接近90度）或正入射（入射角为0度）的情况下，在两种介质界面处反射时相位发生π的突变。这一变化导致反射光的光程差附加了半个波长，称为半波损失。 二．反射光会发生半波损失的原因 反射光的相位跃变情况较为复杂，它有两个转折，一个是入射角θ1>θB(布儒斯特角)和θ1<θB时的情况跃变不同；另一个是折射率n1>n2和n1 大物 结课 论文光现象————地磁场对生命的保护摘要：我们知道, 空气、阳光和水是生命的三大要素. 但是, 除了这些基本的要素之外, 对于生命的发生和发展, 还有一个几乎与此同样重要,对我们经常起作用, 然而我们又无法直接感到的重要因素, 这就是围绕着我们的地磁场，在浩瀚的宇宙中，地球有幸成为生命的摇篮，依仗于地球生成后的宙境和地理环境，众多的物理因素构建了生命物质的存在条件，也为地球生命提供了保护伞，它有效地削弱宇宙射线对生命的伤害，功不可没。关 键字：保护作用、地球磁场、生命、健康极光是出现于星球的高磁纬地区上空，是一种绚里多彩的发光现象。极光是由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，在地球南北两极附近地区的高空，夜间出现的灿烂美丽的光辉。在南极被称为南极光，在北极被称为北极光。地球的极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生。 无处不在的地磁场影响着我们生活，地球是个富有生命力的星球，它以各种各样的形式释放着内部的活力。地磁场是地球最基本的物理场，地磁场似乎很深奥，感觉不到它与人类有什么关系的确，它不像空气和水对于人是那么习以为常。没有空气、水，或者空气、水被污染了，人们马上就有感觉。实际上，地磁场也像空气一样，人人都生活在其中。地磁场与空气的差别最显著之处是它不仅存在于地球表面及其周围，而且存在于地球内部和遥远的太空。如同空气一样，地磁场也随时问和空问的变化而变化，只不过它的变化极其缓慢，往往被人类忽视。古代中国人和希腊人 最早知道天然磁石具有吸引力的性质。研究了磁石对生命健康的作用，古代枕磁枕百年耳不聋。地磁场在地球表面形成的磁层除了能保护地球的大气层不被太阳风吹走, 从而挡住大部分宇宙射线和电磁辐射,造成地球上生命发生和发展的特定生态环境外, 地磁场还直接作用于生物机体的内代谢过程。 在地质历史上地磁场层多次发生倒转（即南北极翻转）。在极性转向时期,地磁场强度随之减弱失去对大气层的保护作用。这时不仅大气质量大量丧失, 臭氧层也遭到更大的破坏,难以屏蔽大量有害宇宙射线的辐射。这就是地质历史上多次生物群体大规模灭绝都发生在地磁场倒转时期的重要原因。一个值得注意的变化是,近百年来地磁偶极矩减少5 % ,如果保持这个下降势头, 再过2 0 0 0 年地磁场将完全消失。近期的究结果证明,南极上空臭氧空洞的扩大和臭氧量的减少, 可能是地磁俩极矩长期减少的一个直接结果,应该引起世人的注意。 我们知道呼吸作用是由于红细胞在血浓循环过程中,将氧气送到组织,把二氧化碳带到肺部 《大学物理》（下）期末统考试题（A 卷） 说明 1考试答案必须写在答题纸上，否则无效。请把答题纸撕下。 一、 选择题（30分，每题3分） 1．一质点作简谐振动，振动方程x=Acos(ωt+φ)，当时间t=T/4(T 为周期)时，质点的速度为： (A) -Aωsinφ； (B) Aωsinφ； (C) -Aωcosφ； (D) Aωcosφ 参考解：v =dx/dt = -A ωsin (ωt+φ) ,cos )sin(2 4/?ω?ωπA A v T T t -=+?-== ∴选(C) 2．一弹簧振子作简谐振动，当其偏离平衡位置的位移的大小为振幅的1/4时，其动能为振动总能量的 (A) 7/6 (B) 9/16 (C) 11/16 （D ）13/16 (E) 15/16 参考解：,1615)(221242122122 1221=-=kA k kA kA mv A ∴选（E ） 3.一平面简谐波在弹性媒质中传播，在媒质质元从平衡位置运动到最大位移处的过程中： (A) 它的动能转换成势能． (B) 它的势能转换成动能． (C) 它从相邻的一段质元获得能量其能量逐渐增大． (D) 它把自己的能量传给相邻的一段质元，其能量逐渐减小． 参考解：这里的条件是“平面简谐波在弹性媒质中传播”。由于弹性媒质的质元在平衡位置时的形变最大，所以势能动能最大，这时动能也最大；由于弹性媒质的质元在最大位移处时形变最小，所以势能也最小，这时动能也最小。质元的机械能由最大变到最小的过程中，同时也把该机械能传给相邻的一段质元。∴选（D ） 4．如图所示，折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜 的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3，已知n 1 ＜n 2＜n 3．若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜 上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是 (A) 2n 2 e ． (B) 2n 2 e －λ / 2 . (C) 2n 2 e －λ． (D) 2n 2 e －λ / (2n 2)． 参考解：半波损失现象发生在波由波疏媒质到波密媒质的界面的反射现象中。两束光分别经上下表面反射时，都是波疏媒质到波密媒质的界面的反射，同时存在着半波损失。所以，两束反射光的光程差是2n 2 e 。 ∴选（A ） 5．波长λ=5000?的单色光垂直照射到宽度a=0.25mm 的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹，今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离d=12mm ，则凸透镜的焦距f 为： (A) 2m (B) 1m (C) 0.5m (D) 0.2m ； (E) 0.1m 参考解：由单缝衍射的暗纹公式, asin φ = 3λ， 和单缝衍射装置的几何关系 ftg φ = d/2， 另，当φ角很小时 sin φ = tg φ， 有 1103 310500061025.0101232==?=---?????λa d f (m ) , ∴选（B ） 6．测量单色光的波长时，下列方法中哪一种方法最为准确? (A) 双缝干涉 (B) 牛顿环 (C) 单缝衍射 (D) 光栅衍射 参考解：从我们做过的实验的经历和实验装置可知，最为准确的方法光栅衍射实验，其次是牛顿环实验。 ∴选（D ） 7．如果两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为60°，光强为I 0的自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为 (A) I 0 / 8． (B) I 0 / 4． (C) 3 I 0 / 8． (D) 3 I 0 / 4． 参考解：穿过第一个偏振片自然光的光强为I 0/2。随后，使用马吕斯定律，出射光强 10201 60cos I I I == ∴ 选（A ） n 3 大学物理学论文 姓名：郭晓婷 班级：07电联班 序号：51号 学号：200730371081 磁悬浮技术及磁悬浮列车 随着科学的发展，人类已经不满足于普通列车的行驶速度，这就促进了磁悬浮技术的发展。 磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年Hermann Kemper先生就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁浮列车的专利。进入70年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。根据当时轮轨极限速度的理论，科研工作者们认为，轮轨方式运输所能达到的极限速度为每小时350公里左右，要想超越这一速度运行，必须采取不依赖于轮轨的新式运输系统。这种认识引起许多国家的科研部门的兴趣，但后来都中途放弃，只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。其中磁悬浮列车是其中最伟大的一项成果。 磁悬浮列车是一种与传统方式完全不同的崭新列车。它不是用不同机车牵引，而是靠通过磁场推动。它不接触导轨，而是靠这种看不见的磁垫使之悬浮在导轨上，利用电磁力进行导向，并利用直线电机将电能转换成推进力来推动列车前进的第五代交通运输工具。 磁悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”，亦称之为“磁垫车”。由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10─15毫米的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类。常导型也称常导磁吸型,以德国高速常导磁浮列车tran2srapid 为代表,它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起,悬浮的气隙较小,一般为10 毫米左右,速度可达每小时400～500 千米。超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型,以日本MAGLEV为代表。它是利用超导磁体产生的强磁场,列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用,产生电动斥力将列车悬起,悬浮气隙较大,一般为100 毫米左右,速度可达每小时500 千米以上。 磁悬浮列车与当今的高速列车相比，具有许多无可比拟的优点：(1)速度快。常导磁悬浮列车运行速度可达400km? h～500 km?h; 超导磁悬浮列车运行速度可达500km? h～600 km? h。轮轨列车速度一般在400 km?h 以下。在运距1000 km～1500 km 的范围内, 磁悬浮列车可与飞机竞争。(2) 运行成本和能耗低。由于没有轮子、无摩擦等因素, 它比目前最先进的高速列车省电30%。据德国资料介绍, 在300 km?h 速度下, 磁悬浮列车比ICE3能耗少28%; 在500 km?h 速度下, 每座位每公里的能耗仅为飞机的三分之一至二分之一, 比汽车也少耗能30%。(3) 维修少。磁悬浮列车属于无磨损运行, 需要维修的主要是电气设备。随大学物理小论文
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