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大学物理 近代物理习题课 ppt课件

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近代物理PPT课件

质量数和核电荷数守恒．
2．核能
核反应中放出的能量称为核能.如
光子能量2.2MeV
释放核能的有效途径？
３．重核裂变 轻核聚变
重核裂变
轻核聚变
经典物理与近代物理
物理学研究的对象：
思维方法
物质
基本结构
相互作用
运动规律
实验手段
经典物理
19世纪以前
宏观低速
相对论★
量子论
原子核
理论和实践表明：
近代物理
知识结构
第二十一章 量子论初步
一、光电效应
1.现象：
在光的照射下从物体表面发射出电子的现象
例1. 实验中，在弧光灯与锌板间加入一块厚的透明玻璃板时，发现验电器指针不会发生偏转，则根据所学知识，你对于该实验能作出的推断是（ ） A．用可见光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B．用弧光灯照射锌板时，使锌板产生光电效应的是其中的紫外线成份 C．厚的透明玻璃板能吸收紫外线 D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
t=3.2×17s
例2、原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应。以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为 式中n=1，2，3…表示不同的能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是（ ）
（h为普朗克常量ห้องสมุดไป่ตู้p为物体的动量）
物质
实物 如质子、电子等
场 如电场、磁场等
(光是传播着电磁场
光子
p=mv
三、玻尔的原子模型 能级
2024版(推荐)《大学物理》ppt课件

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2024/1/27
1
目
CONTENCT
录
2024/1/27
• 课程介绍与教学目标 • 力学基础 • 热学基础 • 电磁学基础 • 近代物理初步 • 实验方法与技能培养 • 课程总结与展望
2
01
课程介绍与教学目标
2024/1/27
3
《大学物理》课程简介
课程性质
大学物理是理工科学生必修的一门基础课程，旨在培 养学生掌握物理学基本概念、原理和方法。
实验操作
熟练掌握实验仪器的使用方法和操作技巧，保证 实验的顺利进行。
数据处理和分析
对实验数据进行处理和分析，提取有用信息，得 出结论。
2024/1/27
36
典型实验案例分析与讨论
01
02
03
04
案例一
牛顿第二定律的验证。通过气 垫导轨上滑块的运动，验证牛 顿第二定律，加深对力和运动 关系的理解。
案例二
角动量守恒定律 内容、条件及应用
10
功和能
功的定义和计算
恒力做功、变力做功的计算方法
动能定理
内容、表达式、意义及应用
势能的概念和计算
重力势能、弹性势能等势能的计算方法
机械能守恒定律
内容、条件及应用
2024/1/27
11
03
热学基础
2024/1/27
12
温度与热量
温度的定义和单位
温度是表示物体冷热程度的物 理量，其单位是摄氏度（°C） 或华氏度（°F）。
加深对物理概念和规律的理解
通过实验现象的观察和分析，帮助学生加深对物理概念和规律的理解，提高物理素养。
2024/1/27
大学物理第一章课件

大学物理第一章课件


04
大学物理第一章：电磁学基础
电场与电场强度
电场
电荷和电流在空间中激发的场，对其 中运动的电荷产生力的作用。
电场强度
描述电场对电荷作用力大小的物理量， 用矢量表示，单位是伏特/米（V/m） 或牛顿/库仑（N/C）。
电场线
用来形象地描述电场的强弱和方向的 假想线，电场线上每一点的切线方向 表示该点的电场强度方向。
动量与角动量
动量
一个物体的质量与它的速度的乘 积，表示物体运动的量。
角动量
一个旋转物体的转动惯量与它的 角速度的乘积，表示物体旋转运 动的量。
功与能
功
力在物体运动轨迹上所做的乘积，表 示力对物体运动所做的贡献。
能
一个物体由于它的运动或位置而具有 做功的能力，表示物体运动或位置的 量。
03
大学物理第一章：热学基础
大学物理课程是高等教育的必修基础课程之一，旨在为学生提供物理学的 基本概念、原理和方法，培养其科学素养和解决实际问题的能力。
课程目标
01
掌握物理学的基本概念和原理，理解物质的基本性 质和运动规律。
02
学会运用物理学原理和方法分析、解决实际问题， 培养科学思维和创新能力。
03
培养学生对自然界的敬畏和好奇心，激发探索未知 世界的热情和追求科学的动力。
偏振分类
偏振分为线偏振、椭圆偏振和圆偏振三种类型。
偏振应用
偏振现象在光学仪器、通信和信息处理等领域有 广泛应用，如偏振眼镜、液晶显示等。
06
大学物理第一章：近代物理简介
量子力学基础
量子态与波函数
01
描述微观粒子状态的数学函数，具有波粒二象性。
薛定谔方程
02
描述粒子在给定势能下的运动状态的偏微分方程。
大学物理ppt课件完整版

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物理学的发展历史
01
02
03
古代物理学
以自然哲学为主要形式， 探讨自然现象的本质和规 律，如古希腊的自然哲学。
经典物理学
以牛顿力学、电磁学等为 代表，建立了完整的经典 物理理论体系。
现代物理学
以相对论、量子力学等为 代表，揭示了微观世界的 奥秘和宇宙大尺度的结构。
大学物理课程的目的和要求
1 2
掌握物理学的基本概念和原理
放射性衰变
阐述了α衰变、β衰变、γ衰变等放射性衰变过程及 其规律。
粒子物理简介
介绍了基本粒子、相互作用、粒子加速器等基本 概念。
THANKS
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麦克斯韦-安培定律
将磁场的变化与电场联系起来，是电磁场理论的基础。
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦方程组 描述电磁场的基本规律，包括高 斯定律、高斯磁定律、法拉第电 磁感应定律和麦克斯韦-安培定律。
电磁波的应用 如无线电通信、雷达、微波炉等。
电磁波 由变化的电场和磁场相互激发而 产生的在空间中传播的电磁振荡。
大学物理ppt课件完 整版
目 录
• 绪论 • 力学 • 热学 • 电磁学 • 光学 • 近代物理学基础
01
绪论
物理学的研究对象
物质的基本结构和相互作用
研究物质的基本组成、性质以及相互作用，包 括微观粒子和宏观物体之间的相互作用。
物质的运动和变化规律
研究物质在不同条件下的运动状态、变化过程 以及相应的物理量之间的关系。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能从单一热源取热使其完全转换为有用的功而不产生其他影响。也就是说，热 机的效率不可能达到100%。
卡诺定理和热力学温标
大学物理：光学和近代物理PPT

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u x v ux v 1 2 u c x
例 7：
实验室中有一个以速度0.5c飞行的原子核，此核沿着它的运动 方向以相对于核为0.8c的速度射出一电子，同时还向反方向发射一
光子，实验室中的观察者测得电子和光子的速率分别是多少？
x v u1 0.8c 0.5c u1 x 0.93c 0.5c v x 1 2 0.8c 1 2 u1 c c u2 x x v u2 v x 1 2 u2 c c 0.5c 0.5c 1 2 c c
幕移到新的焦平面上；
练习13：
在单缝夫琅和费衍射实验中，波长为 的单色光的第三级 明纹与波长为630nm的单色光的第二级明纹恰好重合，试计算 波长 。
干涉与衍射的区别：
干涉是有限束光的相干叠加，而衍射是无数个子波的相 干叠加 干涉中不同级次条纹光强是一样的，而衍射中不同级次 条纹的光强是不同的 干涉条纹是等间距的，而衍射中中央明纹的宽度是其他 条纹宽度的两倍
S2P垂直穿过一块厚度为t2，折射率为n2的介质板，其余部
分可看做真空，这两条路径的光程差等于 （
B
）
（A）(r2 n2 t 2 ) (r1 n1t1 )
（B） [r2 (n2 1)t 2 ] [r1 (n1 1)t1 ] （C）(r2 n2 t 2 ) (r1 n1t1 ) （D） n2 t 2 n1t1
a sin 0
2 a sin ( 2k 1) 干涉加强（明纹） 2 a sin k （介于明暗之间） 2
( k 1,2,3,)
a sin 2k

中央明纹中心
k 干涉相消（暗纹）
光强分布：
I
近代物理 第3讲课件

近代物理 第3讲课件

例1：S 系观测者观测到在 x = 100km 处 t = 5×10–4 s 时 的闪光。

若 S' 系相对于 S 系以 0.8c 向 –x 方向运动， 求在 S' 系中的观测者测得这一闪光的时空坐标。

解：由洛伦兹坐标变换的正变换x ut x u c221/-'=-u t x c t u c2221/-'=-542100(0.8310)510367km1(0.8)---⨯⨯⨯⨯==--5452420.8310510100(310)12.810s 1(0.8)---⨯⨯⨯-⨯⨯==⨯--例2：原长为 L' 的飞船以速度 u 相对于地面做匀速直线运动。

有个小球从飞船的尾部运动到头部，宇航员测得小球的速度恒为 v'，求：(1) 宇航员测得小球运动所需时间；(2) 地面观测者测得小球运动所需时间。

解： S 系：地面， S' 系：飞船x x x L t t t v v v 2121(1)''''-∆'''∆=-==='''事件1：小球开始运动， 1111x t x t (,),(,)''2222x t x t (,),(,)''事件2：小球结束运动， 已知： x x L 21'''-=L u L u L v c v c u cu c22222211/1/''+'⎛⎫'==+ ⎪'⎝⎭--ut x c t u c2221/''+=-（2）由洛伦兹坐标变换的逆变换u u t'x't'x'c c t t t u c u c 2211222122221/1/∆++=-=---ut't'x'x'c u c2121222)()1/-+-=-（例 3：北京和上海直线相距 1000km，在某一时刻从两地同时各开出一列火车。

大学物理单元重点讲解：近代物理习题课

大学物理单元重点讲解：近代物理习题课

t t x c x t t c
2013年7月25日星期四
2 近代物理习题课
三、狭义相对论时空观 同时的相对性
长度收缩
二、洛仑兹变换
v 令 ， c
1 1 2

正变换
x x vt y' y z' z
2013年7月25日星期四
14 近代物理习题课
例4 某种金属在一束绿光照射下刚能产生光电效应，用紫 光或红光照射时，能否产生光电效应。
1 1 2
解：
1 0.6 0.8 （1） 根据质速关系， 物体质量为 m m0 1.67 kg
2

5 1.67 3
（2） 根据运动方向长度缩短，甲测得棒的长度为
t ' v c 1 t
2
乙——S系
x ' 0
2
t 5s
t ' 1 2
求： x, v
由时间延缓公式 t
1.8 108 m/s 0.6c
由洛仑兹变换 x v t x 9 108 m 1 2
2013年7月25日星期四
16
2013年7月25日星期四
9 近代物理习题课
例3 观测者甲测得同一地点发生的两事件的时间间隔为 4s，观测者乙测得其时间间隔为5s，问观测者乙测得这两 事件发生的地点相距多少米？乙相对于甲的运动速度是 多少？ 甲—S ’系 已知： t ' 4s 解:
v t ' 1 c t
10 近代物理习题课
例4 观察者乙以 0.8c 的速度相对静止的观察者甲运动，乙 带一质量为 1kg 的物体，则甲测得此物体的质量为多少？ 乙带一长为 l，质量为m 的棒，该棒安放在运动方向上，则 甲测得棒的线密度为多少？ 甲—S ’系 已知： t ' 4s 解:
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恒定电流的电场和磁场
恒定电流的产生与性质
由恒定电场产生的电流称为恒定 电流，其大小和方向均不随时间 变化。
01
02
恒定电流的磁场
03
恒定电流周围会产生恒定磁场， 其方向由右手螺旋定则确定。
04
恒定电流的电场
恒定电场是一种无旋场，可以用 电势来描述。
磁感应强度与磁通量
描述恒定磁场的两个重要物理量， 磁感应强度反映磁场力的性质， 磁通量反映磁场在空间中的分布。
匀速直线运动、匀变速直线运动；
曲线运动
抛体运动、圆周运动；
相对运动
参考系的选择、相对速度、相对 加速度。
牛顿运动定律
牛顿第一定律
惯性定律，定义了力和运动的关系；
牛顿第三定律
作用力和反作用力，大小相等、方向 相反。
牛顿第二定律
F=ma，阐述了力、质量和加速度之 间的关系；
动量守恒定律
动量的定义和计算
固体和液体的热性质
固体的热性质
固体具有一定的形状和体积，其 热膨胀系数较小，热传导性能较
好。
液体的热性质
液体没有确定的形状，但有一定的 体积，其热膨胀系数较大，热传导 性能较差。
相变现象
物质从一种相转变为另一种相的过 程，如熔化、凝固、汽化、液化等， 相变过程中伴随着热量的吸收或释 放。
04
电磁学
机械波的产生和传播
机械波的产生
机械波是由振源产生的，振源做周期性振动时，会使周围的介 质产生相应的振动，从而形成机械波。
机械波的传播
机械波在介质中以波的形式传播，传播方向与介质中质点的振 动方向垂直。在传播过程中，机械波会携带能量和信息。
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1 n2

1 m2

13
n3
3,2 n 2
得：

2,1 1219 A
2,1
3,1

3,1 1028A
n 1

3,2 6581A
可见：有一条可见光谱线；
有二条非可见光谱线.
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14
11. 根据玻尔的氢原子理论，基态氢原子中
电子绕核运动的速度为
不同的量子态数目为
；
当 n, 一定时，不同的量子态数目为
；
当 n 一定时，不同的量子态数目为
.
答案：2 （2 2 ppt课件 1） 2n 2 19
17. 多电子原子中，电子的排列遵循
原理和
原理。
泡利不相容原理
能量最低原理
18. 量子力学中的隧道效应是指
这种效应是微观粒子
的表现。
微观粒子测量能量 E 小于势垒能量 U0时，
0
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。
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31
30. 在宽度为a的一维无限深势阱中的
电子的波函数为
x A sin n x, n为正整数，
a 当n 2时，求电子出现最大概率
的位置。
解：由归一化条件
a
2
0 n x
dx 1
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32
A2 a sin2 n xdx A2 a 1
（A） 1 / （2a）. （C） 1 / 2a .
（B） 1 / a . （D）1 / a .
解：将波函数归一化：
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5
a
a
x



x
dx
1a A2 cFra biblioteks2 3x dx 1
a
2a
A 1 a
几率密度 x 2 1 cos2 3x
a 2a
当 x 5a 时， x 2 1 选A
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21
20. 按照原子的量子理论，原子可以通过
和
两种辐射方式发光，而激光是由
方式产生的。
自发辐射、 受激辐射 受激辐射
21. 激光器中光学谐振腔的作用是
（1）
（2）
（3）
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； ； 。 22
22. 纯净锗吸收辐射的最大波长为 1.9，m
锗的禁带宽度为
。
解
Eg

h
c

（A） E（3d ）< E（4s）， E（4f）〈 E（6s）
（B） E（4s ）< E（3d）， E（4f）〈 E（6s） （C） E（3d）< E（4s）， E（6s）〈 E（4f）
（D） E（4s）< E（3d）， E（6s）〈 E（4f）
解：由公式： n 0.7
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10
E3d 3 0.72 4.4 E4s 4 0.70 4
2 T 7.88104k
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？ ppt课件
24
请画出能级图（定性），并将这些跃迁画
在能级图上。
n4
解 En E1 12.75ev
子出现几率最大的位置为
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8
（A） a / 2 （B） a / 6 , 5a / 6 . （C） a / 6 , a / 2 , 5a / 6 . （D） 0 , a / 3 , 2a / 3 , a .
x
0
1a
3
2a a
3
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x
选 （C） 9
9. 原子系统中外层电子处于 3d、4s、4f、6s 的各 电子态的能量分别用 E(3d) 、E(4s)、E(4f) 和 E(6s) 表示.以下判断中正确的是
n3
En E1 12.75ev
13.6ev 12.75ev n2
0.85ev
n 1
又 由 ：E n

13.6ev n2
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n 4 25
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
a
a a
4 4 a2 sin a x 0,
4 x k a
k 0,1,2,
x k a ,即 x a , a , 3 a 处有极值。
4
424
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34
又
d2W dx2

16 2 a3
cos
4 a
x
当x

a 时，d2W 4 dx2

0, 极大值
x

a 时，d2W 2 dx2
近代物理
习题课
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1
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) 金属的逸出功： (D) 入射光的频率和金属的逸出功。
解：

0

A h
选c
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2
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
6
2a
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6
5. 直接证实了电子自旋存在的最早的实验之
一是
选 （D）
（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.
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.
即: E(3d) E(4s)
所 以 ， ppt课件 先 填 4s1
12
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？
解： hn,m En Em

h
c n,m

13.6ev n2

13.6ev m2
hc
n,m


13.6ev
.
解：

e2
4
0a
2 0
m0
u2 a0
u
e2 4 0a0m0
2.2106 m s
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15
12. 德布罗意波的波函数与经典波的波函数的
本质区别是
.
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 m 1.67 10 27 kg ）
一束处于 s 态的原子射线在非均匀磁场
中分裂为两束。对于这种分裂用电子轨道
运动的角动量空间取向量子化难于解释，
只能用
来解释。
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18
电子自旋角动量的空间取向量子化.
自旋角动量：
Sz

ms

1 2

16. 原子内电子的量子态由 n, , 四个量子数表征。当 n, , m
m,ms
一定时，
（A） 增大 D2 倍.
（B） 增大 2D 倍.
（C） 增大 D 倍.
（D） 不变.
解：由归一化条件得：
2
V dV 1
2
V D dV 1
选D
ppt课件
4
4. 已知粒子在一维无限深势阱中运动，
其波函数为：
x A cos 3x
2a
a x a
则粒子在 x=5a / 6 处出现的几率密度为
（D） 颜色是纯黑的物体ppt课.件 选 （C）
7
7. 普朗克能量子假说是为解释 （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x 的曲线.粒
0
a
2
得：A 2 a
n x
2 sin n x aa
当n 2时，
2 x
2 sin 2 x aa
W
2
x
2 2 sin 2 2 x
a ppt课件
a
33
求极值：
dW 2 2sin 2 x cos 2 x 2 0
dx a
0.110
9

P

3.1%

5.25
1025

kg m
ppt课件
s

P
29
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；
A 2倍 B 1.5倍 C 0.5倍 D 0.25倍
解：光子和电子碰撞后，
电子获得的能量为
E mc 2 m0c2

m0c2
1
1
1
0.6c c
2

0.25m0c2