大学物理课件【阅读材料】---夫朗禾费简介---[福州大学...李培官]

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大学物理课件[阅读材料]---洛仑兹简介-[福州大学...李培官]

电极
+q
-q
导电气体

B

电极
17
4.磁聚焦
差磁不聚大焦的概带念电粒在子均, 匀它磁们场的中v某0 点与 AB发之射间一的束夹初角速相
不尽相同 , 但都较小, 这些粒子沿半径不同的螺旋线运动, 因螺距近似相等, 都相交于屏上同一点, 此现象称之为磁聚焦 .
18
磁聚焦
v 与 B不垂直•源自1895年，他发表了长度收缩的准确公式，即
在运动方向上，长度收缩因子为（1－v2/c2）
1/2。1899年，他在发表的论文里，计论了惯性
系之间坐标和时间的变换问题，并得出电子与速
度有关的结论。
• 1904年，他发表了著名的变换公式（J．H．庞加莱首先称之为洛伦兹变换）和质量与速度的关系式，并指出光速是物体相对于以太运动速度的极限。
1904年，他发表了著名的洛仑兹变换公式。随后他又根据电子论，确立了电子在磁场中所受的力即 “洛伦兹力”的概念。
3
亨得里克·安顿.洛伦兹
•
（ Hendrik Antoon Lorentz)
洛仑兹是荷兰物理学家、数学家．1853年7月18日生
于阿纳姆，1928年2月4日卒于哈勒姆．洛伦兹在物理学上
• 1904年他发表了著名的洛伦兹变换公式和质量与速度的关系式，并指出光速是物体相对于以太运动速度的极限．
4
一.【洛仑兹生平简介】
亨德利克· 洛伦兹，H．A．(Hendrik Antoon Lorentz,1853～1928)，荷兰物理学家、数学家、教育家。1853年7月18日生于阿纳姆，并在该地上小学和中学，成绩优异，少年时就对物理学感兴趣，同时还广泛地阅读历史和小说，并且熟练地掌握多门外语。他虽然生长在基督教的环境里，但却是一个自由思想家。

大学物理课件[阅读材料]---法拉第简介-[福州大学...李培官]

14
• 1832年他发表了〈不同来源的电的同一性〉论文，用大量实验论证了“不管电的来源如何，它的本性都相同”的结论，从而扫除了人们在电的本性问题认识上的种种迷雾。 • 为了说明电的本质，法拉第进行了电流通过酸、碱、盐的溶液的一系列实验，从而导致1833----1834年连续发现电解第一和第二定律，为现代电化学工业奠定了基础，第二定律还指明了存在基本电荷，电荷具有最小单位，成为支持电的离散性质的重要结论，对于导致基本电荷e的发现以及建立物质电结构的理论具有重大意义。为了正确描述实验事实，法拉第制定了迁移率、阴极、阳极、阴离子、阳离子、电解、电解质等许多概念、术语。
26
5
认会的年的的学时领会徒代铁袖员，的匠。，临早的是死期儿那时，子时是作法斯物所过拉托理有装第列学科订，托家学工在夫公学人青
6
——
【法拉第生平简介】
1791年9月22日, 英国闻名物理学家和化学家 — 迈克尔.法拉第出生在(英格兰) 萨里郡的纽温敦。生长在穷铁匠的家里, 法拉第没有受过正式教育, 自小便作供差遣的童仆, 在伦敦一间装订店里打工. 1804年(13岁), 他升为学徒, 并阅读每一本他所装订的书籍和报刊. 他立志有朝一日要自己写作出书.
8
他面对很大考验, 因所分配给他的工作, 竟是看门人. 负责人起初以为他会拒绝, 因这份工作的薪水, 比他装订书籍所赚的还少. 但法拉第看清此乃亲近戴维的良机, 便欣然接受此工. 不久, 戴维看出法拉第的才华, 便请他当助手, 开始从事研究的工作.
9
1813年, 戴维带着法拉第旅游欧洲, 参观欧洲各地的主要科学成就. 回国后, 法拉第先是与戴维一同研究, 过后独自研究, 结果在电与磁的研究上有重大的成就. 法拉第被选 1824年, 为伦敦皇家学会会员, 并于1825年成为皇家学院的实验室主任. 1833年, 他接续戴维成为皇家学院的化学教授.

大学物理课件[阅读材料]---克劳修斯简介-[福州大学...李培官]教学文稿

über die mechanische
9
• 在克劳修斯的晚年，他不恰当地把热力学第二定律引用到整个宇宙，首先提出“热寂说”。热寂说否定了物质不灭性在质上的意义。
• 克劳修斯于1888年逝世，终年
• 六十六岁。克劳修斯虽然在晚
• 年错误地提出了“热寂说”，但
• 在他的一生的大部分时间里，
• 在科学、教育上做了大量有益 • 的工作。特别是他奠定了热力
•
1857年，克劳修斯研究气体动力学理论取得
成就，他提出了气体分子绕本身转动的假说。
6
• 这一年，他发表了《论我们称之为热能的动力类型》一文，确定了实际气体与理想气体的区别。同年，他还研究了电解质和电介质。他建立了固体的电介质理论。同时他还提出了电解液分解的假说。这一假说，后来经过阿仑尼乌斯的进一步发展成为电解液理论。
7
• 在后来的著作中，克劳修斯推导出克拉佩龙—克 Nhomakorabea修斯方程。
•
克劳修斯在科学研究方面的主要贡献是建立
热力学基础；同时，他在分子运动论以及电解质
和固体电介质理论方面也都做出了重大的贡献。
鉴于他在物理学各领域中所做出的贡献和取得的
成就，1865年，他被选为法国科学院院士。
• 1867年，克劳修斯受聘于维尔茨
5
• 同时，他还推导了克劳修斯方程，修正了原来的范德瓦尔斯方程。
• 1854年，克劳修斯最先提出了熵的概念，进一步发展了热力学理论。由于他引进了熵的概念，因而使热力学第二定律公式化，使它的应用更为广泛了。
• 1855年，克劳修斯被聘为苏黎世大学正教授，在这所大学他任教长达十二年。这期间，他除了给大学生讲课外，还积极地进行科学探索。

大学物理课件【阅读材料】---惠更斯简介---[福州犬学...李培官]

10
•
因此，惠更斯在 1690 年出版的《光论》一书中正式提出了光的波动说，建立了著名的惠更斯原理。在此原理基础上，他推导出了光的反射和折射定律，圆满的解释了光速在光密介质中减小的原因，同时还解释了光进入冰洲石所产生的双折射现象，认为这是由于冰洲石分子微粒为椭圆形所致。
11
•
14
4
• 1645～1647年在莱顿大学学习法律与数学;1647～ 1649年转入布雷达学院深造。在阿基米德等人著作及笛卡儿等人直接影响下，致力于:力学、光学、天文学及数学的研究。1651年发表了第一篇论文，内容为求解曲线所围区 • 域的面积。他善于把科学实 • 践和理论研究结合起来，透 • 彻地解决问题，因此在摆钟 • 的发明、天文仪器的设计、 • 弹性体碰撞和光的波动理论 • 等方面都有突出成就。
6
• 惠更斯处于富裕宽松的家庭和社会条件中，没受过宗教迫害的干扰，能比较自由地发挥自己的才能．他善于把科学实践与理论研究结合起来，透彻地解决某些重要问题，形成了理论与实验结合的工作方法与明确的物理思想，他留给人们的科学论文与著作68种。惠更斯一生研究成果丰富，在多个领域都有所建树，《惠更斯全集》共有22卷。在碰撞、钟摆、离心力和光的波动说、光学仪器等多方面作出了贡献。
•
2
【惠更斯的基本信息】
基本信息中文名：克里斯蒂安〃惠更斯外文名： Christiaan Huygens • 国籍：荷兰 • 出生日期： 1629年04月14日 • 逝世日期： 1695年07月08日 • 职业：荷兰物理学家，天文学家，数学家 • 主要成就：建立向心力定律；提出动量守恒原理；改进了计时器 • 代表作品：《惠更斯全集》，《摆钟论》， 1960年《光论》

光的衍射夫琅禾费单缝衍射PPT

惠更斯- 菲涅耳原理：波前S上每一个面元dS都可以看成是发射球面子波的新波源，波场中 P 点的强度由各个子波在该点的相干叠加决定。
E p dE
n
dS
IE
s
2
S r
P
波在前进过程中引起前方某点的总振动，为面 S 上各面元 dS 所产生子波在 P 点引起分振动的总和，即这些子波在 P 点的相干叠加。
a sin (2k 1) ，k 1,2,3„ 2
六. 干涉和衍射的联系与区别干涉和衍射都是波的相干叠加，但干涉是有限多个分立光束的相干叠加，衍射是波阵面上无限多个子波的相干叠加。双缝干涉是干涉和衍射的共同效果。
利用衍射原理测出了它们的波长。他设计和制造了消色差透镜，首创用牛顿环方法检查光学表面加工精度及透镜形状，对应用光学的发展起了重要的影响。他所制造的大型折射望远镜等光学仪器负有盛名。他发表了平行光单缝及多缝衍射的研究成果（后人称之为夫琅禾费衍射），做了光谱分辨率的实验，第一个定量地研究了衍射光栅，用其测量了光的波长，以后又给出了光栅方程。
相消相消
1 2 1′ 2′
a
半波带
半波带
A
/ 2
相邻两半波带贡献给P点的合振幅为零！
▲当
a sin 3
B θ

2
时，可将缝分成三个“半波
带”，
a
其中两相邻半波带的衍射光相消，
余下一个半波带的衍射光不被抵消
A
▲
/ 2
—— p 处形成明纹（中心）

2
当 a sin 4
可将时，
2. 中央明纹线宽度 (1级暗条纹之间的区域)
暗纹
a sin k

大学物理课件【阅读材料】--普朗克的简介--[福州大学...李培官]

13
• 2.墓碑号刻着他的名和h的值
• 普朗克为人谦虚，作风严谨。在1918年4月德国物理学会庆贺他60寿辰的纪念会上，普朗克致答词说：“试想有一位矿工，他竭尽全力地进行贵重矿石的勘探，有一次他找到了天然金矿脉，而且在进一步研究中发现它是无价之宝，比先前可能设想的还要贵重无数倍。假如不是他自己碰上这个宝藏，那么无疑地，他的同事也会很快地、幸运地碰上它的。”这当然是普朗克的谦虚。洛仑兹在评论普朗克关于能量子这个大胆假设的时候所说的话，才道出了问题的本质。他说：“我们一定不要忘记，这样灵感观念的好运气，只有那些刻苦工作和深入思考的人才能得到。” • 1947年10月3日，普朗克在哥廷根病逝，终年89岁。德国政府为了纪念这位伟大的物理学家，把威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所。 • 普朗克的墓在哥庭根市公墓内，其标志是一块简单的矩形石碑，上面只刻着他的名字，下角写着： h=6.62×10－ 27尔格〃秒。
3
• 1879年普朗克在慕尼黑大学得博士学位后，先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1888年基尔霍夫逝世后，柏林大学任命他为基尔霍夫的继任人（先任副教授， 1892年后任教授）和理论物理学研究所主任。 1900年，他在黑体辐射研究中引入能量量子。由于这一发现对物理学的发展作出的贡献，他获得1918年诺贝尔物理学奖。
5
• 在纳粹攫取德国政权后，以一个科学家对科学、对祖国的满腔热情与纳粹分子展开了，为捍卫科学的尊严而斗争。1947年10月4 日，普朗克在哥廷根病逝，终年89岁。 • 德国政府为了纪念这位伟大的物理学家，把威廉皇家研究所改名叫普朗克研究所。
6
二.主要成就
• 1.普朗克早期的研究领域主要是热力学。他的博士论文就是《论热力学的第二定律》。此后，他从热力学的观点对物质的聚集态的变化、气体与溶液理论等进行了研究。普朗克的另一个鲜为人知伟大的贡献是推导出波尔兹曼常数k。他沿着波尔兹曼的思路进行更深入的研究得出波尔兹曼常数后，为了向他一直尊崇的波尔兹曼教授表示尊重，建议将k命名为波尔兹曼常数。普朗克的一生推导出现代物理学最重要的两个常数k和h，是当之无愧的伟大物理学家。

大学物理课件：夫琅禾费单缝衍射

解：分析由中央明纹宽度关系式可解：
x0
2 f b
2546109 0.4 1.0103 m 0.437 103
第一级明条纹的宽度：
x f 546109 0.4 0.5103 m
b 0.437103
2 f
x0 2x1 b
其他明纹宽度或任意相邻暗纹距离：
x =
xk + 1
- xk
f
tan k1
f
tan k
f
sin k1
f

b sin 2k k
b sin
(2k
2
1)
2
干涉相消（暗纹）干涉加强（明纹）
I
3 2
bb
b
o 2 3 sin
b
b
b
单缝衍射在工程技术中的应用：
夫琅和费单缝衍射 11.5.1 夫琅和费单缝衍射的实验装置
夫琅和费单缝衍射：衍射现象中最简单的典型实例，但包含衍射现象的诸多特征；
1.装置：光源S经透镜 L1成平行光射向狭缝K 产生衍射，再经透镜 L2汇聚屏幕P上形成衍射花样：单狭缝夫琅和费衍射条纹。
K
S
L1
L2
P
I
3 2
b
b
b
o
2
3 sin
K
A
L
P
b
o
B
b. 其它条纹：光束(2)与入射方向成角，经透镜汇
聚 Q 点， (2)中各子波到达 Q 点的光程不等，在
Q 点的相位有三种可能：相同、相反、其它；
K
L fP
A
2
Q
b
o
B bsin
（衍射角：向上为正，向下为负 .）

大学物理课件---绪论4.物理学的研究方法-[福州大学...李培官]

对称性和守恒量分析，量纲分析法，数量级估计。
15
五.物理学中常见的科学研究方法
• 1.控制变量法
• 在研究物理问题时，某一物理量往往受几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之问的关系． • 【注意】在很多探究性实验中经常用到此法。
18
Tips for Better Life
欢迎指导 for 2013
谢谢
今天是2014年2月11日星一个已经仔细研究过的现象有某种相似性，就可以通过类比的方法加速对新现象的研究，或者给新现象一个生动直观的图象。刚体的定轴转动和质点运动学,库仑定律和万有引力定律都是平方反比定律，电子显微镜与光学显微镜，原子核内核子的相互作用和各分子之间的相互作用细胞,可与物理学中的耗散结构类比。在企业生态学中,企业可看作一个细胞,它存在自我调节的机制,还能通过获得“负熵”而使自身生长发育。
今天是2014年2月11日星期二
大学物理课件
-绪论4.物理学的研究方法
福州大学至诚学院
大学物理教研室李培官
1
绪论4.
物理学的研究方法
2
伽利略是物理科学方法论的创始者，牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦等物理学家都对物理学的研究方法作出了重要贡献。
物理上的直觉、想象力、洞察力也常常产生重大突破和发现
• 2.等效替代法 • 面对一个较为复杂的问题，提出1个简单的方案或设
想，而使他们的效果完全相同。在物理学中，将一个或多个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程用另一个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程来替代，得到同样的结论，这样的方法称为等效替代法。

《夫琅禾费单缝衍射》课件

阐述夫琅禾费单缝衍射的实验装置和操作步骤
介绍夫琅禾费单缝衍射的基本概念和原理
物理学专业学生
物理教师
科研人员
对光学和衍射感兴趣的公众
PART THREE
夫琅禾费单缝衍射是衍射的一种形式
衍射现象：光通过单缝后，在屏幕上形成明暗相间的条纹
衍射条纹：随着缝宽的增加，明暗相间的条纹逐渐变得模糊不清
定义：在远场条件下，将点光源发出的光通过单缝，经过远处的屏幕进行衍射
在光学信号处理和图像处理中的应用
在光学通信和光电子技术中的应用
在光学测量和检测技术中的应用
光学干涉测量
光学信息处理
光学精密测量
光学通信
光学仪器设计：夫琅禾费单缝衍射用于设计各种光学仪器，如望远镜、显微镜等，提高仪器的分辨率和成像质量。
激光技术：在激光技术中，夫琅禾费单缝衍射可用于控制激光束的形状和大小，提高激光加工的精度和效率。
PART FOUR
夫琅禾费单缝衍射装置
实验操作步骤：包括光路调整、测量数据和结果分析等
单缝衍射装置：包括单缝、屏幕和测量尺
光源：激光或单色光源
记录数据：在不同缝宽下，记录衍射条纹的位置和宽度
分析数据：根据记录的数据，分析缝宽与衍射条纹之间的关系
得出结论：总结实验结果，得出夫琅禾费单缝衍射的规律
光学通信：在光纤通信中，夫琅禾费单缝衍射可用于调制光信号，提高通信系统的传输速率和稳定性。
生物医学：在生物医学领域，夫琅禾费单缝衍射可用于研究生物分子结构和功能，为疾病诊断和治疗提供有力支持。
PART SIX
在未来，夫琅禾费单缝衍射的研究前景将更加广阔
夫琅禾费单缝衍射在光学领域的应用越来越广泛
汇报人：
,

大学物理课件---圆孔衍射--[福州大学李培官]

射，两光线在眼睛中的夹角为α，由n0α0= nα，即α0=nα 应用瑞利判据，当两光源恰好能分辨时这时两点光源对瞳孔的张角
S1
n0=1
n=1.33
1 . 22 min 0

n 1 . 22 1 . 22 0 mi n
nD

nD
D
三.解题举例
【例1】在通常亮度下，人眼的瞳孔直径约为3mm ，视觉感受的最灵敏的光波波长为 550 nm. 求：人眼的最小分辨角为多大？解：由题意有：
3 D 3 1 0 (2) 设两物点相距为d，则 d 人眼的最小分辨角为 d m i n
1 . 2 2 5 . 5 1 0 1 . 2 2 2 . 2 1 0 r a d
7 4
min
m in
l
l
则有：
2 4 5 d l
观察者 S
d =120 cm
x 恰能分辨时，有： 0 L
4 x L 25 2 . 3 10 0 . 058 ( mm ) 0
【例4】设人眼在正常照度下的瞳孔直径约3 mm ，而在可见光中，人眼最敏感的波长为 550nm ，问：(1) 人眼最小分辨角是多大？(2) 若物体放在明视距离25cm处，那么两物点相距为多远时恰能被分辨？解 (1) 人眼的最小分辨角为：
思考：如何提高仪器分辨率？
D R
提高光学
仪器的放大倍
数能提高角分辨率吗？望远镜：不可选择，可显微镜： D不会很大，可
D R
R
4.眼晴的分辨率
n n 0
视网膜上衍射图样衍射斑 0 S2 的半角宽度 λ D 1 . 22 1 . 22 0 D nD 当两光源对瞳孔的张角为α0时，由于前房液和玻璃状液的折

大学物理课件[阅读材料]---开尔文简介-[福州大学...李培官]

18
There is nothing new to be discovered in physics now. All that remains is more and more precise measurement. 1900
开尔文（英国）
Lord William Thomson Kelvin, 1824~1907
11
他从热力学第二定律断言，能量耗散是普遍的趋势。 1852年他与焦耳合作进一步研究气体的内能，对焦耳气体自由膨胀实验作了改进，进行气体膨胀的多孔塞实验，发现了焦耳－汤姆孙效应，即气体经多孔塞绝热膨胀后所引起的温度的变化现象。这一发现成为获得低温的主要方法之一，广泛地应用到低温技术中。1856年他从理论研究上预言了一种新的温差电效应，即当电流在温度不均匀的导体中流过时，导体除产生不可逆的焦耳热之外，还要吸收或放出一定的热量（称为汤姆孙热）。这一现象后叫汤姆孙效应。
9
• 他曾在日记中写道：“假使我能把物体对于电磁和电流有关的状态重新作一番更特殊的考察，我肯定会超出我现在所知道的范围，不过那当然是以后的事了。” • 他的伟大之处，在于能把自己的全部研究成果，毫无保留地介绍给了麦克斯韦，并鼓励麦克斯韦建立电磁现象的统一理论，为麦克斯韦最后完成电磁场理论奠定了基础。
之一
15
三.【热力学第二定律的开尔文表述】
不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功，而不产生其他影响。 =1的热机是不可能制成的或：第二类永动机（单热机）不能制成为什么叫永动机？
开尔文（Kelvin， 1851）
海水温度降低 0.010C,够全世界用1000年。若海轮上有一个单热源热机 …永动的海轮！海水温差发电---海水能源的利用（不违背热力学第二定律）。

大学物理学课件-单缝夫琅禾费衍射

-3级 -2级 -1级 0级
大学物理学
1级 2级 3级
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13.1 单缝夫琅禾费衍射
2、条纹明暗程度（光强）的讨论
若角越大，则BC越长，因而半波带数目越多，而缝宽AB=a为常数，
因而每个半波带的面积要减少（即每个半波带上携带的光能量减少），于是级数越高，明纹亮度越低，最后成模糊一片。
光源 S 单缝
a b 屏幕
缝的宽度远大于光的波长，衍射不明显，直线传播的几何光学可以解释。
大学物理学
a
光源 S
单缝
b 屏幕
缝的宽度接近光的波长，衍射现象显著，几何光学无法解释。
如何解释呢？
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13.1 单缝夫琅禾费衍射
二、惠更斯－菲涅耳原理
子波假设：波阵面上的每一点都可看成是发射子波的新波源，任意时刻子波的包迹即为新的波阵面。 ------------惠更斯1690年
a
y O
L
C
f x
答：选（C）。
大学物理学
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13.1 单缝夫琅禾费衍射
四、夫琅和费圆孔衍射
1、装置与现象
I
r
艾里斑：夫琅和费圆孔衍射中，中央为亮圆斑，即第一暗环所包围的中央圆斑。艾里斑光强：其占总入射光强的80%以上。
大学物理学
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13.1 单缝夫琅禾费衍射
l 1.22 S D
5 10 3
1.34m
大学物理学
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振幅
反比于距离：dE0
1 r
随角的增大而单调减小d：E0 K ( )

大学物理课件【阅读材料】---马吕斯简介---[福州大学...李培官]

6
7
【小故事】
• 1808 年，法国工程师、物理学家马吕斯发现了反射光的偏振及平面偏振光通过晶体后的光强变化规律。这一年夏天的一个傍晚，他通过冰洲石晶体观看被玻璃窗反射的太阳像时惊奇地发现：当晶体在某位置时，太阳的双像之 • 一消失了。他试图用 • 光在大气中运行时发 • 生某种变形来解释这 • 一现象。
I0
P1
Hale Waihona Puke I1P2I2
P1 A1
E2 E1 cos
P2 A2
A2 A1 cos
马吕斯定律

I 2 I1 cos2
I2：检偏器射出光强
I1：入射检偏器光强
I0 自然光: I 1 2
4
5
检偏
起偏器
检偏器
思 • 一束光线通过一偏振片，若I 不变化，是什么光？
考 •I 变化且有消光, 是什么光？ • I 变化但无消光, 是什么光？
大学物理课件阅读材料马吕斯简介福州大学李培官介绍马吕斯简介福州大学大学物理李培官李培官马吕斯福州大学ppt阅读材料
今天是2014年6月18日星期三
大学物理【阅读材料】
--马吕斯简介
福州大学至诚学院
大学物理教研室李培官
【马吕斯简介】
• 马吕斯( Etienne Louis Malus) • ( 1775-1812 )，法国物理学家及军事工程师。出生于巴黎，1796年毕业于巴黎工艺学院，曾在工程兵部队中任职。 1808年起在巴黎工艺学院工作。 • 1810年被选为巴黎科学院院士，曾获得过伦敦皇家学会奖章。
2
【马吕斯的主要成就】
• 马吕斯从事光学方面的研究。 • 1808年发现反射时光的偏振，确定了偏振光强度变化的规律（现称为马吕斯定律）。 • 他研究了光在晶体中的双折射现象， 1811年，他与J.毕奥各自独立地发现折射时光的偏振，提出了确定晶体光轴的方法，研制成一系列偏振仪器。

大学物理课件[阅读材料]---富兰克林简介--[福州大学...李培官]

8
• 21岁时，他在费城创办了北美第一个青年自学团体“共读社”，组织工人、技师、鞋匠、瓦匠、诗人等每周星期五来讨论哲学、科学、技术、文艺问题。这个团体后来发展为1743年创立的美利坚哲学会。 1769年他被选为该会的会长。25岁时他又在费城创办了北美第一个公共图书馆，以后发展为北美公共图书馆。45岁时，他又创办费城学院（即后来的宾夕法尼亚大学）。
今天是2013年11月30日星期六
大学物理
---富兰克林简介
福州大学至诚学院
大学物理教研室李培官
【阅读材料】富兰克林
[1706-1790]
在实验的基础上，
于1747年发现了电，并命名为正电和负电。
富兰克林简介
enjamin Franlin,1706～1790）
22
• 富兰克林和他的儿子威廉一道，带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。
• 富兰克林高举起风筝，他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大，风筝很快就被放上高空。刹那，雷电交加，大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，父子俩焦急的期待着，此时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝上的铁丝，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：“威廉，我被电击了！”随后，他又将风筝线上的电引入莱顾瓶中。回到家里以后，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人间的电是同一种东西的假说，在他自己的这次实验中得到了光辉的证实。
23
•
风筝实验的成功使富兰克林在全世界科学界的名声大振。英国皇家学会给他送来了金质奖章，聘请他担任皇家学会的会员。他的科学著作也被译成了多种语言。他的电学研究取得了初步的胜利。 • 1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做电实验的第一个牺牲者。血的代价，使许多人对雷电试验产生了戒心和恐惧。但富兰克林在死亡的威胁面前没有退缩，经过多次试验，他制成了一根实用的避雷针。 • 他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶，杆上紧拴着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。1754年，避雷针开始应用。

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【光栅衍射演示动画】
17
【光栅方程】
对应一衍射角 θ ，任意相邻两缝对应点发出的相干光的光程差：

d
(a b) sin
a
b
明纹条件：

B
C
(a b) sin k (k 0,1, 2...)
—— 光栅方程
满足光栅方程的明纹称为主极大明纹，也称光谱线。 k 为条纹级数。
•
7
二.主要成就
• 夫琅禾费集工艺家和理论家的才干于一身，把理论与丰富的实践经验结合起来，对光学和光谱学作出了重要贡献。 • 1814年，他发明了分光仪，他用自己改进的分光系统，在太阳光的光谱中，他发现了574条黑线，这些线被称作夫琅禾费线。他利用衍射原理测出了它们的波长。 • 夫琅禾费由于发现了太阳光谱中的吸收线，认识到它们相当于火花和火焰中的发射线，以及首先采用了衍射光栅（也曾制成了各种形式的光栅），也可被认为是光谱学的奠基者之一。
9
三.夫朗禾费衍射
夫琅禾费衍射缝
光源、屏与缝相距无限远
夫琅禾费衍射
R
L1
实验中实现
L2
P
S
10
缝宽对条纹分布的影响【动画演示】
a 变小，条纹变宽； a 变大，条纹变窄。
11
波长对条纹分布的影响【动画演示】
衍射条纹宽度随波长的减小而变窄。
12
2.夫琅禾费圆孔衍射
1. 圆孔的夫琅禾费衍射的实验装置

衍射屏
L
d

孔径为D
中央亮斑 (艾里斑)
f
经圆孔衍射后,一个点光源对应一个艾里斑
2.圆孔衍射的图样：
衍射图像：中央是个明亮的圆斑（称作艾里斑），外围是一组明暗相间的同心圆。衍射斑（爱里斑）的光能量占通过圆孔的总光能量的84%，其余16%分布在周围明环上。
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15
3.光栅衍射
单缝衍射因素：
18
欢迎指导
谢谢
19
8
• 他设计和制造了消色差透镜，首创用牛顿环方法检查光学表面加工精度及透镜形状，对应用光学的发展起了重要的影响。他所制造的大型折射望远镜等光学仪器负有盛名。 • 1821年，他发表了平行光通过单缝衍射的研究结果（后人称其为夫琅禾费衍射），做了光谱分辨率的实验，第一个定量地研究了衍射光栅，用其测量了光的波长，以后又给出了光栅方程。
今天是2014年6月19日星期四
大学物理【阅读材料】
--夫朗禾费简介
福州大学至诚学院
大学物理教研室李培官
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【夫朗禾费简介】
夫琅禾费 (Joseph von Fraunhofer 1787—1826)
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夫琅禾费 (Joseph von Fraunhofer 1787—1826) • 夫琅禾费是德国物理学家。1787年3月6日生于斯特劳宾，父亲是玻璃工匠，夫琅禾费幼年当学徒，后来自学了数学和光学。 1806年开始在光学作坊当光学机工，1818 年任经理，1823年担任慕尼黑科学院物理陈列馆馆长和慕尼黑大学教授，慕尼黑科学院院士。夫琅禾费自学成才，一生勤奋刻苦，终身未婚，1826年6月7日因肺结核在慕尼黑逝世。
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他所制造的大型折射望远镜等光学仪器负有盛名。由于夫琅和费的努力，巴伐利亚取代英国成为当时光学仪器的制作中心，连迈克尔〃法拉第也只能甘拜下风。 • 1823年担任慕尼黑科学院物理陈列馆馆长和慕尼黑大学教授，慕尼黑科学院院士。 • 1824年，夫琅禾费被授予蓝马克斯勋章，成为贵族和慕尼黑荣誉市民。夫琅禾费自学成才，一生勤奋刻苦，终身未婚，由于长期从事玻璃制作而导致的重金属中毒，夫琅和费年仅39岁便与世长辞。
单缝衍射图样不随缝的上下移动而变化。
多光束干涉因素：
N个缝发出的衍射光是相干光发生多光束干涉。
衍射光栅：结论：光栅衍射的条纹分布是多光束干涉和单缝衍射的双重效果。条纹特点： ◈ 明纹细而明亮，明纹间的暗区较宽。 ◈ 各明纹光强分布与单缝衍射的强度分布一样。条纹特点：亮、细、疏 16
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一.生平简介
• 夫琅禾费是德国物理学家。1787 年3月6日出生于慕尼黑附近的斯特劳斯，是一个玻璃匠的第十一个孩子，父母非常贫穷。夫琅和费11岁成为孤儿， 1806年在慕尼黑的一家玻璃作坊当学徒。
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•
1801年，这家作坊的房子崩塌了，巴伐利亚选帝侯马克西米利安一世亲自带人将其从废墟中救起。马克西米利安一世十分爱护夫琅和费，为其提供了书籍和学习的机会。8个月后，夫琅和费被送往著名的本讷迪克特伯伊昂修道院的光学学院接受训练，这所本笃会修道院十分重视玻璃制作工艺。 • 1818年，夫琅和费已经成为光学学院的主要领导。他设计和制造了消色差透镜，首创用牛顿环方法检查光学表面加工精度及透镜形状，对应用光学的发展起了• • • •
中文名：约瑟夫〃冯〃夫琅禾费外文名：Joseph von Fraunhofer 别名：夫琅和费国籍：德国民族：德意志族出生地：斯特劳斯出生日期：1787年3月6日逝世日期：1826年6月7日职业：物理学家毕业院校：本讷迪克特伯伊昂修道院光学学院信仰：天主教主要成就：慕尼黑科学院物理陈列馆馆长，对光学和光谱学作出了重要贡献，发明了分光仪，发现了夫琅禾费线，发表了夫琅禾费衍射。 • 代表作品：发表了平行光通过单缝衍射的研究结果