北京工业大学大学物理竞赛辅导竞赛：5-力学--相对论讲义

近代物理1光的粒子性、玻尔理论一、光的粒子性 1光子有能量2光子有动量巩固练习1一台二氧化碳气体激光器发出的激光功率P=1000W,出射光束面积为 S=1mm 2,试问:当该光束垂直照射到一物体表面上时,可能产生的压强的最大值是多少?2某金属材料发生光电效应的最大波长为λ0，将此材料制成一半径为R 的圆球，并用绝缘线悬挂于真空室内．若以波长为λ(λ<λ0)的单色光持续照射此金属球，该金属球发生光电效应所产生光电子的最大初动能为 ，此金属球可带的电荷量最多为 ， (设无穷远处电势为零，真空中半径为r 带电量为q 的导体球的电势为U =krq．)3如图所示，在真空中有一个折射率为n （n ＞n 0，n 0为真空的折射率）、半径为r 的质地均匀的小球．频率为ν的细激光束在真空中沿直线BC 传播，直线BC 与小球球心O 的距离为l （l ＜r ），光束于小球体表面的点C 点经折射进入小球（小球成为光传播的介质），并于小球表面的点D 点又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射后保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小．4试对下列利用光电效应实验数据绘出的三种图像及其纵横截距作出解释，并说明它们所反映的规律。

5频率为v 的光，射到一平面镜上，设单位时间内到达镜面单位面积上的入射光光子数目为n ，平面镜的反射率为r ，光对平面镜的入射角为θ．试求：(1)光对平面镜的压力；(2)光作用在平面镜上的切向力． 6如图所示，一光电管的阴极用极限波长50000A 的钠制成。

用波长30000A 的紫外线照射阴极，光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差2.1V ，光电流的饱和值0.56μA 。

（1）求每秒内由K 极发射的电子数； （2）求电子到达A 极时的最大动能；（3）如果电势差U 不变，而照射光的强度增到原值的三倍，此时电子到达A 极时的最大动能是多大？7一红宝石激光器可以发射波长A 9.6935=λ的巨脉冲，假定每个脉冲都可以看作是一个具有能量J 3.0=E 、持续时间为ms 1.0=τ的平行光束，光束的截面是直径为mm 5的圆面，脉冲在折射率为1的空气中传播。

物理竞赛知识点总结word1. 粒子力学粒子力学是物理竞赛中的重要知识点，它研究了微观量子领域中的粒子运动规律。

在粒子力学中，物理学家们研究了微观粒子（如电子、质子等）的特性和运动规律。

在物理竞赛中，考生需要了解量子力学中的一些重要概念，如波粒二象性、不确定性原理等。

此外，还需要熟悉一些重要的量子力学公式和应用。

2. 特殊相对论特殊相对论是物理竞赛中的另一重要知识点，它由爱因斯坦在20世纪初提出。

特殊相对论研究了高速运动物体的运动规律，推导出了著名的质能方程E=mc^2。

在物理竞赛中，考生需要了解特殊相对论中的洛伦兹变换、时间膨胀、长度收缩等重要概念，以及掌握相对论效应的应用。

3. 经典力学经典力学是物理竞赛中的基础知识点，它研究了宏观物体的运动规律。

在经典力学中，牛顿三定律是最重要的基础。

在物理竞赛中，考生需要熟练掌握牛顿运动定律、牛顿万有引力定律、动量守恒定律等经典力学的基本原理和公式，并能够熟练应用到各种物理问题中。

4. 电磁学电磁学是物理竞赛中的另一个重要知识点，它研究了电场和磁场的相互作用规律。

在电磁学中，麦克斯韦方程组是最重要的理论基础。

在物理竞赛中，考生需要熟练掌握电场和磁场的基本概念、麦克斯韦方程组以及电磁场的性质和应用。

5. 光学光学是物理竞赛中的重要知识点，它研究了光的传播规律和光学现象。

在光学中，光的折射、反射、干涉、衍射等现象是重要内容。

在物理竞赛中，考生需要熟练掌握光学中的基本规律和公式，并能够应用到各种光学问题中。

6. 热力学热力学是物理竞赛中的另一个重要知识点，它研究了热量和能量的转化规律。

在热力学中，热力学定律和热力学循环是重要内容。

在物理竞赛中，考生需要了解热力学的基本概念、热力学定律和循环原理，并能够应用到各种热力学问题中。

7. 物质结构物质结构是物理竞赛中的另一个重要知识点，它研究了物质的结构和性质。

在物质结构中，结晶学和凝聚态物理是重要内容。

在物理竞赛中，考生需要了解晶体结构和物质的晶体性质，掌握凝聚态物理的基本概念和原理，并能够应用到各种材料科学问题中。

相对论Contents chapter 5引言相对论的创建是二十世纪物理学最伟大的成就之一。

1905年爱因斯坦建立了基于惯性参考系的时间、空间、运动及其相互关系的物理新理论狭义相对论。

1915年爱因斯坦又将狭义相对论原理向非惯性系进行推广，建立了广义相对论，进一步揭示了时间、空间、物质、运动和引力之间的统一性质。

本章重点介绍狭义相对论的基本原理，对广义相对论仅作一简略介绍。

历史背景伽利略（1564-1642）牛顿（1642-1722）麦克斯韦（1831-1879）……物理学关键概念的发展1600190018001700力学热力学电磁学2000相对论量子力学爱因斯坦（1879-1955）……以牛顿力学和麦克斯韦电磁场理论为代表的经典物理学，到20世纪初，已经取得了空前的成就。

人类对物质世界的认识，已从宏观低速物体的运动规律逐渐扩展到高速传播的电磁波（包括光波）的场物质运动规律。

随着对物质运动多样性的认识范围逐步扩大和深入的同时，也引起了对物质运动统一性问题的思考。

“以太”论的观点：假设整个宇宙都充满着一种绝对静止的特殊媒质“以太”（ether,又称能媒）。

它是优于其它参考系的绝对参考系。

物理定律在“以太”参考系中具有最简单的形式，而对别的参考系，有可能要改变形式。

电磁学定律在不同惯性系有不同的形式是正常现象。

在物理学史上企图发现“以太”曾作过许多努力（如：斐索实验、光行差测量、双星周期测量以及麦克耳孙-莫雷精密的光干涉实验等），但没有成功，最精密的实验所测到的也是“零结果”。

爱因斯坦的观点：相信自然界有其内在的和谐规律。

（必定存在和谐的力学和电磁学规律。

）相信自然界存在普遍性的相对性原理。

（必定存在更普遍的相对性原理，对和谐的力学和电磁学规律都适用。

）相信复杂多变的自然界，存在某种重要的不变性。

双星观测B双星观测A 、B 光速与光源运动状态无关的实例B B B 问题EB：B B B B 宇宙中存在大量这种物理双星，有些甚至肉眼也能分辨。