❶ 幾何光學著作由墨子和他弟子所著的典籍是
幾何光學著作由墨子和他弟子所著的典籍是《墨經》。
《墨經》是《墨子》書中的重要部分,約完成於周安王14年癸巳(公元前388年)。《墨子》是我國戰國時期墨家著作的總集,是墨翟(人稱墨子)和他的弟子們寫的。早在2300多年前,我國古代思想家墨子的《墨經》中就包含了豐富的關於力學、光學、幾何學、工程技術知識和現代物理學、數學的基本要素。
《墨經》的價值
《墨經》中實際記載的內容,還涉及光學、力學等方面。光學方面,《墨經》討論了光的小孔成像原理,指出了光的直線傳播規律;《墨經》中還記述了有關流體靜力學的現象,初步形成了浮力原理的思想。
《墨經》還記錄了墨家學派的許多技術發明和技術方法。包括應用了定滑輪的「雲梯」,能在路上自由行走的「木車馬」,保衛城市阻止敵人進攻的十二種守城法等等。
《墨經》的思想價值還在於,它標志著我國古代的某些傑出思想家已能透過直接觀測和實驗現象,概括上升為抽象的理論,這種思想方法恰恰是西方科學得以迅猛發展的強大動力。
❷ 八上物理光沒學明白,能幫我整理一下知識點嗎
初中物理光學,主要學習三個物理規律:光的直線傳播原理、光的反射定律和光的折射規律。
一、光的直線傳播原理
1、原理內容:光在同一種均勻介質中是沿直線傳播的。
2、知識應用
解釋現象:影的形成,小孔成像,日食月食現象和產生條件。
應用:皮影戲、針孔攝像機、步槍射擊瞄準、排隊時向右看齊、盾構隧道利用激光準直。
凸透鏡成像規律
❸ 幾何光學著作由墨子和他弟子所著的典籍是什麼
《墨經》。《墨經》約完成於周安王14年 癸巳(公元前388年)。《墨經》,又稱《墨辯》。《墨子》的一部分。
包括《經》上下,《經說》上下,《大取》、《小取》六篇。一說僅包括前四篇。其主要內容為認識論、邏輯學,將知識分為「聞知」、「說知」、「親知」,強調「名實合」;提出「辟」、「侔」、「援」、「推」等邏輯范疇。
(3)幾何光學知識大全擴展閱讀:
《墨經》中有8條論述了幾何光學知識,它闡述了影、小孔成像、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡成像,還說明了焦距和物體成像的關系,這些比古希臘歐幾里德(約公元前330~275)的光學記載早百餘年。在力學方面的論說也是古代力學的代表作。
對力的定義、杠桿、滑輪、輪軸、斜面及物體沉浮、平衡和重心都有論述。而且這些論述大都來自實踐。
墨家在六朝以後逐漸流失,正統十年(1445年),道士張宇初將《墨子》刻入《道藏》。現代所傳的《墨子》五十三篇,《墨子》與道教無關,卻被《道藏》所收錄,才得以留傳下來。汪中將墨子書分為內外二篇,著有《墨子表徵》一卷。
❹ 幾何光學的三大定律
拋開光的波動性質,僅以光的直線傳播性質為基礎,研究光在透明介質中的傳播問題的光學稱為幾何光學。幾何光學的三大定律為:①光的直線傳播定律;②光的反射定律;③光的折射定律。它們是各種光學儀器設計的理論基礎,也是研究晶體光學重要的理論基礎。
一、光的直線傳播定律
光在同一介質中是直線傳播的,稱為光的直線傳播定律。例如:陽光照進屋裡,夜間手電筒的亮光,其傳播路線都是直的。這些現象說明,光在空氣里是直線傳播的(像空氣這樣能夠傳播光的物質稱光的介質),實驗表明,光在水、玻璃介質中也是直線傳播的。
光在真空中(或空氣中)光速為3.0×108 m/s,光在水中的速度約為真空中的3/4,而光在玻璃中的速度比在水中小,這表明光在不同介質中的傳播速度是不同的。
光在其中傳播速度比較快的介質稱為光疏介質,傳播速度比較慢的介質稱為光密介質。光疏、光密是相對的,例如,水相對空氣來說為光密介質,而水相對玻璃或晶體則為光疏介質。一般空氣為低密度、低折射率、高光速的,而礦物則為高密度、高折射率、低光速的。
二、光的反射及反射定律
1.反射(Reflection)的概念
光從一種介質射入另一種介質時,在光滑界面上,如果部分光仍回到原介質中,這種現象稱為光的反射。其光路是可逆的。
2.反射定律
光的反射遵循反射定律(圖1-8A),即①反射光線位於入射光線和界面的法線所決定的平面內;②反射線和入射線分別在法線的兩側;③反射角θ等於入射角i。
三、光的折射及折射定律
1.折射(Refraction)的概念
光線從一種介質進入到另一種介質,在界面處傳播的方向會發生改變,即入射光線和折射光線不在一條直線上,這種現象稱為光的折射。例如:筷子放在盛水的杯子中,看起來筷子不是直的,而是折斷的。
光學上將兩種介質分界面的垂線稱法線,入射光線與法線的夾角稱入射角,以i表示;折射光線與法線的夾角稱折射角,以r表示。當光發生折射時,入射角i與折射角r不相等(圖1-8B、C、D)。
圖1-8 光的反射、全反射及折射現象
2.折射定律
光的折射遵循折射定律,即①折射線在入射線與法線所決定的平面內;②折射線和入射線分別在法線的兩側;③兩介質一定時,入射角i的正弦與折射角r的正弦之比為一常數N,N稱為折射介質2對入射介質1的相對折射率,即。
四、折射率
1.折射率(Refractive index)的概念
光在兩種不同介質中速度的比值叫做相對折射率。
光波在真空中的傳播速度(c)和光波在折射介質中的傳播速度(Vr)的比值稱絕對折射率,簡稱折射率。一般用N表示。
折射率也可以用入射角和折射角的正弦之比來確定,設光線從空氣射向介質(礦物晶體)的入射角為i,在介質內的折射角為r,則介質的折射率。
光在真空中的傳播速度最大,c=3×108 m/s,即每秒30萬千米,真空折射率為1。由於光在空氣中的傳播速度與光在真空中傳播速度幾乎相等,故通常可將空氣的折射率視為1(嚴格地說,空氣的折射率應為1.00029)。而光在其他各種液體和固體介質中的傳播速度總小於真空中的傳播速度,故晶體的折射率總大於1。
實驗證明,折射率反映了光在介質中的傳播速度,傳播速度越大(越快),折射率越小;反之,傳播速度越小(越慢),折射率越大。例如,寶石的折射率就是光在空氣中的傳播速度與在寶石中的傳播速度的比值。已知光在空氣中的傳播速度為3.0×105 km/s;而在鑽石中的傳播速度為123967 km/s,在水晶中的傳播速度為193548 km/s,在尖晶石中的傳播速度為174419 km/s,那麼,鑽石、水晶、尖晶石的折射率分別為:
晶體光學與造岩礦物
對於某一寶石礦物來說,其折射率是一個固定的常數,而不同的寶石礦物的折射率不同,根據實驗測定的幾種物質的折射率列於表1-1。由於寶石礦物折射率的大小反映了它的化學成分與晶體結構,所以折射率對寶石礦物的鑒定具有重要的意義。
表1-1 實驗測定幾種物質的折射率
造岩礦物、寶石礦物折射率的大小與其化學成分、晶體結構密切相關,如硅酸鹽礦物的折射率隨化學成分Ca、Ti、Cr、Fe、Mn含量的增多而增大;而隨晶體結構的緊密程度降低、光的傳播速度增大而減小。由島狀的橄欖石→單鏈輝石→雙鏈的角閃石→層狀的雲母→架狀的長石,其折射率是逐漸降低的。所以折射率對造岩礦物、寶石礦物的鑒定是具有重大意義的。同種礦物由於不同方向的內部結構差異,其各方向的光學性質也不一樣。
大多數透明礦物的折射率介於1.3~2.4之間,在岩石薄片中,礦物折射率相對大小,可以通過糙面、突起、貝克線及洛多奇尼夫色散效應等現象的觀察進行判斷。另外均質體與非均質體、一軸晶與二軸晶、光性正負、雙折射率、光軸角等光學常數的測定都與折射率值有關。均質礦物只有一個折射率N,非均質礦物的折射率隨方向變化而不同,一軸晶礦物有兩個主折射率Ne和No。二軸晶礦物有三個主折射率Ng、Nm和Np。一般所說的折射率是指對黃光波長的折射率,也可近似看作相當於白光平均波長的折射率。從以上可知折射率大小與化學成分、晶體結構、傳播速度及波長等四個因素都密切相關。
2.折射率與臨界角的關系
臨界角:當光從光密介質射入光疏介質時,折射角等於90°時對應的入射角稱為臨界角。
全反射:必須具備兩個條件:①當光從光密介質射入光疏介質時,②當入射角大於臨界角時,就會發生全反射,即入射光全部返回光密介質(圖1-8D)。
從折射率的定義可知,光在介質中的傳播速度越大(越快),折射率越小,臨界角越大;反之,傳播速度越小(越慢),折射率越大,臨界角越小(圖1-9)。
圖1-9 寶石折射率(N)與臨界角(φ)的關系圖解
3.臨界角的計算方法
根據折射定律(N1sini=N2sinr),當入射角為臨界角(φ),其折射角必為90°,而sin90 °=1,因此N1sinφ=N2sin90 °,故。只要知道某礦物的折射率便可求出臨界角。例如:鑽石sinφ=1/2.42=0.41,則φ=24 °20′;水晶sinφ=1/1.55=0.65,則φ=40 °50′。如寶石鑒定用的折射儀就是建立在全內反射原理的基礎上的。
鑽石折射率大,臨界角小,全反射范圍寬,光容易產生全反射,反射量大,所以鑽石打磨後可顯示出極強的金剛光澤;而水晶折射率小,臨界角較大,全反射范圍窄,打磨後它的火彩與光澤就不如鑽石。由於折射率對寶石來說是一個常數,因而臨界角也是一個常數,它是無法改變的,唯一能改變的是光線從寶石內進入空氣前的入射角。
如果我們已經知道了寶石的臨界角,按照一定角度切割成小面型的寶石,這一特定角度能使從寶石頂部入射的光線經底部小面的一系列反射,再從頂部穿透出。因為小面型寶石的切磨角度是按照臨界角的要求設計的,所以,大部分光線在寶石內部作全反射後又從頂部射出(圖1-10),這樣就增加了寶石的明亮程度,這種效應叫做亮度。一粒切磨得好的鑽石之所以具有很強的亮度,就是採用了合適的切磨角度,使進入寶石的大部分光線經全內反射後射到觀察者的眼裡。如果小面的角度切磨得不對,則進入寶石內部的光線因入射角小於臨界角而不能發生全內反射,這樣,光線將從底部穿透出去,這種現象叫做漏光。圖1-11表示了漏光現象的兩種情況,即切磨角度太大或太小、下部太深或太淺都會出現漏光。
圖1-10 光在寶石中的全內反射
圖1-11 切磨角度的大小對全反射的影響
牛頓(Isaac Newton,1642~1727)是闡明白光由7種不同顏色組成的第一位科學家。這7種顏色大致相應的波長范圍(據Bloss,1961)如下(它可作分光鏡鑒定寶石的波長范圍):
晶體光學與造岩礦物
牛頓將一束白光通過三棱鏡後,白光便會分解成它的組成波長的7種色光,從而出現光譜色(彩虹就是太陽光經過雨滴色散後形成的色譜),他也反證了這種效應,把7種光譜色按等量塗在圓盤上,當快速轉動這個圓盤時,這7種顏色重新匯合成白光。
圖1-12 白光經過一個稜柱體發生色散
圖1-13 寶石色散
白光分解成七色光稱色散,也稱火彩(圖1-12,圖1-13)。波長較長的紅光的折射率較小,波長較短的紫光的折射率較大。色散率是根據特定波長的紫光(430.8nm)與特定波長的紅光(686.7 nm)的折射率差值來表示的。寶石的色散常稱為寶石的「火」,例如:鑽石的色散就是利用上述方法計算出來的,D=N鑽石紫-N鑽石紅=2.451-2.407=0.044。鑽石的色散率比所有天然無色寶石都高,在光的照射下,發出七色虹彩的閃光,使色散產生的色光增加了其內在的美,使之顯得華貴而高雅。
另外,臨界角對寶石設計師與寶石工匠是很重要的,他們常利用臨界角的知識決定採用何種比例和角度來加工一粒小面型寶石,才能使之產生理想的效果。當光線正好以臨界角離開寶石時,它的色散最強,這樣佩戴在手上的寶石,當手在晃動時,入射光的方向也隨之改變,便能顯示出珠光寶氣、光彩奪目。又如亮度,從頂部入射光線,在寶石內部作全內反射從頂部射出,這樣增加了寶石的明亮程度。
一些常見寶石礦物的臨界角列於表1-2。
表1-2 寶石的折射率及臨界角
❺ 高中物理知識點總結大全
一、質點的運動(1)------直線運動
1)勻變速直線運動
1.平均速度V平=s/t(定義式) 2.有用推論Vt2-Vo2=2as
3.中間時刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0}
8.實驗用推論Δs=aT2 {Δs為連續相鄰相等時間(T)內位移之差}
9.主要物理量及單位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;時間(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度單位換算:1m/s=3.6km/h。
註:
(1)平均速度是矢量;
(2)物體速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式;
(4)其它相關內容:質點、位移和路程、參考系、時間與時刻〔見第一冊P19〕/s--t圖、v--t圖/速度與速率、瞬時速度〔見第一冊P24〕。
2)自由落體運動
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計算) 4.推論Vt2=2gh
注:
(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,遵循勻變速直線運動規律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下)。
(3)豎直上拋運動
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點算起)
5.往返時間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時間)
注:
(1)全過程處理:是勻減速直線運動,以向上為正方向,加速度取負值;
(2)分段處理:向上為勻減速直線運動,向下為自由落體運動,具有對稱性;
(3)上升與下落過程具有對稱性,如在同點速度等值反向等。
二、質點的運動(2)----曲線運動、萬有引力
1)平拋運動
1.水平方向速度:Vx=Vo 2.豎直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot 4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運動時間t=(2y/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
註:
(1)平拋運動是勻變速曲線運動,加速度為g,通常可看作是水平方向的勻速直線運與豎直方向的自由落體運動的合成;
(2)運動時間由下落高度h(y)決定與水平拋出速度無關;
(3)θ與β的關系為tgβ=2tgα;
(4)在平拋運動中時間t是解題關鍵;(5)做曲線運動的物體必有加速度,當速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時,物體做曲線運動。
2)勻速圓周運動
1.線速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期與頻率:T=1/f 6.角速度與線速度的關系:V=ωr
7.角速度與轉速的關系ω=2πn(此處頻率與轉速意義相同)
8.主要物理量及單位:弧長(s):米(m);角度(Φ):弧度(rad);頻率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);轉速(n):r/s;半徑(r):米(m);線速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。
註:
(1)向心力可以由某個具體力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直,指向圓心;
(2)做勻速圓周運動的物體,其向心力等於合力,並且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動能保持不變,向心力不做功,但動量不斷改變。
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質量無關,取決於中心天體的質量)}
2.萬有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
3.天體上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天體半徑(m),M:天體質量(kg)}
4.衛星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步衛星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:
(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F向=F萬;
(2)應用萬有引力定律可估算天體的質量密度等;
(3)地球同步衛星只能運行於赤道上空,運行周期和地球自轉周期相同;
(4)衛星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.9km/s。
三、力(常見的力、力的合成與分解)
1)常見的力
1.重力G=mg (方向豎直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用點在重心,適用於地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢復形變方向,k:勁度系數(N/m),x:形變數(m)}
3.滑動摩擦力F=μFN {與物體相對運動方向相反,μ:摩擦因數,FN:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm (與物體相對運動趨勢方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬有引力F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
6.靜電力F=kQ1Q2/r2 (k=9.0×109N?m2/C2,方向在它們的連線上)
7.電場力F=Eq (E:場強N/C,q:電量C,正電荷受的電場力與場強方向相同)
8.安培力F=BILsinθ (θ為B與L的夾角,當L⊥B時:F=BIL,B//L時:F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ (θ為B與V的夾角,當V⊥B時:f=qVB,V//B時:f=0)
注:
(1)勁度系數k由彈簧自身決定;
(2)摩擦因數μ與壓力大小及接觸面積大小無關,由接觸面材料特性與表面狀況等決定;
(3)fm略大於μFN,一般視為fm≈μFN;
(4)其它相關內容:靜摩擦力(大小、方向)〔見第一冊P8〕;
(5)物理量符號及單位B:磁感強度(T),L:有效長度(m),I:電流強度(A),V:帶電粒子速度(m/s),q:帶電粒子(帶電體)電量(C);
(6)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。
2)力的合成與分解
1.同一直線上力的合成同向:F=F1+F2, 反向:F=F1-F2 (F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(餘弦定理) F1⊥F2時:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
註:
(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;
(2)合力與分力的關系是等效替代關系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作圖法求解,此時要選擇標度,嚴格作圖;
(4)F1與F2的值一定時,F1與F2的夾角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直線上力的合成,可沿直線取正方向,用正負號表示力的方向,化簡為代數運算。
四、動力學(運動和力)
1.牛頓第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止
2.牛頓第二運動定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}
3.牛頓第三運動定律:F=-F′{負號表示方向相反,F、F′各自作用在對方,平衡力與作用力反作用力區別,實際應用:反沖運動}
4.共點力的平衡F合=0,推廣 {正交分解法、三力匯交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN<G {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛頓運動定律的適用條件:適用於解決低速運動問題,適用於宏觀物體,不適用於處理高速問題,不適用於微觀粒子〔見第一冊P67〕
注:平衡狀態是指物體處於靜止或勻速直線狀態,或者是勻速轉動。
五、振動和波(機械振動與機械振動的傳播)
1.簡諧振動F=-kx {F:回復力,k:比例系數,x:位移,負號表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2 {l:擺長(m),g:當地重力加速度值,成立條件:擺角θ<100;l>>r}
3.受迫振動頻率特點:f=f驅動力
4.發生共振條件:f驅動力=f固,A=max,共振的防止和應用〔見第一冊P175〕
5.機械波、橫波、縱波〔見第二冊P2〕
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波傳播過程中,一個周期向前傳播一個波長;波速大小由介質本身所決定}
7.聲波的波速(在空氣中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(聲波是縱波)
8.波發生明顯衍射(波繞過障礙物或孔繼續傳播)條件:障礙物或孔的尺寸比波長小,或者相差不大
9.波的干涉條件:兩列波頻率相同(相差恆定、振幅相近、振動方向相同)
10.多普勒效應:由於波源與觀測者間的相互運動,導致波源發射頻率與接收頻率不同{相互接近,接收頻率增大,反之,減小〔見第二冊P21〕}
註:
(1)物體的固有頻率與振幅、驅動力頻率無關,取決於振動系統本身;
(2)加強區是波峰與波峰或波谷與波谷相遇處,減弱區則是波峰與波谷相遇處;
(3)波只是傳播了振動,介質本身不隨波發生遷移,是傳遞能量的一種方式;
(4)干涉與衍射是波特有的;
(5)振動圖象與波動圖象;
(6)其它相關內容:超聲波及其應用〔見第二冊P22〕/振動中的能量轉化〔見第一冊P173〕。
六、沖量與動量(物體的受力與動量的變化)
1.動量:p=mv {p:動量(kg/s),m:質量(kg),v:速度(m/s),方向與速度方向相同}
3.沖量:I=Ft {I:沖量(N?s),F:恆力(N),t:力的作用時間(s),方向由F決定}
4.動量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:動量變化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.動量守恆定律:p前總=p後總或p=p』′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
6.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系統的動量和動能均守恆}
7.非彈性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:損失的動能,EKm:損失的最大動能}
8.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰後連在一起成一整體}
9.物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發生彈性正碰:
v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2′=2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推論-----等質量彈性正碰時二者交換速度(動能守恆、動量守恆)
11.子彈m水平速度vo射入靜止置於水平光滑地面的長木塊M,並嵌入其中一起運動時的機械能損失
E損=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相對 {vt:共同速度,f:阻力,s相對子彈相對長木塊的位移}
七、功和能(功是能量轉化的量度)
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F:恆力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}
2.重力做功:Wab=mghab {m:物體的質量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a與b高度差(hab=ha-hb)}
3.電場力做功:Wab=qUab {q:電量(C),Uab:a與b之間電勢差(V)即Uab=φa-φb}
4.電功:W=UIt(普適式) {U:電壓(V),I:電流(A),t:通電時間(s)}
5.功率:P=W/t(定義式) {P:功率[瓦(W)],W:t時間內所做的功(J),t:做功所用時間(s)}
6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬時功率,P平:平均功率}
7.汽車以恆定功率啟動、以恆定加速度啟動、汽車最大行駛速度(vmax=P額/f)
8.電功率:P=UI(普適式) {U:電路電壓(V),I:電路電流(A)}
9.焦耳定律:Q=I2Rt {Q:電熱(J),I:電流強度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
10.純電阻電路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.動能:Ek=mv2/2 {Ek:動能(J),m:物體質量(kg),v:物體瞬時速度(m/s)}
12.重力勢能:EP=mgh {EP :重力勢能(J),g:重力加速度,h:豎直高度(m)(從零勢能面起)}
13.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)(從零勢能面起)}
14.動能定理(對物體做正功,物體的動能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力對物體做的總功,ΔEK:動能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.機械能守恆定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功與重力勢能的變化(重力做功等於物體重力勢能增量的負值)WG=-ΔEP
八、分子動理論、能量守恆定律
1.阿伏加德羅常數NA=6.02×1023/mol;分子直徑數量級10-10米
2.油膜法測分子直徑d=V/s {V:單分子油膜的體積(m3),S:油膜表面積(m)2}
3.分子動理論內容:物質是由大量分子組成的;大量分子做無規則的熱運動;分子間存在相互作用力。
4.分子間的引力和斥力(1)r<r0,f引<f斥,F分子力表現為斥力
(2)r=r0,f引=f斥,F分子力=0,E分子勢能=Emin(最小值)
(3)r>r0,f引>f斥,F分子力表現為引力
(4)r>10r0,f引=f斥≈0,F分子力≈0,E分子勢能≈0
5.熱力學第一定律W+Q=ΔU{(做功和熱傳遞,這兩種改變物體內能的方式,在效果上是等效的),
W:外界對物體做的正功(J),Q:物體吸收的熱量(J),ΔU:增加的內能(J),涉及到第一類永動機不可造出〔見第二冊P40〕}
6.熱力學第二定律
克氏表述:不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其它變化(熱傳導的方向性);
開氏表述:不可能從單一熱源吸收熱量並把它全部用來做功,而不引起其它變化(機械能與內能轉化的方向性){涉及到第二類永動機不可造出〔見第二冊P44〕}
7.熱力學第三定律:熱力學零度不可達到{宇宙溫度下限:-273.15攝氏度(熱力學零度)}
注:
(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小,布朗運動越明顯,溫度越高越劇烈;
(2)溫度是分子平均動能的標志;
3)分子間的引力和斥力同時存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快;
(4)分子力做正功,分子勢能減小,在r0處F引=F斥且分子勢能最小;
(5)氣體膨脹,外界對氣體做負功W<0;溫度升高,內能增大ΔU>0;吸收熱量,Q>0
(6)物體的內能是指物體所有的分子動能和分子勢能的總和,對於理想氣體分子間作用力為零,分子勢能為零;
(7)r0為分子處於平衡狀態時,分子間的距離;
(8)其它相關內容:能的轉化和定恆定律〔見第二冊P41〕/能源的開發與利用、環保〔見第二冊P47〕/物體的內能、分子的動能、分子勢能〔見第二冊P47〕。
九、氣體的性質
1.氣體的狀態參量:
溫度:宏觀上,物體的冷熱程度;微觀上,物體內部分子無規則運動的劇烈程度的標志,
熱力學溫度與攝氏溫度關系:T=t+273 {T:熱力學溫度(K),t:攝氏溫度(℃)}
體積V:氣體分子所能占據的空間,單位換算:1m3=103L=106mL
壓強p:單位面積上,大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產生持續、均勻的壓力,標准大氣壓:1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)
2.氣體分子運動的特點:分子間空隙大;除了碰撞的瞬間外,相互作用力微弱;分子運動速率很大
3.理想氣體的狀態方程:p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恆量,T為熱力學溫度(K)}
注:
(1)理想氣體的內能與理想氣體的體積無關,與溫度和物質的量有關;
(2)公式3成立條件均為一定質量的理想氣體,使用公式時要注意溫度的單位,t為攝氏溫度(℃),而T為熱力學溫度(K)。
十、電場
1.兩種電荷、電荷守恆定律、元電荷:(e=1.60×10-19C);帶電體電荷量等於元電荷的整數倍
2.庫侖定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:點電荷間的作用力(N),k:靜電力常量k=9.0×109N?m2/C2,Q1、Q2:兩點電荷的電量(C),r:兩點電荷間的距離(m),方向在它們的連線上,作用力與反作用力,同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引}
3.電場強度:E=F/q(定義式、計算式){E:電場強度(N/C),是矢量(電場的疊加原理),q:檢驗電荷的電量(C)}
4.真空點(源)電荷形成的電場E=kQ/r2 {r:源電荷到該位置的距離(m),Q:源電荷的電量}
5.勻強電場的場強E=UAB/d {UAB:AB兩點間的電壓(V),d:AB兩點在場強方向的距離(m)}
6.電場力:F=qE {F:電場力(N),q:受到電場力的電荷的電量(C),E:電場強度(N/C)}
7.電勢與電勢差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.電場力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:帶電體由A到B時電場力所做的功(J),q:帶電量(C),UAB:電場中A、B兩點間的電勢差(V)(電場力做功與路徑無關),E:勻強電場強度,d:兩點沿場強方向的距離(m)}
9.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)}
10.電勢能的變化ΔEAB=EB-EA {帶電體在電場中從A位置到B位置時電勢能的差值}
11.電場力做功與電勢能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB (電勢能的增量等於電場力做功的負值)
12.電容C=Q/U(定義式,計算式) {C:電容(F),Q:電量(C),U:電壓(兩極板電勢差)(V)}
13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S:兩極板正對面積,d:兩極板間的垂直距離,ω:介電常數)
常見電容器〔見第二冊P111〕
14.帶電粒子在電場中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)
類平 垂直電場方向:勻速直線運動L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中:E=U/d)
拋運動 平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:
(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時,電量分配規律:原帶異種電荷的先中和後平分,原帶同種電荷的總量平分;
(2)電場線從正電荷出發終止於負電荷,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,順著電場線電勢越來越低,電場線與等勢線垂直;
(3)常見電場的電場線分布要求熟記〔見圖[第二冊P98];
(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;
(5)處於靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直於導體表面,導體內部合場強為零,導體內部沒有凈電荷,凈電荷只分布於導體外表面;
(6)電容單位換算:1F=106μF=1012PF;
(7)電子伏(eV)是能量的單位,1eV=1.60×10-19J;
(8)其它相關內容:靜電屏蔽〔見第二冊P101〕/示波管、示波器及其應用〔見第二冊P114〕等勢面〔見第二冊P105〕。
十一、恆定電流
1.電流強度:I=q/t{I:電流強度(A),q:在時間t內通過導體橫載面的電量(C),t:時間(s)}
2.歐姆定律:I=U/R {I:導體電流強度(A),U:導體兩端電壓(V),R:導體阻值(Ω)}
3.電阻、電阻定律:R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω?m),L:導體的長度(m),S:導體橫截面積(m2)}
4.閉合電路歐姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內+U外
{I:電路中的總電流(A),E:電源電動勢(V),R:外電路電阻(Ω),r:電源內阻(Ω)}
5.電功與電功率:W=UIt,P=UI{W:電功(J),U:電壓(V),I:電流(A),t:時間(s),P:電功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:通過導體的電流(A),R:導體的電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
7.純電阻電路中:由於I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率:P總=IE,P出=IU,η=P出/P總{I:電路總電流(A),E:電源電動勢(V),U:路端電壓(V),η:電源效率}
9.電路的串/並聯 串聯電路(P、U與R成正比) 並聯電路(P、I與R成反比)
電阻關系(串同並反) R串=R1+R2+R3+ 1/R並=1/R1+1/R2+1/R3+
電流關系 I總=I1=I2=I3 I並=I1+I2+I3+
電壓關系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3
功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+
10.歐姆表測電阻
(1)電路組成 (2)測量原理
兩表筆短接後,調節Ro使電表指針滿偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測電阻Rx後通過電表的電流為
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由於Ix與Rx對應,因此可指示被測電阻大小
(3)使用方法:機械調零、選擇量程、歐姆調零、測量讀數{注意擋位(倍率)}、撥off擋。
(4)注意:測量電阻時,要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調零。
11.伏安法測電阻
電流表內接法: 電流表外接法:
電壓表示數:U=UR+UA 電流表示數:I=IR+IV
Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真 Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)<R真
選用電路條件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2] 選用電路條件Rx<<RV [或Rx<(RARV)1/2]
12.滑動變阻器在電路中的限流接法與分壓接法
電壓調節范圍小,電路簡單,功耗小 電壓調節范圍大,電路復雜,功耗較大
便於調節電壓的選擇條件Rp>Rx 便於調節電壓的選擇條件Rp<Rx
十二、磁場
1.磁感應強度是用來表示磁場的強弱和方向的物理量,是矢量,單位:(T),1T=1N/A?m
2.安培力F=BIL;(註:L⊥B) {B:磁感應強度(T),F:安培力(F),I:電流強度(A),L:導線長度(m)}
3.洛侖茲力f=qVB(注V⊥B);質譜儀〔見第二冊P155〕 {f:洛侖茲力(N),q:帶電粒子電量(C),V:帶電粒子速度(m/s)}
4.在重力忽略不計(不考慮重力)的情況下,帶電粒子進入磁場的運動情況(掌握兩種):
(1)帶電粒子沿平行磁場方向進入磁場:不受洛侖茲力的作用,做勻速直線運動V=V0
(2)帶電粒子沿垂直磁場方向進入磁場:做勻速圓周運動,規律如下:(a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)運動周期與圓周運動的半徑和線速度無關,洛侖茲力對帶電粒子不做功(任何情況下);(c)解題關鍵:畫軌跡、找圓心、定半徑、圓心角(=二倍弦切角)。
十三、電磁感應
1.[感應電動勢的大小計算公式]
1)E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應定律,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}
2)E=BLV垂(切割磁感線運動) {L:有效長度(m)}
3)Em=nBSω(交流發電機最大的感應電動勢) {Em:感應電動勢峰值}
4)E=BL2ω/2(導體一端固定以ω旋轉切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應強度(T),S:正對面積(m2)}
3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源內部的電流方向:由負極流向正極}
*4.自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系數(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大),ΔI:變化電流,?t:所用時間,ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)}
註:(1)感應電流的方向可用楞次定律或右手定則判定,楞次定律應用要點〔見第二冊P173〕;(2)自感電流總是阻礙引起自感電動勢的電流的變化;(3)單位換算:1H=103mH=106μH。(4)其它相關內容:自感〔見第二冊P178〕/日光燈〔見第二冊P180〕。
十四、交變電流(正弦式交變電流)
1.電壓瞬時值e=Emsinωt 電流瞬時值i=Imsinωt;(ω=2πf)
2.電動勢峰值Em=nBSω=2BLv 電流峰值(純電阻電路中)Im=Em/R總
3.正(余)弦式交變電流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2
4.理想變壓器原副線圈中的電壓與電流及功率關系
U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出
5.在遠距離輸電中,採用高壓輸送電能可以減少電能在輸電線上的損失:P損′=(P/U)2R;(P損′:輸電線上損失的功率,P:輸送電能的總功率,U:輸送電壓,R:輸電線電阻)〔見第二冊P198〕;
6.公式1、2、3、4中物理量及單位:ω:角頻率(rad/s);t:時間(s);n:線圈匝數;B:磁感強度(T);
S:線圈的面積(m2);U:(輸出)電壓(V);I:電流強度(A);P:功率(W)。
注:
(1)交變電流的變化頻率與發電機中線圈的轉動的頻率相同即:ω電=ω線,f電=f線;
(2)發電機中,線圈在中性面位置磁通量最大,感應電動勢為零,過中性面電流方向就改變;
(3)有效值是根據電流熱效應定義的,沒有特別說明的交流數值都指有效值;
(4)理想變壓器的匝數比一定時,輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電流由輸出電流決定,輸入功率等於輸出功率,當負載的消耗的功率增大時輸入功率也增大,即P出決定P入;
(5)其它相關內容:正弦交流電圖象〔見第二冊P190〕/電阻、電感和電容對交變電流的作用〔見第二冊P193〕。
十五、光的反射和折射(幾何光學)
1.反射定律α=i {α;反射角,i:入射角}
2.絕對折射率(光從真空中到介質)n=c/v=sin /sin {光的色散,可見光中紅光折射率小,n:折射率,c:真空中的光速,v:介質中的光速, :入射角, :折射角}
3.全反射:1)光從介質中進入真空或空氣中時發生全反射的臨界角C:sinC=1/n
2)全反射的條件:光密介質射入光疏介質;入射角等於或大於臨界角
❻ 什麼叫波動光學什麼叫幾何光學
幾何光學和物理光學是光學的兩大基礎分類。
簡單而言,幾何光學是以幾何學的方法來研究光學,主要關注的是光的大尺度的傳播問題,包括光在平面鏡、透鏡等光學元件下,光線的幾何特性。例如焦點、主光軸、會聚、發散。尤其是物體在光學元件下的成像問題。
物理光學,是利用電磁波理論,主要是maxwell電磁方程組的知識,定性的分析了光的產生,光在不同電解質表面的反射和折射問題,以及光的偏振等等問題。並且系統地討論了光的衍射、干涉問題,借用數學工具分析了近場光學的弗朗禾斐衍射等光學現象的結果。
幾何光學偏運用,物理光學偏理論探究
而最後你說的波動光學,其實是現代物理學,尤其是量子力學建立後,光學借用薛定諤的波函數的概念,把光波處理成一個數學上波函數,通過傅里葉分析等數學分析法,從而去探討物理光學的一些基礎內容,解釋一些現象和結論。
大致如此吧,如果有興趣了解光學,建議去找找相關的專業書籍看看,但需要大學一年級微積分數學基礎。