大学物理波动学公式集

大学物理波动学公式集波动学1．定义和概念简谐波方程：x处t时刻相位振幅ξ=Acos(ωt+φ-2πx/λ)简谐振动方程：ξ=Acos(ωt+φ)波形方程：ξ=Acos(2πx/λ+φ′)相位Φ——决定振动状态的量振幅A——振动量最大值决定于初态ｘ0=Acosφ初相φ——ｘ=0处ｔ=0时相位（x0,V0）V0=–Aωsinφ频率ν——每秒振动的次数圆频率ω=2πν决定于波源如：弹簧振子ω=mk/周期T——振动一次的时间单摆ω=lg/波速V——波的相位传播速度或能量传播速度。决定于介质如：绳V=/T光速V=C/n空气V=/B波的干涉：同振动方向、同频率、相位差恒定的波的叠加。光程：L=ｎｘ（即光走过的几何路程与介质的折射率的乘积。相位突变：波从波疏媒质进入波密媒质时有相位π的突变（折合光程为λ/2）。拍：频率相近的两个振动的合成振动。驻波：两列完全相同仅方向相反的波的合成波。多普勒效应：因波源与观察者相对运动产生的频率改变的现象。衍射：光偏离直线传播的现象。自然光：一般光源发出的光偏振光（亦称线偏振光或称平面偏振光）：只有一个方向振动成份的光。部分偏振光：各振动方向概率不等的光。可看成相互垂直两振幅不同的光的合成。2．方法、定律和定理①旋转矢量法：如图，任意一个简谐振动ξ=Acos(ωt+φ)可看成初始角位置为φ以ω逆时针旋转的矢量A在ｘ方向的投影。相干光合成振幅：A=cos2212221AAAAAωφoxAA1A2ｏｘ振动量（位移）0点处相位0点处初相ｘ处落后0点的相位2kπ极大（明纹）（2ｋ+1）π极小（暗纹）ｋλ极大（明纹）（2ｋ+1）λ/2极小（暗纹）其中：Δφ=φ1-φ2–2（r2–r1）当Δφ=当φ1-φ2=0时，光程差δ=（r2–r1）=②惠更斯原理：波面子波的包络面为新波前。（用来判断波的传播方向）③菲涅尔原理：波面子波相干叠加确定其后任一点的振动。④*马吕斯定律：I2=I1cos2θ⑤*布儒斯特定律：当入射光以Ip入射角入射时则反射光为垂直入射面振动的完全偏振光。Ip称布儒斯特角，其满足：tgip=n2/n13．公式振动能量：Ek=mV2/2=Ek(t)E=Ek+Ep=kA2/2Ep=kx2/2=(t)*波动能量：2221AI=VAV2221∝A2*驻波：波节间距ｄ=λ/2基波波长λ0=2L基频：ν0=V/λ0=Ｖ/2Ｌ；谐频：ν=ｎν0*多普勒效应：机械波sRVVVV'（VR——观察者速度；Vs——波源速度）对光波rrVCVC'其中Vr指光源与观察者相对速度。杨氏双缝：dsinθ=ｋλ（明纹）θ≈sinθ≈ｙ/Ｄ条纹间距Δy=D/λd单缝衍射（夫琅禾费衍射）：ａsinθ=ｋλ（暗纹）θ≈sinθ≈ｙ/ｆ瑞利判据：θmin=1/R=1.22λ/D（最小分辨角）光栅：dsinθ=ｋλ（明纹即主极大满足条件）tgθ=ｙ/ｆｄ=1/ｎ=L/N（光栅常数）I1θI2马吕斯定律iPn1Ip+γ=90°n2γ布儒斯特定律←λ→LｙΔyｄθｙaθfｙｄθf薄膜干涉：（垂直入射）δ反=2ｎ2ｔ+δ0δ0=0中λ/2极增反：δ反=(2k+1)λ/2增透：δ反=kλ其中：2211cv因V总小于C则γ≥0所以称其为膨胀因子；称β=221cv为收缩因子。3．狭义相对论的时空观：①同时的相对性：由Δt=γ(Δt’+vΔx’/c2)，Δt’=0时，一般Δt≠0。称x’/c2为同时性因子。②运动的长度缩短：Δx=Δx’/γ≤Δx′③运动的钟变慢：Δt=γΔt’≥Δt′4．几个重要的动力学关系：①质速关系m=γm0②质能关系E=mc2粒子的静止能量为：E0=m0c2粒子的动能为：EK=mc2–m0c2=24020212082)111(22cVmVmcmcv当Vc时，EK≈mV2/2*③动量与能量关系：E2–p2c2=E02*5．速度变换关系：Σ’系→Σ系：'1'2xcvxxuvuu'11'22xcvcvyyuuu'11'22xcvcvzzuuuΣ系→Σ’系：'1'2xcvxxuvuu'11'22xcvcvyyuuu'11'22xcvcvzzuuu12ｎ1ｔｎ2ｎ3