高中物理所有公式(2)

　　(六)电磁场和电磁波

　　*1、LC振荡电路

　　(1)在LC振荡电路中,当电容器放电完毕瞬间,电路中的电流为最大, 线圈两端电压为零.

　　在LC回路中,当振荡电流为零时,则电容器开始放电, 电容器的电量将减少, 电容器中的电场能达到最大, 磁场能为零.

　　(2)周期和频率

　　2、麦克斯韦电磁理论：

　　(1)变化的磁场在周围空间产生电场.(2)变化的电场在周围空间产生磁场.

　　推论：①均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场.

　　②周期性变化(振荡)的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化(振荡)的电场;周期性变化(振荡)的电场周围也产生同频率周期性变化(振荡)的磁场.

　　3、电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系的,形成一个不可分割的统一体,叫电磁场.

　　4、电磁波：电磁场由发生区域向远处传播就形成电磁波.

　　5、电磁波的特点

　　⒈以光速传播(麦克斯韦理论预言,赫兹实验验证);⒉具有能量;⒊可以离开电荷而独立存在;⒋不需要介质传播;⒌能产生反射、折射、干涉、衍射等现象.

　　6、电磁波的周期、频率和波速：

　　V=l f = (频率在这里有时候用ν来表示)

　　波速：在真空中,C=3×108 m/s

　　三、光学

　　(一)几何光学

　　1、概念：光源、光线、光束、光速、实像、虚像、本影、半影.

　　2、规律：(1)光的直线传播规律：光在同一均匀介质中是沿直线传播的.

　　(2)光的独立传播规律：光在传播时,虽屡屡相交,但互不干扰,保持各自的规律传播.

　　(3)光在两种介质交界面上的传播规律

　　①光的反射定律：反射光线、入射光线和法线共面;反射光线和入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角.

　　②光的析射定律：

　　a、折射光线、入射光线和法线共面;入射光线和折射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦跟折射角的正弦之比是常数.即

　　b、介质的折射率n：光由真空(或空气)射入某中介质时,有 ,只决定于介质的性质,叫介质的折射率.

　　c、设光在介质中的速度为 v,则： 可见,任何介质的折射率大于1.

　　d、两种介质比较,折射率大的叫光密介质,折射率小的叫光疏介质.

　　③全反射：a、光由光密介质射向光疏介质的交界面时,入射光线全部反射回光密介质中的现象.

　　b、发生全反射的条件：ⓐ光从光密介质射向光疏介质;ⓑ入射角等于临界角.

　　临界角C

　　④光路可逆原理：光线逆着反射光线或折射光线方向入射,将沿着原来的入射光线方向反射或折射.

　　归纳: 折射率 = = =

　　5、常见的光学器件：(1)平面镜 (2)棱镜 (3)平行透明板

　　(二)光的本性

　　人类对光的本性的认识发展过程

　　(1)微粒说(牛顿)

　　(2)波动说(惠更斯)

　　①光的干涉 双缝干涉条纹宽度 (波长越长,条纹间隔越大)

　　应用：薄膜干涉——由薄膜前后表面反射的两列光波叠加而成,劈形薄膜干涉可产生平行相间干涉条纹,检查平面,测量厚度,光学镜头上的镀膜.

　　②光的衍射——单缝(或圆孔)衍射. 泊松亮斑

　　(波长越长,衍射越明显)

　　(2) 电磁说(麦克斯韦)

　　波长/m

　　名称

　　产生机理

　　特性与应用

　　104

　　10-10

　　无线电

　　自由电子的运动

　　波动性显著,无线电通讯

　　红外线

　　原子外层

　　电子受激发

　　一切物体都能辐射,具有热作用,遥感技术,遥控器

　　可见光

　　由七种色光组成

　　紫外线

　　一切高温物体都能辐射,具有化学作用、荧光效应

　　伦琴(X)射线

　　原子外内

　　电子受激发

　　粒子性显著,穿透本领强

　　γ射线

　　原子核受激发

　　粒子性显著,穿透本领更强

　　(4)光子说(爱因斯坦)

　　①基本观点：光由一份一份不连续的光子组成,每份光子的能量是

　　②实验基础：光电效应现象

　　③规律：a、每种金属都有发生光电效应的极限频率;b、光电子的最大初动能与光的强度无关,随入射光频率的增大而增大;c、光电效应的产生几乎是瞬时的;d、光电流与入射光强度成正比.

　　④爱因斯坦光电效应方程

　　逸出功

　　光电效应的应用：光电管可将光信号转变为电信号.

　　(5)光的波粒二象性

　　光是一种具有电磁本性的物质,既有波动性,又有粒子性.光具有波粒二象性,单个光子的个别行为表现为粒子性,大量光子的运动规律表现为波动性.波长较大、频率较低时光的波动性较为显著,波长较小,频率较高的光的粒子性较为显著.

　　(6)光波是一种概率波

　　四、原子物理

　　1.氢原子能级,半径 E1= -13.6eV 能量最少 rn=n2r1 r1=0.53 m

　　跃迁时放出或吸收光子的能量

　　2.三种衰变

　　射线

　　本质

　　速度

　　特性

　　α射线

　　氦原子核( )流

　　贯穿能力小,电离作用强.

　　β射线

　　高速电子( )流

　　V≈C

　　贯穿能力强,电离作用弱.

　　γ射线

　　高频电磁波(光子)

　　V=C

　　贯穿能力很强,电离作用很弱.

　　衰变：原子核由于放出某种粒子而转变位新核的变化.

　　放出α粒子的叫α衰变.放出β粒子的叫β衰变.放出γ粒子的叫γ衰变.

　　① 哀变规律：(遵循电荷数、质量数守恒)

　　α衰变：

　　β衰变： (β衰变的实质是 = + )

　　γ衰变：伴随着α衰变或β衰变同时发生.

　　3.半衰期 , m=m0( )n

　　4.质子的发现(1919年,卢瑟福)

　　中子的发现(1932年,查德威克)

　　发现正电子(居里夫妇) ,

　　5.质能方程 E=mc2 1J=1Kg.(m/s)2

　　1u放出的能量为931.5MeV 1u=1.660566×10-27kg

　　6.重核裂变 原子弹 核反应堆

　　氢的聚变 氢弹 太阳内部反应

　　六、狭义相对论

　　1.伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的.

　　2.狭义相对论的两个基本假设：

　　(1)狭义相对性原理：在不同的惯性系中,一切物理规律都是相同的.

　　(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的.

　　3.时间和空间的相对性：

　　(1)“同时”的相对性：“同时”是相对的.在一个参考系中看来“同时”的,在另一个参考系中却可能“不同时”.

　　(2)长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比静止时的长度小.

　　即

　　(式中l,是与杆相对运动的人观察到的杆长,l0是与杆相对静止的人观察到的杆长).

　　注意：①在垂直于运动方向上,杆的长度没有变化.

　　②这种长度的变化是相对的,如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动,与他们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了.

　　(3)时间间隔的相对性：从地面上观察,高速运动的飞船上时间进程变慢,飞船上的人则感觉地面上的时间进程变慢.(时间膨胀或动钟变慢)

　　(式中 是与飞船相对静止的观察者测得的两事件的时间间隔,△t是地面上观察到的两事件的时间间隔).

　　(4)相对论的时空观：经典物理学认为,时间和空间是脱离物质而独立存在的,是绝对的,二者之间也没有联系;相对论则认为时间和空间与物质的运动状态有关,物质、时间、空间是紧密联系的统一体.

　　4.狭义相对论的其他结论：

　　*(1)相对论速度变换公式： (式中v为高速火车相对地的速度,u′为车上的人相对于车的速度,u为车上的人相对地面的速度).

　　对于低速物体u′与v与光速相比很小时,根据公式可知,这时u≈ ,这就是经典物理学的速度合成法则.

　　注意：这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况,当u′与v相反时,u′取负值.

　　(2)相对论质量： (式中m0为物体静止时的质量,m为物体以速度v运动时的质量,由公式可以看出随v的增加,物体的质量随之增大).

　　(3)质能方程：

　　常见非常有用的经验结论：

　　1、物体沿倾角为α的斜面匀速下滑------µ=tanα;

　　2、物体沿光滑斜面滑下a=gsinα物体沿粗糙斜面滑下a=gsinα-gcosα

　　3、两物体沿同一直线运动,在速度相等时,距离有最大或最小;

　　4、物体沿直线运动,速度最大的条件是：a=0或合力为零.

　　5、两个共同运动的物体刚好脱离时,两物体间的弹力为=0,加速度相等.

　　6、两个物体相对静止,它们具有相同的速度;

　　7、水平传送带以恒定速度运行,小物体无初速度放上,达到共同速度过程中,摩擦生热等于小物体的动能.

　　*8、一定质量的理想气体,内能大小看温度,做功情况看体积,吸热、放热综合以上两项用能量守恒定律分析.

　　9、电容器接在电源上,电压不变;断开电源时,电容器上电量不变;改变两板距离E不变.

　　10、磁场中的衰变：外切圆是α衰变,内切圆是β衰变,α,β是大圆.

　　11、直导体杆垂直切割磁感线,所受安培力F=B2L2V/R.

　　12、电磁感应中感生电流通过线圈导线横截面积的电量：Q=N△Ф/R.

　　13、解题的优选原则：满足守恒则选用守恒定律;与加速度有关的则选用牛顿第二定律F=ma;与时间直接相关则用动量定理;与对地位移相关则用动能定理;与相对位移相关(如摩擦生热)则用能量守恒.