大学物理2考试复习重点(问答题)

1 位移电流的实质是什么？谈谈你对位移电流的理解。 答：位移电流的本质是变化的电场。d ==t t D d dD I S d d ψ 位移电流密度d d 1j ==dt t D dD S d ψ 位移电流是电位移通量对时间的变化率。位移电流只对应于变化的电场，无自由电荷的定向移动，无焦耳热。在导体、电介质、真空中均存在，只要有变化的电场就有位移电流。

2 行波在传播过程中，质元的动能和势能的时间关系式是相同的。就此谈谈你的理解？ 答：在介质中任取体积为△V ，质量为△m 的质元。当波传播到这个质元时，将具有动能△

Ek 和△Ep 。可以证明 222p 01==()sin 2K x E E A V t u ρωω??????-+ ???????△△

在波传播的媒质中，任一体积元的动能和势能还有总机械能均随x ，t 作周期性变化，且变化是同相位的。体积元在平衡位置时，动能势能和机械能均最大。体积远的位移最大时，三者均为零。

3 什么是波的衍射？举出生活中关于波的衍射的例子。什么是波的干涉？相干光的获得方法有哪些？

答：衍射：当波在传播过程中遇到障碍物时，其传播方向绕过障碍物发生偏折的现象，称为波的衍射。例如站在高墙后面的人能听到别人说话的声音，隔了山岭或者建筑物能收听无线电广播。 干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。这种现象叫做波的干涉。产生干涉的一个必要条件是，两列波的频率必须相同并且有固定的相位差。

获得相干光的方法的基本原理是把由光源上同一点发出的光设法一分为二，然后再使这两部分叠加起来。1分波阵面法（例如杨氏双缝干涉） 2分振幅法（例如薄膜干涉）。

4 杨氏双缝实验中，屏上的干涉条纹有怎样的特点，明暗条纹的级次和间距由哪些因素决定？

答：屏上将出现一系列稳定的明暗相间的条纹。这些条纹都与狭缝平行，条纹间的距离彼此相等。 如果，P 点处为明纹，即各级明纹中心离O 点的距离为

x=k d D λ± k=0，1,2,3,……相应于k=0的称为零级明纹或中央明纹。相应于k=1,k=2，···，称为第一级，第二级，···明纹 如果xd =2k+12D λδ=±（）,p 点处为暗纹，即各级暗纹中心离O 点的距离为

x=2k+12d

D λ±（） k=0，1,2…… 两相邻明纹或暗纹的间距都是x=

d

D λ?，所以干涉条纹是等距离分布的。

5 为什么要哦引入光程的概念？光程差与相位差有什么关系？结合薄膜干涉自己画图分析，哪些情况会有半波损失，对应的光程差、相位差又怎样？

答：若讨论一束光在几种不同介质中传播，或者比较两束经过不同介质的光时，常引入光程的概念，这对分析相位关系将带来很大方便。

两相干光在相遇点的相位差不是决定于它们的几何路程之差，而是决定于它们的光程差常用

δ来表示光程差。

采用了光程概念之后，相当于把光在不同介质中的传播都折算为光在真空 中的传播，这样，相位差可用光程差来表示，它们的关系是02=

πδφλ?式中0λ为光在真空中的波长。

图1所示为增透膜示意图，其中ｎ0、ｎ1、

ｎ2分别表示空气、膜层和玻璃的折射率，如空气

的折射率ｎ0＝1，ＭｇＦ2的折射率ｎ1＝1．38，

冕牌玻璃的折射率ｎ2＝1．52。n0相对于n1就是

光疏介质，n1相对于n2就是光疏介质。当入射光

线SA 从no 射入n1时，在no 和n1的界面反射，由

于n0

所谓“半波损失"，就是当光从折射率小的光疏介质射向折射率大的光密介质时，在入射点，反射光相对于入射光有相位突变π，即在入射点反射光与入射光的相位差为π，由于相位差π与光程差λ /２相对应，它相当于反射光多走了半个波长λ /２的光程，故这种相位突变π的现象叫做半波损失。

6什么是光电效应？光电效应的实验结论有哪几点？金属的光电效应的红限依赖于什么？爱因斯坦光子说如何成功解释了光电效应现象？

答：在光的照射下金属表面发射电子的现象叫光电效应。结论1单位时间内，受光照的金属板释放出来的电子数和入射光的强度成正比。2光电子从金属表面逸出时具有一定的动能，最大初动能等于电子的电荷量和遏止电势差的乘积，与入射光的强度无关。3光电子从金属表面逸出时的最大初动能与入射光的频率成线性关系，当入射光的频率小于遏止频率时，不管照射光的强度多大，不会产生光电效应。4从入射光开始照射直到金属释放出电子，无论光多微弱，几乎是瞬时的，驰骋时间不超过-910s 。 金属的光电效应的红限00v =

U K

，所以红限与金属材料种类有关。 爱因斯坦提出光子说，根据爱因斯坦光电效应方程2m 1h =mv +2A ν，表面光电子的初动能与入射光频率之间的线性关系。说明了饱和电流或光电子数与光的强度之间的正比关系。由方程假设1/2mv2=0，那么0ν=A/h ，这表明频率为0ν的光子具有发射光电子的最小能量。如

果光子频率低于v0，不管光子数目多大，单个光子没有足够的能量去发射光电子，所以遏止频率相当于电子所吸收的能量全部消耗于电子的逸出功时入射光的频率。

7关于不确定关系x p x ??≥ ，你如何理解？

答：海森伯提出微观粒子不能同时用确定的位置和确定的动量来描述。其物理意义1）微观粒子同一方向上的坐标与动量不可同时准确测量，它们的精度存在一个终极的不可逾越的限制。2）不确定的根源是“波粒二象性”这是自然界的根本属性。3）对宏观粒子因h 很小，所以△x △px →0，可视为位置和动量能同时准确测量。

8 狭义相对论的两条基本原理是？你如何理解“长度收缩”效应？

答（1）相对性原理 物理定律在一切惯性参考系中都具有相同的数学表达形式，也就是说，所有惯性系对于描述物理现象都是等价的。（2）光速不变原理 在彼此相对作匀速直线运动的任一惯性参考系中，所测得的光在真空中的传播速度都是相等的。

对于同一个物体，在相对于该物体运动的参考系中，沿运动方向测量它的长度，所得的结果要比在相对于该物体静止的参考系中测得的同方向长度短一些。这种情况被叫做长度收缩效应，或尺缩效应。由坐标的洛仑兹变换可知，物体的长度只在物体运动方向上收缩。在与物体运动垂直的方向上，长度并不收缩。运动时长度收缩为静止时长度的√1-(v^2/c^2)。上述比值称为洛伦兹收缩因子，其中v 表示物体相对速度，c 表示光速。

9 如何理解动生电动势和感生电动势？感生电场？

答：磁场保持不变，导体回路或导体在磁场中运动，由此产生的电动势称作动生电动势。导体回路不动，磁场发生变化，由此产生的电动势称作感生电动势。由于回路并无运动，产生感生电动势的非静电力不再是洛伦兹力。麦克斯韦分析了这个事实后提出了一个新的观点，他认为，变化的磁场在其周围激发了一种电场，这种电场称为感生电场。当闭合导线处在变化的磁场中时，感生电场作用于导体中的自由电荷，从而在导线中引起感生电动势和感应电流。

10 写出积分形式的麦克斯韦方程组并说出其含义。

1电场 高斯定理v ·dS=q=dv D ρ∑????? ，在任何电场中，通过任何封闭曲面的电位移通

量等于这封闭面内自由电荷的代数和。

2磁场高斯定理 s ·d =0B S ?? 磁场可以有不同的激发方式，但它们所激发的磁场都是涡旋

场，磁感应线都是闭合线。因此，在任何磁场中，通过任何封闭曲面的磁通量总是等于零。 3变化电场和磁场的联系 经麦克斯韦修正后的安培环路定律

d dl=I+I =L H ?? s j d S ???+dS t

S D ????? 它表明在任何磁场中，磁场强度沿任意闭合曲线的线积分等于通过以这闭合曲线为边线的任意曲面的全电流。

4 变化磁场和电场的联系 法拉第电磁感应定律s dl=-=-d t t

L d B E S d Φ??????? 揭示了变化磁场激发电场的规律。在任何电场中，电场强度沿任意闭合曲线的线积分等于通过这曲线所包围面积的磁通量的时间变化率的负值。

磁场中的高斯定理是指由于磁感应线是闭合曲线，因此穿入闭合曲面的磁感应线数必然等于穿出闭合曲面的磁感应线数，所以通过任一闭合曲面的总磁通量总是零。