《复习光学热力学》PPT课件

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1、学习重点：学习重点：11-3 11-3 薄膜干涉薄膜干涉117 117 单缝衍射单缝衍射11-10 11-10 光的偏振性光的偏振性11-9 11-9 衍射光栅衍射光栅 11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验学习难点：学习难点：1 1 日光照射下薄膜干涉的最大厚度是多少？日光照射下薄膜干涉的最大厚度是多少？2 2 双缝干涉与双缝衍射双缝干涉与双缝衍射3 3 光栅衍射中的光栅衍射中的“缺级现象缺级现象”学习重点：学习重点：13-3 13-3 理想气体的等体过程和等压过程理想气体的等体过程和等压过程13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程13-5

2、13-5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环学习难点：学习难点：1 1 气体有无限多个热容？热容可以为负？气体有无限多个热容？热容可以为负？下列方法中，不属于波阵面分割方法获得相干光下列方法中，不属于波阵面分割方法获得相干光的是：的是：（A A）双缝干涉实验）双缝干涉实验 （B B）双棱镜干涉实验）双棱镜干涉实验 （C C）劳埃得镜干涉实验）劳埃得镜干涉实验 （D D）薄膜干涉实验）薄膜干涉实验DaS1S2S01 1 杨氏双缝干涉实验：杨氏双缝干涉实验：实实 验验 装装 置置ooB1s2ssrx1r2rddpkdxdr加强加强,2,1,0k2)12(k 减弱减弱2 2 薄膜干涉：薄膜干涉：P1

3、n1n2n1M2MdLiDC34E5A1B212nn 2sin222122rinnd 反反射光的光程差射光的光程差innd22122tsin2 透透射光的光程差射光的光程差Ln1nDnn 1bb2/n劈尖干涉劈尖干涉bn2 dnk2)21(nk2（明纹）（明纹）（暗纹）（暗纹）直径有微小差别的彼此平行的直径有微小差别的彼此平行的滚柱之间的距离为滚柱之间的距离为L,夹在两块平夹在两块平晶之间，单色平行光垂直照射，产晶之间，单色平行光垂直照射，产生等厚条纹。若距离生等厚条纹。若距离 L增大，则增大，则 L范围内干涉条纹的：范围内干涉条纹的：L(A)数目增加，间距不变；数目增加，间距不变；(B)数目

4、减少，间距变大；数目减少，间距变大；(C)数目增加，间距变小；数目增加，间距变小；(D)数目不变，间距变大。数目不变，间距变大。答：答：L ,间距间距 b=/2n 增大增大，而条纹的数目：而条纹的数目：故故 N 不变。不变。cndDedDN2 dD(D)3 3 单缝衍射：单缝衍射：（衍射角（衍射角 ：向上为正，向下为负）：向上为正，向下为负）ofLPRABsinbQCb衍射角衍射角 kkb22sin干涉相消（干涉相消（）212 )(sinkb干涉加强（干涉加强（）),2,1,0(sin)(kkbb明纹位置明纹位置相邻两缝间的光程差：相邻两缝间的光程差：sin)(bb 光栅的衍射条纹是衍射和干涉

5、的总效果：光栅的衍射条纹是衍射和干涉的总效果：4 4 光栅衍射：光栅衍射：5 5 光的偏振性：光的偏振性：获得偏振光的方法：获得偏振光的方法：（A）二向色性）二向色性（B）布儒斯特角）布儒斯特角（C）双折射）双折射20cosII 120tannni（反射光为完全偏振（反射光为完全偏振光）光）Bi1n2nreo（D）非常光进入各向同性介质中仍然不遵守折射定）非常光进入各向同性介质中仍然不遵守折射定律。律。（C）离开了各向异性介质，寻常光与非常光的区分）离开了各向异性介质，寻常光与非常光的区分失去了意义。失去了意义。（B）寻常光与非常光都是线偏振光。）寻常光与非常光都是线偏振光。（A）双折射晶体的

6、光轴是指光沿该方向在晶体内传）双折射晶体的光轴是指光沿该方向在晶体内传播时，不产生双折射现象。播时，不产生双折射现象。关于双折射，下列说法错误的是：关于双折射，下列说法错误的是：难点难点1：估算估算日光照射下薄膜干涉的最大厚度日光照射下薄膜干涉的最大厚度.相干长度相干长度（）,由光源的单色性决由光源的单色性决定的、产生可见度不为零的、干涉条纹的最大光程差定的、产生可见度不为零的、干涉条纹的最大光程差.光源光源 平均波长平均波长(nm)线宽线宽(nm)相干长度相干长度Lc (m)He-Ne激光激光 63310-310-4 102高压汞灯高压汞灯 546 1 10-4白光白光 550 300 10

7、-6 2m波列长度（相干长度）：波列长度（相干长度）：可见光波长范围：可见光波长范围：400760nm 取中心波长为黄绿光：取中心波长为黄绿光：550nm nm150 mnmm 21505502 此为黄绿光的薄膜干涉的最大光程差，对应薄膜此为黄绿光的薄膜干涉的最大光程差，对应薄膜的最大厚度为：的最大厚度为：mnemm 7051222.难点难点2：双缝干涉与双缝衍射双缝干涉与双缝衍射干涉：有限束相干光的叠加；干涉：有限束相干光的叠加；衍射：无穷多子波的相干叠加衍射：无穷多子波的相干叠加.在杨氏双缝实验中，干涉与衍射并存在杨氏双缝实验中，干涉与衍射并存.观察屏上的光能，因两个单缝零级衍射间的干涉观

8、察屏上的光能，因两个单缝零级衍射间的干涉而发生重新分布，出现干涉条纹。而发生重新分布，出现干涉条纹。0b假定假定 时，单缝衍射零级明纹无限宽。时，单缝衍射零级明纹无限宽。难点难点3：光栅衍射中的光栅衍射中的“缺级现象缺级现象”kbbsin)(sinkb 为整数比时，会出现缺级为整数比时，会出现缺级:bbbI单单sin 0I0单单-2-112(/a)IN2I0单单sin 048-4-8(/d)单缝衍射单缝衍射 轮廓线轮廓线光栅衍射光栅衍射光强曲线光强曲线N=4d=4b光栅衍射是在单缝衍射基础上的干涉。光栅衍射是在单缝衍射基础上的干涉。在杨氏双缝实验中，设两缝之间的距离为，在距在杨氏双缝实验中，设

9、两缝之间的距离为，在距 双双缝缝1m远的屏上观察干涉条纹。若入射光是波长为远的屏上观察干涉条纹。若入射光是波长为400nm（1nm=10）至）至760nm的白光，问屏上离零级明纹的白光，问屏上离零级明纹20mm处，哪些波长的光最大限度地加强？处，哪些波长的光最大限度地加强？解解：d=0.2mm,D=1m,x=20mm光程差光程差:kDxd明纹明纹 （k=1，2，）nmkDdxk400011 K=5 5=800nm（近红）（近红）K=3 3=1333nmK=4 4=1000nmK=1 1=4000nmK=2 2=2000nmK=6 6=667nm（红）（红）K=7 7=571nm(黄黄)K=8

10、8=500nm(蓝绿蓝绿)K=9 9=444nm(紫紫)K=10 10=400nm(紫紫)ofLPbx 如图所示。以单色平行光垂直照射狭如图所示。以单色平行光垂直照射狭缝，则在屏上离缝，则在屏上离O点为点为xmm处点处点P，看，看到的是衍射明到的是衍射明纹。试求：纹。试求：（1）入射光的波长；）入射光的波长；（2）P点条纹的级数；点条纹的级数；（3）从）从P点看来，狭缝处波阵面可作半点看来，狭缝处波阵面可作半波带的数目。波带的数目。解解：212 )(sinkb（1）（2）（3）fx/sin 212)(kfxbnm400min 754.minknm760max 272.mink43,k36001

11、knm,44672knm,3k4k712k912k 关于热力学过程，下列说法正确的是：关于热力学过程，下列说法正确的是：（A A）准静态过程不一定是可逆过程；）准静态过程不一定是可逆过程；（B B）从单一热源吸收热量全部用于对外做功是不可）从单一热源吸收热量全部用于对外做功是不可能的；能的；（C C）液体的蒸发，蒸汽的凝固一定是不可逆过程；）液体的蒸发，蒸汽的凝固一定是不可逆过程；（D D）任何系统中发生的不可逆过程都导致熵的增加。）任何系统中发生的不可逆过程都导致熵的增加。蒸气达到饱和状态，气液处于相平衡时，液体的蒸蒸气达到饱和状态，气液处于相平衡时，液体的蒸发，气体的凝固就是可逆过程，因为

12、两相有共同的温发，气体的凝固就是可逆过程，因为两相有共同的温度、压强和化学势，蒸发和凝固过程是没有任何滞后度、压强和化学势，蒸发和凝固过程是没有任何滞后效应的准静态过程。效应的准静态过程。QEW等体等体等压等压等温等温绝热绝热TCEmv,0WTCQmp,TCEmv,TCEmv,0E0Q)/ln()/ln(2112PPRTVVRTQ )/ln()/ln(2112PPRTVVRTW TCWmv,TRW TCQmv,等值过程与绝热过程：等值过程与绝热过程：热机效率与致冷系数：热机效率与致冷系数：热机（热机（正正循环，顺时针）循环，顺时针）0W致冷机（致冷机（逆逆循环，逆时针）循环，逆时针）0W热机效

13、率：热机效率：1212111QQQQQQW致冷系数：致冷系数：2122QQQWQe循环总吸热循环总吸热循环总放热循环总放热121QQ 一定量的理想气体经历如图所示的循环过一定量的理想气体经历如图所示的循环过程，已知程，已知T Tc c=300K,T=300K,TB B=400K.=400K.试求试求:此循环的效率此循环的效率.解解：AB 等压吸热：等压吸热：)(ABPTTCQ 1CD 等压放热：等压放热：)(DCPTTCQ 2VPABCDO等压等压绝绝热热（北京工业大学习题课）（北京工业大学习题课）)/()/(BABCDCABDCTTTTTTTTTTQQ1112根据绝热过程方程：根据绝热过程方

14、程：CCBBDDAATPTPTPTP1111CDBATTTT/得故，故，%251112BCTTQQ（北京工业大学习题课）（北京工业大学习题课）V1V2V3VPP2P1123 o绝热绝热等温等温 1 1mol双原子分子理想气体作如图的可双原子分子理想气体作如图的可逆循环过程逆循环过程,其中其中1-2为直线为直线.已知已知 T2=2T1,V3=8V1,.试求试求:(1)(1)各过程的功各过程的功,内能增量和传递的热量；内能增量和传递的热量；(2)(2)此循环的效率此循环的效率.45 解解：（：（1）12为任意过程：为任意过程：111121252RTTTCTTCEVV)()(1Q3Q11211221

15、212121RTRTRTVpVpW)()(11113RTEWQ23 为绝热膨胀过程：为绝热膨胀过程：12123225RTTTCTTCEVV)()(.,0252122QRTEW3 1 为等温压缩过程：为等温压缩过程：03E111113130828RTVVRTVVRTW.)/ln()/ln(133082RTWQ.（2）%.)/(./7303082111113RTRTQQ)(分4)(分2)(分2)(分2难点：难点：气体可以有无限多个热容？气体可以有无限多个热容？气体升高一度，吸收或放出的热量，称为热容。气体升高一度，吸收或放出的热量，称为热容。热量是一个过程量，过程不同，热容亦不同。热量是一个过程量，过程不同，热容亦不同。气体的变化过程有无限多个，所以有无限多个热容。气体的变化过程有无限多个，所以有无限多个热容。热容为正：如等体、等压热容；热容为正：如等体、等压热容；热容为零：如绝热过程的热容；热容为零：如绝热过程的热容；热容为负：如引力主导的流体系统的热容；热容为负：如引力主导的流体系统的热容；热容为无穷大：如等温过程的热容；热容为无穷大：如等温过程的热容；预祝大家考试取得好成绩预祝大家考试取得好成绩!