理論物理導論復習

理論物理導論復習目錄CONTENCT經(jīng)典力學基礎熱力學與統(tǒng)計物理初步電磁學基礎光學基礎原子物理與量子力學初步相對論基礎01經(jīng)典力學基礎第二定律（動量定律）物體所受合外力等于物體動量的變化率，即F=dp/dt。第三定律（作用與反作用定律）兩個物體間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，且作用在同一直線上。第一定律（慣性定律）物體在不受外力作用時，將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。牛頓運動定律動量與角動量守恒動量守恒在不受外力作用的封閉系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)總動量保持不變。角動量守恒對于固定點或固定軸，若物體所受合外力矩為零，則物體對該點或該軸的角動量保持不變。任何兩個質(zhì)點都存在通過其連心線方向上的相互吸引的力，該力大小與兩質(zhì)點的質(zhì)量乘積成正比，與它們距離的平方成反比。萬有引力定律卡文迪許通過扭秤實驗測得引力常量G的數(shù)值。引力常量萬有引力定律80%80%100%彈性力學簡介連續(xù)性假設、完全彈性假設、小變形假設、無初始應力假設。應力是單位面積上的內(nèi)力，應變是單位長度的變形。彈性模量是應力與應變的比值，泊松比是橫向應變與縱向應變的比值。彈性力學基本假設應力與應變彈性模量與泊松比02熱力學與統(tǒng)計物理初步熱力學系統(tǒng)熱力學狀態(tài)熱力學過程熱力學基本概念描述系統(tǒng)宏觀性質(zhì)的物理量集合，如溫度、壓力、體積等。系統(tǒng)從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的過程，伴隨著能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化。由大量微觀粒子組成的宏觀物體，與外界環(huán)境存在相互作用。熱功當量熱量和功在改變系統(tǒng)內(nèi)能方面是等效的，其比例關(guān)系由熱功當量確定。內(nèi)能系統(tǒng)內(nèi)部所有微觀粒子的動能和勢能之和，是狀態(tài)函數(shù)。能量守恒熱力學第一定律表明，能量在封閉系統(tǒng)中是守恒的，即系統(tǒng)總能量的變化等于外界對系統(tǒng)所做的功與傳入系統(tǒng)的熱量之和。熱力學第一定律熱傳導方向性熱量自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體，而不可能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。熵增原理在孤立系統(tǒng)中，系統(tǒng)的熵（表示無序程度的物理量）總是趨向于增加，即自然過程總是向著熵增加的方向進行。熱機效率熱機不可能把從熱源吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為有用功，其效率受到熱力學第二定律的限制。熱力學第二定律微觀粒子運動規(guī)律統(tǒng)計物理研究大量微觀粒子（如分子、原子、電子等）的運動規(guī)律及其與宏觀物體性質(zhì)之間的聯(lián)系。概率統(tǒng)計方法通過概率論和數(shù)理統(tǒng)計的方法，研究微觀粒子運動的統(tǒng)計規(guī)律，從而揭示宏觀物體性質(zhì)的微觀本質(zhì)。分布函數(shù)描述微觀粒子在某一時刻處于不同狀態(tài)的概率分布函數(shù)，如玻爾茲曼分布、費米分布和玻色分布等。統(tǒng)計物理簡介03電磁學基礎描述真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與電荷量的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比。庫侖定律表示電場中某點的電場力作用性質(zhì)，定義為單位正電荷在該點所受的電場力。電場強度形象地描述電場分布情況的曲線，其切線方向表示該點的場強方向。電場線010203庫侖定律與電場強度磁感應強度洛倫茲力霍爾效應描述磁場強弱和方向的物理量，用B表示，單位為特斯拉（T）。運動電荷在磁場中所受到的力，其方向垂直于磁場方向和電荷運動方向所構(gòu)成的平面。當電流垂直于外磁場通過導體時，在導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象。磁感應強度與洛倫茲力麥克斯韋方程組電磁波麥克斯韋方程組簡介是電磁學的基本方程組，由四個方程組成，分別描述了電場的性質(zhì)、磁場的性質(zhì)以及電場和磁場之間的相互關(guān)系。麥克斯韋方程組預言了電磁波的存在，電磁波是一種橫波，其傳播方向與電場和磁場的方向相互垂直。電磁波及其性質(zhì)按照波長或頻率的順序排列的電磁波系列，包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線等。光的干涉和衍射光波在傳播過程中遇到障礙物或小孔后繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做光的衍射；兩列或幾列光波在空間某些區(qū)域相遇時相互加強或相互減弱的現(xiàn)象叫做光的干涉。光電效應和康普頓效應光電效應是指光照射到物質(zhì)上，引起物質(zhì)的電性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象；康普頓效應則揭示了光子不僅具有能量還具有動量。電磁波譜04光學基礎光的直線傳播定律光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播。光的反射定律光在兩種介質(zhì)的分界面上發(fā)生反射時，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。光的折射定律光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變，使光在不同介質(zhì)的交界處發(fā)生偏折。折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)，且折射角與入射角的正弦之比等于兩種介質(zhì)的折射率之比。幾何光學基本原理光的波動性光是一種電磁波，具有波動性，包括振幅、頻率、波長等基本概念。光的偏振光波中電矢量的振動方向?qū)τ诠獾膫鞑シ较虻牟粚ΨQ性叫做光的偏振。只有橫波才能產(chǎn)生光的偏振現(xiàn)象。波動光學基本概念雙縫干涉、薄膜干涉等。干涉現(xiàn)象是波動獨有的特征。光繞過障礙物繼續(xù)向前傳播的現(xiàn)象叫做光的衍射。產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸可以跟波長相比甚至比波長還小。光的干涉和衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象干涉現(xiàn)象VS激光是由激光器產(chǎn)生的。激光器一般包括工作物質(zhì)、激勵源和光學諧振腔三部分。工作物質(zhì)中的粒子在激勵源的作用下被激發(fā)到高能級，然后通過受激輻射躍遷到低能級，同時發(fā)出與激勵源頻率、相位、傳播方向和偏振狀態(tài)完全相同的光。激光的特性激光具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性等特性。這些特性使得激光在科學研究、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療等領域具有廣泛的應用。激光的產(chǎn)生激光原理簡介05原子物理與量子力學初步盧瑟福散射實驗通過α粒子轟擊金箔，觀察散射現(xiàn)象，揭示了原子內(nèi)部存在帶正電荷的、體積很小的核心，即原子核。原子核式結(jié)構(gòu)模型盧瑟福提出的模型，認為原子由位于中心的帶正電的原子核和繞核運動的帶負電的電子組成。盧瑟福散射實驗及原子核式結(jié)構(gòu)模型波爾氫原子模型及能級躍遷規(guī)則波爾提出的模型，認為電子在原子核外特定的軌道上運動，每個軌道對應一定的能量狀態(tài)，即能級。波爾氫原子模型電子在不同能級之間躍遷時，會吸收或發(fā)射特定頻率的光子，其能量等于兩能級之間的能量差。能級躍遷規(guī)則德布羅意提出的理論，認為所有微觀粒子都具有波動性，其波長與粒子的動量成反比。海森堡提出的原理，指出無法同時精確測量微觀粒子的位置和動量，其誤差的乘積至少為一定值。德布羅意波不確定性原理德布羅意波和不確定性原理01020304量子態(tài)和波函數(shù)薛定諤方程測量與塌縮量子糾纏與量子計算量子力學基本概念和原理對量子系統(tǒng)進行測量時，波函數(shù)會塌縮到某個本征態(tài)上，測量結(jié)果具有隨機性。描述微觀粒子運動的基本方程，通過求解該方程可以得到波函數(shù)及粒子的各種性質(zhì)。量子系統(tǒng)的狀態(tài)用波函數(shù)描述，波函數(shù)的模平方表示粒子在某處出現(xiàn)的概率密度。多個粒子可以處于糾纏態(tài)，其性質(zhì)相互關(guān)聯(lián)；利用量子力學原理可以實現(xiàn)高效的量子計算。06相對論基礎狹義相對性原理物理定律在所有慣性參照系中形式不變。光速不變原理在任何慣性參照系中，光在真空中的傳播速度都是恒定的，與光源和觀察者的運動狀態(tài)無關(guān)。時空觀時間和空間是相對的，長度收縮、時間膨脹和質(zhì)量增加是狹義相對論時空觀的三大效應。狹義相對論基本原理和時空觀030201在局部區(qū)域內(nèi)，無法區(qū)分均勻引力場和加速參照系。等效原理物理定律在任意參照系中形式不變，即廣義協(xié)變性。廣義協(xié)變原理描述物質(zhì)分布如何決定時空幾何