同济大学

大学物理4:光学、近代物理

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课程概述

  《大学物理》是一门重要的通识性基础课程,在为学生系统地打好必要的物理基础,培养学生分析问题和解决问题的能力,增强学生的探索精神和创新意识等方面,具有不可替代的作用。
  
由教学名师领衔、国家级教学团队打造的《大学物理》MOOC课程分为《大学物理1》(力学、流体力学和相对论)、《大学物理2》(振动与波动、热学)、《大学物理3》(电磁学)和《大学物理4》(光学、量子力学基础、原子核物理与粒子物理简介、天体物理与宇宙学概论)四个部分。
  
课程为学习者提供了教学大纲、课程视频、电子教案、学习指导、在线测试等教学内容,以及数字模型、物理短片、图形图像等富媒体资源。清晰的知识脉络、交互的教学方式、多样的教学媒体、趣味的探究实验,使得课程生动且富有活力。
  
从课堂走向网络,让更多的人享受优质资源,随时随地随心地学习,促进学习者的发展,这是我们《大学物理》课程的良好愿望。
  欢
迎大家进入《大学物理4》这部分的学习!

证书要求

课程分合格证书和优秀证书两种,总评成绩60分以上为合格;85分以上为优秀。

预备知识

高等数学

授课大纲

几何光学

1.掌握几何光学中的三条基本定律。

2.掌握平面反射和平面折射、球面反射和球面折射成像的基本规律,并会分析和计算一般的光折射和反射问题。

3.掌握薄透镜成像的基本规律,能够绘制一般透镜成像的光路图。

4.了解各种光学仪器的基本构造及其放大原理。

波动光学

1.掌握光程、光程差及相位差的基本概念,以及它们之间的关系。了解获得相干光的方法。掌握分析和计算双缝、多缝、薄膜的等倾、等厚等一些干涉问题。了解迈克耳孙干涉仪的结构和工作原理。 

2.了解惠更斯——菲涅耳原理,会用菲涅耳的半波带法分析夫琅禾费单缝衍射的条纹分布规律,并会分析和计算夫琅禾费单缝衍射的一般问题。了解圆孔衍射和光学仪器分辨本领。了解X射线的衍射。

3.掌握光栅衍射公式。会分析光栅常量及波长对光栅衍射谱线分布的影响,并会计算确定衍射光栅谱线的位置。

4.了解自然光、偏振光和椭圆偏振光的基本概念,了解偏振片的作用。掌握马吕斯定律及布儒斯特定律。了解双折射现象和1/4和1/2波片的作用。了解线偏振光和圆偏振光获得方法以及检验方法。了解偏振光的干涉现象。

量子物理

1.了解热辐射、黑体、能量子、光子等基本概念及其物理意义。

2.了解热辐射的两条基本实验定律——斯忒藩--玻耳兹曼定律和维恩位移定律;理解普朗克能量子假设。

3.了解光电效应和康普顿效应的实验规律;理解爱因斯坦的光子理论及康普顿效应的理论解释;理解光的波粒二象性。

4.理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。

5.了解德布罗意的物质波假设及实物粒子的波粒二象性;了解描述物质波动性的物理量(波长,频率)和粒子性的物理量(动量,能量)之间的关系。

6.理解解海森伯的不确定关系。

7.了解波函数的概念及其统计解释;了解一维定态薛定谔方程,并了解其在求解一维无限深势阱、一维势垒、一维谐振子、隧道效应等问题中的基本方法。

8.了解描述原子中电子运动状态的四个量子数。了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构。

参考资料

【1】毛俊健,顾牡主编,“十二五”国家规划教材《大学物理学》(上、下),高等教育出版社,2013.12

【2】王少杰,顾牡主编,“十一五”国家规划教材“大学物理学”(上、下),同济大学出版社,2013.02