《大学物理AII》作业电场强度

《大学物理AII》作业电场强度篇一

大学物理AII

《大学物理AII》课程教学大纲

一、课程说明

1、课程代码：2220003

2、课程名称（中英文）：大学物理A / University Physics A

3、学时学分：64个学时，4学分

4、适用专业：工学、理学类各专业

5、开课学院：理学院

6、课程负责人：胡成华

二、课程地位

以物理学基础为内容的大学物理课程，是高等学校理工科各专业学生一门重要的自然科学类通识性必修基础课。该课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素质的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。先修课程有《高等数学》和《矢量代数》。

三、课程教材与参考资料

1、基本教材

自编《大学物理》教材。

2、教学参考资料

①罗益民 余燕主编，《大学物理》，北京邮电大学出版社，2004。

②张三慧 主编，《大学物理学》（第二版），清华大学出版社，2002。

③马文蔚、周雨青编，《物理学教程》，高等教育出版社，2009。

四、课程目的与任务

本课程目的是使学生掌握后续学习必需的物理基础知识，同时引导学生在学习这些基础知识的过程中，逐渐形成正确的科学观念，掌握科学方法，培养科学精神。

本课程任务是通过大学物理课程的教学，应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有系统的认识和正确的理解，为进一步学习打下坚实的基础。在大学物理课程的各个教学环节中，都应在传授知识的同时，注重学生分析问题和解决问题能力的培养，注重学生探索精神和创新意识的培养，努力实现学生知

识、能力、素质的协调发展。

五、课程基本要求

1、能力培养基本要求

大学物理的教学过程是学生能力的培养过程.在大学物理的教学过程中,应注意培养学生以下能力：

（1）、 独立获取知识的能力——逐步掌握科学的学习方法，阅读并理解相当于

大学物理水平的物理类教材、参考书和科技文献，不断地扩展知识面，增强独立思考的能力，更新知识结构；能够写出条理清晰的读书笔记、小结或小论文。

（2）、 科学观察和思维的能力——运用物理学的基本理论和基本观点，通过观察、分析、综合、演绎、归纳、科学抽象、类比联想、实验等方法培养学生发现问题和提出问题的能力，并对所涉问题有一定深度的理解，判断研究结果的合理性。

（3）、分析问题和解决问题的能力——根据物理问题的特征、性质以及实际情况，抓住主要矛盾，进行合理的简化，建立相应的物理模型，并用物理语言和基本数学方法进行描述，运用所学的物理理论和研究方法进行分析、研究。

2、素质培养基本要求

大学物理的教学过程是学生综合素质的培养过程.在大学物理的教学过程中,应注重培养学生以下素质：

（1）、 求实精神——通过大学物理课程教学，培养学生追求真理的勇气、严谨

求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

（2）、 创新意识——通过学习物理学的研究方法、物理学的发展历史以及物理

学家的成长经历等，引导学生树立科学的世界观，激发学生的求知热情、探索精神、创新欲望，以及敢于向旧观念挑战的精神。

（3）、 科学美感——引导学生认识物理学所具有的明快简洁、均衡对称、奇异相

对、和谐统一等美学特征，培养学生的科学审美观，使学生学会用美学的观点欣赏和发掘科学的内在规律，逐步增强认识和掌握自然科学规律的自主能力。{《大学物理AII》作业电场强度}.

3、教学过程基本要求

在大学物理课程的教学过程中，应以培养学生的知识、能力、素质协调发展为目标，认真贯彻以学生为主体、教师为主导的教育理念；应遵循学生的认知规律，注重理论联系实际，激发学习兴趣，引导自主学习，鼓励个性发展；要加强教学方法和手段的研究与改革，努力营造有利于培养学生科学素养和创新意识的教学环境。

（1）、教学方法——采用启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法，加强师生之间、学生之间的交流，引导学生独立思考，强化科学思维的训练。习题课、讨论课是启迪学生思维，培养学生提出、分析、解决问题能力的重要教学环节，并应在教师引导下以讨论、交流为主。鼓励通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习，因材施教，激发学生的智力和潜能，调动学生学习的主动性和积极性。

（2）、教学模式——采用新的“三位一体”的教学模式。这种新的教学模式结合《大学物理实验》教学，包含了教学、实践、科研三个相对独立又相互联系的重要环节。将长期割裂开来的基础理论的传授，实际操作能力的培训，科学研究方法和能力的培养三个方面有机结合起来，充分发挥了基础课程在“创新型人才”培养中的功能和作用。

（3）、教学手段——应发挥好课题教学主渠道的作用，教学手段应服务于教学目的，提倡有效利用多媒体技术。应积极创造条件，充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势，扩大教学信息量，提高教学质量和效率。

（4）、演示实验——应充分利用演示实验帮助学生观察物理现象，增加感性知识，提高学习兴趣。建立开放性的物理演示实验室，鼓励和引导学生自己动手观察实验，思考和分析问题，进行定性或半定量验证。

（5）、习题与考核——习题与考核是引导学生学习、检查教学效果、保证教学质量的重要环节，也是体现课程要求规范的重要标志。习题的选取应注重基本概念，强调基本训练，贴近应用实际，激发学习兴趣。考核要避免应试教育的倾向，积极探索以素质教育为核心的课程考核模式。

（6）、教学内容基本要求

教学内容的基本要求分三级：掌握、理解、了解。

①掌握：属较高要求。对于要求掌握的内容（包括定理、定律、原理等的内容、

物理意义及适用范围）都应比较透彻明了，并能熟练地用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题。

②理解：属基本要求。对于要求理解的内容（包括定理、定律、原理等的内容）

都应熟悉，并能用以分析和计算工科大学物理课水平的有关问题。

③了解：属一般要求。对于要求了解的内容，应该知道所涉及问题的现象和有关

实验，并能对它们进行定性解释，还应知道与问题直接有关的物理量和公式等的物理意义。对于要求了解的内容，在经典物理部分一般不要求定量计算，在近代物理部分要求能做代公式性质的计算。

六、课程主要内容

大学物理AII（大二上）

（理论教学64学时）

一、电磁学

1、静电场

（1）电场及电场强度

①理解库仑定律及其应用。{《大学物理AII》作业电场强度}.

②理解电场与电场强度的概念。

③掌握应用强场叠加原理计算场强分布的思路和方法。

④掌握高斯定理及应用高斯定理计算场强的条件、思路及方法。

⑤了解带电体在电场中所受的力和力矩的计算方法。

重点：①电场强度和强场叠加原理，用积分法求电场强度。

②电通量和高斯定律的理解及应用。

难点：用积分法和高斯定律求电场强度。

（2）、静电场的环路定理与电势

①理解电场力的功、电势能及电势的概念，理解静电场环路定理的物理意义。 ②掌握电势叠加原理及其应用。

③理解电势与电场强度的积分关系，掌握计算电势分布的思路及方法。

④了解等势面、电势梯度的概念和场强与电势的微分关系。

重点：①电势的概念与计算，电势叠加原理及其应用

②电势与电场强度的积分关系及应用。

难点：利用电势与电场强度的关系计算场强及电势叠加原理的应用。

（3）、静电场中的导体

①理解导体的静电平衡条件，能应用它分析静电平衡的导体上电荷的分布，并能由高斯定律、电势概念、电荷守恒、导体静电平衡条件计算有导体存在时的静电场分布问题。

②了解静电屏蔽原理。

③了解尖端放电现象和静电屏蔽的重要意义。

重点：导体的静电平衡条件及静电平衡下导体的性质及其电荷分布。

难点：导体在静电平衡下电荷分布的分析。

（4）、静电场中的电介质

①了解电介质的极化原理。

②理解电位移矢量D，理解介质中的高斯定理及应用。

重点：①场强分布与电势分布的计算

②高斯定律的理解及应用。

难点：在电介质中高斯定律的理解和运用。

（5）、静电场的能量

①理解电容和电容器的概念，理解几种典型电容器的电容的计算方法。 ②了解电容器的储能和静电场的能量密度及能量的计算方法。

重点：电容的概念和典型电容器电容的计算。

难点：静电场的能量的理解。

（6）、习题、讨论或专题

2、稳恒磁场

（1）、磁场

①了解基本的磁现象，磁场的产生，理解描写磁场的基本物理量——磁感应强度。 ②理解磁场的高斯定理，掌握磁通量的计算方法。

重点：磁感应强度的概念的理解，磁通量的计算。

《大学物理AII》作业电场强度篇二

《大学物理AII》作业 光的干涉

本作业习题版权归西南交大理学院物理系所有，不得用于商业目的

《大学物理AII》作业 No.4 光的干涉

班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______

一、选择题

1．如图所示，折射率为n2、厚度为e的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n1和n3，已知n1> n2> n3。若用波长为的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束(用①与②示意)的光程差是 ［ D ］

(A ) 2n2e

2n2



2

3

(B) 2n2e(D) 2n2e

(C) 2n2e

解：因n1> n2，故光在薄膜上表面反射时无半波损失，又因n2> n3，故光在薄膜下表面反

射时也无半波损失，所以，两反射光的光程差为2n2e。

故选D

2．真空中波长为的单色光，在折射率为n的均匀透明介质中，从A点沿某一路径传播到B点，路径的长度为l。A、B两点光振动位相差记为，则 ［ C ］

(A) l(C) l

3232n

,3 (B) l,3 (D) l

32n2

,3n ,3n 2

2

nl

3n

解：单色光路径的长度为l，则光程差

因此 若l

32n

nl，位相差

{《大学物理AII》作业电场强度}.

，则2

32



3 故选C

3．用白光光源进行双缝实验，若用一个纯红色的滤光片遮盖一条缝，用一个纯蓝色的滤光片遮盖另一条缝，则 ［ D ］

(A) 干涉条纹的宽度将发生改变

(B) 产生红光和蓝光的两套彩色干涉条纹 (C) 干涉条纹的亮度将发生改变 (D) 不产生干涉条纹

解：因不同颜色滤光片使双缝出射的光颜色不同，从而频率不同，两缝出射光不再是相干光，因此不产生干涉条纹

故选D

4．如图所示，用波长为的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为n、劈角为的透明劈尖b插入光线1中，则当劈尖b缓慢向下移动时(只遮住S1)，屏C上的干涉条纹 [

解：杨氏双缝干涉条纹间距x

Dd



O

D ]

(A) 间隔变大，向下移动 (C) 间隔不变，向下移动 (B) 间隔变小，向上移动 (D) 间隔不变，向上移动

，只与D、d、有关，与光程的改变无关。劈尖

b插入，使光线1的光程大于光线2的光程，零级明纹向上移动。b缓慢地向下移动，使光线1的光程更增大，干涉条纹继续向上移动。

故选D{《大学物理AII》作业电场强度}.{《大学物理AII》作业电场强度}.

5．用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为的单色

平行光垂直入射时，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分 ［ C ］

(A) 凸起，且高度为 / 4 (B) 凸起，且高度为 / 2 (C) 凹陷，且深度为 / 2 (D) 凹陷，且深度为 / 4

解：劈尖干涉条纹向相邻低级次弯曲，说明低级次处有膜厚增加的情况（凹陷），而由劈



尖干涉明条纹条件2nekk1,2,3,知

2

空气玻璃

相邻级次膜厚差为e



2n

，故本题相邻级次膜厚差为 / 2 故选C

6．在迈克尔逊干涉仪的一条光路中，放入一折射率为n，厚度为d的透明介质薄片，放入后，这条光路的光程改变了 [

A ]

(A) 2 (n-1) d

12

(B) 2 n d (D) n d

(E) (n－1)

(C) 2 (n-1) d＋

解：根据光程定义及迈克尔逊干涉中光路特征，知放入透明薄片后，光程改变为2 (nd - d)，即这条光路的光程改变了2(n-1)d。

故选A

二、填空题

1．如图所示，两缝S1和S2之间的距离为d，介质的折射率为n＝1，平行单色光斜入射到双缝上，入射角为 ，上P处，两相干光的光程差为 ___________________。

解：两相干光的光程差为 dsinr2r1dsinr2r1 或 r1dsinr2r1r2dsin

2．如图所示，在双缝干涉实验中SS1=SS2。用波长为 的光照射双缝S1和S2，通过空气后在屏幕E上形成干涉条纹。S

已知P点处为第5级明条纹，则S1和S2到P点的光程差

为 ______________。若将整个装置放于某种透明液体中，P点变为第7级明条纹，则该液体的折射率n＝ _______________。

解：双缝干涉中，光程差满足k

k0,1,2,为明纹，k＝0为中央明纹，k＝1为

第一级明纹，…。故对第5级明纹有k＝5，光程差为 5。将整个装置放入透明液

7

体中，57n1.4。

n

5

3．波长为的平行单色光垂直地照射到劈尖薄膜上，劈尖薄膜的折射率为n，第3条明纹与第7条明纹所对应的薄膜厚度之差是 __________________。 解：劈尖干涉中，相邻二明纹对应的薄膜厚度差为膜厚度差为

4



2n

，所以第3和第7级明纹对应的薄



2n



2

n

4．一束波长为600nm的平行单色光垂直入射到折射率为n＝1.33的透明薄膜上，该薄膜是放在空气中的。要使反射光得到最大限度的加强，薄膜最小厚度应为 __________。

解：反射光干涉加强，光程差2ne取k＝1，则有薄膜最小厚度

emin



2

k

k1,2,3,



4n



60041.33

2

1.1310(nm)

5．一个平凸透镜的顶点和一平板玻璃接触，用单色光垂直照射，观察反射光形成的牛顿环，测得第k级暗环半径为r1。现将透镜和玻璃板之间的空气换成某种液体(其折射率小于玻璃的折射率)，第k级暗环的半径变为r2，由此可知该液体的折射率为 __________。

解：由牛顿环暗环半径公式： r1

kR,

r1kR

22

r2

kR

n

,

r2kR

n

由以上二式得该液体的折射率：n

r1r2

22

6．用迈克耳孙干涉仪测微小的位移。若入射光波波长＝628.9 nm，当动臂反射镜移动时，干涉条纹移动了1366条，反射镜移动的距离d＝ 。

解：根据迈克耳孙干涉仪原理有 故反射镜移动的距离

2dN

d

N2



1366628.910

2

9

4.29510

5

nm

三、计算题

1．用波长为500nm(1nm10m)的单色光垂直照射到由两块光学平玻璃构成的空气劈尖上。在观察反射光的干涉现象中，距劈尖棱边l＝1.56cm的A处是从棱边算起的第四

9

条暗条纹中心。

(1) 求此空气劈尖的劈尖角；

(2) 改用600nm的单色光垂直照射到此劈尖上仍观察反射光的干涉条纹，A处是明条

纹还是暗条纹？

(3) 在第(2)问的情形从棱边到A处的范围内共有几条明纹? 几条暗纹?



解：(1) 暗纹条件：2e2k1，则棱边处k＝0为第一条暗纹，第四条暗

2

2

纹对应k＝3，即eA

eAl

32

，又

el

，所以

92



32l



35001021.5610

4.8110

5

rad

(2) 改为600nm的单色光，设 2eA

2eA2

3

2

3



2

k

则有k

2

可见A处为明纹(第三级明纹)。



1

2600

500



12

3为整数

(3) 由上(2)可知A处为第三条明纹，所以从棱边到A

参见右图。

2．在双缝干涉实验中，两缝相距1mm，屏离缝的距离为1m，若所用光源含有波长

600nm和540nm两种光。试求：

(1) 两光波分别形成的条纹间距。

(2) 两组条纹之间的距离与级数之间的关系。 (3) 这两组条纹之间有可能重合吗？

解：已知d1mm，D1m，1540nm，2600nm。

（1）两光波分别形成的条纹间距x1和x2为

x1

Dd

1

1110

3

54010

9

m0.54mm