福建师范大学21春《热力学与统计物理》离线作业2参考答案55

1、福建师范大学21春热力学与统计物理离线作业2参考答案1. 从光源相干性出发，说明薄膜干涉对光源的时间相干性和空间相干性有什么要求。从光源相干性出发，说明薄膜干涉对光源的时间相干性和空间相干性有什么要求。正确答案：在教材中是以杨氏干涉为题讨论光源的时空相干性的杨氏干涉是分波阵面干涉的典例。薄膜干涉是分振幅干涉下面以薄膜干涉为题讨论时空相干性。rn 光在薄膜的前表面上的反射光为光束1而在薄膜后表面上的反射光为光束2当薄膜厚度d远小于入射光的相干长度时光束1和2是相干的。干涉条纹的亮暗由光程差决定光程差取决于薄膜光学厚度nd和入射角度i。为具体讨论薄膜干涉分以下两种情况：（1）薄膜光学厚度nd不变而入射角度i改变即等倾干涉；（2）入射角度i不变而薄膜光学厚度nd改变即等厚干涉。rn（1）等倾干涉时因薄膜上下两表面互相平行所以干涉条纹是定域在无限远的光程差只取决于入射角i无论光源在何处只要入射角相同光程差就相同即干涉图样与光源位置无关也就不存在光源的空间相干性问题。因此用尽量大的面光源照明不会使条纹模糊而只会增加条纹亮度。rn（2）等厚干涉时当膜很薄或入射光接近正入射时等厚干涉的两相干光在薄膜

2、表面附近相遇而干涉因而这种条纹定域在薄膜表面附近。光源位置改变时其在薄膜上的同一位置产生的光程差也相应变化因而干涉图样与光源位置有关当光源较大时不同位置光源产生的干涉条纹互相重叠而模糊所以采用点光源或平行光束照明严格说只有当入射光是平行光时才是真正的等厚干涉。在教材中是以杨氏干涉为题讨论光源的时空相干性的,杨氏干涉是分波阵面干涉的典例。薄膜干涉是分振幅干涉,下面以薄膜干涉为题讨论时空相干性。光在薄膜的前表面上的反射光为光束1,而在薄膜后表面上的反射光为光束2,当薄膜厚度d远小于入射光的相干长度时,光束1和2是相干的。干涉条纹的亮暗由光程差决定,光程差取决于薄膜光学厚度nd和入射角度i。为具体讨论薄膜干涉,分以下两种情况：（1）薄膜光学厚度nd不变而入射角度i改变,即等倾干涉；（2）入射角度i不变而薄膜光学厚度nd改变,即等厚干涉。（1）等倾干涉时,因薄膜上下两表面互相平行,所以干涉条纹是定域在无限远的,光程差只取决于入射角i,无论光源在何处,只要入射角相同,光程差就相同,即干涉图样与光源位置无关,也就不存在光源的空间相干性问题。因此用尽量大的面光源照明不会使条纹模糊而只会增加条纹亮度。

3、（2）等厚干涉时,当膜很薄或入射光接近正入射时,等厚干涉的两相干光在薄膜表面附近相遇而干涉,因而这种条纹定域在薄膜表面附近。光源位置改变时,其在薄膜上的同一位置产生的光程差也相应变化,因而干涉图样与光源位置有关,当光源较大时,不同位置光源产生的干涉条纹互相重叠而模糊,所以采用点光源或平行光束照明,严格说,只有当入射光是平行光时,才是真正的等厚干涉。2. 结构因子Fhkl是晶体分析中一个重要参数，它可以计算和确定的下列信息是( )。 (1)衍射强度结构因子Fhkl是晶体分析中一个重要参数，它可以计算和确定的下列信息是( )。 (1)衍射强度 (2)点阵型式 (3)电子分布密度函数(4)晶体中原子的分布A(1)(2)(4)B(1)(3)(4)C(1)(2)(3)(4)D(2)(3)(4)正确答案：C3. 一简谐波在媒质中传播，其波函数为y=010cos(2tx)m，试求在波传播过程中，媒质中质点运动的最大一简谐波在媒质中传播，其波函数为y=010cos(2tx)m，试求在波传播过程中，媒质中质点运动的最大速度。正确答案：在简谐波传播过程中媒质中每一个质点都在其平衡位置附近作简谐振动其速度为

4、rn rn 质点运动的最大速度为rn vmax=063(ms)rn 由题设波函数可知该简谐波的波速为rn =2(ms)从以上结论可知，波的传播速度和媒质中质点的运动速度是两个完全不同的概念，请注意区分。4. 设一个平面透射光栅的缝宽为，缝间隔为d，以波长为的光垂直入射。若它的缝数N增大，则A光栅的分辨设一个平面透射光栅的缝宽为，缝间隔为d，以波长为的光垂直入射。若它的缝数N增大，则A光栅的分辨本领提高。B光栅衍射图样中的亮纹变细。C两亮纹之间的间隔增大。D缺少的亮纹级次不变。正确答案：ABD5. 试计算vmol理想气体在表所列准静态过程中的A、Q和E，以分子的自由度数和系统初末态的状态参量表示之并填入试计算vmol理想气体在表所列准静态过程中的A、Q和E，以分子的自由度数和系统初末态的状态参量表示之并填入表9.1。表过程AQE等体等温绝热等压 表 过程 A Q E 等体 0 fraci2vRleft( T_2-T_1 right) fraci2vRleft( T_2-T_1 right) 等温 vRTlnfracV_2V_1 vRTlnfracV_2V_1 0 绝热 fraci2lef

5、t( p_1V_1 -p_2V_2right) 0 fraci2vRleft( T_2-T_1 right) 等压 p(V2-V1) fraci+22vRleft( T_2-T_1 right) fraci2vRleft( T_2-T_1 right) 6. 单晶、树枝状晶、串晶、球晶等都是多晶体。( )单晶、树枝状晶、串晶、球晶等都是多晶体。()错误7. “土电话”表明_能传声；鱼会被岸上的说话声吓跑，表明_能传声；人们能听到雷声，表明_能传声；登“土电话”表明_能传声；鱼会被岸上的说话声吓跑，表明_能传声；人们能听到雷声，表明_能传声；登上月球的宇航员即使相距很近，也听不到对方的讲话声，这是由于_不能传声“土电话”是通过绳子传播声音的，所以表明固体能传声；鱼会被岸上的说话声吓跑，是声音通过水传给鱼，表明液体能传声；人们能听到雷声，是声音通过空气传播的，表明气体能传声；月球上是真空，真空不能传声故答案为：固体；液体；气体；真空8. “文明迎奥运，安全我先行”，以下几种做法中存在安全隐患的是 A在公路上骑飞车 B在高压线附近放风筝C检修“文明迎奥运，安全我先行”，以下几种做法中存在安全

6、隐患的是A在公路上骑飞车B在高压线附近放风筝C检修电器之前先将电源断开D在泳池边看到水不很深就贸然下水游泳ABD9. 入射光线与镜面成30入射角，反射角为_；反射光线与入射光线夹角为60时，入射角为_入射光线与镜面成30入射角，反射角为_；反射光线与入射光线夹角为60时，入射角为_入射光线与平面镜的夹角为30，所以入射角为90-30=60，由光的反射定律可知，反射角等于入射角，所以反射角也是60；根据反射角和入射角的概念可知，反射光线与入射光线夹角为入射角和反射角之和，故入射角为1260=30故答案为：60；3010. 设费米气体的粒子有三个非简并能级0，2，如果气体最多能有两个粒子，试求气体的巨配分函数及平均粒子数设费米气体的粒子有三个非简并能级0，2，如果气体最多能有两个粒子，试求气体的巨配分函数及平均粒子数体系的巨配分函数为 ， (1) 式中，为化学势平均粒子数为 . (2) 11. CO2的临界温度为31，临界压强为73105Pa，求1 mol CO2的临界体积CO2的临界温度为31，临界压强为73105Pa，求1 mol CO2的临界体积正确答案：12. Cu的基谱项为2S1

7、/2，与其基谱项不同的原子是( )。AAgBAuCZnDKCu的基谱项为2S1/2，与其基谱项不同的原子是( )。AAgBAuCZnDK正确答案：C13. 在探究平面镜成像的实验中，下列说法错误的是（）A用平板玻璃代替平面镜是为了能看到镜后的物体，便于确定像在探究平面镜成像的实验中，下列说法错误的是（）A用平板玻璃代替平面镜是为了能看到镜后的物体，便于确定像的位置B选择与物等大的另一物体的目的是为了比较像和物的大小C将白纸放在像的位置，透过玻璃看到白纸上有像，由此得出白纸能接收平面镜所成的像D平板玻璃放置时应与桌面垂直A、用平板玻璃代替平面镜是为了能看到镜后的物体，便于确定像的位置，说法正确，不符合题意；B、选择与物等大的另一物体的目的是为了比较像和物的大小，说法正确，不符合题意；C、面镜成的像是虚像，在光屏上不能成像，说法错误，符合题意；D、平板玻璃放置时应与桌面垂直，这样能够准确确定像的位置，说法正确，不符合题意；故选C14. 下列数据中最接近实际情况的是（）A人正常步行时的平均速度为10m/sB光在真空中的传播速度为340m/sC物理下列数据中最接近实际情况的是（）A人正常步行时的平均速度为10m/sB光在真空中的传播速度为340m/sC物理课本的长度大约是l00cmD电磁波在真空中的传播速度为3108m/sA、一般情况下成人正常行走的速度约为1.2m/s，即约为5km/h；而中学生步行速度约为1.0m/s，故A错误；B、光在真空中的传播速度为3108m/s，故B错误；C、物理课本的长度大约是26cm，故C错误；D、电磁波在真空中的传播速度为3108m/s，故D正确；故选D15. 太阳光射到地球大气顶层的强度为1.38104w/m2。求该处太阳光内的电场强度和磁感应强度的方均根值。(视太阳光太阳光射到地球大气顶层的强度为1.38104w/m2。求该处太阳光内的电场强度和磁感应强度的方均根值。(视太阳光为简谐电磁波。) 太阳光内的电场强度的方均根值为 =7.210-6V/m 太阳光内的磁感应强度的方均根值为 Brms=Erms/c=7.2102/(3108) =2.410-6T知识点窍 简谐电磁波的强度： 逻辑推理 太阳光照射到地球大气层的强度已知，并且将太阳光视为简谐电磁波，即简谐电磁波的强度已知，则根据简谐电磁波的强度公式可以求出电场强

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