Slide bài giảng vật lí đại cương 2

Trường điện từ Luận điểm thứ nhất: Điện trường xoáy Luận điểm thứ hai: Dòng điện dịch phương trình Maxwell Trường điện từ và hệ Phát biểu luận điểm thứ nhất Phương trình Maxwell-Far

Trang 1

Trường điện từ

Luận điểm thứ nhất:

Điện trường xoáy Luận điểm thứ hai: Dòng điện dịch phương trình Maxwell Trường điện từ và hệ

Phát biểu luận điểm thứ nhất

Phương trình Maxwell-Faraday

Trang 2

Mọi từ trường biến thiên theo thời gian đều xuất

hiện điện trường xoáy.

Trang 3

Trang 4

B l

d E

S C

Phương trình Maxwell-Faraday dạng tích phân

Trang 5

Có thể viết phương trình Maxwell-Faraday dạng vi phân dựa vào định

lý Stokes như sau:

S

d t

B S

d E rot l

d E

S S

Phương trình Maxwell-Faraday dạng vi phân

Theo định lý Stokes

t

B E

Trang 6

Phát biểu luận điểm thứ hai

Biểu thức của mật độ dòng điện dịch

Phương trình Maxwell-Ampere

Trang 7

Trang 8

Mọi điện trường biến thiên theo thời gian đều xuất hiện một từ trường biến thiên

Trang 9

Trang 10

Xét hai bản tụ điện có diện tích S và có tích điện tích mặt trên bề mặt bản tụ Theo định lý Gauss ta có:

Q S

d D S





) (

dQ S

Trang 11

Trang 12

total l

I l

E j

và

j j

j mà

dich dan

dan l

S

d t

D j

l d

- Phương trình Ampere dạng tích phân

Trang 13

Maxwell-Trường điện từ

Có thể viết phương trình Maxwell-Faraday dạng vi phân dựa vào định

lý Stokes như sau:

t

D j

Maxwell-

) ( )

(

.

S l

S d H rot l

Trang 14

Ví dụ: mật độ dòng điện

Điện trường trong một tụ điện phẳng có dạng

với E0, tần số f, khoảng cách giữa hai bản d, điện dung của tụ điện C là các đại lượng đã biết Tìm:

1 Giá trị cực đại của dòng điện dịch

2 Độ dẫn điện Biết giá trị cực đại của dòng điện dịch bằng một nửa giá trị cực đại dòng điện dẫn

) sin(

Trang 17

Trường điện từ có mang năng lượng

Trang 18

Sóng trường điện từ Xét môi trường truyền sóng trong chân không hoặc điện môi Q=0

t

D E

  V 

B

rot t

E rot

rot B

div E

rot

   

0 0

0 v

1

2

2 2



 Phương trình truyền sóng cho điện trường

0 v

1

2

2 2



 Phương trình truyền sóng cho từ trường

0 



Trang 19

Xét vận tốc truyền sóng

Vậy

0 0

1 v







c s

3 10

9 1

1 10

.

4 10 9 4

Đặt , n gọi là chiết suất tuyệt đối của môi trường Do n>1

nên vận tốc truyền sóng điện từ trong môi trường khác chân không có:





n

c n

c c

Trang 20

1 Sóng điện từ là sóng ngang chỉ phụ thuộc vào một tọa độ

2 Cả điện trường và từ trường đều vuông góc với phương truyền sóng

và tạo thành tam diện thuận như sau:

3 Điện trường và từ trường dao động cùng pha, và trị số thỏa mãn

phương trình:

Sóng điện từ đơn sắc phẳng

song truyen

phuong



 H

Trang 21

Ví dụ 1

Cho biểu thức cảm ứng ứng từ của sóng điện từ đơn sắc phẳng:

t đo bằng giây, x đo bằng m Tìm biểu thức cường độ điện trường

E của sóng điện từ đó

cos 10

Trang 22

Ví dụ 2

Vector cường độ điện trường của một trường điện từ có dạng:

t đo bằng giây, z đo bằng m Tìm vector cường độ từ trường của sóng điện từ đó

  , 15 cos6 4 10 8 e x (T)



z t

t z

t

B E

x

z y

x

E E

E

z y

x

e e

e E

x

E

z y

x

e e

Trang 23

E

z y

x

e e

e E

E

.

4 6

sin 15

10 4 )

8

10 4 6

cos )

( 6

1 15 10

Trang 24

Năng lượng trường điện từ W



dV

H B D



dV w

V



2

E w

Trang 26

Công suất trường điện từ P

 



S

S d H E

Trang 27

Ví dụ: Công suất

Coi rằng máy bức xạ sóng vô tuyến là chất điểm và sự hấp thụ năng lượng bởi môi trường là không đáng kể Khi tăng khoảng cách trong liên lạc vô tuyến với tàu vũ trụ lên 4 lần thì công suất của máy phát cần phải tăng lên bao nhiêu lần?

S S

d P

 2 2

 

16 4

4

2 2

P



Trang 29

1 Định lý Gauss cho điện trường

2 Định lý Gauss cho từ trường

Trang 30

H rot

S

d t

D E

B l

d E

S C

0



B div 





D div 

Q S

d D

S





) (



0

) (





S

S d

Trang 31

H rot dan

B l

d E

S C

d D

S





) (



0

) (





S

S d

  



dV w

V

 Năng lượng tđt

Mật độ

t

D j

E j

j j

j total dan dich dan dich

đó

Trang 32

dV D E W

1

2 1

Trang 33

Sóng

Dao động

Chương 2: Dao động và sóng

Trang 34

Dao động

Trang 35

Các ví dụ

Trang 38

1 Dao động điều hòa

Trang 42

1 Dao động điều hòa: ví dụ

Một con lắc đơn chiều dài 1m và một con lắc lò xo có độ cứng

là 9,8N/m dao động điều hòa với cùng tần số góc Khối lượng của con lắc lò xo là bao nhiêu?

m

k l

Trang 43

2 Dao động tắt dần

Trang 44

2 Dao động tắt dần: ví dụ

Một vật có khối lượng m=20g thực hiện dao động tắt dần trong môi trường có hệ số cản là 5.10^(-5)kg/s Sau bao lâu biên độ dao động chỉ còn bằng 60% biên độ dao động ban đầu?

t

e A

A  0 

0 0

t A e A



  t

e 

Trang 45

3 Dao động cưỡng bức

2 2

0

0 max



m

F A

Trang 46

2 Dao động tắt dần: ví dụ

Vật thực hiện dao động cưỡng bức trong môi trường có hệ

số cản là 4.10 -4 kg/s Biên độ lực cưỡng bức có giá trị

F0=10 -4 N và chu kì dao động riêng của vật T0=1s Cho rằng

sự tắt dần là rất nhỏ Biên độ cộng hưởng (giá trị cực đại của biên độ dao động cưỡng bức) có giá trị xấp xỉ là bao nhiêu?

2 2

0

0 max

2    



m

F A

0

0 max

4m

F A

Trang 47

Tổng kết dao động

) sin( 0  



) sin(   

x

2 2

0

0 max



m

F A

Trang 48

từ

2

Các đặt trưng chung của sóng

3

Sóng

cơ và sóng

âm

Trang 49

1 Các loại sóng

Trang 50

2 Các đặt trưng chung của sóng

Mặt sóng

Trang 51

Các đặt trưng của sóng

Trang 52

Hàm sóng

Trang 53

Hàm sóng hình sin (sóng phẳng)

Trang 54

Phương trình truyền sóng

Trang 55

3 Sóng cơ và sóng âm

Vận tốc truyền sóng cơ

Trang 56

Vận tốc truyền sóng âm

Trang 57

Năng lượng của sóng cơ

Trang 58

Hiệu ứng Doppler (sóng âm)

Trang 59

3 Sóng cơ và sóng âm: ví dụ

Một đoàn sóng có phương trình: cm Biết y là khoảng cách cách nguồn của sóng Tìm bước sóng

và vận tốc cực đại của phần tử dao động

sin 05

cos 1980

05 ,



s cm

v phan tu max  0 , 05 1980 /

Trang 60

3 Sóng cơ và sóng âm: ví dụ

Một ô tô chuyển động với tốc độ 54km/h và phát ra tiếng còi

có tần số 500Hz Khi chạy ngang qua hành khách đang đứng bên đường thì tần số âm mà người đó cảm nhận được thay đổi đột ngột một lượng là bao nhiêu?

xe

'

v - u

' '

g '

v u

1 v

u

1

fu

f f

f lai an ra xa

Trang 61

4 Sóng điện từ

Sóng điện từ phẳng

Trang 62

Ôn tập chương 2: sóng

Trang 63

2

Giao thoa của sóng ánh sáng

3

Giao thoa với hai khe Young

Trang 64

1 Các khái niệm

Trang 65

1 Các khái niệm

Trang 72

2

3

Trang 73

2 Giao thoa của sóng ánh sáng

Trang 74

2 Giao thoa của sóng ánh sáng

Trang 82

2

3

Trang 83

3 Giao thoa với hai khe Young

Trang 85

3 Giao thoa với hai khe Youngệm

Trang 86

3 Giao thoa với hai khe Young

Trang 90

2

3

Trang 91

4 Giao thoa trên màng mỏng

Trang 94

1 n  n  n

r

i

Trang 95

Chứng minh: trang 64, vật lý a2

Trang 96

2

2 / 1

Trang 97

Đối với màng mỏng thì thông thường yêu cầu tìm độ dày d của màng mỏng, bước sóng, … để có giao thoa cực đại hoặc cực tiểu Lúc này chỉ cần áp dụng:

Cực đại Cực tiểu

Độ dày d của màng mỏng, bước sóng,

Trang 98

4 Giao thoa trên màng mỏng: ví dụ (1)

Trang 101

)

1 n  n  n

2 1

)

4 n  n  n

2 1

)

2 n  n  n

2 1

)

3 n  n  n

Trang 102

2 1

Trang 103

2 1

)

2 n  n  n

Trang 104

2 1

Trang 105

2 1

)

3 n  n  n

Trang 106

2 1

Trang 107

2 1

)

4 n  n  n

Trang 108

Tổng kết giao thoa màng mỏng

2 1

)

1 n  n  n

2 1

)

4 n  n  n

2 1

)

2 n  n  n

2 1

)

3 n  n  n

Trang 109

Tổng kết giao thoa màng mỏng

Trang 110

4d Giao thoa với nêm

Trang 112

4d Giao thoa với nêm

Đối với nêm thì thông thường yêu cầu tìm vị trí vân tối, vị trí vân sáng, khoảng vân, góc nghiêng Lúc này áp dụng:

Trang 113

4d Giao thoa với nêm: nêm không khí

Trang 114

4d Giao thoa với nêm: nêm không khí

Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp hoặc hai vân sáng liên tiếp được tính như sau

1 sin

1

m m







2

1 2

2

1 1 sin

d



sin 2







2







2



 

Trang 115

4d Giao thoa với nêm: ví dụ (1)

Trang 116

4d Giao thoa với nêm: ví dụ (2)

Trang 118

4e Hệ vân tròn Newton

Trang 121

4e Hệ vân tròn Newton

Nếu là vân tròn Newton thì vị trí vân tối sáng giống như nêm

Thông thường yêu cầu tìm bán kính vân giao thoa:

Bán kính cong của thấu kính

m

r  2 - sáng thì cho bán kính vân sáng

- tối thì cho bán kính vân tối

Đối với nêm không khí và hệ cho vân tròn Newton, ta quy ước m=0 ứng với vân tối thứ không (trùng với cạnh nêm hoặc điểm tiếp xúc)

Trang 122

4e Hệ vân tròn Newton: ví dụ (1)

Trang 126

Tổng kết giao thoa (1)

Trang 127

2 1

)

1 n  n  n

2 1

)

4 n  n  n

2 1

)

2 n  n  n

2 1

)

3 n  n  n

Trang 128

Nếu là màng mỏng thì thông thường yêu cầu tìm độ dày d của màng mỏng, bước sóng, … để có giao thoa cực đại hoặc cực tiểu Lúc này chỉ cần áp dụng:

Chọn 1 trong 04 trường hợp ở slide trước

Độ dày d của màng mỏng, bước sóng,

Trang 129

Nếu là nêm thì thông thường yêu cầu tìm vị trí vân tối, vị trí vân sáng, khoảng vân, góc nghiêng Lúc này chỉ cần áp dụng:

Chọn 1 trong 04 trường hợp ở slide trước

Khoảng vân là khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp hoặc hai vân sáng liên tiếp => góc nghiêng

m

d - sáng

m

d - tối

Trang 130

Nếu là vân tròn Newton thì vị trí vân tối, sáng giống như nêm

Thông thường yêu cầu tìm bán kính vân giao thoa:

Bán kính cong của thấu kính

m

r  2 - sáng thì cho bán kính vân sáng

- tối thì cho bán kính vân tối

Đối với nêm không khí và hệ cho vân tròn Newton, ta quy ước m=0 ứng với vân tối thứ không (trùng với cạnh nêm hoặc điểm tiếp xúc)

Trang 131

Nhiễu xạ tia X

Hiện tượng

Nguyên lý Huygens

Nhiễu

xạ

Nhiễu xạ trên lỗ tròn

Nhiễu xạ trên nhiều khe hẹp

Nhiễu xạ trên khe hẹp

Chương 3b: Nhiễu xạ

Trang 132

1 Hiện tượng nhiễu xạ

Trang 133

Lỗ tròn Một khe

Trang 134

Trang 135

Trang 136

Trang 137

Trang 138

2 Nguyên lý Huygens

Trang 139

3 Nhiễu xạ qua lỗ tròn

3a Hiện tượng

3b Phương pháp đới cầu Fresnel

3a Tính chất đới cầu Fresnel

3a Sóng thứ cấp phát từ đới cầu Fresnel

3a Biên độ tổng hợp khi không có màn chắn

Trang 140

3 Nhiễu xạ qua lỗ tròn

Trang 149

3 Nhiễu xạ qua đĩa tròn

Trang 150

4 Nhiễu xạ trên khe hẹp

4a Hiện tượng

4b Các nguồn thứ cấp

4c Vị trí các vân

4d Phân bố cường độ sáng

Trang 151

Trang 156

cách

1

tiểu lamda Khi khi được nằm rộng

Trang 157

Trang 158

Ví dụ

Trên hình nhiễu xạ qua một khe hẹp vị trí trên màn quan sát ứng với

cho vân nào? Bậc nào? 2b

9 sin  

=> Theo đề cho là số bán nguyên nên phải là cực đại nhiễu xạ

So với điều kiện đề cho ta có

2

1 2

Trang 159

5 Nhiễu xạ trên nhiều khe hẹp

5a Nhiễu xạ trên nhiều khe hẹp

5b Vị trí cực đại, cực tiểu

5c Phân bố cường độ sáng

5d Ứng dụng của cách tử

Trang 160

Trang 163

Số khe trong cách tử

Giữa hai cực đại chính có các cực đại phụ

Giữa hai cực đại phụ là cực tiểu phụ

Giữa hai cực tiểu chính có các cực đại chính, cực đại phụ, cực tiểu phụ

Nếu hệ có N khe thì giữa hai cực đại chính kế tiếp có: N-1 cực tiểu phụ

N-2 cực đại phụ

Nếu cực tiểu chính trùng với cực đại chính thì sẽ không quan sát được cực đại chính

Trang 164

3 khe

Trang 166

Trang 167

Ví dụ

Một cách tử nhiễu xạ có 3 khe hẹp, chu kỳ , bề rộng mỗi khe Ánh sáng đơn sắc bước sóng chiếu thẳng góc với mặt cách tử Số cực đại chính tối đa cho bởi cách tử có thể quan sát được là?

1

m



6 , 0

9



m

2 6 , 0

2 ,

Trang 168

6 Nhiễu xạ trên tia X

6a Nhiễu xạ tia X

6b Định luật Bragg

Trang 169

6 Nhiễu xạ trên tia X

Trang 171

Thuyết tương đối của Einstein

1 Hai tiên đề

4 Động học tương đối tính

2 Phép biến đổi Lorentz

3 Hệ quả của phép biến đổi Lorentz

3a Quan hệ nhân quả 3b Sự co ngắn thời gian và độ dài

4a Phương trình cơ bản 4b Động lượng và năng lượng

Trang 172

1 Hai tiên đề

Trang 173

1 Hai tiên đề

2 Phép biến đổi Lorentz

3 Hệ quả của phép biến đổi Lorentz

3a Quan hệ nhân quả 3b Sự co ngắn thời gian và độ dài

Trang 174

2 Phép biến đổi Lorentz (1)

Phép biến đổi Lorentz suy ra từ phép biến đổi Galilei Trong

đó phép biên đổi Galilei như sau:

Trang 175

Trang 176

2 Phép biến đổi Lorentz- vận tốc

Công thức biến đổi từ O -> O’ ta có:

x - vt

γ x' 

y y' 

z z' 

Trang 177

γ c

1 γ







Trang 178

Từ công thức biến đổi Lorentz từ O -> O’ ta có:

dx c

v dt

vdt

dx v'

vdt' -

dx dx'





2 2 2

c

v 1

dx c

v -

x

v c

v 1

v v





Trang 179

Từ công thức biến đổi Lorentz từ O’ -> O ta có:

x 2

x x

v' c

v 1

v

v' v





x 2

v 1

c

v 1

v' v







x 2

v 1

c

v 1

v' v







x 2

v 1

c

v 1

v v'







x 2

v 1

c

v 1

v v'

x y

v c

v 1

v

v v'





Trang 180

x 2

x x

v c

v 1

v

v v'

x x

v' c

v 1

v

v' v





v '

v  x 



Trong trường hợp vật trong hệ K’ chuyển động ngược

chiều trục x hoặc x’, nghĩa là ( ) v' v

x x

v c

v 1

v

v v'



 x

2

x x

v' c

v 1

v

v' v





Trang 181

1 Hai tiên đề

3 Hệ quả của phép biến đổi Lorentz

3a Quan hệ nhân quả

3b Sự co ngắn thời gian và độ dài

Trang 182

Trang 183

Trang 185

1 Hai tiên đề

3 Hệ quả của phép biến đổi Lorentz

3a Quan hệ nhân quả

3b Sự co ngắn thời gian và độ dài

Định dạng
Số trang	408
Dung lượng	27,25 MB