【大学物理公式(下)】在学习大学物理的过程中，公式是理解物理现象和解决实际问题的重要工具。上篇我们介绍了力学、热学等部分的核心公式，本篇将继续深入讲解电磁学、光学、量子物理等领域的关键公式，帮助同学们更好地掌握这些内容。
一、电磁学部分
1. 电场强度（Electric Field）
电场强度 $ \vec{E} $ 定义为单位正电荷在电场中受到的力：
$$
\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q}
$$
其中，$ \vec{F} $ 是电荷 $ q $ 所受的电场力。
2. 高斯定理（Gauss's Law）
高斯定理描述了电场与电荷分布之间的关系：
$$
\oint_{S} \vec{E} \cdot d\vec{A} = \frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0}
$$
其中，$ Q_{\text{enc}} $ 是闭合曲面内的总电荷，$ \varepsilon_0 $ 是真空介电常数。
3. 电势能与电势（Electric Potential）
电势 $ V $ 是电势能 $ U $ 与电荷 $ q $ 的比值：
$$
V = \frac{U}{q}
$$
电势差 $ \Delta V $ 可表示为：
$$
\Delta V = -\int_{a}^{b} \vec{E} \cdot d\vec{l}
$$
4. 电容（Capacitance）
电容器的电容定义为储存的电荷量与电压之比：
$$
C = \frac{Q}{V}
$$
平行板电容器的电容公式为：
$$
C = \varepsilon_0 \frac{A}{d}
$$
其中，$ A $ 是极板面积，$ d $ 是两极板间距。
二、电路基础
1. 欧姆定律（Ohm's Law）
电流 $ I $ 与电压 $ V $ 和电阻 $ R $ 的关系为：
$$
I = \frac{V}{R}
$$
2. 电功率（Power in Electric Circuits）
电功率 $ P $ 可以表示为：
$$
P = IV = I^2 R = \frac{V^2}{R}
$$
三、磁学部分
1. 洛伦兹力（Lorentz Force）
带电粒子在磁场中受到的力为：
$$
\vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B})
$$
其中，$ \vec{v} $ 是速度，$ \vec{B} $ 是磁感应强度。
2. 安培环路定理（Ampère’s Law）
安培环路定理描述了磁场与电流的关系：
$$
\oint_{C} \vec{B} \cdot d\vec{l} = \mu_0 I_{\text{enc}}
$$
其中，$ I_{\text{enc}} $ 是环路内包围的电流，$ \mu_0 $ 是真空磁导率。
3. 法拉第电磁感应定律（Faraday’s Law of Induction）
法拉第定律表明电动势与磁通量变化率的关系：
$$
\varepsilon = -\frac{d\Phi_B}{dt}
$$
其中，$ \Phi_B $ 是磁通量。
四、光学部分
1. 折射定律（Snell's Law）
光在两种介质界面发生折射时满足：
$$
n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2
$$
其中，$ n_1 $、$ n_2 $ 分别是两种介质的折射率，$ \theta_1 $、$ \theta_2 $ 是入射角和折射角。
2. 杨氏双缝干涉（Young’s Double-Slit Experiment）
干涉条纹间距 $ \Delta y $ 为：
$$
\Delta y = \frac{\lambda L}{d}
$$
其中，$ \lambda $ 是光波长，$ L $ 是屏到双缝的距离，$ d $ 是两缝间距。
3. 光的偏振（Polarization）
马吕斯定律（Malus's Law）描述了偏振光通过检偏器后的光强变化：
$$
I = I_0 \cos^2\theta
$$
其中，$ \theta $ 是偏振方向与检偏器透光轴之间的夹角。
五、量子物理基础
1. 德布罗意波长（de Broglie Wavelength）
物质波的波长与动量有关：
$$
\lambda = \frac{h}{p}
$$
其中，$ h $ 是普朗克常数，$ p $ 是动量。
2. 薛定谔方程（Schrödinger Equation）
描述微观粒子运动的基本方程为：
$$
-\frac{\hbar^2}{2m} \nabla^2 \psi + V \psi = i\hbar \frac{\partial \psi}{\partial t}
$$
其中，$ \psi $ 是波函数，$ V $ 是势能，$ m $ 是粒子质量，$ \hbar $ 是约化普朗克常数。
3. 不确定性原理（Uncertainty Principle）
海森堡不确定性原理指出：
$$
\Delta x \cdot \Delta p \geq \frac{\hbar}{2}
$$
即位置和动量不能同时被精确测量。
结语
大学物理中的公式不仅是理论的体现，更是解决实际问题的工具。掌握这些公式，并理解其背后的物理意义，将有助于同学们更深入地理解自然规律，提升分析和解决问题的能力。希望本文能够为大家提供一份清晰、系统的参考，助力物理学习之路更加顺畅。
