Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Описание

Принцип Гюйгенса — Френеля является развитием принципа, который ввёл Христиан Гюйгенс в 1678 году: каждая точка поверхности, достигнутая световой волной, является вторичным источником световых волн. Огибающая вторичных волн становится фронтом волны в следующий момент времени. Принцип Гюйгенса объясняет распространение волн, согласующееся с законами геометрической оптики, но не может объяснить явлений дифракции. Огюстен Жан Френель в 1815 году дополнил принцип Гюйгенса, введя представления о когерентности и интерференции элементарных волн, что позволило рассматривать на основе принципа Гюйгенса — Френеля и дифракционные явления.

Принцип Гюйгенса — Френеля формулируется следующим образом:

Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность. Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решётки птичьи перья.

Фронт световой волны разбивается штрихами решётки на отдельные пучки когерентного света. Эти пучки претерпевают дифракцию на штрихах и интерферируют друг с другом. Так как для разных длин волн максимумы интерференции оказываются под разными углами (определяемыми разностью хода интерферирующих лучей), то белый свет раскладывается в спектр.

29) Опыт резерфорда.

Изучая рассеяние альфа-частиц при прохождении через золотую фольгу, Резерфорд пришел к выводу, что весь положительный заряд атомов сосредоточен в их центре в очень массивном и компактном ядре. А отрицательно заряженные частицы (электроны) обращаются вокруг этого ядра. Эта модель коренным образом отличалась от широко распространенной в то время модели атома Томсона, в которой положительный заряд равномерно заполнял весь объем атома, а электроны были вкраплены в него. Несколько позже модель Резерфорда получила название планетарной модели атома (она действительно похожа на Солнечную систему: тяжелое ядро - Солнце, а обращающиеся вокруг него электроны - планеты). Постулаты бора. 1.атомная система может находиться только в особых стационарных, или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия Е(внизу кооф-т)n;в стационарном состоянии атом не излучает.m(e)*v(скор)*r(n)=nh.(n=1,2,3,...).2.при переходе атома из однородного стационарного состояния в другое испускается или поглощается квант электромагнитного излучения. Энергия фотона равна разности энергий атома в двух состояниях:

hV(ню)=Е(m)-E(n)

Постулаты Бора — основные допущения, сформулированные Нильсом Бором в 1913 году для объяснения закономерности линейчатого спектра атома водорода и водородоподобных ионов (формула Бальмера-Ридберга) и квантового характера испускания и поглощения света. Бор исходил из планетарной модели атома Резерфорда.

Атом может находиться только в особенных стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

Электрон в атоме, не теряя энергии, двигается по определённым дискретным круговым орбитам, для которых момент импульса квантуется:, где — натуральные числа, а — постоянная Планка. Пребывание электрона на орбите определяет энергию этих стационарных состояний.

При переходе электрона с орбиты (энергетический уровень) на орбиту излучается или поглощается квант энергии, где — энергетические уровни, между которыми осуществляется переход. При переходе с верхнего уровня на нижний энергия излучается, при переходе с нижнего на верхний — поглощается.

Используя данные постулаты и законы классической механики, Бор предложил модель атома, ныне именуемую Боровской моделью атома[1]. В дальнейшем Зоммерфельд расширил теорию Бора на случай эллиптических орбит. Её называют моделью Бора-Зоммерфельда.

Атом водорода — физическая система, состоящая из атомного ядра, несущего элементарный положительный электрический заряд, и электрона, несущего элементарный отрицательный электрический заряд. В состав атомного ядра может входить протон или протон с одним или несколькими нейтронами, образуя изотопы водорода. Электрон преимущественно находится в тонком концентрическом шаровом слое вокруг атомного ядра, образуя электронную оболочку атома. Наиболее вероятный радиус электронной оболочки атома водорода в стабильном состоянии равен боровскому радиусу a0 = 0,529 Å.

Атом водорода имеет специальное значение в квантовой механике и релятивистской квантовой механике, поскольку для него проблема двух тел имеет точное или приближенное аналитическое решения. Эти решения применимы для разных изотопов водорода, с соответствующей коррекцией.

В квантовой механике атом водорода описывается двухчастичной матрицей плотности или двухчастичной волновой функцией. Также упрощенно рассматривается как электрон в электростатическом поле бесконечно тяжёлого атомного ядра, не участвующего в движении (или просто в кулоновском электростатическом потенциале вида 1/r). В этом случае атом водорода описывается редуцированной одночастичной матрицей плотности или волновой функцией.

В 1913 году Нильс Бор предложил модель атома водорода, имеющую множество предположений и упрощений, и вывел из неё спектр излучения водорода. Предположения модели не были полностью правильны, но тем не менее приводили к верным значениям энергетических уровней атома.

25) Законы фотоэффекта:

Формулировка 1-го закона фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально интенсивности света. Согласно 2-ому закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастёт с частотой света и не зависит от его интенсивности. 3-ий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν0 (или максимальная длина волны λ0), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν<ν0, то фотоэффект уже не происходит.Если энергия фотона W равна или превышает работу выхода, то электроны вылетают из металла. При этом часть энергии фотона тратится на совершение работы выхода Ав, а остальная часть переходит в кинетическую энергию фотоэлектрона:

W=Aвыхода+m*U(скорость)в квадрате/2.Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

W=h*V(ню).h*V(ню)=Aвыхода+m*U(скорость)max в квадрате/2.Это уравнение представляет собой закон сохранения энергии в применении к фотоэффекту.Внешним фотоэффектом (фотоэлектронной эмиссией) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком.

26) ЗОННАЯ ТЕОРИЯ - один из осн. разделов квантовой теории твёрдых тел.Границы применимости зонной теории. 3. т. исходит из предположений: а) потенциал кристаллич. решётки строго периодичен; б) взаимодействие между свободными электронами может быть сведено к одноэлектронному самосогласованному потенциалу, а оставшаяся часть

рассмотрена методом теории возмущений; в) взаимодействие с фононами слабое и может быть рассмотрено по теории возмущений.По взаимному расположению этих зон вещества делят на три большие группы Проводники — зона проводимости и валентная зона перекрываются, образуя одну зону, называемую зоной проводимости, таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию. Т. о, при приложении к твердому телу разности потенциалов, электроны смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя электрический ток. К проводникам относят все ме.Диэлектрики — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет более 3.5 эВ. Таким образом, для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия,поэтому диэлектрики ток практически не проводят.

П/п — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет менее 3.5 эВ. Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые (собственные, нелегированные) полупроводники слабо пропускают ток.

20) ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА - упорядоченность в ориентации векторов напряженностей электрических E и магнитных H полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Различают линейную поляризацию света, когда E сохраняет постоянное направление (плоскостью поляризации называют плоскость, в которой лежат E и световой луч), эллиптическую поляризацию света, при которой конец E описывает эллипс в плоскости, перпендикулярной лучу, и круговую поляризацию света (конец E описывает окружность). БРЮСТЕРА ЗАКОН - соотношение между показателем преломления n диэлектрика и таким углом падения на него естественного (неполяризованного) света, при котором отражённый от поверхности диэлектрика свет полностью поляризован.

ф-ла брюстера - tgiБ=n21(n21-показ-ль прелом-я 2-ой среды относ-но 1ой)

21) ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА - упорядоченность в ориентации векторов напряженностей электрических E и магнитных H полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу.

Малюса закон, зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через анализатор от угла a между плоскостями поляризации падающего света и анализатора(формула-I=I(НУЛЕВАЯ)*cos в квадрате альфа).

24) Гипо́теза Пла́нка — гипотеза, выдвинутая 14 декабря 1900 года Максом Планком и заключающаяся в том, что при тепловом излучении энергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями).

Каждая такая порция-квант имеет энергию E, пропорциональной частоте ν излучения:

E=h*V(Ню)=h*w(циклическая частота) где h=h/2П — коэффициент пропорциональности, названный впоследствии постоянной Планка. На основе этой гипотезы он предложил теоретический вывод соотношения между температурой тела и испускаемым этим телом излучением — формулу Планка.

30). Атомное ядро состоит из элемент частиц – протонов и нейтронов.Протон имеет положит заряд, равный заряду ẽ, и массу покоя m(p) = 1,6726*10-27кг. Нейтрон – нейтральная частица с массой покоя m(n)=1,6749*10-27кг. Протоны и нейтроны называются нуклонами. Общее число нуклонов в атомном ядре называется массовым числом А. Атомное ядро характеризуется зарядом Ze, где Z-зарядовое число ядра, равное числу протонов в ядре и совпадающее с порядковым номером хим эл в период табл Менделеева. Обозначение ядра:(Z)^AX, где Z – атомный номер;А – массовое число. Т.к. атом нейтрален, то заряд ядра определяет и число e(электронов) в атоме. От числа же е(электр) зависит их распределение по состояниям в атоме, от кот зависят хим св-ва атома. Сл-но, заряд ядра опред числое(электронов) атоме, конфигурацию их электр оболочек, величину и хар-р внутриатомного электр поля.Ядра с одинаковыми Z, но разными А наз-ся изотопами, а с одинаковыми А, но разными Z – изотопами. В большинстве случаев изотопы одного элемента обладают одинак хим и почти одинак физ св-ми.Радиус ядра задается эмперич формулой: R=R(0)A^1/3.Плотность ядер хим в-ва примерно одинакова для всех ядер. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ, силы, удерживающие нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре.Ядерные силы действуют только на расстояниях не более 10-13 см, в 100-1000 раз превышают силу взаимодействия электрических зарядов и не зависят от заряда нуклонов.

Энергия связи ядра равна минимальной энергии, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на отдельные частицы. Из закона сохранения энергии следует, что энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.

31). Радиоактивность - это свойство атомных ядер самопроизвольно изменять свой состав (заряд Z, массовое число А) путем испускания элементарных частиц или ядерных фрагментов. также это свойство вещ-ва, содержащие радиоактивные ядра.2 вида радиоактивности:1-естественная (у неустойчивых изотопов);2-искусственная (у изотопов, полученных от ядерных реакций).Самопроизвольный распад атомных ядер подчиняется закону радиоактивного распада N=N(0)*e^(-постоянная распада*t),где N(0)-нач.число ядер в нач.момент времени,N-число ядер по истеч. времени t в том же объеме,постоянная распада-пост.распада,кот-ая характеризует вероятность распада вещества за какое-то кол-во времени=доле ядер распадающ.в ед.времени.Закон основан на 2-х предположениях:

1.Постоянная распада не зависит от внешних условий.2.Число ядер, рападающихся за элем.время dt пропорционально конечному числу ядер.Радиоактивное излучение бывает 3х типов:1-альфа-излучение отклоняемое энергетич и магнитным полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью. это поток ядер гелия.2-бэта-излучение отклоняется электрич и магнитным полями, низкая ионизирующая способность. -это поток быстрых электронов.3-гамма-излучение не отклоняется электрическим и магнитными полями, обладает относительно слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью, при прохождении через кристаллы обнаруживает дифракцию.-это коротковолновое электромагнитное излучение с очень малой длиной волны. Закон радиоактивного распада(согласно которому число нераспавшихся ядер убывает со сременем по экспоненциальному закону.Характеристикой устойчивости ядер относит-но распада явл.период полураспада Т(1/2)=ln2/пост.распада -это время, за которое исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшится вдвое. Активность А= постоянная распада*N=пост.распада*N(0)*e^(-пост.распада*t) – скор.распада – количество распадов за ед.времени.А=N(0)*пост.распада.[A]=1Беккерель(Бк)-активность нуклида, при которой за 1с проходит один акт распада.

31) Ядерная реакция - это процесс сильного взаимодействия атомных ядер с элементарными частицами или с друг с другом.X+a=Y+b - распространенный вид яд.реакции.X-ядро-мишень.a-частица-снаряд.Y-получаемая частица.b-снаряд отдачи

в любой ядерной реакции выполняются законы сохранения электрических зарядов и массовых чисел.1.закон сохранения зарядов: сумма Zдо = сумме Zпосле, где Z- это зарядовое число;2.сохранение полного числа нуклонов: сумма Адо = сумме Апосле, где А - это массовое число;3.сохранение полной энергии: (сумма mc^2 + сумма К) до = (сумма mc^2 + сумма К)после;4.сохранение импульса;5.сохранение момента импульса;6.закон сохранения лептонного(легкие частицы) и барионного(тяжелые частицы) заряда.

Ядерные реакции классифицируются по следующим признакам:1-по роду участвующих в них частиц - реакции под действием нейтронов, заряженных частиц, гамма-квантов;

2-по энергии вызывающих их частиц - реакции при малых энергиях, происходящих с участием нейтронов, при средних - с гамма-квантами и заряж.частиц, при высоких - реакции. приводящие к рождению элементарных частиц;3-по роду учавствующих в них ядер - реакцииьна легких ядрах (А<50), на средних ядрах (50<А<100), на тяжелых (А>100);4-по характеру происходящих ядерных превращений - реакция с испусканием заряженных частиц, реакций захвата. Деление ядер. в результате деления образуются более устойчивые ядра. при делении ядер возможна цепная реакция, которой пожно управлять, для этого в область реактора вводят спец вещество - поглотитель.

реакия синтеза( слияние ядер)-это реакии, при которых более легкие ядра образуют более тяжелые. эти реакции более энерговыгодные, т.к. выделяется больше энергии, чем в реакции деления.(1)2^H+(1)2^H=(1)3^H+p (Q=4,0 МЭв).(1)2^H+(1)2^H=(2)3^He+n (Q=3,3 МэВ).(1)2^H+(1)3^H=(2)4^He+n (Q=17,6 МэВ).(3)6^Li+(1)2^H=(2)4^He+(2)4^He (Q=22,4 МэВ) Я.р. характеризуется энергией я.р.Q явл.разностью энергии конечной и исходной пар реакции.Q<0 эндотермич.Q>0 экзотермич.Эндотермическая реакция может происходить при нек-ой наименьшей кинетич. энергии,назыв.пороговой,вызывающ.реакцию ядер или частиц Wпорог=((МА+Ма)/МА)*|Q|, МА-масса ядра мишени,Ма-масса ядра,кот-ое полит. на ядро.

10) Первое начало термодинамики: количество теплоты, сообщенное системе, идет на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы против внешних сил.

>0, если система нагревается.

Работа и теплота зависит от процесса. Работа совершается при изменении объема газа. Работа в термодинамике – обобщенная форма обмена энергией между системой и окружающей средой, в результате чего происходит изменение внешних параметров. Рассчитывает работу. Будем считать, что в сосуде под поршнем находится газ.

Будем считать, что газ двигает поршень очень медленно, что давление внутри газа постоянно. Тогда сила F=pS.

Работа

Работа в изопроцессах

Изотермический (T = const, δA = pdV (δA – элементарная работа))

Изобарный (p = const)

Изохорный (V = const, ∆V = 0)

Адиабатный (∆Q = 0)

Во всех процессах:

Количество теплоты. Теплоемкость. Первое начало термодинамики.
Количество теплоты Q определяет количество энергии, переданной от тела к телу путём теплопередачи. Теплопередача - это совокупность микроскопических процессов, приводящих к передачи энергии от тела к телу. Q=U₁-U₂+A, где U₁ и U₂ - начальные и конечные значения внутренней энергии системы.
Первое начало термодинамики. Количество тепла, сообщённого системы идёт на приращение внутренней энергии системы и совершение работы над внешними телами. D Q=D U+D A. 1. При изобарном процессе Q=D U+A=n C_vD T+n RD T. 2. При изохорном процессе A=0 Q=D U=n C_vD T. 3. При изотермическом процессе D U=0 Q=A=n RD T× ln(V₂/V₁). 4. При адиабатном процессе Q=0 A=-D U=-n C_vD T.