1. Условия возникновения тока. Эдс источника тока. Напряжение. Условия

• Название: 1. Условия возникновения тока. Эдс источника тока. Напряжение. Условия
• Дата: 17.06.2019
• Размер: 0.97 Mb.
• Имя файла: PhysX (3).docx
• Тип: Документы; #82086
• страница: 5 из 6

Ла́зер или опти́ческий ква́нтовый генера́тор — это устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.
Физической основой работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения^[8]. Суть явления состоит в том, что возбуждённый атом (или другая квантовая система) способен излучить фотон под действием другого фотона без его поглощения, если энергия последнего равняется разности энергий уровней атома до и после излучения. При этом излучённый фотон когерентен фотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»). Таким образом происходит усиление света. Этим явление отличается от спонтанного излучения, в котором излучаемые фотоны имеют случайные направления распространения, поляризацию и фазу
Применение:

В силу уникальных свойств излучения лазеров, они широко применяются во многих отраслях науки и техники, а также в быту (проигрыватели компакт-дисков, лазерные принтеры, считыватели штрих-кодов, лазерные указки и пр.). Легко достижимая высокая плотность энергии излучения позволяет производить локальную термическую обработку и связанную с ней механическую обработку (резку, сварку, пайку, гравировку). Точный контроль зоны нагрева позволяет сваривать материалы, которые невозможно сварить обычными способами (к примеру, керамику и металл). Луч лазера может быть сфокусирован в точку диаметром порядка микрона, что позволяет использовать его в микроэлектронике для прецизионной механической обработки материалов (резка полупроводниковых кристаллов, сверление особо тонких отверстий в печатных платах)^[39]. Широкое применение получила также лазерная маркировка и художественная гравировка изделий из различных материалов^[40] (в том числе объёмная гравировка прозрачных материалов).
43. Фотоэффект.

Фотоэффе́кт или фотоэлектрический эффект — испускание электронов веществом под действием света или любого другого электромагнитного излучения. В конденсированных (твёрдых и жидких) веществах выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Законы внешнего фотоэффекта:

Формулировка 1-го закона фотоэффекта (закона Столетова): Сила фототока насыщения прямо пропорциональна интенсивности светового излучения.

Согласно 2-му закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-й закон фотоэффекта: для каждого вещества при определенном состоянии его поверхности существует граничная частота света, ниже которой фотоэффект не наблюдается. Эта частота и соответствующая длина волны называется красной границей фотоэффекта

Формула Эйнштейна для фотоэффекта


44. Давление света(тоже можно вывести из формулы давления + гипотезы Планка)


если тело зеркально отражает, то K = 1 и

если полностью поглощает (абсолютно черное тело), то K = 0 и , т.е. световое давление на абсолютно черное тело в два раза меньше, чем на зеркальное.
Световое излучение оказывает давление на материальные предметы, причем величина давления пропорциональна интенсивности излучения
45. Эффект Комптона и его теория.

Эффе́кт Ко́мптона (Ко́мптон-эффе́кт, ко́мптоновское рассе́яние) — некогерентное рассеяние фотонов на свободных электронах, некогерентность означает, что фотоны до и после рассеяния не интерферируют. Эффект сопровождается изменением частоты фотонов, часть энергии которых после рассеяния передается электронам.
При рассеянии фотона на свободном электроне частоты фотона и (до и после рассеяния соответственно) связаны соотношением:



- угол рассеяния (угол между направлениями распространения фотона до и после рассеяния).
Перейдя к длинам волн:



- комптоновская длина волны электрона, равная м

Уменьшение энергии фотона в результате комптоновского рассеяния называется комптоновским сдвигом. Объяснение эффекта Комптона в рамках классической электродинамики невозможно, так как рассеяние электромагнитной волны на заряде (томсоновское рассеяние) не меняет её частоты.

Эффект Комптона является одним из доказательств справедливости корпускулярно-волнового дуализма микрочастиц и подтверждает существование фотонов.

Эффектом, обратным эффекту Комптона, является увеличение частоты света, претерпевающего рассеяние на релятивистских электронах, имеющих энергию выше, чем энергия фотонов. То есть в процессе такого взаимодействия происходит передача энергии от электрона фотону.

Энергия рассеянных фотонов определяется выражением



, энергия рассеянного и падающего фотонов соответственно

- кинетическая энергия электрона.
46. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. Туннельный эффект.****
Основные уравнения, связывающие корпускулярные свойства электрома­гнитного излучения (энергия и импульс фотона) с волновыми свойствами (частота или длина волны):



Более детальное рассмотрение оптических явлений приводит к выводу, что свойст­ва непрерывности, характерные для электромагнитного поля световой волны, не следует противопоставлять свойствам дискретности, характерным для фотонов. Свет, обладая одновременно корпускулярными и волновыми свойствами, обнаруживает опре­деленные закономерности в их проявлении. Так, волновые свойства света проявляются в закономерностях его распространения, интерференции, дифракции, поляризации, а корпускулярные — в процессах взаимодействия света с веществом.
Согласно гипотезе де Бройля любой движущийся частице с энергией E и импульсом соответствует волна с частотой v = E/h, длиной волны λ = h/p и волновым вектором . Так же как в случае с фотоном, с соответствующей волной связаны частицы, обладающие энергией E = hv и импульсом p = h/λ (или ).
С фотонами связаны электромагнитные волны. Волны, для частиц с m ≠ 0 , о существовании которых догадался Л. де Бройль, носят название волн де Бройля. Длина волны де Бройля:


Дифракция частиц − рассеяние частиц (электронов, фотонов, нейтронов и др.) на периодических структурах, при котором возникает пространственное распределение рассеянных частиц, зависящее от строения рассеивающего объекта. Свободному движению частицы массы m с импульсом p можно сопоставить плоскую магнитную монохроматическую волну с длиной волны λ = h/p. При взаимодействии частицы с длиной волны λ с объектом происходит изменение волнового фронта частицы, уменьшение или увеличение интенсивности волны в определённых направлениях. Условие максимального усиления волны − разность хода Δ волн, идущих в данном направлении должна составлять целое число длин волн

Δ = nλ (n = 0,1,2,...).

Если рассеяние происходит на объекте радиуса R, то, как следует из оптики, дифракция возникает при λ ≈ R и дифракционным минимумам соответствуют углы

sin θ = n0.61λ/R (n = 1,2,...)..
Дифракция нейтронов является эффективным методом изучения структуры твердых тел и молекул.

Дифракция электронов используется при изучении размеров и внутренней структуры атомных ядер и нуклонов.
Тунне́льный эффект, туннели́рование — преодоление микрочастицей потенциального барьера в случае, когда её полная энергия (остающаяся при туннелировании неизменной) меньше высоты барьера. // Это тоже пусть физик объяснит



47. Волновые свойства микрочастиц и соотношения неопределенностей. Наборы одновременно измеряемых величин.



Импульс в нерелятивистском приближении (v << c)



Импульс в релятивистском случае



Соотношение неопределенностей



для микрочастицы не существует состояний, в которых ее координаты и импульс имели бы одновременно точные значения. Отсюда вытекает и фактическая невозможность одновременного измерения координаты и импульса микрообъекта, но есть наборы величин, которые можно точно измерить одновременно - например, проекции импульса на ось Х и ось У

48.Волновая функция и ее физический смысл. Уравнение Шредингера.

Волнова́я фу́нкция - функция, используемая в квантовой механике для описания чистого состояния системы. Является коэффициентом разложения вектора состояния по базису (обычно координатному).



Квадрат модуля волновой функции (пси) имеет смысл плотности вероятности w, т.е. определяет вероятность нахождения частицы в момент времени t в окрестностях точки с координатами xyz
Уравнение Шредингера — основное уравнение нерелятивистской квантовой механики, описывающее динамику частиц.

где оператор Гамильтона (полной энергии системы).
49.Частица в одномерной потенциальной яме.

 яма описывается потенциальной энергией U(x) следующего вида:



Где l – ширина ямы



Граничные условия:





В пределах ямы уравнение сводится к уравнению



Общее решение диф. Уравнения:


Уравнение



выполняется только при


Из всего этого следует

где n = 1,2,3…

микрочастица в «потенциальной яме» с бесконечно высокими стенками может находиться только на определенном энергетическом уровне En, или, как говорят, частица находится в квантовом состоянии n. Квантовые значения энергии E_n называются уровнями энергии, а число п, определяющее энергетические уровни – главным квантовым числом.

50.Атом водорода. Квантовые числа. Распределения электронов в атоме по состояниям. Принцип Паули. Периодическая система атомов Д.И. Менделеева.

Атом водорода – связанная система, состоящая из положительно заряженного ядра – протона и отрицательного заряженного электрона. Энергии связанных состояний электрона получаются при решении уравнения Шредингера с потенциалом V(r) = -e2/r и определяются соотношением

где n – главное квантовое число, определяющее энергии различных состояний электрона в атоме водорода (n = 1, 2, 3…)

Каждому уровню с главным квантовым числом n соответствует n состояний, различающихся квантовыми числами l = 0, 1, 2, …, (n-1)

Принцип Паули - фундаментальный принцип квантовой механики, согласно которому в системе микрочастиц не может существовать двух частиц с одинаковыми квантовыми числами.
Был такой чел, запилил таблицу, его зауважали, потому что он составил ее по особенному
51.Спектры атомов и молекул.
АТОМНЫЕ СПЕКТРЫ - спектры поглощения и испускания свободных или слабо взаимодействующих атомов, возникающие при излучательных квантовых переходах между их уровнями энергии.
Молекулярные спектры - спектры поглощения, испускания или рассеяния, возникающие при квантовых переходах молекул из одного энергетич. состояния в другое. Определяются составом молекулы, её структурой, характером хим. связи и взаимодействием с внеш. полями