Дифракция – это отклонение света от прямолинейного распространения и огибание волнами препятствий.
Дифракция проявляется особенно отчётливо, если размеры препятствий меньше длины волны или сравнимы с ней. Т.к. длина световой волны очень мала (
10-7 м), то размеры препятствий тоже должны быть маленькими.
Поэтому для наблюдения дифракции света используют дифракционную решётку.
Дифракционная решётка – прозрачная пластинка с нанесёнными на неё непрозрачными полосками. На 1 мм может быть нанесено сотни и даже тысячи штрихов.
С помощью дифракционной решётки проводят очень точные измерения длины волны.
17.1Первый закон термодинамики. Необратимость тепловых процессов.
Первый закон термодинамики, который, по сути, является законом сохранения энергии (тепловой) в термодинамических (тепловых) процессах.
Рассмотрим этот закон: 
То есть - изменение внутренней энергии – это простая сумма переданной телу теплоты - и выполненной над телом внешними силами работы - .
Однако более распространена несколько иная формулировка этого закона, так как термодинамика – наука, описывающая действия тепловых машин, а тепловые машины, в свою очередь, основываются на принципе выполнения расширяющимся газом некоторой работы (например, двигатели внутреннего сгорания
Рассмотрим эту формулировку:
Здесь: - переданное порции газа тепло; - прирост внутренней энергии газа; - выполненная газом работа. То есть вся энергия, переданная газу извне, идёт на увеличение внутренней энергии газа (разгон молекул газа), и на выполнение газом механической работы.
Первый закон термодинамики не только задаёт связь между разными формами энергии в термодинамическом процессе, но и опровергает возможность существования вечного двигателя.
Вечный двигатель – устройство, способное выполнять работу без потребления какого-либо топлива.
Из первого закона термодинамики следует, что энергия для выполнения работы берётся из запасов внутренней энергии тела, и поэтому невозможно постоянное выполнение такой работы – лишь до момента, когда иссякнет внутренняя энергия.
Ещё одним вопросом, оставшимся неразрешённым, является направление перехода тепловой энергии, ведь первый закон термодинамики указывает лишь на сохранение значения этой энергии. Ответ на этот вопрос был впервые получен немецким учёным Рудольфом Клаузиусом в виде второго закона (начала) термодинамики.
Второй закон термодинамики: невозможно передать энергию (теплоту) от менее нагретой системы к более нагретой без одновременного изменения этих двух систем или окружающих тел. То есть можно говорить о необратимости тепловых процессов – нельзя обратить их вспять от их естественного протекания (кроме тех случаев, когда обратимый процесс является частью более сложного процесса).
17.2 Дифракция – это отклонение света от прямолинейного распространения и огибание волнами препятствий.
Дифракция проявляется особенно отчётливо, если размеры препятствий меньше длины волны или сравнимы с ней. Т.к. длина световой волны очень мала (
10-7 м), то размеры препятствий тоже должны быть маленькими.
Поэтому для наблюдения дифракции света используют дифракционную решётку.
Дифракционная решётка – прозрачная пластинка с нанесёнными на неё непрозрачными полосками. На 1 мм может быть нанесено сотни и даже тысячи штрихов.
С помощью дифракционной решётки проводят очень точные измерения длины волны.
18.1.Принципы действия тепловых двигателей. КПД тепловых двигателей. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве и проблемы их использования.
Тепловые двигатели – это устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую.
Для того чтобы двигатель совершал работу, необходима разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Во всех тепловых двигателях эта разность давлений достигается за счёт повышения температуры рабочего тела на сотни и тысячи градусов по сравнению с температурой окружающей среды. Такое повышение температуры происходит при сгорании топлива.
Рабочим телом у всех двигателей является газ, который совершает работу при расширении.
Температуру Т1 называют температурой нагревателя.
По мере совершения работы газ теряет энергию и охлаждается до температуры Т2, которую называют температурой холодильника.
Холодильником обычно является окружающая среда.
Коэффициентом полезного действия теплового (КПД) называют отношение работы А′, совершаемой двигателем, к количеству теплоты  , полученному от нагревателя:
Максимально возможный КПД вычисляют по формуле Карно: 
Наибольшее значение имеет использование тепловых двигателей на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов.
Также на всех основных видах транспорта преимущественно используются тепловые двигатели.
Все тепловые двигатели при работе выделяют большое количество теплоты и выбрасывают в атмосферу вредные для растений и животных химические соединения. Это ставит серьёзные проблемы охраны окружающей среды.
18.2.Дисперсия света. Спектр. Спектроскоп.
Дисперсия света – это зависимость показателя преломления света от его длины волны или частоты.
Дисперсию света можно наблюдать при прохождении света через стеклянную призму: белый свет разлагается на составные части (кр., оранж., жел., зел., гол., син., фиол.).
Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других – красные.
Луч красного цвета преломляется меньше всего из-за того, что имеет в веществе наибольшую скорость (и наименьшую частоту), а луч фиолетового цвета преломляется больше, т.к. скорость фиолетового света наименьшая (а частота наибольшая).
Дисперсию изучал Ньютон. Саму радужную полоску Ньютон назвал спектром.
Прибор для наблюдения спектров называется спектроскоп. Его основные части – стеклянная призма и две трубки. В одну трубку свет попадает через отверстие, проходит через призму, через линзы. Через вторую трубку (зрительную) можно наблюдать спектр.
Интерференция – это сложение двух световых волн, в результате которого в одних точках пространства происходит усиление амплитуды результирующей волны, а в других – гашение волн.
Усиление света произойдёт в том случае, если одна световая волна отстанет от другой на целое число длин волн (условие максимумов).  или  ,
где  , 
Если же вторая волна отстанет от первой на половину длины волны или на нечётное число полуволн, то произойдёт ослабление света (условие минимумов). 
где 
Для наблюдения интерференции необходимо, чтобы волны были когерентными, т.е. имели одинаковую частоту и постоянную разность фаз.
Когерентные волны образуются при прохождении света через тонкие плёнки или стеклянные пластинки. Этим объясняется окраска мыльных пузырей и масляных плёнок на воде, хотя мыльный раствор и масло бесцветны.
19.1.Электризация тел. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона.
Все тела в обычном состоянии не имеют заряда.
Чтобы тело получило заряд, его нужно наэлектризовать: отделить отрицательный заряд от связанного с ним положительного. Простейший способ электризации – трение.
При электризации в теле возникает избыток или недостаток электронов.
Взаимодействие между заряженными частицами называется электромагнитным.
Электрический заряд – это физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия.
Электрический заряд обозначается буквой q, измеряется в Кулонах (Кл).
Существует минимальный заряд, называемый элементарным, которым обладают все заряженные элементарные частицы.
Элементарный заряд равен 
Полный заряд замкнутой системы остаётся постоянным:
 закон сохранения заряда.
Существуют заряды двух знаков: положительный и отрицательный. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются.
 ⊕⟶ ⟵
Закон Кулона. Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
 где  
19.2Природа света. Законы отражения и преломления света.
Первые научные гипотезы о природе света были высказаны в XVII в.
Ньютон в 1672 г. высказывал предположение о корпускулярной природе света (свет – поток частиц).
Против корпускулярной теории света выступали современники Ньютона Гук и Гюйгенс, разработавшие волновую теорию света (свет – волны).
В настоящее время говорят, что свет имеет двойственную природу. В одних опытах обнаруживаются его волновые свойства, а в других – корпускулярные.
Закон отражения света. Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр, проведённый в точку падения, лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения (α=β).
Закон преломления света. Падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр, проведённый в точку падения, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред.
 , где 
Если обозначить - скорость света в первой среде, а - скорость света во второй среде, то  .
При переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду угол преломления β оказывается больше угла падения α. И наоборот.
20.1 Электрическое поле. Напряжённость электрического поля.
Электрическое поле – это особая форма материи, существующая независимо от нас и от наших знаний о нём. Оно обладает следующими свойствами: возникает вокруг заряженных тел и действует на заряженные тела с некоторой силой.
Поле одного заряда действует на другой заряд и наоборот.
Характеристикой электрического поля является напряженность.
Напряженность поля – это векторная величина, равная отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к величине этого заряда.  .
Напряженность обозначается  .
Направление вектора совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, и противоположно направлению силы, действующей на отрицательный заряд.
 
Если в данной точке пространства несколько заряженных частиц создают электрические поля, то результирующая напряженность поля в этой точке находится по правилу сложения векторов:  +…
20. 2. Линзы. Построение изображения в тонкой линзе. Формула тонкой линзы. Оптическая сила линзы.
Обозначим через расстояние от предмета до линзы и от изображения до линзы. Отношение высоты изображения ( ) к высоте предмета ( ), назовем увеличением линзы и обозначим через гамма. Тогда можно вывести такую формулу:
Предмет обозначим , изображение – . Рассмотрим две пары подобных треугольников  (Рис. 1), и из этого можно вывести еще одну формулу:
Рис. 1. Геометрическая задача по нахождению изображения
Также из подобия треугольников и следует, что:
Теперь мы можем приравнять полученные равенства, производим несложные арифметические вычисления и получаем конечную формулу:
Линза – прозрачное тело, ограниченное с двух сторон сферическими поверхностями.
Тонкая линза – линза, толщина которой много меньше радиусов сфер, ограничивающих ее поверхность. Обозначение линз на схемах (см. Рис. 1):
20.2(продолжение)
Рис. 1. Обозначение линз на схемах
Типы линз (см. Рис. 2):
1. Двояковыпуклая
2. Двояковогнутая
3. Плосковыпуклая
4. Плосковогнутая
5. Выпукло-вогнутая
6. Вогнуто-выпуклая
Изображения:
1. Действительные – те изображения, которые мы получаем в результате пересечения лучей, прошедших через линзу. Они получаются в собирающей линзе;
2. Мнимые – изображения, образуемые расходящимися пучками, лучи которых на самом деле не пересекаются между собой, а пересекаются их продолжения, проведенные в обратном направлении.
Собирающая линза может создавать как действительное, так и мнимое изображение.
Рассеивающая линза создает только мнимое изображение.
|
Скачать 0.52 Mb.