Подготовка экзамену. Добавить в избранное
 Скачать 0.52 Mb.
|
|
27.Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Кванты света. Применение фотоэффекта в технике. Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света. Фотоэффект был открыт в 1887 г. немецким физиком Герцем и изучался экспериментально русским учёным Столетовым. Столетов в опытах использовал стеклянный вакуумный баллон с впаянными в него двумя электродами. На электроды подавалось напряжение, а отрицательный электрод освещался светом. Под действием света из электрода вырывались электроны, которые двигались ко второму электроду. Т.е. создавался электрический ток. В результате опытов Столетов получил следующие законы: 1. Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны. 2. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. Объяснение фотоэффекта было дано в 1905 г. Эйнштейном. Он использовал гипотезу немецкого физика Планка: свет излучается и поглощается отдельными порциями – квантами. Уравнение Эйнштейна:  энергия порции света  идёт на совершение работы выхода электрона из металла и на сообщение электрону кинетической энергии  .Приборы, в основе действия которых лежит фотоэффект, называются фотоэлементами. Они используются в кино для воспроизведения звука, в фотометрии для измерения освещённости, в калькуляторах, в солнечных батареях и т.д. 28.Виды деформаций твёрдых тел. Сила упругости. Закон Гука. Деформацией называется изменение формы или объёма тела. Деформация возникает всегда, когда различные части тела под действием сил перемещаются неодинаково. Деформации, которые полностью исчезают после прекращения действия внешних сил, называются упругими. Примеры: растяжение резинового шнура, пружины, стальных шариков при столкновении. Деформации, которые не исчезают после прекращения действия внешних сил, называются пластичными. Примеры: глина, воск, пластилин. Самые простые виды деформации – растяжение и сжатие. Растяжение испытывают тросы, струны гитары, канаты. Сжатие испытывают столбы, колонны, стены. Деформацию, при которой происходит смещение слоёв тела относительно друг друга, называют деформацией сдвига. Этой деформации подвержены все балки в местах опор, заклёпки, болты. Более сложные виды деформации – изгиб и кручение. Эти деформации сводятся к неоднородному растяжению или сжатию или неоднородному сдвигу. Силы упругости – это силы, возникающие при деформации тела и направленные в сторону восстановления его прежних форм и размеров перпендикулярно к деформируемой поверхности. Закон Гука: Сила упругости, возникающая в теле при упругих деформациях, прямо пропорциональна его удлинению.    32.Тепловое расширение жидкостей и твёрдых тел. При повышении температуры объём твёрдых тел и жидкостей возрастает. В твёрдом теле или жидкости при заданной температуре частицы находятся на определённых расстояниях друг от друга и совершают колебания около положения равновесия. При повышении температуры тела энергия колебаний возрастает, и расстояния между молекулами начинают увеличиваться. Тело начинает расширяться, его объём увеличивается. Объём тела  при температуре t вычисляется по формуле:  ,где ,  Если нагреть стержень, то его длина возрастает. Длина l стержня при температуре t рассчитывается по формуле:    В природе имеются материалы, у которых в некотором интервале температур с увеличением температуры объём уменьшается, т.е. плотность растёт. Таким свойством обладают вода (от 0 до 40С), чугун и др. Если бы вода не обладала таким свойством, то жизнь на Земле была бы невозможна, ибо, однажды замерзнув, она уже никогда бы не растаяла, т.к. более холодные слои опускались бы до дна. 36.Модели Земли и планет. Физические условия на планетах и их атмосферы. Планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Плутон - планетообразное тело, самое дальнее, за Нептуном. Планеты делятся на две группы: планеты земной группы и планеты-гиганты. 1.Планеты земной группы - Меркурий, Венера, Земля, Марс. Все данные планеты имеют небольшие размеры и массу. Средняя плотность этих планет в несколько раз превосходит плотность воды. Они медленно вращаются вокруг своих осей. У них мало спутников (у Меркурия и Венеры их вообще нет, у Марса два крохотных, у Земли – один). В отличие от Меркурия, который практически лишён атмосферы, Земля, Венера и Марс обладают ею. Атмосфера Венера и Марса состоит в основном из углекислого газа, но у Венеры атмосфера во много раз плотнее. Температура у поверхности Венеры очень высокая: 5000С (парниковый эффект). Состав облаков: капельки воды и серной кислоты. В атмосфере Марса возникают ураганные ветры, которые длятся по несколько месяцев (пылевые бури). Поверхности Меркурия, Венеры, Марса - каменистые пустыни, покрыты кратерами; имеются ущелья и горы. 2.Планеты-гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Все эти планеты имеют большие размеры и массу. Юпитер превосходит Землю по объёму в 1320 раз, а по массе – в 318 раз. У всех планет-гигантов низкая средняя плотность. Они очень быстро вращаются вокруг своих осей (для Юпитера один оборот за 10 часов). Планеты-гиганты отличаются большим числом спутников и имеют кольца. Все эти планеты не имеют твёрдых поверхностей. Атмосфера содержит водород, гелий, аммиак, метан. Газообразный водород, входящий в атмосферу, постепенно по мере погружения в глубину планеты, переходит в жидкую, а затем и в твёрдую фазу. У всех планет-гигантов имеются сильные магнитные поля. 42.Вынужденные колебания. Резонанс. Зависимость амплитуды колебаний от частоты вынуждающей силы. Вынужденными называются колебания, происходящие под действием внешней постоянной периодической силы. Они незатухающие. Примеры: поршень в цилиндре двигателя автомобиля, игла в швейной машине, качели, если их постоянно раскачивают. При совпадении частоты внешней силы и частоты собственных колебаний тела амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает. Такое явление называется резонансом. Если плавно увеличивать частоту внешней силы, то амплитуда колебаний тела растёт. Она достигает максимума, когда внешняя сила действует в такт со свободными колебаниями тела. При дальнейшем увеличении амплитуда установившихся колебаний опять уменьшается. При очень больших частотах внешней силы амплитуда стремится к нулю, т.к. тело вследствие своей инертности не успевает заметно смещаться за малые промежутки времени и «дрожит на месте». Явление резонанса может быть причиной разрушения машин, зданий, мостов. Поэтому двигатели в машинах устанавливают на специальных амортизаторах, а воинским подразделениям при движении по мосту запрещается идти «в ногу». 2.Испарение жидкостей. Насыщенный и ненасыщенный пары. Влажность воздуха и её измерение. В жидкостях все молекулы двигаются с разными скоростями: у некоторых молекул кинетическая энергия больше, у других – меньше. Испарением называется такой процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают молекулы, кинетическая энергия которых превышает потенциальную энергию взаимодействия других молекул. Испарение происходит при любой температуре и сопровождается охлаждением жидкости. Чтобы увеличить интенсивность испарения необходимо нагреть жидкость, увеличить площадь открытой поверхности, обдувать потоками воздуха. Пример: высыхание белья. Конденсация – это процесс обратный испарению, т.е. переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Пример: капли воды на холодном стекле. Если сосуд с жидкостью закрыть, то над поверхностью жидкости будет увеличиваться концентрация молекул испаряющегося вещества. Через некоторое время наступит динамическое равновесие: число молекул, покидающих жидкость, станет равно числу молекул, вернувшихся в жидкость за то же время. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным паром. Давление насыщенного пара вычисляется по формуле:  , где P - давление, измеряется в Паскалях (Па), n - концентрация, измеряется в 1/м3, k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура.Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называется ненасыщенным. Влажность воздуха – это содержание водяного пара в воздухе. Относительной влажностью воздуха называют отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре. Обозначается φ, выражается в %. Формула:  ,где  Влажность измеряют с помощью специальных приборов. Один из них – психрометр, состоящий из двух термометров (сухого и влажного). По разности температур этих термометров с помощью специальных таблиц можно определить влажность воздуха. |