Название понятия (физической величины, закона )
 Скачать 0.91 Mb.
|
|
48. Электромагнитные колебания и их виды. Колебательный контур. | |||||
| Электромагнитные колебания и их виды | Электромагнитными (электрическими) колебаниями называ ют периодические (или почти периодические) взаимосвязанные изменения зарядов, токов и характеристик электриче ского и магнитного полей Распространение электромагнит ных колебаний в пространстве происходит в виде электромагнитных волн. Виды электромагнитных колебаний: 1. Свободные ЭМК – колебания, происходящие под действием внутренних сил (затухающие). 2. Вынужденные ЭМК – колебания в цепи под действием внешней периодически изменяющейся электродвижущей силы (не затухающие). | ||||
| Колебательный контур | Колебательный контур – цепь, состоящая из катушки и конденсатора, соединенных последовательно.  L – индуктивность катушки[Гн] C – электроёмкость конденсатора [Ф] | ||||
| 49. Волновой процесс и его основные характеристики (механические и электромагнитные волны). | |||||
| | Поскольку волна - это процесс распространения колебаний в пространстве, то для волнового процесса используются те же характеристики, что и для колебаний (T , ν ,φ ,ω ,A ), но вводятся еще и новые характеристики. Такими характеристиками являются: скорость волны - v, длина волны - λ, волновое число - k. При волновых процессах вводятся такие понятия, как фронт волны и волновая поверхность. Электромагнитными волнами называется процесс распространения в пространстве переменного электромагнитного поля. В среде с диэлектрической проницаемостью ε и магнитной проницаемостью µ скорость распространения электромагнитной волны равна:  | ||||
| 50. Развитие взглядов на природу света. Основные законы геометрической оптики. | |||||
| Развитие взглядов на природу света | Первые представления о природе света, возникшие у древних греков и египтян, в дальнейшем, по мере изобретения и усовершенствования различных оптических приборов, развивались и трансформировались. В средние века стали известны эмпирические правила построения изображений, даваемых линзами. В 1590 г. З. Янсен построил первый микроскоп, в 1609 г. Г. Галилей изобрел телескоп. Количественный закон преломления света при прохождении границы раздела двух сред установил в 1620 г. В. Снеллиус. Математическая запись этого закона в виде , принадлежит Р. Декарту (1637 г.) Он же попытался объяснить этот закон исходя изкорпускулярной теории. Впоследствии формулировкой принципа Ферма (1660 г.) был завершен фундамент построения геометрической оптики. Дальнейшее развитие оптики связано с открытиями дифракции и интерференции света (Ф. Гримальди, 1665 г.), двойного лучепреломления (Э. Бартолин, 1669 г.) и с работами И. Ньютона, Р. Гука, Х. Гюйгенса. В конце XVII века на основе многовекового опыта и развития представлений о свете возникли две мощные теории света – корпускулярная (Ньютон – Декарт) и волновая (Гук – Гюйгенс). Начало XIX в. характеризуется интенсивным развитием математической теории колебаний и волн и ее приложением к объяснению ряда оптических явлений. В связи с работами Т. Юнга и О. Френеля победа временно перешла к волновой оптике. · 1801 г. Т. Юнг формулирует принцип интерференции и объяснет цвета тонких пленок. · 1818 г. О. Френель объясняет явление дифракции. · 1840 г. О. Френель и Д. Арго исследуют интерференцию поляризованного света и доказывают поперечность световых колебаний. · 1841 г. О. Френель строит теорию кристаллооптических колебаний. · 1849 г. А. Физо измерил скорость света и рассчитал по волновой теории коэффициент преломления воды , что совпало с экспериментом. · 1848 г. М. Фарадей открыл вращение плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). · 1860 г. Дж. Максвелл, основываясь на открытии Фарадея, пришел к выводу, что свет есть электромагнитные волны, а не упругие. · 1888 г. Г. Герц экспериментально подтвердил, что электромагнитное поле распространяется со скоростью света с. · 1899 г. П.Н. Лебедев измерил давление света. Таким образом, длительный путь исследований привел к современным представлениям о двойственной корпускулярно-волновой природе света. | ||||
| Основные законы геометрической оптики | Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения γ равен углу падения α. Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред. | ||||
| 51. Интерференция и дифракция света. | |||||
| Интерференция | это явление наложения световых волн от двух или нескольких источников, при котором происходит пространственное перераспределение энергии, то есть появление максимумов и минимумов интенсивности в разных точках пространства. В переводе с латинского языка интерференция означает "взаимодействие". | ||||
| Дифракция | отклонение света от прямолинейного распространения в среде с резкими неоднородностями. Явление дифракции проявляется в том, что при прохождении световой волны в неоднородной среде происходит перераспределение интенсивности - появление мест с большой интенсивностью (максимумов) и малой интенсивностью (минимумов). Явление дифракции наблюдается для волн любой природы. | ||||
| 52. Дисперсия света. Поляризация света. Поглощение и рассеяние света. | |||||
| Дисперсия света | это явление, обусловленное зависимостью показателя преломления вещества n от частоты (или длины волны ) падающего света. Эта зависимость характеризуется функцией где 0 - длина световой волны в вакууме. Если свет проходит через стеклянную призму, то выходящий пучок света не будет параллелен падающему, а отклонится на некоторый угол от первоначального направления. На экране появятся окрашенные полосы, от красного до фиолетового цвета. Впервые разложение белого света в спектр было получено И. Ньютоном еще в 1666 г. Эти опыты показали, что фиолетовые лучи отклоняются от первоначального направления сильнее, чем красные. Следует отметить, что причина этого заключается в том, что разным частотам соответствуют разные показатели преломления. Это приводит к тому, что соответствующие этим частотам лучи отклоняются на разные углы. Например, если на поверхность воды падает из воздуха луч белого света под углом = 80o, то углы преломления для красного () и для фиолетового () оказываются различными: . Способность призмы разлагать белый свет на монохроматические составляющие позволяет применять ее в спектральных приборах подобно дифракционной решетке. | ||||
| Поляризация света | процесс упорядочения колебаний вектора напряжённости электрического поля световой волны при прохождении света сквозь некоторые вещества (при преломлении) или при отражении светового потока. | ||||
| Поглощение и рассеяние света | Рассеяние света - это процесс преобразования света, сопровождающийся изменением направления распространения света. Направление рассеяния зависит от коэффициента преломления. Рассеяние за счет преломления увеличивается до критической точки, при которой длина волны падающего света соизмерима с размером частиц. Поглощением (абсорбцией) света называется явление уменьшения световой волны при ее распространении в веществе вследствие преобразования энергии волны в другие виды энергии. В результате поглощения интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается. | ||||
| 53. Квантовая природа излучения. Тепловое излучение и его закономерности. Явление фотоэффекта. Эффект Комптона. | |||||
| Квантовая природа излучения | Квантовые представления о свете хорошо согласуются с законами излучения и поглощения света, законами взаимодействия света с веществом. Все многообразие изученных свойств и законов распространения света, его взаимодействия с веществом показывает, что свет имеет сложную природу. Он представляет собой единство противоположных видов движения - корпускулярного (квантового) и волнового (электромагнитного). Длительный путь развития привел к современным представлениям о двойственной корпускулярно-волновой природе света. | ||||
| Тепловое излучение и его закономерности | Тепловое излучение - это электромагнитное излучение, которое возникает за счет энергии вращательного и колебательного движения атомов и молекул в составе вещества. Тепловое излучение характерно для всех тел, которые имеют температуру, превышающую температуру абсолютного нуля. 1. Закон Кирхгофа. Тепловое излучение является равновесным - сколько энергии излучается телом, столь ее им и поглощается. Для трех тел, находящихся в замкнутой полости можно записать:
Отношение спектральной плотности энергетической светимости тела к его монохроматическому коэффициенту поглощения (при определенной температуре и для определенной длины волны) не зависит от природы тела и равно для всех тел спектральной плотности энергетической светимости при тех же самых температуре и длине волны. 2. Закон Стефана-Больцмана. В 1879 году австрийские ученые Йозеф Стефан (экспериментально для произвольного тела) и Людвиг Больцман (теоретически для АЧТ) установили, что общая энергетическая светимость во всем диапазоне длин волн пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела:
| ||||
| Явление фотоэффекта |  - уравнение Эйнштейна для фотоэффектаРазличают внешний, внутренний и вентильный фотоэффект. Внешний фотоэффект – испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Внутренний фотоэффект – вызванные электромагнитным излучением переходы электронов внутри полупроводника и диэлектрика из связанных состояний в свободные, без вылета наружу. В результате концентрация носителей тока внутри тела увеличивается, что приводит к возникновению фотопроводимости – повышению электропроводности полупроводников и диэлектрика. Вентильный фотоэффект – возникновение электродвижущих сил при освещении контакта двух разных полупроводников или полупроводника и металла. Вентильный фотоэффект открывает пути для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую энергию. | ||||
| Эффект Комптона | Объяснение эффекта Комптона дано на основе квантовых представлений о природе света. Если считать, что излучение – поток фотонов, то эффект Комптона – результат упругого столкновения рентгеновских фотонов свободными электронами вещества. В процессе этого столкновения фотон передает электрону часть своих энергии и импульса в соответствии с законами их сохранения. | ||||
| 54. Модели атомов. Теория атома водорода по Бору. | |||||
| Модели атомов | В настоящий момент существуют две модели атома: модель Бора(классическая) и квантово-механическая. Первая модель довольно проста для понимания, но она не подходит для описания атомов со сложной структурой. Вторая модель описывает любую структуру атома, но весьма сложна в понимании, т.к. в ее основе лежат сложные математические расчеты. | ||||
| Теория атома водорода по Бору | 1. Электрон в атоме может двигаться только по определенным стационарным орбитам, каждой из которых можно приписать определенный номер . Такое движение соответствует стационарному состоянию атома с неизменной полной энергией . Это означает, что движущийся по стационарной замкнутой орбите электрон, вопреки законам классической электродинамики, не излучает энергии. 2. Разрешенными стационарными орбитами являются только те, для которых угловой момент импульса электрона равен целому кратному величины постоянной Планка . Поэтому для -ой стационарной орбиты выполняется условие квантования 3. Излучение или поглощение кванта излучения происходит при переходе атома из одного стационарного состояния в другое. При этом частота излучения атома определяется разностью энергий атома в двух стационарных состояниях, так что  | ||||
| 55. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Вероятностный подход к описанию движения частиц. Уравнение Шредингера. | |||||
| Гипотеза де Бройля | В 1924 г. французский физик де Бройль высказал смелую гипотезу о сходстве между светом и частицами вещества, что если свет обладает корпускулярными свойствами, то и материальные частицы, в свою очередь, должны обладать волновыми свойствами. Движению любой частицы, обладающей импульсом , сопоставляется волновой процесс с длиной волны:  Это выражение называется длиной волны де Бройля для материальной частицы. | ||||
