наталье. Поступательное движение. Основные величины кинематики поступательного движения. Поступательное движение

• Название: Поступательное движение. Основные величины кинематики поступательного движения. Поступательное движение
• Анкор: наталье
• Дата: 05.03.2023
• Размер: 2.32 Mb.
• Имя файла: fizika_ekzamen_otvety.docx
• Тип: Документы; #969926
• страница: 5 из 6

Пружинный маятник — механическая система, состоящая из пружины с коэффициентом упругости (жёсткостью) k (закон Гука), один конец которой жёстко закреплён, а на втором находится груз массы m.



Крутильный маятник (также торсионный маятник, вращательный маятник) — механическая система, представляющая собой тело, подвешенное в поле тяжести на тонкой нити и обладающее лишь одной степенью свободы: вращением вокруг оси, задаваемой неподвижной нитью.



 — Период колебаний маятника

 — Масса груза, или масса маятника

 — Жесткость пружины

 — Длина подвеса

 — Ускорение свободного падения

 — Момент инерции маятника относительно оси вращения

 — Расстояние от оси вращения до центра масс

 — Момент инерции тела

• 
  — Вращательный коэффициент жёсткости маятника
  

25.Свободные и вынужденные колебания.

Свободные колебания (или собственные колебания) — это колебания колебательной системы, совершаемые только благодаря первоначально сообщенной энергии (потенциальной или кинети­ческой) при отсутствии внешних воздействий.

Свободные колебания делятся на свободные незатухающие и свободные затухающие колебания.

Свободные незатухающие колебания – это колебания, амплитуда которых не изменяется с течением времени.

Свободные затухающие колебания – это колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени из-за потерь энергии колеблющейся системы вследствие трения.

Вынужденные колебания – это незатухающие колебания, которые совершаются под действием внешней периодически периодически изменяющейся силы. Эта сила будет называться вынуждающей силой, а колебания будут незатухающие. Самый яркий пример вынужденных колебаний − качели.

- диф.ур-е незатухающих колебаний.

Здесь х — смещение колеблющейся материальной точки, t — время,

Решение уравнения:

, где А — амплитуда колебаний,   фаза колебаний, φ₀ — начальная фаза колебаний φ= φ₀при t=0, ω₀— круговая частота колебаний.

- диф.ур-е затухающих колебаний, где β – коэффициент затухания, ω₀ – частота незатухающих свободных колебаний.

Его решение: , где А₀-нач амплитуда, е-2,7; w_з-циклическая частота затухающих колебаний:

- диф.ур-е вынужденных колебаний

Его решение: x=А_в*sin(w_в*t+φ₀), где А_в-амплитуда установившихся вынужденных колебаний:

Коэф.затухания: β=r/2m.







26.Упругие волны. Основные понятия. Уравнение и график волны.

Упругие волны — это возмущения, распространяющиеся в твердой, жидкой и газообразной средах благодаря действию в них сил упругости.

Волна-процесс распространения колебаний в упругой среде.

Луч-направление распространения колебаний.

Виды волн: продольные и поперечные. Волна называется продольной, если частицы среды колеблются параллельно лучу. Волна называется поперечной, если частицы среды колеблются перпендик. лучу.



Продольные волны возникают в газах, жидкостях и твердых телах. Они вызваны деформацией растяжения и сжатия. Поперечные волны возникают в твердых телах и на границе раздела жидкость-газ(например, на поверхности воды). Поперечные волны вызваны деформацией сдвига.

Волновая поверхность – геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе.

Фронт волны-волновая поверхность в данный момент времени.

В зависимости от формы волновой поверхности волны бывают плоскими и сферическими.



Ур-е и график волны:


27.Законы геометрической оптики (отражения, преломления) Полное отражение. Линзы. Основные понятия. Построение изображений в линзе.

Закон отражения света — устанавливает изменение направления хода светового луча в результате встречи с отражающей (зеркальной) поверхностью: падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью к отражающей поверхности в точке падения, и эта нормаль делит угол между лучами на две равные части. Широко распространённая, но менее точная формулировка «угол отражения равен углу падения» не указывает точное направление отражения луча.



Преломление света — явление, при котором луч света, переходя из одной среды в другую, изменяет направление на границе этих сред.



Преломление света происходит по следующему закону: Падающий и преломленный лучи и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред: , гдеα — угол падения, β — угол преломления, n — постоянная величина, не зависящая от угла падения. При изменении угла падения изменяется и угол преломления. Чем больше угол падения, тем больше угол преломления. Если свет идет из среды оптически менее плотной в более плотную среду, то угол преломления всегда меньше угла падения: β < α. Луч света, направленный

перпендикулярно к границе раздела двух сред, проходит из одной среды в другую без преломления.



Полное отражение – это явление отражения света от оптически менее плотной среды, при котором отсутствует преломление света, а интенсивность отраженного света почти равна интенсивности падающего.



Линзы.

Линзой называется оптическая деталь, ограниченная двумя преломляющими поверхностями, являющимися поверхностями тел вращения, причем одна из них может быть плоской. В зависимости от форм различают собирательные (положительные) и рассеивающие (отрицательные) линзы. Линзы характеризуются, как правило, своей оптической силой (измеряется в диоптриях), или фокусным расстоянием, а также апертурой. Для построения оптических приборов с исправленной оптической аберрацией (прежде всего -- хроматической, обусловленной дисперсией света, -- ахроматы и апохроматы) важны и иные свойства линз/их материалов, например, коэффициент преломления, коэффициент дисперсии, коэффициент пропускания материала в выбранном оптическом диапазоне.

формула тонкой линзы принимает нижеследующий вид:

_.

где F – фокусное расстояние (OF);

d – дистанция от предмета до линзы (ОВ);

f – дистанция между линзой  и изображением (ОВ^`);

F > 0 – для собирающей линзы;

F < 0 – для рассеивающей линзы;

H – линейные размеры изображения;

h – линейные размеры предмета;

 



Виды линз

Собирательные:

1 -- двояковыпуклая

2 -- плоско-выпуклая

3 -- вогнуто-выпуклая (положительный мениск)

Рассеивающие:

4 -- двояковогнутая

5 -- плоско-вогнутая

6 -- выпукло-вогнутая (отрицательный мениск)

Основные элементы линзы

NN -- главная оптическая ось -- прямая линия, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу; O -- оптический центр -- точка, которая у двояковыпуклых или двояковогнутых (с одинаковыми радиусами поверхностей) линз находится на оптической оси внутри линзы (в её центре).



Правила построения. 1. Луч, идущий через оптический центр, не преломляется. 2.Луч (или его продолжение), проходящий через передний фокус линзы, после преломления идет параллельно главной оптической оси. 3. Луч, идущий параллельно главной оптической оси, после преломления проходит через второй фокус линзы. 4. Параллельный пучок лучей, наклоненный к главной оптической оси, после преломления будет собираться в одну точку в задней фокальной плоскости.

28. Ход лучей в призме. Дисперсия света.

ДИСПЕРСИЯ СВЕТА

Согласно волновой теории цвета света определяются частотой электромагнитной волны, которой является свет. Наименьшую частоту имеет красный свет, наибольшую — фиолетовый. Исходя из опытов Ньютона и опираясь на волновую теорию света, следует вывод: показатель преломления света зависит от частоты световой волны.

Дисперсия света — это явление разложения света в спектр, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления среды от частоты световой волны.

ЧТО ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ.?

Разным скоростям распространения волн соответствуют разные абсолютные показатели преломления среды
.То есть

Значит, луч красного цвета преломляется меньше из-за того, что он имеет в веществе наибольшую скорость, а луч фиолетового цвета — наименьшую.



Частота и длина волны связаны между собой



Из формулы видно, что длина волны прямо пропорциональна скорости света и обратно пропорциональна частоте. Отсюда следует то, что длина волны больше в той среде, где скорость волны больше (при заданной частоте).

Из формул видно, что

 

Поэтому можно утверждать, что абсолютный показатель преломления уменьшается соответственно к увеличению длины световой волны и увеличивается соответсвенно к уменьшению длины световой волны.

Следовательно, во время перехода из одной среды в другую скорость распространения световой волны, а значит и длина волны, изменяется, а частота, а значит и цвет света, остаётся неизменной.



29.Природа света. Интерференция и дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция света от многих щелей. Дифракционная решетка.

30. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса и Брюсера. Оптически активные вещества.

Естественный и поляризованный свет.

Плоскость поляризации – плоскость в которой совершается эл-е колебание.

Свет со всевозможными равновероятными ориентациями вектора - называется естественным. Свет, в котором имеется преимущественное направление колебаний вектора и незначительная амплитуда колебаний вектора в других направлениях, называется частично поляризованным.

Поляризатор – это устройство преобразующий естественный свет, поляризованный.

Природным поляризатором является – турмалин.



Степенью поляризации называется величина



где I_max и I_min – максимальная и минимальная компоненты интенсивности света, соответствующие двум взаимно перпендикулярным компонентам вектора   (то есть Е_х и Е_у – составляющие). Для плоско поляризованного света Е_у = Е, Е_х = 0, следовательно, Р = 1. Для естественного света Е_у = Е_х = Е и Р = 0. Для частично поляризованного света Е_у = Е, Е_х = (0...1)Еу, следовательно, 0 < Р < 1.

Отраженный и преломлённый луч поляризуются и степень их поляризации зависит от угла падения.

Закон Малюса и Брюсера

Закон Брюстера:

При угле падения, равном углу Брюстера і_Бр: 1. отраженный от границы раздела двух диэлектриков луч будет полностью поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости падения; 2. Степень поляризации преломленного луча достигает максимального значения меньшего единицы; 3. Преломленный луч будет поляризован частично в плоскости падения; 4. Угол между отраженным и преломленным лучами будет равен 90°; 4. Тангенс угла Брюстера равен относительному показателю преломления



- закон Брюстера.



n₁₂- показатель преломления второй среды относительно первой. Угол падения(отражения) - угол между падающим (отраженным) лучом и нормалью к поверхности. Плоскость падения - плоскость, проходящая через падающий луч и нормаль к поверхности.

Если на анализатор падает плоско поляризованный свет амплитудой Е₀ и интенсивности I₀ (   ), плоскость поляризации которого составляет угол φ с плоскостью анализатора, то падающее электромагнитное колебание можно разложить на два колебания; с амплитудами   и   , параллельное и перпендикулярное плоскости анализатора.

Сквозь анализатор пройдет составляющая параллельная плоскости анализатора, то есть составляющая   , а перпендикулярная составлявшая будет задержана анализатором. Тогда интенсивность прошедшего через анализатор света будет равна (   ):

 - закон Малюса

Закон Малюса: Интенсивность света, прошедшего через поляризатор, прямо пропорциональна произведению интенсивности падающего плоско поляризованного света I₀ и квадрату косинуса угла между плоскостью падающего света и плоскостью поляризатора.

Если на поляризатор падает естественный свет, то интенсивность вышедшего из поляризатора света I₀ равна половине I_ест, и тогда из анализатора выйдет







Поляризация света при отражении и преломлении




Оптически активные вещества (ОАВ)

Оптически активные вещества — среды, обладающие естественной оптической активностью. Оптическая активность — это способность среды (кристаллов, растворов, паров вещества) вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё оптического излучения (света). Метод исследования оптической активности — поляриметрия.

ОАВ пример:

- твердые вещества (сахар,кварц)

- жидкость винная кислота,скипидар,некотин)

- раствор сахара



Оптическая активность вещества обусловлено:

- строение молекул, а так же их асимметрия.

- особенн-ми расположения частиц.

Явление вращения плоскости поляризации света используется для опред. Концентрациии.

Поляриметр – прибор для измерения концентрации.