ответы на экзамен по физике. Закон Снеллиуса. Относительный показатель преломления

• Название: Закон Снеллиуса. Относительный показатель преломления
• Анкор: ответы на экзамен по физике
• Дата: 22.02.2022
• Размер: 5.28 Mb.
• Имя файла: fizika.docx
• Тип: Закон; #369586
• страница: 2 из 2

В отсутствие рассеяния

где J – интенсивность излучения. K– коэффициент отражения.

 если тело зеркально отражает, то K = 1

Опыт Лебедева

Лебедеву удалось измерить давление света и показать, что давление, оказываемое светом на блестящее крылышко, в два раза больше давления на черное крылышко. 

35. 
    Эффект Комптона
    

Эффект Комптона – это увеличение длины волны рентгеновского излучения, рассеянного на свободных или слабосвязанных электронах вещества

Эффект Комптона можно объяснить только на основе корпускулярной природы света. В 1922 г. А. Комптон показал, что рентгеновский фотон и электрон взаимодействуют согласно законам упругого столкновения частиц. Результат опыта

Разность длин волн рассеянного и падающего излучения  зависит от угла рассеяния  и не зависит от вещества и длины волны.

36. 
    Гипотеза де Бройля. Групповая и фазовая скорости волн де Бройля
    

Г ипотеза де Бройля. В 1924 г. Луи де Бройль выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма: не только фотоны, но и любые частицы материи наряду с корпускулярными обладают также и волновыми свойствами.

Групповая и фазовая скорости волн де Бройля

Фазовая:



Фазовая скорость волн де Бройля больше скорости света.

Г рупповая:

Групповая скорость волны де Бройля равна скорости частицы.

37. 
    С оотношение неопределенностей Гейзенберга
    

38. 
    Волновая функция
    

Положение частицы в пространстве в данный момент времени определяют с помощью волновой функции.

Это комплексная величина



Функцию Ψ называют волновой функцией частицы. Она описывает состояние частицы. Как правило, волновая функция является комплекснозначной.

39. 
    Уравнение Шредингера для частицы, движущейся в силовом поле
    

Д ля частицы, движущейся в силовом поле:

Е сли пси-функция не зависит от времени, то состояние частицы называют стационарным.

Для этого состояния

Уравнение Шредингера имеет решение только при некоторых значениях энергии W. Эти значения называют собственными значениями энергии.

Соответствующие волновые функции называют собственными функциями.

Чтобы решить уравнение Шредингера, надо задать потенциальную энергию как функцию координат и граничные условия для волновой функции. Решение представляет из себя набор собственных значений энергии и собственных функций.

Уравнение Шредингера – это уравнение движения микрочастицы.

40. 
    Движение свободной частицы. Потенциальная энергия частицы.
    

Д вижение свободной частицы. Пусть частица движется вдоль оси х. Для свободной частицы U=0. Тогда



Собственные энергии



Энергия принимает дискретные значения – квантуется.

W n – уровни энергии,

n – главное квантовое число.

41. 
    Линейный гармонический осциллятор
    

Г армоническим осциллятором называют частицу массой m, совершающую движение под действием квазиупругой силы

уравнение Шредингера

42. 
    Туннельный эффект
    

Туннельный эффект - это «просачивание» микрочастицы сквозь потенциальный барьер,

т. е. проникновение в недоступную с классической точки зрения область пространства.

43. 
    Модели атома. Модель Томсона- «булочка с изюмом». Планетарная модель Нагаоки
    

МОДЕЛИ АТОМА.

1) Модель Томсона – “булочка с изюмом”

Томсон предложил рассматривать атом как положительно заряженное тело с заключёнными внутри него электронами. Впоследствии модель была опровергнута опытами Резерфорда.



2) Планетарная модель Нагаоки

В 1904 году Хантаро Нагаока предложил модель атома, построенную по аналогии с планетой Сатурн: вокруг маленького положительного ядра вращались электроны, объединённые в кольца.

Модель оказалось ошибочной, но послужила основой модели атома Резерфорда.

44. 
    Альфа-частица. Планетарная модель атома Резерфорда. Теория водородоподобного атома по Бору
    

Альфа-частица образована 2-мя протонами и 2-мя нейтронами, заряжена положительно. Идентична ядру атома гелия (₄He²⁺).

Образуется при α-распаде ядер. При этом ее скорость достигает 1.6∙10⁷ м/с .

При движении в веществе α-частица создаёт сильную ионизацию и в результате быстро теряет энергию.

Планетарная модель атома Резерфорда

Атом представляет собой подобие планетной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг тяжёлого положительно заряженного ядра..



Теория водородоподобного атома по Бору

При построении теории Бор опирался на опыт Резерфорда и данные по спектрам атомарных газов. Согласно опыту эти спектры линейчатые.

• 
  Водородоподобный атом – это атом с одним внешним электроном: Na, K, Rb, Cs.
  
• 
  Спектр атома – это набор излучаемых или поглощаемых частот.
  

45. 
    Постулаты Бора (3)
    

Постулаты Бора

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний)

Атом может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия W_n.

В стационарных состояниях атом не излучает

Второй постулат Бора (правило частот)

При переходе атома из одного стационарного состояния с энергией W_n в другое с энергией W_mизлучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий этих состояний.



Третий постулат (квантование орбит)

Момент импульса электрона в атоме принимает только дискретные значения, кратные постоянной Планка:

m_evr = nh/2π, n=1,2,3…

m – масса электрона,

v_n – его скорость на орбите радиуса r_n, n = 1, 2, 3 …

М омент импульса

46. 
    Квантовая теория атома. Квантование момента импульса.
    

Э лектрон в атоме находится в потенциальной яме. Применим к нему уравнение Шредингера

Решение уравнения дает дискретные значения энергии



совпадающие с полученными Бором

n=1, 2,… - главное квантовое число.

Оно определяет энергию электрона, степень его удаленности от ядра, размеры электронной орбиты.

Квантование момента импульса.

Модуль момента импульса электрона L принимает дискретные значения:



l = 0, 1, 2, …, n-1 - орбитальное квантовое число

Оно определяет размер и форму электронной орбиты

47. 
    Состояние электрона в атоме. Набор 4-х квантовых чисел
    

Состояние электрона в атоме определяется набором 4-х квантовых чисел:

• 
  главного n, (n= 1, 2, 3, …)
  
• 
  орбитального l, (l =0, 1, 2, … , n-1)
  
• 
  магнитного m, (m = - l, …-1, 0, 1, …, l)
  
• 
  спинового магнитного m_S , (m_S = -1/2, +1/2)
  

Число состояний на энергетическом уровне с главным квантовым числом n:



Совокупность электронов с одинаковым главным числом n образует оболочку.

48. 
    Принцип Паули
    

49. 
    Протонно –нейтронная модель ядра. Характеристики протона. Характеристики нейтрона
    

50. 
    Изотопы. Изобары. Изотоны. Изомеры
    

ядро обозначается символом  . Здесь  ‑ массовое число, число, характеризующее массу ядра.  ‑ порядковый номер ядра, число протонов в ядре.  ‑ число нейтронов в ядре.

1. Если у ядер одинаково число протонов  , то такие ядра называются изотопами.

2. Если у ядер одинаково массовое число  , то такие ядра называются изобарами.

3. Если у ядер одинаково число нейтронов  , то такие ядра называются изотонами.

4. Если у ядер одинаков период полураспада  , то такие ядра называются изомерами.

51. 
    Ядерные силы. Свойства ядерных сил.
    

Ядерное (сильное) взаимодействие — притяжение, которое обеспечивает устойчивость ядер, несмотря на отталкивание одноименно заряженных протонов.

свойства ядерных сил:

1) ядерные силы являются силами притяжения;

2) ядерные силы являются короткодействующими — их действие проявляется только на расстояниях порядка 10 –15 м;

3) ядерным силам свойственна зарядовая независимость: притяжение между любыми двумя нуклонами одинаково независимо от зарядового состояния нуклонов (протонного или нейтронного); ядерные силы имеют неэлектрическую природу;

4) ядерным силам свойственно насыщение: каждый нуклон в ядре взаимодействует только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов;

5) ядерные силы зависят от взаимной ориентации спинов взаимодействующих нуклонов. Например, протон и нейтрон образуют дейтрон — ядро изотопа дейтерия — только при условии

параллельной ориентации их спинов;

6) ядерные силы не являются центральными, т. е. действующими по линии, соединяющей центры взаимодействующих нуклонов.

52. 
    Энергия связи ядра
    

Энергией связи ядра Eсв называется физическая величина, равная работе, которую надо совершить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны, не сообщая им кинетической энергии. Из закона сохранения энергии следует, что при образовании ядра должна выделяться такая же энергия, какую нужно затратить при расщеплении ядра на составляющие его нуклоны. Энергия связи ядра является разностью между энергией всех нуклонов в ядре и их энергией в свободном состоянии. Энергия связи нуклонов в атомном ядре:

53. 
    Способы высвобождения внутриядерной энергии
    

 Реально существуют два способа освобождения внутриядерной энергии:

• 
  
  первый способ – деление ядер тяжелых химических элементов (урана, плутония) на более легкие элементы;
  
• 
  
  второй способ – синтез (соединение, слияние) изотопов водорода дейтерия и трития или дейтерида лития с образованием более тяжелого элемента гелия.
  

54. 
    Спин ядра. Магнитный момент ядра
    

спин



где s = 1/2 - спиновое квантовое число.

Магнитные моменты ядер

55. 
    Ядерный магнитный резонанс
    

Резонансное поглощение электромагнитных волн атомными ядрами, происходящее при изменении ориентации векторов их собственных моментов количества движения (спинов). .

56. 
    Радиоактивность
    

Радиоактивность – способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра, испуская при этом различные частицы.

Различают несколько видов радиации.

Альфа-частицы: положительно заряженные тяжелые частицы, представляющие собой ядра гелия.

Бета-частицы: это просто электроны.

Гамма-излучение – фотонное излучение с дискретным спектром, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер

Рентгеновское излучение – это электромагнитные волны с длиной волны (λ), лежащей в пределах от нескольких нанометров до тысячных долей нанометра. (1нм=10^{-9 м; 1 Ангстрем (1 А)=10-10} м).

57. 
    Правила смещения Содди при a- и b- распаде, y –излучение
    

Превращения ядер подчиняются так называемому правилу смещения, сформулированному впервые Содди: при α-распаде ядро теряет положительный заряд 2е и его масса М убывает примерно на четыре атомные единицы массы. В результате элемент смещается на две клетки к началу периодической системы.



При β-распаде из ядра вылетает электрон. В результате заряд ядра увеличивается на единицу, а масса остается почти неизменной:



Гамма-излучение не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало.

58. 
    Закон радиоактивного распада. Период полураспада
    

Законом радиоактивного распада определяется число оставшихся активных ядер в определенный момент времени.



Период полураспада – это промежуток времени, за который количество активных ядер уменьшается вдвое. Исходя из этого, можно вывести другую формулу описывающую закон радиоактивного распада.



Зако́н радиоакти́вного распа́да — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и от количества радиоактивных атомов в образце.

59. 
    Ядерные реакции. Цепная ядерная реакция (управляемые и неуправляемые)
    

Ядерные реакции.

Ядерными реакциями называются превращения атомных ядер, вызванные взаимодействием их друг с другом или с элементарными частицами.

Как правило, в ядерных реакциях участвуют два ядра и две частицы. Одна пара ядро-частица является исходной, другая пара - конечной.

Ядерная реакция характеризуется энергией ядерной реакции Q, равной разности конечной и исходной пар в реакции. Если Q<0, то реакция идет с поглощением энергии и называется эндотермической; если Q>0, то реакция идет с выделением энергии и называется экзотермической. Эндотермическая ядерная реакция возможна при некоторой наименьшей (пороговой) кинетической энергии   , вызывающей реакцию ядер или частиц:



Ядерная реакция – это цепная реакция, когда ядро Урана расщепляют на 2 более лёгких с выделением нейтронов. Существует 2 типа ядерных реакций: управляемая и неуправляемая. Неуправляемая – это природная реакция, когда в атом Урана попадает нейтрон, ядро делится, и выходят 2-3 нейтрона. Управляемая – это то же самое, но выходит 1 нейтрон. В ядерных бомбах используется неуправляемая.

Я́дерная реа́кция — это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, который может сопровождаться изменением состава и строения ядра

Цепна́я я́дерная реа́кция — последовательность единичных ядерных реакций, каждая из которых вызывается частицей, появившейся как продукт реакции на предыдущем шаге последовательности.

60. 
    Элементарные частицы и их характеристики
    

ЭЛЕМЕНТА́РНЫЕ ЧАСТИ́ЦЫ - пер­вич­ные (не­де­ли­мые) мель­чай­шие час­ти­цы, из ко­то­рых со­сто­ит вся ма­те­рия.

Следует иметь в виду, что некоторые элементарные частицы (электрон, нейтрино, кварки и т. д.) на данный момент считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные фундаментальные частицы^[2]. Другие элементарные частицы (так называемые составные частицы, в том числе частицы, составляющие ядро атома — протоны и нейтроны) имеют сложную внутреннюю структуру, но тем не менее, по современным представлениям, разделить их на части невозможно по причине эффекта конфайнмента.

Основными характеристиками элементарных частиц являются масса, заряд, среднее время жизни, спин и квантовые числа