Интерферируют только когерентные волны

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Мех. движение – изменение взаимного распространения тел (или частей тела) относительно друг друга в пространстве с течением времени Траектория движения – линия, которую описывает мат. точка при своем движении Пройденный путь – длина траектории Перемещение – направленный отрезок прямой, соединяющий начальное и конечное положение тела Средняя скорость – физ. величина, равная отношению вектора перемещения точки к промежутку времени ∆t, за который произошло это перемещение (Vср=l/t) *направление вектора Vср совпадает с вектором перемещения Мгновенная скорость движения - физ. величина, равная отношению очень малого перемещения к очень малому промежутку времени, за который произошло это перемещение *вектор мнгновенной скорости направлен по касательной к траектории движения S=V0t+at2/2 1.2. Ускорение движения – быстрота изменения скорости Тангенциальное ускорение – ускорение at, направленное по касательной к траектории, at=∆V/t Нормальное ускорение – составляющая ветора ускорения an, направленная вдоль касательной к траектории в данной точке, an=V2/R V=V0+at 1.3. Поступательное движение - траектории всех точек одинаковы Вращательное движение – траектории всех точек, лежащих на окружности одинаковы, кроме точек, лежащих на оси (они неподвижны) Угловая скорость – векторная величина, характеризующая быстроту вращения твердого тела - отношение угла ∆ φ поворота радиуса-вектора к промежутку времени ∆t, за который этот поворот произошел, ω=d φ/dt (При равномерном движении: w=2π/T=2πn) Угловое ускорение – векторная величина, характеризующая быстроту изменения угловой скорости твердого тела, ε=d ω/dt (при ускоренном вращении ε ↑ ↑ ω, ε>0; при замедленном ε ↑ ↓ ω, ε<0) V= ωR, at= εR 1.4. 1-й з-н Ньютона: Существуют такие СО, называемые инерциальными, относительно которых мат. точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Инерциальная СО – СО, в которой тело не взаимодействует с другими телами, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения Силы взаимодействия тел – векторная величина, являющаяся мерой мех. воздействия на тело со стороны других в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры Масса тела – физ. величина, характеризующая инертность тела 2-й з-н Ньютона: В инерциальной СО ускорение, которое получает мат. точка с постоянной массой, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и о обратно пропорционально ее массе. a=F/m Импульс тела – векторная физ. величина, равная произведению массы тела на его скорость и имеющая направление скорости; мера мех. движения, p=mV 2-й з-н Ньютона в импульсивной форме: Условие движения: а) V-const, a=0; б) траектория – прямая линия; в) a-const 1.5. 3-й з-н Ньютона для конечного тела движущегося по окружности: На рисунке изображено некоторое твердое тело, вращающееся относительно оси, перпендикулярной плоскости рисунка и проходящей через точку O. Выделим произвольный малый элемент массы Δmi. На него действуют внешние и внутренние силы. Равнодействующая всех сил есть Ее можно разложить на две составляющие: касательную составляющую и радиальную Радиальная составляющая создает центростремительное ускорение an. Касательная составляющая вызывает тангенциальное ускорение массы Δmi. Второй закон Ньютона, записанный в скалярной форме, дает Δmiaiτ = Fiτ = Fi sin θ или Δmiriε = Fi sin θ, где – угловое ускорение всех точек твердого тела. * ri, то мы получим: Здесь – плечо силы – момент силы. Силы обуславливающие центростремительное ускорение: · Центростремительная (вектор ускорения при равномерном движении по окружности (направленный к центру окружности)) · Гравитационная (кривизна орбит космических кораблей) · Центробежная (неинерциальные СО) 1.6. 3-й з-н Ньютона:Мат. точки взаимодействуют друг с другом силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению F1-2= - F2-1 Примеры: человек, который плывет; притяжение Луны к Земле. Закон сохранения импульса: В замкнутой системе векторная сумма импульсов все тел, входящих в с-му остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой с-мы между собой. Реактивное движение – практическое применение закона сохранения импульса; движение, которое возникает, когда от тела отделяется и движется с некоторой скоростью какая-то его часть 1-головная часть с полезным грузом 2 –запас топлива 3 – камера сгорания 4 – сопло – суженная часть камеры (служит для увеличения скорости истечения продуктов сгорания) Скорость оболочки, т.е. ракеты, тем больше, чем больше скорость выбрасываемого газа и чем больше отношение массы газа к массе оболочки. Vоб. '=mг/mоб*Vг' 1.7. Момент силы относительно оси –физ. величина, равная алгебраическому моменту проекции этой силы на плоскость, перпендикулярную этой оси относительно точки пересечения оси с плоскостью, M=FL Плечо силы – величина, равная кратчайшему расстоянию от данной точки до линии действия силы Выражение момента силы относительно оси через тангенциальную составляющую силы: M=F*r, F=FII+Fr+Fn, M=MII+Mr+Mn, MII и Mn – перпендикулярны оси вращения и их проекции равны 0, Mr – образует с осью угол β, M=|Mr|cosβ=rFrcosβ=RFr Момент инерции тел –физ.величина, равная отношению момента силы к вызванному им угловому ускорению, I=M/ε Теорема Штейнера: Если момент инерции тела относительно некоторой оси вращения, проходящий через центр масс, имеет значение I0, то относительно любой другой оси, находящейся на расстоянии a от первой и параллельной ей. I=I0+ma2 Основной закон термодинамики вращательного движения: Скорость изменения момента импульса тела относительно оси равна результирующему моменту внешних сил относительно этой же оси. M=dL/dt Результирующий момент всех внешних сил относительно неподвижной оси равен произведению момента инерции тела на угловое ускорение. Условие вращения:а) ω-const, ε=0, φ= φ0+ ωt; б) ε-const, ω=ω0+εt, φ= φ0+ ω0t+ εt2/2 1.8. Момент импульса тела относительно оси – сумма моментов импульса отдельных частиц, из которых состоит тело, относительно оси, которая равна нулю, если ось неподвижна 1=0 Основной з-н динамики (з-н сохранения момента импульса): Mi+ Mi1=Iiεi , где Mi – суммарный момент всех внешних сил, Mi1 – суммарный момент всех внутренних сил, 1= εi В замкнутой системе сумма моментов импульса постоянна: L= =const, I1ω1= I2ω2 Условия: внешние силы равны нулю, момент внешних сил равен нулю. Примеры: столкновения тел (бильярдные шары), разрывы тел, выстрелы, движение воздушного шарика при выходе из него воздуха 1.9. Работа силы – скалярная величина, вызывающая перемещение этого тела. A=F*r=FScosά dA=F*dr, dA-элементарная работа, dr- малое перемещение. Консервативная сила – сила, работа которой при перемещении из одного положения в другое не зависит от того, по какой траектории произошло перемещение и зависит только от начального и конечного положения (Fтяжести) *при движении по замкнутой траектории работа консервативных сил равна нулю Диссипативная сила – сила, работа которой зависит от траектории перемещения из одной точки в другую (Fтрения) Потенциальная энергия – энергия взаимодействия тел в зависимости от их взаимного расположения Eп=mgh, Eп=kx2/2, A= - ( Eп2- Eп1) 1.10. Кинетическая энергия – энергия взаимодействия тел в зависимости от их скорости Eк=mV2/2 – для поступательного движения, A= Eк2- Eк1, Eк= mV2/2+Iω2/2 – для вращающегося тела Кинетическая энергия вращающегося тела вокруг неподвижной оси: dEк=V2*dm/2=ω2r2*dm/2 – малого тела, где r-расстояние от оси вращения Eк=ω2/2 2*dm=I ω2/2 – всего тела 1.11. Механическая энергия– энергия, обусловленная мех. состоянием тела, т.е. его положением и скоростью ЗСЭ: В замкнутой системе, в которой действуют консервативные силы, мех. энергия сохраняется E=Eк+ Eп-const ∆E=Aвнеш.сил, A=FтрS=μNS 1.12. Смещение – отклонение от положения равновесия Амплитуда– наибольшее отклонение от положения равновесия Фаза– выражение, стоящее под знаком синуса или косинуса Циклическая частота– число полных колебаний за 2π секунд Уравнение гармонических колебаний: x=Asin(ωt+φ0), x=Acos(ωt+φ0) V=x'= - Aωsinωt, a=x''= - Aωcosωt 1.13. Динамика гармонических колебаний: ω=2π/T, ω2=k/m=g/l => T=2π =2π Квазиупругая сила– сила, которая подчиняется з-ну Гука, но не является по своей природе упругой силой; сила, возвращающая тело в положение равновесия Примеры колебательных систем: Пружинный маятник– мех. с-ма, состоящая из пружины с коэффициентом жесткости k, один конец которого жестко закреплен, а на втором находится груз массы m Математический маятник– мех. с-ма, состоящая из мат. точки, находящейся на невесомой нерастяжимой нити или на невесомом стержне в однородном поле сил тяготения Физический маятник– мех. с-ма, состоящая из твердого тела, закрепленного на неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр тяжести, и соверщающего колебания относительно этой оси под действием Fтяж 1.14. Физический маятник– мех. с-ма, состоящая из твердого тела, закрепленного на неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр тяжести, и соверщающего колебания относительно этой оси под действием Fтяж *при малых углах отклонения физ. маятник совершает гармонические колебания, т.к если амплитуда колебаний ά мала, то корень в знаменателе эллиптического интеграла приближенно равен единице и получается формула T=2π , где — полный нормальный эллиптический интеграл Лежандра 1-го рода. Приведенная длина – условная характеристика физ. маятника, численно равная длине математического маятника, период которого равен периоду данного физ. маятника L=I/md, d - расстояние от точки подвеса до центра масс, T=2π 1.15.E=Eк+ Eп-const, Eп=kx2/2, Eк= mV2/2 Когда x=A, то Eк=0, E=Eп=kA2/2 Когда x=0, то Eп=0, E= Eк= mVmax2/2 Eк= ( )2= ω02 A2sin2(ω0t+k0) Eп= kx2/2= A2cos2(ω0t+ά0), k=m ω02 2.1. Электрическое взаимодействие тел –взаимодействие электрических неподвижных зарядов Электрический заряд –физ. величина, характеризующая с-во тел или частиц вступать электромагнитные взаимодействия и определяющая значения сил и энергий при таких взаимодействиях С-ва зарядов: · Инвариантность ( величина не зависит от СО, движется или покоится) · Дискретность ( заряд – есть целоек кратное элементарному эл. заряду) · Аддитивность ( заряд с-мы=сумме зарядов, входящих в с-му) · Постоянство (эл.заряд в замкнутой с-ме – const) В замкнутой с-ме взаимодействующих тел алгебраическая сумма эл. зарядов остается неизменной при всех взаимодействиях q1+ q2+…+qn- const З-н Кулона:Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними F=k|q1||q2|/r2 – вакууме Принцип суперпозиций: Результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил. 2.2. Электростатическое поле – поле, созданное неподвижными зарядами *для обнаружения поля используется пробный заряд q+ Напряженность эл. поля – векторная величина, характеризующая эл. поле в заданной точке и определяющая силу, действующую на заряженную частицу в этой точке со стороны эл. поля Эл. смещение – векторная величина, равная сумме вектора напряженности эл. поля и вектора поляризации [Кл/м2] Напряженность поля для точечного заряда: E=q/(4πε0r2) [Н/Кл]=[В/м] Формулы напряженности: E=Ф/S, E=F/S, E=kq0/r2 2.3. Работа сил эл. поля по перемещению заряда: Электростатическое поле потенциально; силы эл.стат. поля консервативны. A1,I,2= A1,II,2 , A1, 2=kQq(1/r1-1/r2) На всякий заряд, находящийся в эл. поле действует сила и поэтому при движении заряда в поле совершается определенная работа. F=qE AAB=F∆rcosά, ∆rcosά=AC=x2-x1=∆x AAB=qE∆x, AABC=AAC+ABC= qE∆x+0= qE∆x A= qE∆x – работа электростатического поля *не зависит от траектории перемещения Работа консервативных сил: совершается за счет убыли потенциальной энергии, следовательно A12 можно представить, как разность потенциальных энергий заряда й в начальной и конечной точках траектории A12=W1- W2, W= kQq/r, φ=Wp/q [В]=[Дж/Кл] – потенциал – энергетическая х-ка поля *знак потенциала определяет знак заряда φ = I – общий потенциал по принципу суперпозиций A= F∆x= qE∆x, A=q(φ1- φ2)= - q∆ φ, E= - ∆ φ/∆ x= - gradφ= - dφ/dx (- - показывает, что Е направлен в сторону убывания потенциала) E=U/d – для однородного поля *потенциал поля q+ уменьшается при удалении от заряда, а q- - увеличивается Эквипотенциальная поверхность – в-ть, во всех точках которой потенциал одинаков *замкнута Aэк.в-ти=0, т.к. E перпендикулярная линия эк. пов-ти 2.4. Электроемкость с-мы двух проводников – физ. величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов ∆ φ между ними С=q/∆ φ=q/U [Ф]=[Кл/В] С=εε0S/d – электроемкость плоского конденсатора С=С1+ С2…+ Сn – при параллельном соединении, 1/С=1/ С1+ 1/С2…+ 1/Сn – при последовательном Энергия электрического поля: Wp=qU/2=CU2/2=q2/2C Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор ∆A=U∆q=q∆q/C we= εε0E2/2 – объемная плотность эл. энергии Энергия поля, созданного любым распределением эл. зарядов в пространстве, может быть найдена путем интегрирования объемной плотности we по всему объему, в котором создано эл. поле 2.5. Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц под действие сил поля Условия возникновения и существования эл.тока: · Наличие эл. поля и разности потенциалов · Наличие свободных зарядов · Замкнутая эл. цепь Сторонние силы – силы не электрического происхождения, действующие на заряженные частицы ЭДС – энергетическая х-ка источника; физ. величина, равная отношению работы сторонних сил при перемещении эл. заряда по замкнутой цепи к этому заряду ε=Acn/q Напряжение – физ. величина, значение которой равно отношению работы эффективного эл. поля, совершаемой при переносе пробного эл. заряда из точки А в точку В, к величине пробного заряда Сила тока – физ. величина, прямо пропорциональная напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению, I=U/R=q/∆t Плотность тока – векторная физ. величина, имеющая смысл силы тока, протекающего через элементарные поверхности единичной площади, j=∆I/∆S [A/м2], j= 2.6. Эл. Сопротивление – физ. величина, характеризующая с-ва проводника препятствовать прохождению эл. тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему, R=U/I [Ом] R=ρl/S, ρ= ρ0(1+άt0) – удельное сопротивление, где ρ0 удельное сопротивление при t=00C Удельная проводимость – мера способности в-ва проводить эл. ток, δ=1/R [см (сименс)]=[Ом-1м-1] Сопротивление металлических проводников: R=R0(1+άt0), R0→0 при t→0 – сверхпроводимость 2.7. З-н Ома в интегральной форме: I= U/R – для однородного участка цепи I= ε/(R+r) – для полной цепи З-н Ома в дифференциальной форме: j=δE, j=enV, где e-заряд, n – кол-во зарядов, V – дрейфовая скорость b=V/E, тогда V=bE, j=enbE, δ=enb Классическая теория электропроводимости Ме: j=enV, F=qE=eE, a=F/m=eE/m V=at – не возрастает бесконечно, т.к. происходят столкновения и e отдают кин. энергии Ср. скорость направленного движения: V=(V0+V1)/2= V1/2=eEr/2m, r-время свободного пробега, V-ср. скорость беспорядочного теплового движения, λ – средняя длина теплового пробега r= λ/V, j=enV=e2n λE/(2mV) Работа тока – работа эл. тока по переносу эл. зарядов вдоль проводника, A=Uit З-н Джоуля-Ленца: Q=I2Rt, 1 кВТ*ч = 3,6*106 Дж 2.8. Магнитное поле – силовое поле в пространстве, окружающее токи и постоянные магниты *обнаружение поля по его силовому воздействию на магнитную стрелку, проводник с током или движущийся заряд 1820 г – опыт Эрстеда Силовые х-ки магнитного поля: B – маг. Индукция (зависит от с-в окрж. среды), Н – напряженность ( не зависит от с-в окрж. среды) [А/м] B=μμ0H [Н/(А*м)]=[Тл] , В=Fmax/(Il) *направление силовых линий определяется по правилу правого винта В направлен по касательной к силовым линиям Сила ампера – сила, действующая на участок проводника, пропорциональна силе тока I, длине ∆l этого участка и синусу угла между направлением тока и вектора маг. индукции, Fa=BLIsinά Сила Лоренца – сила, действующая на одну заряженную частицу, Fл=qVBsinά З-н Био-Савара-Лапласа: Магнитное поле подчиняется принципу суперпозиций: Если маг. поле создается несколькими проводниками с током, то индукция результирующего поля есть векторная сумма индукций полей, создаваемых каждым проводником в отдельности B= 2.9. Магнитный поток–физ.величина, равная плотности потока силовых линий, проходящих через бесконечно малую площадь dS, поток Фв как интеграл вектора маг. индукции В, через конечную поверхность S [Вб]=[Тл*м2] Формула работы силы Ампера при конечном перемещении: A=IФт Работа, совершаемая силами Ампера при перемещении в маг. поле проводника, ток в котором постоянен, равна произведению силы тока на маг. поток сквозь поверхность, которую прочерчивает проводник при своем движении Ф=LI, где L – индуктивность [Гн]=[Вб/А] Индуктивность контура – скалярная физ. величина, численно равная отношению собственного маг. потока, пронизывающего контур к силе тока в нем Энергия магнитного поля: W=LI2/2 2.10. Электромагнитная индукция – явление, заключающееся в том, что в замкнутом контуре при изменении маг. потока, охватываемого этим контуром, возникает эл. ток, εi= - BlVsinά Опыты Фарадея: Если поток вектора индукции, пронизывающий замкнутый проводящий контур, меняется, то в контуре возникает индукционный ток Движущиеся заряды (ток) создают маг. поле, а движущееся маг. поле (вихревое) создает эл. поле и индукционный ток З-н Фарадея: Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения маг. потока, ε= - dФ/dt Правило Ленца: Индукционный ток всегда направлен так, что маг. поле этого тока препятствует изменению маг. потока, вызывающего индукционный ток 2.11. Самоиндукция – явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока, εi= - L*dI/dt *при возрастании тока, направлена против тока; при убывании – сонаправлено 2.12. Первое и второе положение теории электромагнитного поля Максвела: · Электромагнитное поле реально и существует независимо от того, имеются или нет проводники и магнитные полюса, обнаруживающие его. Максвел определял это поле следующим образом «…электромагнитное поле – это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящихся в эл. или маг. состоянии» · Изменение эл. поля ведет к появлению маг. поля и наоборот Электромагнитное поле – поле, создаваемое ускоренно движущимися заряженными частицами Электромагнитное излучение – распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) маг. поля Электромагнитные волны: радиоволны, терагерцевое излучение, инфракрасное излучение, видимый свет, УФ свет, рентгеновское и гамма-излучение 3.1. Упругие (механические) волны – волны, распространяющиеся в жидких, твердых и газообразных средах за счет действия упругих сил Условия возникновения: · Источник волны ( частица или тело, совершающее гармонические колебания) · Упругая среда (среда, обладающая сопротивлением сдвигу) Продольная волна – волна, в которой частицы среды колеблются вдоль направления распространения *возникновение в любой среде Поперечная волна – волна, в которой частицы среды колеблются в направлениях, перпендикулярных к направлению распространения волны *возникновение только в твердой среде Скорость волны – скорость распространения возмущения; скорость перемещения области сжатия (разряжения) в продольной волне либо гребня (впадины) в поперечной Длина волны – кратчайшее расстояние между двумя точками в одинаковой фазе, λ=TV Свойства волн: · Перенос энергии без переноса в-ва · Постоянство скорости распространения в данной среде Циклическое волновое число: k=2π/λ Разность фаз колебаний двух точек: φ=ωt-kx 3.2. Уравнение плоской волны: ξ(x, t) = A cos|ω(t + x υ ) + ϕ0| k=2π/λ=2π/VT=ω/V Волновая поверхность – поверхность, все точки которой имеют одинаковую фазу Плоская волна – волна, у которой направления распространения одинакова во всех точках пространства Сферическая волна – волна, возникающая при перемещении в среду пульсирующей сферы Луч волны – линия нормальная к волновой поверхности *вдоль лучей происходит перенос энергии 3.3. Энергетические характеристики волны: · Объемная плотность энергии волны => · Поток энергии – энергия, переносимая за единицу времени волной через площадку, перпендикулярную направлению распространения, Ф=dE/dt=∆W/∆t [Дж/с]=[Вт], Ф=E/t – если перенос энергии осуществляется равномерно · Плотность потока энергии волны I=dФ/dS [Вт/м2], I=Ф/S – для равномерного распределения энергии по поверхности *интенсивность являетс физическим параметром, который на первичном уровне определяет степень физиологического ощущения, возникающего под действием волнового процесса Интенсивность – величина, равная среднему по времени значению потока энергии переносимого через единицу площади Вектор Умова – вектор I, модуль которого равен интенсивности волны, а направление совпадает с направлением ее распространения - интенсивность упругой волны, где ρ-плотность среды, ω – циклическая частота 3.5. Представление гармонических колебаний в виде вращающегося вектора Равномерное движение по окружности можно рассматривать, как два колебательных гармонических движения, совершаемых одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях Формула амплитуды колебаний при сложении двух гармонических колебаний с одинаковыми частотами, совершаемых вдоль одной прямой: А= А1+А2, x=Acos(ωt+φ) По правилу сложения векторов, результирующая амплитуда: - начальная фаза Условия усиления/ ослабления колебаний: sin(ωt-φ)=1/ sin(ωt-φ)=0 3.4. Электромагнитная волна – распространяющееся в пространстве и во времени электромагнитное поле *поперечны, E⊥B и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны Условия возникновения и механизм: Источником может быть любой электрический колебательный контур ил проводник, по которому течет переменный эл. ток, т.к. для возбуждения электромагнитных волн необходимо создать в пространстве эл. поле (ток смещения) или соответственно переменное маг. поле *непригодны закрытие колебательные контуры, т.к. в них эл. поле сосредоточено между обкладками конденсатора, а магнитное внутри катушки индуктивности. А чтобы излучение играло заметную роль, необходимо увеличить объем пространства ←Передающий колебательный контур Скорость и длина волны в вакууме и различных средах: *электромагнитые волны распространяются в в-ве с конечной скоростью Скорость электромагнитных волн в вакууме (ε = μ = 1): Длина волны: λ=VT=V/ν Показатель преломления среды: n= =c/V, 1≤ n ≤2 *при переходе из одной среды в другую частота ν не изменяется, изменяются только V и λ Шкала электромагнитных волн: · Низкочастотные электромагнитные волна · Радиоволны( переменные токи в проводних и электронных потоках, генераторы радио частот, генераторы СВЧ) · Инфракрасное излучение (все нагретые тела) · Видимое излучение 380-740 нМ · УФ излучение (излучение атомов при воздействии ускоренные e) · Рентгеновское излучение (атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц) · Гамма – излучение (ядерные процессы, радиоактивный распад, космические процессы 3.6. Интерференция волн– пространственное перераспределение энергии светового излучение при наложении двух или нескольких световых волн Когерентные волны– если разность фаз волн постоянна и не зависит от времени Условия когерентности волн: · Одинаковые частоты · Постоянная разность фаз · Колебания происходят в одной плоскости Оптическая длина пути (одп) света – произведение показателя преломления на геометрический путь, l=nS (S=nd) ∆φ=2π/λ*∆l, , , Условие усиления (max):∆=+-2mλ/2 – четное число полуволн в разности хода Условие ослабления (min):∆=+-(2m+1)λ/2 – нечетное число полуволн в разности хода Интерференционная картина: а) красным светом: темные/светлые полосы убывающие по интенсивности, б) белым светом: темные/окрашенные полосы

Интерферируют только когерентные волны

Способы получения когерентных волн:

Бизеркала Френеля: Бипризма Френеля:

*пара зеркал распололоженных под небольшим *двойная призма с очень малыми углами при

углом к друг другу вершинах

Интерференция света на тонкой пленке: Если монохроматический свет падает на прозрачную плоско параллельную пластинку от точечного источника, то он отражается двумя поверхностями этой пластинки: верхней и нижней. В любую точку, находящуюся с той же стороны пластинки, что и источник, приходят два луча, которые дают интерференционную картинку. На пластинке происходит деление амплитуды по скольку фронты волн в ней сохраняются сменяя лишь направление своего движения.

Условия max:

∆=2d +-λ/2=mλ₀

Условия min:

∆=2d +-λ/2=(2m+1)λ₀

Полосы равного наклона:

Точка наблюдения P находится в бесконечности, т.е наблюдение ведется либо глазом аккомондированным на бесконечность, либо на экране, расположенном в фокальной плоскости собирающей линзы. ∆=n*AB+BC-AD

*полоса, соответствующая данному порядку интерференции, обусловлена светом, падающим на пластинку под вполне определенным углом ά. ПРН получаются при освещении пластики постоянной толщины (b-const) рассеянным светом, вектором содержатся лучи разных направлений

Полосы равной толщины:

ПРТ наблюдаются при освещении пластинки переменной толщины (клина) (b не const) параллельным пучком света. Полосы равной толщины локализованы в близи пластинки.

Кольца Ньютона — кольцеобразные интерференционные максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины при прохождении света сквозь линзу и пластину

- радиус темных колец

- светлых колец

3.8. Стоячая волна – волна, образованная при наложении двух бегущих волн, распространяющихся навстречу друг другу с одинаковыми частотами и амплитудами, а в случае поперечных волн еще и с одинаковой поляризацией

уравнение бегущей волны

уравнение отраженной волны

Уравнение стоячей волны:

Амплитуда стоячей волны:

Узел стоячей волны – точки остающиеся неподвижными, A_ст=0 – амплитуда достигает минимального значения,

Пучность стоячей волны – точки, колеблющиеся с наибольшей амплитудой, A_ст=2A,

Если среда, от которой происходит отражение менее плотная, то вместе отражения возникает пучность, если плотная – узел.

Превращение энергии: Переноса энергии нет, т.к падающая и отраженные волны одинаковой амплитуды несут одинаковую энергию в противоположных направлениях. E-const

*лишь в пределах λ/2 происходит смена E_кин и E_пот

Условие возникновения в ограниченной среде: Нужно чтобы бегущая и отраженная волны усиливали друг друга, в частности, в точке О, где расположен источник.

*стоячие волны в струнах * стоячие волны в воздушных столбах

3.9. Дифракция волн – совокупность явлений связанных с отклонением волн от прямолинейного распространения при прохождении мимо края препятствия

Объяснение дифракции: Каждая точка фронта волны является источником вторичных полусферических волн. Вторичные волны когерентны. Амплитуда и фаза новой волны в любой точке пространства – результат интерференции волн, излучаемых вторичными источниками

Диф. картина для круглого отверстия: чередование светлых и темных сферических колец с темным пятном внутри (если m-нечетное) или светлым (если m-четное).

Диф. картина для круглого препятствия: чередование светлых и темных сферических колец со светлым пятном в центре

3.10. Дифракция Фраунгойфера: Случай дифракции, при котором диф. картина наблюдается на значительном расстоянии от отверстия или преграды

Отличие от дифракции Френеля: При дифракции Френеля диф. картина наблюдается на небольшом расстоянии от отверстия или преграды(F=ρ²/2λ≥1), при дифракции Фраунгойфера на значительном (F=ρ²/2λ<<1)

Max: bsinφ=+-(2m+1)λ/2, Min: bsinφ=+-2mλ/2=+- mλ

Способы осуществления дифракции Фраунгойфера: Достаточно точечный источник света поместить в фокусе собирающей линзы, а дифракционную картину исследовать в фокальной плоскости второй собирающей линзы, установленной за препятствием.

Дифракция Фраунгойфера от одной щелинаблюдается в том случае, когда источник свет и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, вызывающего дифракицию.

Распределение интенсивности:Сужение щели приводит к тому, что центральный максимум расплывается, а интенсивность уменьшается. Чем щель шире (a>λ), тем картина ярче, но диф. полосы уже, а число самих полос больше

3.11. Диф. решетка – стеклянная или металлическая пластинка, на которой нанесены сотни штрихов, которые могут пропускать и отражать свет

Условие max интенсивности: bsinφ=+-(2m+1)λ/2

Диф. спектр – спектр длин волн, способных пройти через диф. решетку

Диф. картина при белом свете: Все главные max (кроме k=0) разложатся в цветной спектр. Только центральный max будет белым.

4.1. Тепловое излучение – электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счет его внутренней энергии, т.е энергии хаотического движения атомов и молекул, из которых состоит в-во

Энергетические характеристики теплового излучения:

· Энергетическая светимость – кол-во электромагнитной энергии, излучаемое телом с единицы площади поверхности в единицу времени во всем диапазоне длин волн

R_т=W/(tS) [Дж/с*м²]=[Вт/м²]

· Спектральная плотность – кол-во электромагнитной энергии излучаемое телом с единицы площади поверхности в единицу времени в интервале длин волн от λ до λ+d λ

r_λ=[Дж/с*м³]

· Поглощающая способность тела (коэ-ент поглощения) – отношение поглощаемого телом потока излучения к падающему на него потоку

где — поток энергии, поглощающейся телом.

— поток энергии, падающий на тело в области вблизи

Абсолютно чертное чело (ачт) – тело, для которого поглощательная способность тождественно равна единице для всех длин волн и любой температуры (a_ω_,_T=1)

Закон Кирхгофа: Отношение испускательной способности тела к его поглощательной способности одинакова для всех тел и является универсальной функцией длины волны λ и температуры Т

Спектр излучения ачт определяется его температурой

· Спектр излучения является сплошным

· Распределение энергии в спектре излучения зависит от длины волны и имеет вид кривой с максимумом кривой λm

· С повышением температуры площадь под графиком возрастает, λm смещается в сторону более коротких волн

Закон Стефана-Больцмана: Энергетическая светимость ачт прямо пропорциональна четвертой степени температуры тела R=δT⁴, где δ-постоянная Стефана-Больцмана

Закон смещения Вина:Длина волны λ_m, на которую приходится максимум энергии излучении ачт, обратно пропорциональна абсолютной температуре Т, λ_m=b/Т

Постулат Планка:Энтропия идеального кристалла при абсолютном нуле температуры равна

4.2. Фотоэлектрический фотоэффект – испускание е веществом под действием света или любого другого электромагнитного излучения

Вольтамперная х-ка фотона:

При поглощении света из катода вырываются е, которые под действием эл. поля перемещаются к аноду, создавая анодный ток.

← уравнение Энштейна для фотоэффекта

Опытные закономерности фотоэффекта (законы Столетова):

1. Энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности (мощности лампы), но зависит от частоты излучения

2. Для каждого материала электрода существует красная граница, при которой фотоэффект отсутствует

3. Ток насыщения зависит от интенсивности излучения, т.е от мощности лампы

4.3. Фотон – элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле света)

Энергия фотона и импульс: E=hν, p=E/c= hν/c=h/λ

Корпускулярно-волновая природа света и частиц:

Корпускулярно-волновой дуализм – физ. принцип, утрверждающий, что любой объект природы может вести себя как частица, так и волна

4.4. Ядерная модель атома:В центре расположено положительно заряженное ядро; вокруг ядра, подобно планетам солнечной системы, двигаются е по круговым орбитам

Квантовые постулаты Бора

1)Атомы имеют ряд стационарных состояний соответсвующих определенным значениям энергий. Находящийся в стационарном состоянии атом энергии не излучает несмотря на движение электронов

2) в стационарном состоянии атома электроны движутся по стационарным орбитам для которых выполняется квантовое соотношении

3) Излучение или поглощение энергии атомом происходит при переходе его из одного стационарного состояния в другое при этом излучается или поглощается порция энергии равная разности энергий стационарных состояний между которыми происходит переход

Атом водорода Бора состоит из ядра в состав которого входит один протон и один электрон

1/λ=z²R(1/k²- 1/n²) – формула Бальмера-Ридберга

n=1 – Серия Лаймана

n=2 – Серия Бальмера n=3 – Серия Пашена

4.5. Радиоактивный распад – это процесс самопроизвольного превращения неустойчивых ядер в другие ядра сопровождающийся выбросом одной или нескольких частиц

α-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома 4He).

β-распад (точнее, бета-минус-распад, -распад) — это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и антинейтрино. гамма распад

Реакции деления и синтез ядер.

Деление представляет собой распад (расщепление) атомного ядра на две приближённо равные части (осколки), сопровождающийся выделением энергии и, в отд. случаях, испусканием одной или нескольких частиц, например, нейтронов. Некоторые тяжелые ядра могут делиться самопроизвольно (спонтанно), более легкие - в случае соударения с другими ядрами, обладающими большой энергией. Кроме того, тяжелые ядра, например, атомов урана, способны делиться под воздействием бомбардировки нейтронами, а поскольку при этом испускаются новые нейтроны, процесс может стать самоподдерживающимся, т.е. возникает цепная реакция. В ходе такой реакции деления происходит высвобождение большого количества энергии.

Синтез - слияние ядер двух легких атомов с образованием нового ядра, соответствующего более тяжелому атому. Если это новое ядро стабильно, то при синтезе выделяется энергия, поскольку связи в нем оказываются более прочными, чем в исходных ядрах

4.6 Элементарная частица — собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе, которые невозможно расщепить на составные части.

Следует иметь в виду, что некоторые элементарные частицы (электрон, фотон, кварки и т. д.)

Фундаментальная частица — бесструктурная элементарная частица, которую до настоящего времени не удалось описать как составную. В настоящее время термин применяется преимущественно для лептонов и кварков (по 6 частиц каждого рода, вместе с античастицами, составляют набор из 24 фундаментальных частиц) в совокупности с калибровочными бозонами (частицами-переносчиками фундаментальных взаимодействий).

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 163; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!