Мини-шпаргалки по физике (1 курс)

Мини-шпаргалки по физике (1 курс)

Индикатор МП-замкнутый контур малых размеров или простоянный магнит. МП вихревое, т.к силовые линии МП замкнуты. МП изображается через магнитные силовые линии.

Плотность линий магнит.индукции характеризует значение магнитной индукции B B=Fl/IS [B]=H* м / А*м 2 = Тл (Тесла) Модуль магнитной индукции-отношение максимальн.вращаюшего момента, действующего на контру с током в МП к магнитному моменту этого контура. B=M мах /p m 2. Напряженность МП. Закон Б-С-Л МП в вакууме характеризуется напряженностью H H=Bo/ o o =4 П* 10-7 Гн / м Bo= o H и Bo=B/ тогда B= o H связь магнитной инд. И напряжен. Закон Б-С-Л: . H=I.l*sina/4 П r 2 + РИС 13.8 на стр.207 Напряженность поля, создава.

Элементом тока, текущего по участку . l в точке, располож. На r прямопроп. Силе тока и длине проводника и обр.проп.квадрату расстояния. 3. Магнитные поля прямолин.проводника,кругового тока, соленоида прямолин.пров: H=I/2 П r B== o I/ 2Пr кругового тока: B= o H= o I/2r соленоида H=In B= o In nчисло витков на ед.длины соленоида 4. Закон Ампера.

Взаимодействие токов Закон Ампера: F=BI.l*sina На проводник с током, помещен.в однород.МП индукции B действует сила, пропорц.длине отрезка . l , силе тока I и индукции МП B a= угол между направлен.тока и ветрока B Сила, с которой 1ый проводник действ.на 2ой пропорц.произведен.силы токов и обр.проп расстоянию между ними F21= o I 1 I 2 l/2 П d + РИС 13. 11 на стр.2 10 Если проводники притягиваются сила между ними отрицательная 5. Магнитный поток.

Работа по перемещ.проводника с током в МП Магнитный поток -физич.велиина, равная произведению проекции вектора магнитной индукции на площадь поверхности .Ф =Bn*.S=B.S*cosa aугол между нормалью и B Магнитный поток характеризует число линий магнитной индукции, проход.через данную поверхность.

Магнитный поток через замкнутую поверхность=0 Изменить магнитный поток можно: 1)изменяя B 2)изменяя ориентацию контура отностительно B, т.е вращая контур в МП. [. Ф ]= Вб(вебер) 1Вб=1 Тл*м 2 При движении проводника в МП соверх.работа . A=F.x=BIl.x .A=IB.S=I. Ф Работа, совершаемая силами Ампера при движ.проводника с током в МП=произвед.силы тока на магнитный поток + РИС 13.13 на стр.212 6. Действие МП на движ.заряд. Сила Лоренца Движущиеся эл.заряды создают вокруг себя МП. Сила, с которой поле действует на каждый заряд (Сила Лоренца): F л =F/n=BQ * .l/.t * sina т.к . l/.t=V средняя скорость заряда, то F л =BqV*sina aугол между вектором V и B Сила лоренца направлена перпендикулярна V и B. 1) Если скорость заряда=0, то F л=0 МП не действует на заряд 2)Если a=0, то sina=0, F л=0 - МП не действует на заряд + РИС 13.14 на стр.213 7. Удельный заряд.

Магнитосфера Земли Пропуская заряжен.частицы чере электрическое и магнитное поля, определяют их уд.заряд. mV 2 /2=Q(u1-u2), отсюда V= 2Q(u1-u2)/m Удельный заряд: Q/m=2(u1-u2)/R 2 B 2 Приборы для разделения заряженных частиц по их уд.зар масс-спетрографы Магнитосфера-область околоземного пространства, свойсва и размеры которой определяются МП Земли и его взаимодействием с солнечным ветром.

Магнитосфера может удерживать заряж.частицы они образуют радиационные пояса Земли. 8. Магнитные св-ва вещества.

Природа диа-пара-ферромагнитизма Магнетики-вещ-ва, способные намагничиваться во внешнем МП, т.е создавать свое собственное МП. Магнетики бывают слабомагнитные и сильномагнитные. К слабомагнитным относятся парамагнетики и диамагнетики. К сильномагнитным -ферромагнетики.

Паромагнитные св-ва вещ-ва объясняются орбитальным движением электронов вокруг ядер атомов создают собственное МП молекул.

Парамагнетики: кислород, алюминий, патина. Для них зависит от температуры. У диамагнетиков не зависит от t'. Диамагнетики: золото,стекло,медь,мрамор,серебро,вода... Ферромагнетик состоит из множества самопроизвольно намагниченных обастей очень малых рамером называются домены. + РИС 13.20 на стр.220 Ферромагнетики: железо,никиль,кобальт.

Температура Кюри t', при которой у ферромагнетика исчезают его ферромагнитные свойства он становится паромагнетиком. Петля гистерезиса-замкнутая кривая индукции, которая образуется при периодическом перемагничивании ферромагнетика ~ током 9. Э-м индукция.

Законы. Правило Ленца. Э-м индукцию обнаружил Фарадей в 1831 г. Ток, возникающи при Э-м индукции-индукционный. Э-м индукция-возникновение индукционного МП в проводящем контуре, который либо перещается в постоянном МП, либо неподвижен в ~ МП. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции-тем больше индукц.ток.

Причина возникнов.инд.тока-изменен.магнитного потока. .Ф= Bn*.S Nкол-во витков .Ф= B.S*cosa . Ф= NB.S*cosa I=. Ф /.t c корость изменения магнитного потока. Закон Фарадея: + РИС 14.1 на стр.227 ЭДС индукции в замкнутом контуре=по величине скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятую с противоположным знаком. =Аст /q ; A ст =F л= F л* l/q=BVl*sina Правило Ленца: Возникающий в замкнутом контуре инд.ток своим МП противидействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван или инд.ток всегда противодействует причине, вызвавшей его Явление Э-м индукции-в основе работы электрич.генераторов 10. Понятие Э-м теории Максвелла.

Вихревое эл.поле... C в-ва индуцированного электрич.поля: 1)с зарядом не связано 2)линии напряженности замкнуты, его называют вихревым 3)истоков индуцированного поля указать нельзя 4)работа индуцированного поля вдоль замкнутого пути=0 A=Q=I 2 *R*.t 5) индуцированное эл.поля возникает независимо от наличия замкнутого проволочного контура.

Положение Максвелла: Сущность явления Э-м индукции заключается не столько в появлении индукционного тока, сколько в возникновении вихревого электрич.поля.

Вихревое эл.поле можно применять для ускорения заряженных частиц. Токи Фуко-короткозамкнутые индукц.токи, возникающ.в массивном проводнике с малым R , движущимся в МП. Эти токи нагревают проводник (используются в электропечах, счетчиках электроэнергии). 11. Самоинд.Индуктивность Любой проводник,по котороу теч.эл.ток находится в собств.МП. Изменяя его можно получить ЭДС индукции.

Самоиндукция-возникновение ЭДС индукц.в проводнике, по которому течет перем.ток Индуктивность-физ.вел.,числ.=ЭДС самоинд,возник.в контуре при измен. I на 1А за 1 с. L= is . t/ I [L]= Гц Для удлин.соленоида: L= o n 2 S/l n=N/l число витков на ед.длины. L= o N 2 S*l/l*l L= o N 2 V Vобъем сол. 12. ЭНЕРГИЯ МП. ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ Собств.энергия тока находится в МП, созданном проводником с током. W м =LI 2 /2 L= o N 2 V , то W м = o N 2 VI 2 /2= o H 2 V/2- энергия МП солен. Через магн.инд. W м = o B 2 V/2 2 o 2 =B 2 *V/2 o Энергия Э-м поля соленоида: W=W э+ W м = o E 2 *V/2 + o H 2 /2 *V Объемная плотность энергии: =W/V м = o H/2=B 2 /2 o э = o E 2 /2 + o H 2 /2 13. КОЛЕБ.ДВИЖ.ХАР-КА КОЛ.ДВ Кол.дв-движ точно повтор.через равные промеж.времени Полное колеб.-1 законченный цикл кол.дв. Tвремя 1 полного кол. - число полных кол. В ед.врем. =1 /T кругов.частота полные колем. за время 2П =2 П А-амитуда-макс.отклон.от равновесия.

Гармонич.кол.-колеб.движ.опис.по закону sin или cos S=Asin( o t+u o ) Скор . кол. Vx=dS/dt=A o t Vx=Vocos o t Ускор.ax=dV/dT=-A o 2 sin o t=-Vo 2 S 14. Свободные ЭМ колебания. Кол.контур.Превращ.энергии Эм колеб-периодич.изменения зарядов,токов, напряжений. Своб.кол-соверш. Без вн.воздействия-конденс.особожд.заряд o 2 =1/LC w o =1/ LC T=2 П / o =2 П LC По гарм.кол.изм.напряж,сила тока: U=Q/C=Qo*Sin( o t+u o )/C=Uo*Sin( o t+u o ) I=dQ/dT=Qo o Cos( o t+u o )=Io( o t+u o ) При откл.ист.тока в цепи=ЭДС самоинд. =- LdI/dT = q/C -LdI/dT=Q/C d 2 q/dt 2 +1Q/LC=0 1/LC= o 2 d 2 q/dt 2 + o 2 q=0 => ток достиг.макс.знач,если Q(U) на обкл.конд.=0 Превр.энерг.:При зарядке конд-появл.эл.поле, энергия W э =CU 2 /2 При разрядке МП W м= LI 2 /2 В идеальном контуре CU 2 /2= LI 2 /2 Энергия заряж.конд.периодич. измен.по закону W э =Q o 2 sin 2 ( o t+u o )/2C т.к 2 =1/LC, то W э = o 2 LQ o 2 sin 2 ( o t+u o )/2 W м =LI o 2 cos 2 ( o t+u o )/2 I o =Q o o Wм= o 2 LQ o 2 cos 2 ( o t+u o )/2 Полная энерг. Э-М поля: W=W э +W м= o 2 Lq o 2 /2 В ид.контуре суммарная энергия сохр, Э-м колебания незатухающие. 15. ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ... В реальном кол.контуре есть R=0 => энергия в начале запасенная в контуре расходуется на выделение тепла. A уменьш, колеб.затухают. is =U+IR (Uна конд. IRна провод) is =- Ld 2 q/dt 2 U=q/C I=dq/dt - Ld 2 q/dt 2 =q/C+dq/dt * R d 2 q/dt 2 +R/L *dq/dt + 1/LC * q = 0 o 2 =1/LC =R/2L коэф.затух. d 2 q/dt 2 +2 dq/dt + o 2 q=0 q=q m e - t sin ( t+ u o ) = o 2 - 2 = o 2 -R 2 /4L q t =q m e - t => А зат.кол уменьш.С теч.врем по экспоненциальному закону o > Время релаксац.-промежуток времени, в теч.которого A зат.кол.

Уменьш в e раз =1 / V затух.клеб в контуре характеризуется дискрементом затухания =ln q t /q(t+T)= T + РИСУНОК ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНЗИСТОРЕ 16. ВЫНУЖДЕННЫЕ Э-м КОЛЕБАНИЯ -колебания,возник.под действ.внешн.переодич.измен.ЭДС Чтоб в колеб.конт.возникли вынужд.колеб.надо подвести к нему внешн.период. Изм.ЭДС или переме.напряжен. L dI/dt + IR + Q/C = U 0 sin t (:L)=>dI/dt +RI/L +Q/LC=Uo/L * sin t а т.к I=dQ/dt 2 0 =1/LC =R/2L то d2Q/dt2 + 2 * dQ/dt + 2 0 Q = Uo/L * sin t решение : Q=Q 0 * sin ( t + ) => вын.кол.Происх. С частотой= и= гармонич. I в конт.: I=dQ/dt = Qo * cos( t - ) => колебан. Q и I сдвинуты по ф. На п / 2 Амплитуда и фаза: Qo=Uo/w* R 2 +(wL-1/wC) 2 tg =R/1/wC-wL Резонанс-резкое + A, когда v вын.колеб- > к v собств.кол.сист wo РИС 17. ~ ток.

Генератор ~ тока ~ ток-эл.ток, извен.со времен. Он - результат вынужд. Э-м колебаний.

Вынужд.колеб.созд.

Генератором ~ тока, работ.на электростанц. Sплощ.плоского.витка -угол между B и n ( с векторами) ф-магн.поток через S РИС Ф= BS*cos ( = 2П* *t) => Ф =BScos2 П* *t=BS t По закону Фарадея: =-. Ф / . t = -d Ф /dt=- Ф ' а т.к i=-(BScos t)=BS sin t => m =BS и i = m *sin t ЭДС индукц.

Максим. При sin t=1, a= t= П / 2 Мгновенное знач. ~ тока: I= i/R= o/R *sin t Io= o/R=BSw/R I=Io*sinwt = o*sinwt Колеб тока и эдс=по фазе РИС T ~ тока-промеж.времени, в теч.которого перемен.ЭДС соверш.1 полн.колеб. V ~ тока число полных колеб, соверш. За 1 сек. 18. ЕМКОСТНОЕ И ИНДУКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ U и Q на обклад.конд.измен.по закону: U=Uo*sin t; Q=CU=CUo*sin t а т.к I=dQ/dt I=C Uo*sin ( t + п / 2)= Io*sin ( t + п / 2)= >~ ток опереж.по фазе на П / 2 Если цепь, в котор.включ.конденсатор, обл.сопротивлен Xc -емкостным, то Io=Uo/Xc Емкостное r обр.проп.емкости и круговой частоте ~ тока Xc=1/ C Ток возбуждает в катушке ЭДС самоиндукц: =-L*dI/dt dI/dt= Io*sin( t+п/2), Uo= LIo, то =- LIo*sin(wt+п/2)=-Uo*sin(wt+ п / 2) U=Uo*sin(wt+ П /2) Закон ома для амплитуд.знач: Io=Uo/ X L индуктивн. R пропор.индукт . и круг.част X L = L X L и Xcреактивные сопротивления 2РИС 19. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЭЛЕКТИЧ.ЦЕПИ ~ ТОКА Если эл.цепь сост. Из послед.соед.

Активного R, емкости C и индуктивности L, то полное напряжение можно найти из векторной диаграммы значение угла зависит от соотношения U L и Uc если UL=UC, то =0 - I и U = по фазе Значение Uo можно найти по т.Пифагора Uo= (U 2 R+(U L -Uc) 2 Полное сопрот. :Z= (R 2 +(wL-1/wC) 2 Закон Ома для амплитуд.знач. Io и Uo: Io=Uo/ (R 2 +(wL-1/wc) 2 Амплитуда силы ~ тока пропорц.амплитуде напряжения и обр.проп.полному R цепи Если индукт. R =емкостному, то в цепи-резонанс, закон Ома Io=Uo/R Полное R= активному. Сила тока в цепи наибольшая и по фазе совпадает с напряж. 20. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ~ ТОКА Мощн.пост тока: P=IU=I 2 R Мощность ~ тока зависит еще и от сдвига фазы. Между U и I т.е P=IU cos Еси =90 ', то cos =0 Мощность= 0, незав.от U и I Мгновен.мощность ~ тока: Pt=IU=IoUosin 2 wt , а т.к sin 2 wt=1/2*(1-cos2wt), то pt=IoUo(1-cos2wt) I,Uмгнов, Io, Uoамплитуд.

Работа за время T: A=IoUo ? (1-cos2wt)dt , а т.к w=2 П / Т, то A=IoUo?(1-cos4 П /T *t)dt=IoUoT/2 [ от 0 до T] A т =1/2 * Io Uo T Средняя мощность ~ тока: Pc р= A т /T=IoUo/2 Действующ.сила тока I эф и действ. U эф такие I и U пост.тока, что при прохожд.

Которого по той же цепи а то же время выделяется кол-во теплоты, что и при данном ~ токе. МОЩНОСТЬ: P=I эф U эф= RI 2 эф= U 2 эф /R I эф= Io/ 2 Uэф=Uo/ 2 = o/ 2 P=IUcosu Cosu характериз.потере E в цепи Надо стремится к + cosu 21. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ~ТОКА. ТРАНСФОРМАТОР. ПЕРЕДАЧА И... Трансформатор-выполненный из мягкого ферромагнетика сердечник замкнутой формы, на котором 2 обмотки: первичная и вторичная Концы первичной-вход, концы вторичной-выход(к потребителю_ Основа работы трансформ.явление Э-м индукции:на вход подается ~напряжение. В сердечнике возникает магнитный поток, пронизывыющий первичную и втор.обмотки.На них возникает ЭДС самоинд: 1 =-N 1 * dФ/dt 2 =-N 1 * dФ/dt N1 и N2-число витков обмотки U1=I 1 R 1 - 1 = I 1 R 1 +N 1 * dФ/dt U2=I 2 R 1 - 2 = I 2 R 2 +N 2 * dФ/dt 1) Холостой ход: 1~U1 2~U2 => U1/U2 = N1/N2 P 1 =P 2 I 1 U 1 =I 2 U 2 U 1 /U 2 = I 2 /I 1 2) Втор.обмотка замкнута: n=P2/P1=I2U2/I1U1 n( КПД) достигает 99% Типы трансформат.: Автотрансформатор, ЛАТР, катушка Румкорфа ---- Производство электроэнергии на 3-х типах станций: ТЭС, ГЭС, АЭС Передавать ток низкого напряж невыгодно-большие потери в проводах Ток низкого U подается на трансформатор, он преобр.его в высокое U По линиям переходит к месту потреблен.Трансформ . преобр. U обратно 22. Э-М волны как своб. Вид материи. Э-м волны Максвелл разработал теорию Э-м поля: ~ электр.поле пораждает МП. Энегрия Э-м поля сумма энергий МП и эл.поля: W=W э+ W м Плотность энергии: = э + м= o E 2 /2 + B 2 /2 o Э-м волны-распространяющееся в пространстве Э-м поле Скорость волны: V=1/ o o В вакууме: c=1/ o o =3*10 8 м /c Длина волны расстояние, на которое перемещается Э-м волна за время=одному периоду колебания: =c/V Если волна переходит из вакуума в др.среду длина волны и скорость уменьшаются, а частота остается прежней: =c/ v Э-м волны поперечные.

Вектор магнитной индукции перпендикулярен вектору напряженности и направлению распростран.волны +РИСУНОК (16.3) СО СТРАНИЦЫ 270 Э-м волна монохроматич.-то E и B соверш.гарм.колеб с постоян.частотой Свойства Э-м волн: поглащение,отражен,преломлен,интерференц,дифрац. 23. ОТКРЫТЫЙ КОЛЕБ.КОНТУР. СВОЙСТВА Э-м ВОЛН Герц создал открыт.колеб.контур -ввел в закр.кол.контур искровой промежут. Искра замыкала контур совершалась серия Э-м колебаний В этом кол.контуре ~ электрич. поле существовало снаружи контура и было затухающим ( существовало сопротивление и Э-м волны теряди энергию) Чтобы получить нехатух.колеб нужно открыт.кол.контур соединить с генератором на транзисторе +РИСУНОК (16.6) СО СТРАНИЦЫ 272 т.к v=1/T и T=2 П LC, то для повышен.частоты нужно уменьшать L и C Свойства Э-м волн: поглащение,отражен,преломлен,интерференц,дифрац. Все свойства Э-м волн совпадают со свойствами света. Свет=Э-м излучение 25. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОСВЯЗИ. ИЗОБРЕТЕНИЕ РАДИО ПОПОВЫМ Радиосвязь-передача информации с помощью радиоволн, охватывающих широкий диапазон: частота от 3*10 4 до 3*10 11 ; Длина волны от 0,0001 до 1000 м Принцип радиосвязи: ~ ток высокой частоты создается в передающ.антенне и вызывает в пространстве быстроменяющееся Э-м поле.

Достигая приемной антенны, Э-м волна вызывает в ней ~ ток той же частоты Попов создал 1ый радиоприемник на когерер действовали Э-м волныпод влиянием Э-м волн металлич.опилки в когерере слипались и через когерер шел ток (цепь замкнута). После этого, ток течет через реле, звонок разрывает церь и приемник возвращается в первоначальное состояние Радиопередатчик излучает незатух.колебаний высокой частоты.

Приемник принимает Э-м волны, входит в резонанс, детектор выделяет НЧ колебания из моделируемых колебаний ВЧ. 25. Э-м природа света. V распространения света.

Оптика изучает видимый свет и короткие Э-м волны Геометрич.оптика на рассматривает вопросов о природе света, т.е изучает отражение и преломление. Физич.оптика изуч.природу света.

Существовало 2 теории: Ньютон считал, что свет=поток частиц Гюйгенс, что свет=волна, распространяющ. Со скоростью V=c/ Док-во теории Ньютона: преломление и отражение света Док-во теории Гюйгенса: интерференция, дифракция, поляризация Свет имеет корпускулярно-волновую природу! Свет-Э-м излучение, воспринимаемое чел.глазом. Длина волны видимого света от 0 ,38 до 0,76 мкм.

Фотометрия-раздел физ.оптики, изучающ.изменен Э-м излуч.оптич.диспазона Майкельсон установил, что 1)Скорость света в вакууме больше, чем в др.средах 2)Скорость света на зависит от скорости его источника 26. Световой поток. Сила света 1)Световой поток: Ф= PV Ф= I [ Ф ] =Лм (люмен). Это мощность видимой части излучения, распространяющегося внутри телесного угла.

Оценивается по действию этого излучения на норм.глаз. 1 люмен=сила света,испускаемая с поверхн. S=1/60000 м2 полного излуч. в перпенд.направлении при t излучателся= t затвер.платины при p=101325 Па 2) Сила света: I= Ф / I= Ф / 4П [I]= Кд (Кандела) Это свечение источ.видимого излуч. В не котор.направл.

Точечный источник света-если его размеры принебрежимо малы по сравнен. С расст, на котором оценивается его действие. =4Пср угол, охватывающий все пространство вокруг ТИ. Телесный угол-отношение площади поверхности, вырезанной на сфере конуса с вершиной в т.О к квадрату радиуса сферу. [ ] = ср 1ср=телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы S=S квадрату со стороной= R сферы. 27. .Законы освещ.

Светимость звезд.

Абсолютная звезд.велич E= Ф /S [E]= лм / м2 = лк(люкс) 1люкс-освещен,созд.свет.потоком 1 люмен при равномерном его распределении по S=1 м2 1ый закон:освещен.в кажд.точке поверх,на которой перпен.падает свет, пропорц. Силе света и обр.проп.квадрату расстояния до ист. E=I/R2 док-во: E= Ф /S = I /4 П R2=I4 П /4 П R2=I/R2 2 ой закон: Освещен.

Поверхн.,создав. || лучами прямопроп. cos' у угла падения лучей E=I/R2 * cosa док-во Ф= ES Ф= EoSo So=Scosa Ф= EoScosa ES=EoScosa E=Eocosa т.к So перпен. No, Eo=I/R2 Звезд.велич: m=-2,5lg Ф +C Если наблюдатель находится на R расстоянии, окружим звезду сферой радиусом R, то Ф= L/S=L/4 П R2 m=-2,5lgL/4 П R2+C Абсолютная зв.велич-зв.велич,которую имела бы звезда на R=10 ПК M=-2,5lgL/4 П 100 + C -2,5lgL/4 П 100 + C + 2,5lgL/4 П R2 C = -2,5lgL +2,5lg4 П 100 +2,5lgL - -2,5lg4 П R2 = 2,5lg4 П +2,5 lg100 -2,5lg4 П -2,5lgR 2 = 2,5*2-2,5*2lgR=5-5lgR M=m-5lgR+5 28. Принцип Гюйгенса. Док-ва законов отражения Принцип Гюйгенса:каждая точка среды,до которой вошло возмущение, сама становится источ.втор.волн.

Законы отраж:1)Падающ.луч,отражен.луч и перпен,восставленный в .падения луча к границе 2х сред, лежат в 1 плоскости. 2) a=b док-во: плоская волна,огранич.лучами А O и BC падает на гран.разд.2х сред MM' Угол паден-угол a между перпенд. NN1 и падающим лучом AO к поверхности MM' Фронт волны OC достигнет MM' в .О. Когда луч BC придет в .D, около . О возникнит сферическая волна радиуса OF=CD. Построим огибающую DF вторичных сферических волн. Она=касательной,провед.из . D к полусфере в точке O и к любой другой полусфере. т.е касательная DF= фронт плоской отраженной волны. Луч, отраженный в . O, пойдет отратно под углом b и перпендик.

Фронту волны DF. OFD и OCD имеют равные катеты OF=CD и общ.гипотенузу OD. т.е угол FDO= углу COD = > а= b чтд 29. Док-ва законов преломления. Физ.смысл n. Полное отражение.

Законы преломл.:1)Падающ.луч,преломленный.луч и перпен,восставленный в .падения луча к границе 2х сред, лежат в 1 плоскости. 2)отнош sin угла падения к sin угла преломл=пост.велич.для данн.2х сред. sina/siny=n док-во: Свет.волна,огранич. AO и BC(|| ы | имеет скорость света в среде V1 во второй V2 Фронт волны JC достигает раздела 2х сред в . O. Около . O будет распростр.сферич.волна со скоростью V2. Расстнояние CD свет пройдет за t=CD/V1 Во 2ой среде OF=V2t Построим касательн. DF, исход.их . D к сфере OE=OF=V2t. Угол y = дополняющий до 90 ' углов AOC и NOD, поэтому угол COD=a. Рассмотрим ODF и N1OF. Эти углы= как углы со взаимно перпендик.сторонами, а угол N1OF -угол y . У треуг. OCD и ODF ODобщая. То CD=OSsina OF=ODsiny CD/OF=sina/siny т.к CD=V1t OF=V2t, то CD/OF=V1/V2 . Приравнивая, sina/siny=V1/V2=n Полное отражен.когда свет распр.из более плотной в менее. sina/siny=n2/n1 n2=1 (возд) sina/siny=1/n1 sin90'=1 sina o =1/n1 При a>ao преломлен.НВ = полное отражен. Nотносит.показат.преломл-пок.прелом.2ой среды относит.1ой.

Физсмысл: nотношен.

Скоростей света в средах на границе между которыми происходит преломление. n=V1/V2 т.к V1=c/n1 V2=c/n2 n=cn2/n1c=n2/n1 n1=c/V1 n2=c/V2 - абс.пок.прел. 30. Интерференция.Когерентность.Монохроматичность Интерференция-явление взаимного усиления и ослабл.колебан. в разных точках среды,в рез-те наложен.когерентных волн Принцип суперпозиц.:напряженность электрич(магнитного)поля 2х свет.волн, прох.через 1 точку,равна векторн.сумме эл(магн.)полей каждой из вол в отдельн.: Амплитуда при слож.плоских когер.волн: A 2 =A 1 2 +A 2 2 +2A 1 A 2 * cos(u2-u1). Услов. MAX: б= 2k( /2)=k Услов. MIN: б= (2k+1) /2 (нечет.число полуволн) Монохроматич.волны-волны одной определен.частоты(дл.волны) и пост.амплитуды 31. Дифракция света. На щели в || лучах Дифракция-огибание волнами краев препятствий, размеры которых ~ с длиной волны. Дифр.реш-совокупн. big числа узких щелей, разд.непрозр.промеж.

Формула дифр.реш: dsina=k (k= порядок MAX) Для определ.рез-та дифр. В точке пространства-разбить волн.поверх на отдельн.участки зоны Френеля Пусть на узкую щель, располож.на преграде MN, падает монохр.волна Щель можно рассматр как множест.точечных когерентных источн.света. Линза соберет лучит в F. Сюда они придут в одинак.фазе+усилят др.др. Лучи, идущ.под углом a, линза собер.в P. Проведем перпенд AC к напр. распростр.вторич.волн. Между лучами, идущих от A и B, обр.разн.хода BC=asina. Отложим отрезк=половине на BC= б. Через эти точки провед.

Плоскости, ||AC. Число зон зависит от и a . Четное число= MIN Условие MIN asina=k Условие MAX BC=(2k+1) /2 32. Дисперсия. Цвета тел. Виды спектров дисперсия-зависим. от скорости света в вещ естве, т.е показат.преломл. Абсол.пок.прел: n=c/V; n ф= C/V ф ; n к= c/V к ; n ф V ф =n к V к n ф /n к =V к /V ф т.к V к >V ф, то n ф >n к для одной среды. ф > к к > ф При перех.в др.среду V и изменяется = const Спектры: непрерывный, линейчатые, полосатые.

Спектр излуч-совокупн ( ),содерж в данном вещ-ве Цвета тел обусловл. его окраской, свойствами поверх, св-ми ист.света. Цвет тела объясняется теми цветами, которое оно отражает 33. Спектр.анализ.

Фраунбофер.линии.

Эффект Доплера-Физо Спектр.анализ-исследов хим.сост.вещ-ва по спектру испуск & поглащен.

Фраунгоферовы линии темные полосы в спектре звезд (вещ-ва в атомосфере сами поглащают характерные для него лучи) Приборы: спектроскоп (столик с призм, 2 линзы, трубки).Лучи станов. || в линзе, затем-преломляются призмой и видны в выходе.

Монохроматорвыделяет пучек монохроматич.лучей.

Эффект Д-Ф если ист.света и приемник сближ-линии смещены к красному 34. Э-м волны в различных... \ название:длина волны:частота /// Радиоволны: 10 3 -10 -4 : 3*10 5 - 3* 10 12 ИК: 5*10 -4 -8*10 -7 :6*10 11 -3,75*10 14 Видимое:8*10 -7 -4*10 -7 :3,75*10 14 -7,5*10 14 УФ: 4*10 -7 -10 -9 :7,5*10 14 -3*10 17 Рентген:менее 6*10 -12 : более 5*10 19 Закон Мозли: частота спектров возраст.с увелич.порядков.номера элемента 35. Тепловое излучение.Закон Кирхгофа.

Стефана. Вина Хар-ки тепл.изл: 1)поток излуч: Фс= W/t [ Ф ]= Дж / с 2)Энергетич.счетимость Rc= Ф /S [Rc]= Вт / м 2 3)Спектральн.плотн.энергетич.свет.:Гл=. Rc/. [ Гл ]= Вт / м 2 *м= Вт/М 3 4)Коэф.поглощ =Фе '/ Фе 5)Коэф.погл.для дан.интер.длин волн 1 =.Ф ' е /. Фе Закон Кирхгофа: r 1 / 1 =r 2 / 2 = f( , T) Закон Стефана: Rc= T 4 ; =5,67*10 -8 Вт / м 2 *К 4 Закон Вина: =с '/T ; c'=2,898*10 -3 м*К 36. Квантовая гипотеза Планка. Квант.природа света.

Фотоны E=h энергия Планка h=6,63*10 -34 Дж*с =2 П = >E=h h =1,06*10-34 Дж*с Энергия Эйнштейна: E=mc 2 и E=h m= h /c 2 =c/ , то m=h/ * c импульс фотона: p=mc p=h /c 2 *c =hv/c или p=h/ ; чем больше , тем больше p 37. Внешн.фотоэффект.Законы Столетова Фотоэлектрич.эффект-вырывание e' из атомов или молекул под действием света Внешний-если e' вылетает за пределы вещ-ва, внутренний-остается Законы фотоэфф: 1) Max E к фотоэлектронов линейно возрастает с увелич. света и не зависит от интенсивн.свет.волны 2)существует min или max свет.волны, при которой возможен фотоэфф.(красн.граница) 3)Кол-во e', вырываемых светом из катода за 1 сек прямопроп.поглощаемой за это время энергии свет.волны Ф1 > Ф2 I н =k Ф kфоточувствит.освещ.пластны +2РИС Сила тока насыщен.-возник.при освещ.монохром.светом, пропорц.световому потоку, падающ.на катод. eU з= me*V 2 e/2 , отсюда Ve= 2е U з /me e=1,6*10 -19 Кл me=9,1*10 -31 кг 38. Уравнение Эйнштейна...Внутр.фотоэффект Эйнштейн установил: 1)свет имеет прерывист.структуру 2)излуч.порция света сохр. Свою индивид. 3)поглотится может только вся порция 4)интенсивность света опред. Число e', выбившихся из Me 5)Скорость e' опр-я только 6) Для каждого Me есть красная граница фотоэф.

Работы для выбивания e': Авых= h min ; =с / , то A вых=... E кванта идет на вырыван. E' с катода и на сообщен.ему E к me=9,1*10 -31 кг Осн.ур-е Эйнштейна: h =A вых+ me*V 2 e/2 или h =h min + eU з e=1,6*10 -19 Кл Внутр.фотоэф-под действ.света электропроводим. Вещ-в увелич.( free носители) e' нужно сообщеть E, чтоб перевести его в зону проводимости 1 эВ=1,6*10 -19 Дж Мехнанизм фотопровод:при освещ.поверх.фотопроводника,фотон отдает E валентным e' При освещ.поверхн, для которой h 39. Эффект Комптона.

Давление света. Хим.действ.света.

Фотоэфф-взаимод.гамма кванта с вещ-вом, когда квант исчезает и передает свою E и p электронам и атомам.

Фотоэф. Невозможен на free e' Падающ.волна частотой вызывает вынужд.колеб e' той же частоты Эти e' излучают вторичные Э-м волны с = ' =рассеянное излучение Угол рассеивания = рассеян.излуч= '=c/v' , т.к v' то '> Закон сохр. E для фотона: hv+Eo=hv'+E Eo=m o c 2 Закон сохр. импульса для фотона: p+0=p'+pe ; p=hv/c ; p'=hv'/c ; p=h/ ; p=h/ ' Измен. рассеян.из: . = '- =2 к sin 2 /2 . завис.от , не зав.от пад.вещ-ва к= h/m e *c к=6,63*10 - 34 /9,1 *10 -3 * 3*10 8 = 2,4*10 -10 Комптоновская э лектрона e', на котором рассеив. квант получ E =разности E падающ.и рассеив.квантов . E=hv-hv' поглощ.света . p=mV отражен . p=2mV .p=p2-p1=mV-(-mV)=2mV Лебедев: 1)падающ.пучок света произв.давлен. Как на отраж,так и на погл.вещ-ва 2)давлен.света прямопроп.энергии падающ.света на ед.площади в ед.времени Давление света: p=Ee*(1+ ) /c Eeэнергетич.освещ.поверхн. -коэф.отраж.света пусть на поверх S падает n фотонов, то Nотразится, (1- ) Nпоглотится p фотона: hv/c, то hvN/c - hv N/c -импульс поглощ.фотонов 2hv/c * N - импулься отражен.фотонов 2hv/c * N + hvN/c - hv N/c = hv N + hvN/c = hvN/c * ( +1) - полный импульс Свет.давлен: p=p/S = hvN/cS * ( +1) p=Ee/c * ( +1) 40. МОДЕЛИ АТОМОВ РЕЗЕРФОРДА И БОРА. ПОСТУЛАТЫ БОРА. Резерфорд предложил планетарную модель строения атома: весь + заряд и масса атома-в ядре, вокруг него движутся e. Однако по моделе Резерфда, e через некоторое время должен упасть на ядро, чего не должно быть. Бор ввел идеи квантовой теории в модель Резерф. 2 положения Бора: 1) e могут двигаться в атоме только по опред.орбитам,находясь на которых, они,несмотря на наличие у них a, не излучают. 2)Атом излуч.или поглощ. квант Э-м энергии при переходе e из одного стационарного состоян.в другое Орбиты e опр-я условием: m e V n r n =nh/2 П На e со стороны ядра действ.кулун.сила (1)mV 2 /rn=1/4 П o * e 2 /r n 2 Правило квантования: m e V n r n =nh/2 П, отсюда Vn=nh/2 П r n m e Подставим это в (1): m*n 2 h 2 /r n 4 П 2 r n 2m e 2 = e 2 /4 П o r n 2 отсюда, r n =n 2 * h 2 o /m e e 2 если n=1, то r б =0,528*10 -10 = R Бор .орб.-MIN расст,до которого e может прибл.к ядру 41. УРОВНИ E В АТОМЕ. ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПКТРЫ (3)Полная E атома= E к +E п E к= mV 2 /2 (2)m e V n 2 /r n =1/ 4 П o * e 2 /r n 2 Найдем отсюда V n 2 : V n 2 =e 2 /4 П o r n m e Подставим в (2): E к= me* e 2 /4 П o r n m e 2 = e 2 /8 П o r n ;E п =-1/4 П o * e 2 /r n Подставим в (3): E=e 2 /8 П o r n - e 2 /4 П o r n = e 2 /8 П o r n - 2e 2 /8 П o r n = -e 2 / 8 П o r n E на любом энергетич.уровне: -e 2 / 8 П o r n = -e 2 * П* m e *e 2 / 8 П o n 2 *h 2 * o = -m e *e 4 /8h 2 o 2 n 2 E n =-1/n 2 * m e *e 4 /8 o 2 h 2 ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПЕКТРЫ:При переходе e с одного энерг.уровня на другой, выделяется или поглощ.квант E: hv=E2-E1 ; E2= -1/n2 * m e *e 4 /8h 2 o 2 ; E1= -1/n2 * m e *e 4 /8h 2 o 2 , то hv=m e *e 4 /8 o 2 h 2 * (1/n 1 2 - 1/n 2 2 ),т о v=m e *e 4 /8 o 2 h 3 * (1/n 1 2 - 1/n 2 2 ) -формула Байлера R= m e *e 4 /8 o 2 h 3 постоянная Ридберга = 3,29*10 15 (4) v=R(1/n 1 2 - 1/n 2 2 ) ; v=c/ подст . в(4): =с /R(1/n 1 2 - 1/n 2 2 ) ,то 1/ = R(1/n 1 2 - 1/n 2 2 )/c 1/ = 1,097 * 10 7 (1/n 1 2 - 1/n 2 2 ) ; n=1 -серия Лаймана, n= 2-серия Баймера, n=3- Пашема 42. ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ. ЗАКОН РАДИОАКТИВ.РАСПАДА Естеств.радиоактивн-самопроизвольное превращение атомных ядер неустойчивых изотопов в устойчивые, при этом испускание частиц и излучение энергии Закон радиоактивного распада: N=N o e - t e~2,72 Период полураспада-время, за которое начальн. число атомов радиоакт. вещ-ва уменьш.в 2 р. T 1/2 = 0,693 / Активность радиоактивного вещ-ва число распадов ядер за 1 с (в СИ: Беккерель) Постоянная радиоактивного вещ-ва вероятность распада каждого отдельного атома за секунду ( ) T=1/ среднее время жизни радиоакт. изотопа 43. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ...БИОЛОГ.ДЕЙСТВИЕ... Методы: 1)Газоразр.счетчик Гейгера (регистрир. Бета-излуч, альфа нет) Состоит из: стеклян.трубка, внутри-метал.слой=катод, тонкая метал.нить-анод Газ аргон.

Основа работы-ударная ионизация. 2)Камера Вильсона.

Состоит из герметич.закрытого сосуда, поршня, пары воды / спирта, близкие к насыщен.

Основа работы-конденсация перенасыщен.пара на ионах, с образован.

Капелек воды. Эти ионы создают трек. 3)Пузырьковая камера.

Состоит из камеры с поршнем, жидкого водорода / пропана, высокое давленик, предохраняющ.жидкость от закипания, t жидкости >t кипен. При p атм.

Основа работы-частица создает ионы, на которых возникают пузырьки пара. 4)Толстослойная фотоэмульсия.

Основа работы-частица отрывает e отдельных атомов брома.

Эффект Вавилова-Черенкова: e, движущийся со скроростью Ue, обгоняет свое собственное Э-м поле и начинает им тормозиться.

Биолог.действие: альфа-частицы проникают в кожу чел-ка на несколько микрометров и задерж. Бета-частицы-на несколько миллиметров и поглощаются. Гамма частицы-не задерж.

Экспозиционная доза излучения-мера ионизации воздуха под действием данного излучения. В СИ (Кл / кг) Биологическая доза облучения: D б= kDo для гамма-лучей, e, рентген.лучей, k=1 для медлен.нейтронов, k=5, для быстрых нейтр, и альфа частиц, k=10 44. СТРОЕНИЕ АТОМНОГО ЯДРА. ДЕФЕКТ МАССЫ. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ В 1932 году ученым Д.Д. Иваненко предоложил протонно-нейтронную модель атома: ядро состоит из протонов и нейтронов.

Массовое число-сумма нейтронов и протонов: A=N+Z У всех хим.элементов есть изотопы, т.е ядра, имеющие один и тот же Z при разл. A Физич.свойства изотопов отличны от стабильных элементов.

Радиус атомных ядер=линейные размеры области, где действуют яд.силы.

Энергия связи ядра энергия, которая нужна для расщепления ядра на нуклоны. Ec в =.mc 2 Дефект массы-разность между суммой масс протонов и нейтр. И массой составленного из них ядра: . m=Zmp + Nmn Мя ; Мя Удельная энергия связи-энергия, приходящ.на 1 нуклон: . E уд=. E св /A 45. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ. ПРАВИЛА СМЕЩЕНИЯ. Св-ва яд.сил: 1)=сила притяж 2)короткодейств.силы 3)св-ва зарядовой независимостью 4)не центральные 5)обладают св-ми насыщения.

Правила смещения: 1)альфа распад: на 2 клетки влево по табл.Менд: a z X-> A-4 Z-2 Y + + (hv) , т.е альфа распад уменьшает число ядра на 4, а заряд на 2 2) бета-распад: на 1 клетку вправо: A Z X-> A Z+1 Y+ 0 -1 e т.е массовое число ядра не изменяется.

Вместе с e, из ядра вылетает еще одна частица нейтрино. Она не имеет заряда и массы покоя, но имеет спин, равный спину e +- ½ Распределение E между e и нейтрино: E бета= Ev=Emax При прохожд. Бета-частиц через вещ-во, они теряют свою T на ионизацию и тормоз.излуч. 47. Виды космич.излучения. Эл.частицы, их классификация космич.излучение бывет первичным и вторичным.

Первичное-галактическое происхождение.

Энергия частич 10 10 Эв. Более 90% первичного излучения=протоны.

Вторичное изл-когда первичные частицы сталкиваются с ядрами атомов в слоях атмосферы Земли. С.Пауэлл открыл особые частицы Пионы. Они образуются, когда первичное излуч.взаимодействует с атомными ядрами. В 1900 г. Планк открыл фотоны (его масса=0, он может существ. только в движении.) Резерфорд открыл протон(1911 г.). Андерсон открыл позитрон-в составе космич.лучей В 1932 г. открыт нейтрон, в 1931-1935 открыт нейтрино.

Андерсон и Ниддермейер открыли мюоны, Пауэлл-П-мезоны.

Открты резонансы-частицы с очень малым времен. Жизни.

Каждой элем.частицы соответствует свою античастицы-заряд противипол.знака 4 типа взаимодейств.частиц: сильное,слабое,Э-м,гравитационное. Хар-ки эл.частиц: масса,спин,электр.заряд,время жизни.

Частицы делятся на лептоны(легкие),мезоны (средние),барионы(тяжелые). В 1964 г. открыты Кварки-из них состоят все мезоны и барионы. 48. Ядерные реакции.

Деление тяжелых атомных ядер. Упр.цеп.реакция Яд.реакции превращение атомных ядер при из взаимодействии друг с другом и с ядерными частицами.Экзотермические-выделение энергии.

Эндотерм.-поглощение. A+a->C->B+b C новое ядро, b+Bпродукты реакции.

Первая ядерная реация: 14 7 N+ 4 2 a-> 18 9 F-> 17 8 O+ 1 1 p Ядерные реакции классифицируются: 1)по E вызывающих их частиц 2)по виду участвующих в них ядер 3)по природе бобмардирующ.частиц 4)по характеру ядерных превращений. В 1932 г. -доказано существование в ядре нейтронов 9 4 Be+ 4 2 a-> 14 6 C+ 1 0 n Нейтрон радиоактивен.

Период его полураспада 12 мин.

Искусственная радиоактивность-при добавлении в легкие ядра избыточных нейтронов. A z X-> A Z-1 Y+ 0 -1 e+v происходит бета радиоактивность. При бомбардировке урана( U) происходит деление его ядер на 2 осколка+выделение энергии. Если кулоновские силы отталкивания между протонами ядерных сил ядро излучит квант или нейтрон и на распадется. Если силы отт. > ядерных сил ядро разделится на 2 части. + из ядра вылетают 2-3 нейтронов.

Осколки радиоактивны.

Управляемая Цепная яд.реакция-в яд.

Реакторах.

Топливо-Уран 235. Коэффициент размножения нейтронов: k=Ni/N i-1 49. Термояд.синтез Это получении энергии при слиянии легкия ядер в тяжелые. Для реакций нужна большая T. В рез-те слияния выделение энергии.

Водородная бомба: 3 1 H+ 2 1 H-> 4 2 He+ 1 0 n. Проблемаполучить высокую T и удержать ее до 1 / 10 с. 50. Строение Солнца и звезд.

Основа термояд.реакции.

Топливо-Водород и гелий.