Мини-шпаргалки по физике (1 курс)
-------------------------------------------------------------------
.t =∆t V=скорость u=фи μ=мю
sina=sin альфа siny=sinгамма
~ток=переменный ток
T ~тока — период переменного тока V ~тока —
напряжение переменного тока
-------------------------------------------------------------------
1.
Открытие МП. Магнитная индукция. Вихревой хар-р МП
МП
обнаружил Х. Эрстед в 1819 г.
МП-особая
форма материи, посредство которой осуществляется взаимодействие
между
движущимися харяженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом.
МП порождается электрич.током. 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*м2 =Тл (Тесла)
Модуль
магнитной индукции-отношение максимальн.вращаюшего момента, действующего на
контру с током в МП к магнитному моменту этого контура. B=Mмах/pm
2.
Напряженность МП. Закон Б-С-Л
МП в
вакууме характеризуется напряженностью H
H=Bo/μo μo=4П*10-7 Гн/м Bo=
μoH и Bo=B/ μ тогда B=μμoH
– связь магнитной инд. И напряжен.
Закон
Б-С-Л: .H=I.l*sina/4Пr2 + 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/2Пr B==μμoI/2Пr
кругового
тока: B=μμoH=μμoI/2r
соленоида
H=In B=μμoIn
n-число 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=μμoI1I2l/2Пd + РИС 13.11 на стр.210
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
a-угол 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*м2
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): Fл=F/n=BQ * .l/.t * sina т.к .l/.t=V — средняя скорость заряда, то
Fл=BqV*sina a-угол между вектором V и B Сила лоренца направлена перпендикулярна V и B. 1) Если скорость заряда=0, то
Fл=0 – МП не действует на заряд 2)Если a=0, то sina=0, Fл=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. mV2/2=Q(u1-u2), отсюда V=√2Q(u1-u2)/m Удельный заряд: Q/m=2(u1-u2)/R2B2
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 μ зависит от температуры. У
диамагнетиков μ 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 N-кол-во витков
.Ф=B.S*cosa .Ф=NB.S*cosa I=.Ф/.t
– cкорость
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.
ε=Аст/q ; Aст=Fл=Fл*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...
Cв-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=I2*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=εis .Δt/ΔI [L]=Гц Для удлин.соленоида: L=μμon2S/l
n=N/l – число витков на ед.длины. L=μμoN2S*l/l*l
L=μμoN2V V-объем сол.
12.
ЭНЕРГИЯ МП. ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ
Собств.энергия
тока находится в МП, созданном проводником с током.
Wм=LI2/2 L=μμoN2V
, то Wм= μμoN2VI2/2=μμoH2V/2-энергия МП солен.
Через
магн.инд. Wм=μμoB2 V/2μ2μo2
=B2*V/2μμo
Энергия
Э-м поля соленоида: W=Wэ+Wм=εεo E2*V/2 + μμoH2/2
*V
Объемная
плотность энергии: ω=W/V
ωм=μμoH/2=B2/2μμo
ωэ= εεo E2/2
+ μμoH2/2
13.
КОЛЕБ.ДВИЖ.ХАР-КА КОЛ.ДВ
Кол.дв-движ
точно повтор.через равные промеж.времени
Полное
колеб.-1 законченный цикл кол.дв. T-время 1 полного кол.
ν-число полных кол. В ед.врем. ν=1/T ω – кругов.частота — полные колем.
за
время 2П ω=2Пν
А-амитуда-макс.отклон.от равновесия.
Гармонич.кол.-колеб.движ.опис.по
закону sin или cos S=Asin(ωot+uo)
Скор. кол.Vx=dS/dt=Aωot Vx=Vocosωot
Ускор.ax=dV/dT=-Aωo2sinωot=-Vo2S
14.
Свободные ЭМ колебания. Кол.контур.Превращ.энергии
Эм
колеб-периодич.изменения зарядов,токов, напряжений.
Своб.кол-соверш.
Без вн.воздействия-конденс.особожд.заряд
ωo2=1/LC
wo=1/√LC T=2П/ωo =2П√LC По гарм.кол.изм.напряж,сила тока:
U=Q/C=Qo*Sin(ωot+uo)/C=Uo*Sin(ωot+uo)
I=dQ/dT=QoωoCos(ωot+uo)=Io(ωot+uo)
При
откл.ист.тока в цепи=ЭДС
самоинд.
ε=-LdI/dT = q/C -LdI/dT=Q/C d2q/dt2+1Q/LC=0
1/LC=ωo2
d2q/dt2
+ ωo2q=0 =>ток достиг.макс.знач,если Q(U)на обкл.конд.=0
Превр.энерг.:При
зарядке конд-появл.эл.поле, энергия Wэ=CU2/2
При
разрядке — МП Wм=LI2/2 В идеальном контуре CU2/2= LI2/2
Энергия
заряж.конд.периодич. измен.по закону Wэ=Qo2sin2(ωot+uo)/2C
т.к ω2 =1/LC, то Wэ=ωo2LQo2
sin2(ωot+uo)/2 Wм=LIo2cos2(ωot+uo)/2
Io=Qoωo
Wм=ωo2
LQo2cos2(ωot+uo)/2
Полная энерг.
Э-М поля: W=Wэ+Wм=ωo2 Lqo2/2
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.
εis=U+IR (U-на конд. IR-на провод) εis=-Ld2q/dt2 U=q/C I=dq/dt
-Ld2q/dt2=q/C+dq/dt
* R d2q/dt2 +R/L *dq/dt + 1/LC * q = 0
ωo2=1/LC
ς=R/2L – коэф.затух.
d2q/dt2 +2ς
dq/dt + ωo2q=0
q=qme-ςt
sin (ωt+ uo) ω=√ωo2
- ς2 = √ ωo2 -R2/4L
qt=qme-ςt
=>А зат.кол уменьш.С теч.врем по
экспоненциальному закону ωo
> ς
Время
релаксац.-промежуток времени, в теч.которого A зат.кол. Уменьш в e раз
τ=1/ς V затух.клеб в контуре характеризуется
дискрементом затухания Θ
Θ=ln qt/q(t+T)=ςT + 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 = U0sin
ωt (:L)=>dI/dt +RI/L +Q/LC=Uo/L * sin ωt
а т.к I=dQ/dt ω20=1/LC δ=R/2L
то d2Q/dt2 + 2δ * dQ/dt +
ω20Q = Uo/L * sin ωt
решение: Q=Q0 * sin
(ωt + φ) =>вын.кол.Происх. С частотой=ω и= гармонич.
I в конт.: I=dQ/dt = ωQo *
cos(ωt - φ) =>колебан.Q и I сдвинуты
по ф. На п/2
Амплитуда
и фаза: Qo=Uo/w*√R2+(wL-1/wC)2
tg φ=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.
S-площ.плоского.витка φ-угол между B и n (с векторами)
ф-магн.поток
через S РИС
Ф=BS*cos φ ( φ=2П*υ*t) =>Ф=BScos2П*υ*t=BSωt
По
закону Фарадея: ε=-.Ф/.t = -dФ/dt=-Ф' а т.к εi=-(BScosωt)=BSωsinωt
=>
εm=BSω
и εi=εm*sinωt ЭДС индукц.
Максим. При sinωt=1, a=ωt=П/2
Мгновенное
знач.~тока: I=εi/R=εo/R
*sinωt Io=εo/R=BSw/R
I=Io*sinwt
ε=εo*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*sinωt; Q=CU=CUo*sinωt а т.к I=dQ/dt
I=CωUo*sin
(ωt + п/2)=Io*sin (ωt + 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/ωC
Ток
возбуждает в катушке ЭДС самоиндукц: ε=-L*dI/dt dI/dt=ωIo*sin(ωt+п/2),
Uo=ωLIo,
то ε=-ωLIo*sin(wt+п/2)=-Uo*sin(wt+п/2) U=Uo*sin(wt+П/2)
Закон
ома для амплитуд.знач: Io=Uo/XL индуктивн.R пропор.индукт. и круг.част
XL=ωL
XL и
Xc-реактивные
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 φ зависит от соотношения UL и Uc
если
UL=UC, то φ=0 -I и U =
по фазе Значение Uo
можно
найти по т.Пифагора
Uo=√(U2R+(UL-Uc)2
Полное
сопрот.:Z=√(R2+(wL-1/wC)2
Закон
Ома для амплитуд.знач. Io
и Uo: Io=Uo/√(R2+(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=I2R
Мощность
~тока зависит еще и от
сдвига фазы.
Между
U и I т.е P=IU cos φ Еси φ=90', то cos φ=0 Мощность=0, незав.от U и I
Мгновен.мощность
~тока: Pt=IU=IoUosin2wt , а т.к sin2wt=1/2*(1-cos2wt),то
pt=IoUo(1-cos2wt)
I,U-мгнов,
Io, Uo-амплитуд. Работа за
время T:
A=IoUo
⌠(1-cos2wt)dt , а т.к w=2П/Т, то A=IoUo⌠(1-cos4П/T
*t)dt=IoUoT/2 [от
0 до T]
Aт=1/2 * Io Uo T Средняя мощность ~тока: Pcр=Aт/T=IoUo/2
Действующ.сила
тока Iэф и действ. Uэф — 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=Iэф Uэф=RI2эф=U2эф/R Iэф=Io/√2 Uэф=Uo/√2
ε=εo/√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, пронизы-
выющий
первичную и втор.обмотки.На них возникает ЭДС самоинд:
ε1=-N1
* dФ/dt ε2=-N1 * dФ/dt N1 и N2-число
витков обмотки
U1=I1R1-ε1
= I1R1+N1 * dФ/dt U2=I2R1-ε2
= I2R2+N2 * dФ/dt
1) Холостой ход: ε1~U1 ε2~U2 => U1/U2 =
N1/N2
P1=P2
I1U1=I2U2 U1/U2
= I2/I1 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=Wэ+Wм
Плотность
энергии: ω= ωэ+ωм=εεoE2 /2 + B2/2μμo
Э-м
волны-распространяющееся в пространстве Э-м поле
Скорость
волны: V=1/√εεoμμo В вакууме: c=1/√εoμo=3*108
м/c
Длина
волны — расстояние, на которое перемещается Э-м
волна
за время=одному периоду колебания: λ=c/V
Если
волна переходит из вакуума в др.среду — длина волны и скорость
уменьшаются,
а частота остается прежней: λ=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=2П√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 широ-
кий
диапазон: частота от 3*104
до 3*1011 ; 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 волны-
под
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/√εμ
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=IΩ
[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=tзатвер.платины при p=101325 Па
2)
Сила света: I=Ф/Ω 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.
Ω=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. [ Ω ] =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=1м2
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 Ω/4ПR2=I4П/4ПR2=I/R2
2ой 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=-2,5lgФ+C Если наблюдатель находится на R расстоянии, окружим
звезду
сферой радиусом R,
то Ф=L/S=L/4ПR2 m=-2,5lgL/4ПR2+C
Абсолютная
зв.велич-зв.велич,которую имела бы звезда на R=10 ПК
M=-2,5lgL/4П100 + C -2,5lgL/4П100 + C + 2,5lgL/4ПR2 – C = -2,5lgL+2,5lg4П100+2,5lgL-
-2,5lg4ПR2 = 2,5lg4П+2,5lg100-2,5lg4П-2,5lgR2 =
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 становит-
ся
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 АO
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=углуCOD =>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 OD-общая. 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 sinao=1/n1 При a>ao преломлен.НВ = полное отражен.
N-относит.показат.преломл-пок.прелом.2ой
среды относит.1ой. Физсмысл:n-отношен.
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:
A2=A12+A22+2A1A2
* cos(u2-u1). Услов.MAX:б=2k(λ/2)=kλ
Услов.MIN:б=(2k+1) λ/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=kλ
(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 λ
на
BC=б. Через эти
точки провед.
Плоскости,||AC. Число зон
зависит от λ
и
a. Четное
число=MIN
Условие
MIN
asina=kλ Условие
MAX
BC=(2k+1)λ/2
32.
Дисперсия. Цвета тел. Виды спектров
дисперсия-зависим.
от λ
скорости света в веществе, т.е показат.преломл.
Абсол.пок.прел:
n=c/V;
nф=C/Vф ; nк=c/Vк ; nфVф=nкVк nф/nк=Vк/Vф
т.к
Vк>Vф, то nф>nк для одной
среды. νф>νк
λк> λф
При
перех.в др.среду V
и
λ изменяется
ν=const
Спектры:
непрерывный, линейчатые, полосатые. Спектр излуч-совокупн
ν( λ),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. Монохроматор-
выделяет
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:
103-10-4:
3*105-3*1012
ИК:
5*10-4-8*10-7:6*1011-3,75*1014
Видимое:8*10-7-4*10-7:3,75*1014-7,5*1014
УФ:
4*10-7-10-9:7,5*1014-3*1017
Рентген:менее
6*10-12: более 5*1019
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/м2
3)Спектральн.плотн.энергетич.свет.:Гл=.Rc/.λ [Гл]=Вт/м2*м=Вт/М3
4)Коэф.поглощ
α=Фе'/Фе 5)Коэф.погл.для
дан.интер.длин волн α1=.Ф'еλ/.Феλ
Закон
Кирхгофа: rλ1/αλ1 =rλ2/αλ2 = f(λ, T)
Закон
Стефана:Rc=δT4
; δ=5,67*10-8 Вт/м2*К4 Закон
Вина:λ=с'/T ; c'=2,898*10-3 м*К
36.
Квантовая гипотеза Планка. Квант.природа света. Фотоны
E=hν – энергия Планка h=6,63*10-34 Дж*с ω=2Пν =>E=hω h=1,06*10-34 Дж*с
Энергия
Эйнштейна: E=mc2 и E=hν m=hν/c2 λ=c/ν, то m=h/ν*c
импульс
фотона: p=mc p=hν/c2 *c =hv/c или p=h/ λ ; чем больше λ,
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 Eк фотоэлектронов
линейно возрастает с увелич. ν света
и
не зависит от интенсивн.свет.волны 2)существует min ν или max λ 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 Iн=kФ k-фоточувствит.освещ.пластны +2РИС
Сила
тока насыщен.-возник.при освещ.монохром.светом, пропорц.световому
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 ν 6)Для каждого Me есть
красная
граница фотоэф. Работы для выбивания e': Авых=hνmin ; ν=с/ λ, то Aвых=...
E кванта идет на вырыван.
E' с катода и на сообщен.ему
Eк me=9,1*10-31 кг
Осн.ур-е
Эйнштейна: hν=Aвых+me*V2e/2 или hν=hνmin+eUз 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 1эВ=1,6*10-19 Дж
Мехнанизм
фотопровод:при освещ.поверх.фотопроводника,фотон отдает E
валентным
e'
При
освещ.поверхн, для которой hν<E
активизации, фотоэффекта не будет
39.
Эффект Комптона. Давление света. Хим.действ.света.
Фотоэфф-взаимод.гамма
кванта с вещ-вом, когда γ квант исчезает и передает
свою
E и p электронам и атомам. Фотоэф.
Невозможен на free
e'
Падающ.волна
частотой ν
вызывает вынужд.колеб e'
той
же частоты
Эти e' излучают вторичные Э-м волны с
ν=ν'=рассеянное излучение
Угол
рассеивания = Θ λ рассеян.излуч= λ'=c/v' ,т.к v'<v, то λ'> λ
Закон
сохр.E для фотона: hv+Eo=hv'+E Eo=moc2
Закон
сохр.импульса для фотона: p+0=p'+pe ;
p=hv/c ; p'=hv'/c ; p=h/ λ ; p=h/ λ'
Измен.
λ рассеян.из: .λ= λ'- λ=2
λк sin2 Θ/2 .λ завис.от Θ, не зав.от λ пад.вещ-ва
λк=h/me*c λк=6,63*10-34/9,1*10-3 * 3*108
= 2,4*10-10 — Комптоновская λ электрона
e',на котором
рассеив.γ 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+ρ)/c Ee-энергетич.освещ.поверхн. Ρ-коэф.отраж.света
пусть
на поверх S падает n фотонов, то ρN-отразится, (1- ρ)N-поглотится
p фотона: hv/c, то hvN/c - hvρN/c -импульс поглощ.фотонов
2hv/c
* ρN
- импулься
отражен.фотонов
2hv/c
* ρN + hvN/c - hvρN/c = hvρN + hvN/c = hvN/c
* ( ρ+1)-полный импульс
Свет.давлен:
p=p/S = hvN/cS *
( ρ+1) p=Ee/c * ( ρ+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: meVnrn=nh/2П На e со стороны ядра действ.кулун.сила
(1)mV2/rn=1/4Пεo* e2/rn2
Правило
квантования: meVnrn=nh/2П, отсюда Vn=nh/2Пrnme
Подставим
это в (1):m*n2
h2/rn4П2rn2me2 = e2/4Пεorn2 отсюда, rn=n2 * h2εo/mee2
если
n=1,то rб=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=Eк+Eп Eк=mV2/2 (2)meVn2/rn=1/4Пεo* e2/rn2
Найдем
отсюда Vn2:
Vn2=e2/4Пεo rn me Подставим в (2): Eк=me* e2/4Пεo rn me2 =
e2/8Пεo rn ;Eп=-1/4Пεo * e2/rn
Подставим
в (3):E=e2/8Пεo rn - e2/4Пεo rn = e2/8Пεo rn - 2e2/8Пεo rn = -e2/
8Пεorn
E на любом
энергетич.уровне: -e2/
8Пεorn = -e2*П*me*e2/ 8Пεon2*h2*εo = -me*e4/8h2εo2n2
En=-1/n2
* me*e4/8εo2h2 ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПЕКТРЫ:При переходе e с одного
энерг.уровня
на другой, выделяется или поглощ.квант E:
hv=E2-E1
; E2= -1/n2 * me*e4/8h2εo2 ; E1= -1/n2 * me*e4/8h2εo2 ,
то
hv=me*e4/8εo2h2 * (1/n12
- 1/n22),то v=me*e4/8εo2h3 * (1/n12
- 1/n22) -формула Байлера
R= me*e4/8εo2h3 – постоянная Ридберга =
3,29*1015
(4)v=R(1/n12
- 1/n22) ; v=c/λ – подст.в(4):
λ=с/R(1/n12
- 1/n22) ,то 1/λ = R(1/n12
- 1/n22)/c
1/λ
=1,097 *
107(1/n12
- 1/n22) ; 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=Noe-λt e~2,72 Период полураспада-время,
за
которое начальн. число атомов радиоакт. вещ-ва уменьш.в 2 р. T1/2=0,693/λ
Активность
радиоактивного вещ-ва — число распадов ядер за 1 с (в СИ: Беккерель)
Постоянная
радиоактивного вещ-ва — вероятность распада каждого отдельного
атома
за секунду (λ) T=1/λ — 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 pатм. 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: Dб=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.
Ecв=.mc2 Дефект массы-разность
между суммой масс протонов и нейтр.
И
массой составленного из них ядра: .m=Zmp + Nmn – Мя ; Мя<Zmp + Nmn
Удельная
энергия связи-энергия, приходящ.на 1 нуклон: .Eуд=.Eсв/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:
azX-> A-4Z-2Y
+ α + (hv) ,т.е альфа распад уменьшает
число ядра на 4, а заряд — на 2
2)
бета-распад: на 1 клетку вправо: AZX-> AZ+1Y+0-1e 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:
Eбета=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 проис-
хождение.
Энергия частич — 1010 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+B- продукты реакции. Первая ядерная
реация:
147N+42a->189F->178O+11p
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
94Be+42a->146C+10n
Нейтрон
радиоактивен. Период его полураспада 12 мин.
Искусственная
радиоактивность-при добавлении в легкие ядра избыточных нейтронов.
AzX->AZ-1Y+0-1e+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/Ni-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: 31H+21H->42He+10n.
Проблема-
получить
высокую T и удержать ее до 1/10 с.
50.
Строение Солнца и звезд.
Основа
— термояд.реакции. Топливо-Водород и гелий. Солнце состоит из: зоная яд.реакц.,
зона
переноса энергии излучением, Фотосфера,Хромосфера,корона.
4
ядра водорода превращаются в 1 ядро гелия: 11H+11H->21H+01e+v
21H+11H->32He+y
Протон-протонный
цикл -> 32He+32He->42He+211H
+РИС
НА СТР.418
51.
Наша звездная система-Галактика...
Млечный
путь-светлая серебристая полоска на небе. Ядро-гигантское шаровое скопление.
T обращения Солнца вокруг ядра
Галактики-200 млн.лет Скорость=220 Км/с
Виды
галактик:спиральное,эллиптическое,чечевицеобразные,иглообразные,неправильные
Радиогалактики-излучают
радиоизл. Квазары-излучают Э-м излуч. Закон Хаббла: V=HR
H=50-80 км c-1 Мпс-1