- •1. Электрическое поле в вакууме. Напряженность и потенциал. Принцип суперпозиции.
- •Элект. Заряды, их свойства и носители.
- •Различаются:
- •2. Теорема Гаусса и ее применение для расчета электрических полей.
- •3. Электрическое поле в диэлектрике. Условия на границе раздела 2-х диэлектриков.
- •4. Проводник в электрическом поле. Электрическая емкость проводника и системы проводников.
- •5. Энергия системы электрических зарядов. Энергия электрического поля.
- •6. Постоянный электрический ток и условия его существования. Законы Ома и Джоуля – Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
- •7. Магнитное поле движущегося заряда. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение для расчета магнитных полей
- •3Акон Био – Савара[-Лапласа]
- •8. Действие магнитного поля на движущиеся заряды и на проводники с током. Закон Ампера. Магнитный момент.
- •Работа по перемещению контура с током в магнитном поле.
- •9. Магнитное поле в веществе. Условия на границе раздела двух магнетиков.
- •10. Теорема о циркуляции индукции магнитного поля и ее применение для расчета магнитных полей.
- •11. Энергия системы проводников с током. Энергия магнитного поля.
- •12. Явление электромагнитной индукции. Эдс индукции и механизмы ее возникновения.
- •Контур движется в постоянном магнитном поле
- •Контур покоится в переменном магнитном поле.
- •13. Уравнения Максвелла.
- •14. Гармонические колебания и формы их представления. Сложение гармонических колебаний. Биения, фигуры Лиссажу.
- •15. Гармонический осциллятор. Энергия гармонического осциллятора.
- •16. Осциллятор с трением. Режимы движения. Затухающие колебания и их характеристики.
- •Дифференциальное уравнение осциллятора с трением
- •Затухающие колебания и их характеристики
- •17. Вынужденные колебания осциллятора. Резонанс. Импеданс колебательной системы.
- •Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний
- •18. Волновые процессы и их разновидности. Волновое уравнение. Плоские гармонические волны.
- •Волновое уравнение.
- •Плоские гармонические волны и их характеристики.
- •19. Поперечные волны на непрерывной однородной струне. Волновое уравнение. Фазовая скорость волн. Импеданс струны.
- •20. Поперечные волны на границе раздела струн. Стоячие волны на струне.
- •21. Поперечные волны на дискретной струне. Явление дисперсии. Фазовая и групповая скорость волн.
- •22. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Плоские гармонические электромагнитные волны.
- •23. Импеданс среды для электромагнитных волн. Электромагнитные волны на границе раздела двух сред.
- •24. Интерференция волн от двух и многих когерентных источников.
- •25. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция света на щели.
- •26. Дифракция света на дифракционной решетке.
- •27. Поляризованный свет. Способы получения поляризованного света.
- •28. Тепловое излучение, его характеристики и закономерности. Подход Рэлея-Джинса. Гипотеза планка.
- •29. Фотоэффект и его закономерности. Формула Эйнштейна для фотоэффекта. Фотоны.
- •30. Гипотеза Луи де Бройля. Волновая функция. Принцип и соотношения неопределённостей. Гипотеза Луи де Бройля
- •Волновая функция
- •Принцип и соотношения неопределённостей
- •31. Уравнение Шредингера. Квантово-механическое описание свободных частиц.
- •32. Отражение частиц от потенциальной ступеньки. Туннельный эффект.
- •33. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме. Квантование состояний.
- •34. Частица в двумерной потенциальной яме. Вырождение состояний.
- •Вырождение состояний.
- •35. Квантовый гармонический осциллятор.
- •36. Квантование момента импульса. Орбитальный и собственный момент импульса частицы.
28. Тепловое излучение, его характеристики и закономерности. Подход Рэлея-Джинса. Гипотеза планка.
Любое тело с температурой >0 излучает в окружающее пространство.
В опыте с нагреванием тела было установлено, что с увеличением температуры тела одновременно увеличивалась степень его излучения. За счёт теплового излучения тела обмениваются энергией.
Тела не только поглощают, но и излучают и степень поглощения у различных тел различна.
Нарушение равновесия между телом и излучением приводит к возникновению процессов, автоматически восстанавливающих равновесие.
Характеристики теплового излучения
T, ΔS, вещество. Тепловое излучение характеризуется непрерывным спектром.
Для характеристики излучения вводится интегральная величина и своеобразная дифференциальная величина, которая характеризует спектральный состав излучения.
Интегральная величина: Энергетическая светимость
Применяется для оценки теплового излучения во всем интервале длин волн (или частот) от 0 до .
R – численно равна энергии излучаемой телом в единицу времени с единицы поверхности во всём диапазоне частот – мощность излучения с единицы поверхности.
R [ ] = [ ]
2 . Излучательная (испускательная) способность: выделим маленький частотный диапазон , тогда => =
Испускательная способность численно равна мощности излучения с единицы площади поверхности тела в интервале длин волн единичной ширины или плотности потока энергии в единичном интервале длин волн.
Излучательная способность сильно зависит от температуры излучающего тела. Она характеризует излучение только вблизи какой-либо длины волны или частоты .
3 .Вводится ещё одна величина характеризующая степень поглощения телом излучения
Е – полная энергия всего потока, - ее часть в определенном диапазоне. , и - та часть, которая поглотится. Тогда - поглощательная способность (для светового потока в небольшом интервале частот, который поглощается). 0≤ aν ≤1
Поглощательная, как и излучательная способность сильно зависит от температуры излучающего тела, длины волны .
Закон Кирхгофа
Если взять замкнутую систему тел с разными температурами, то постепенно температуры всех тел выровняются. Равновесие может быть достигнуто за счёт только теплового излучения.
Тела с большей t остынут с меньшей t нагреются ( за счёт поглощения)
Когда будет достигнуто равновесие, то количество поглощений и излучений в единицу времени станет одинаковым.
Из опыта было установлено, что тела с большей испускательной способностью должны и больше поглощать.
= = =…
- не зависит от природы тела, а является универсальной функцией частоты излучения(длинны волны) и температуры тел.
Модель абсолютно чёрного тела
Под абсолютно твердым телом подразумевается тело, способное поглощать всякое падающее на него излучение, не отражая и не пропуская его.
У этой сферы при любой t есть собственное тепловое излучение, излучение выходящее из отверстия с большей степенью точности похоже на излучение абсолютно чёрного тела.
Луч света, падающий в полость, испытывает многократное отражение от стенок полости. При каждом отражении от стенок происходит частично поглощение энергии. В результате, независимо от материала стенок, интенсивность вышедшего излучения оказывается во много раз меньше падающего первичного луча.
Развивая теорию теплового излучения, Д.Релей(1900 г.) и Д.Джинс (1905 г.) предложили рассмотреть каждую стоячую электромагнитную волну как объект с двумя степенями свободы, одна из которых - электрическая, а другая - магнитная.
Согласно классической теореме о равномерном распределении энергии по степеням свободы, в состоянии термодинамического равновесия на каждую степень свободы системы приходится в среднем энергия, равная , где Дж/К - постоянная Больцмана. Поэтому для равновесного теплового излучения при температуре на каждую стоячую электромагнитную волну частоты приходится в среднем энергия . В этом случае получаем . Полученную формулу для спектральной плотности энергии равновесного теплового излучения можно преобразовать к формуле Рэлея –Джинса для испускательной способности абсолютно черного тела: . Формула Рэлея-Джинса достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными об излучении абсолютно черного тела в области малых частот или больших длин волн и резко расходится с опытом для больших частот или малых длин волн излучения. Кроме того, интегрируя по всем частотам, мы получаем бесконечные значения для интегральной плотности энергии равновесного теплового излучения и для энергетической светимости абсолютно черного тела . Действительно . Отсюда следует, что классическая теория теплового излучения приходит к выводу о том, что при конечных значениях энергии излучения равновесие между веществом и излучением невозможно. Этот вывод противоречит опыту.
Логичное объяснение удалось найти благодаря гипотезе Планка. Планк предположил, что энергия веществом излучается не непрерывно, а порциями (квантами): E=hν. В результате теоретическая функция полностью совпала с экспериментальной. h=6,22* .
Поскольку энергия внутри вещества распределена статически, случайно
~exp(- ) ~exp (- )