Билет №10

1. Плотность тока. Сила тока.

Силой тока называется ве­личина, характеризующая скорость переноса заряда частицами, которые создают ток, че­рез поперечное сечение проводника.

I = Δq / Δt,

где Δq — заряд, который переносится сво­бодными носителями заряда через попе­речное сечение проводника, Δt — интервал времени перенесения заряда.

Иногда для характеристики распределе­ния токов в проводниках удобно пользо­ваться физической величиной, которая на­зывается плотностью тока. Плотность тока измеряется отношением силы тока к пло­щади поперечного сечения проводника:

j = I / S. 

Единицей измерения плотности тока является ампер на метр квадратный (А/м²).

Понятно, что сила тока является скаляр­ной величиной. А вот плотность тока счита­ют величиной векторной: вектор плотности тока совпадает с направлением тока в про­воднике.

2. Опыт Боте.

Существование фотонов получило непосредственное подтверждение в опыте В. Боте. Тонкая металлическая фольга F помещалась между двумя симметрично расположенными счетчиками 1 и 2 (рис. 2.16).

 

Рис. 2.16. Схема опыта Боте 

Фольга освещалась слабым пучком рентгеновских лучей R, под действием которых сама становилась источником рентгеновских лучей (это явление называется рентгеновской флуоресценцией). Вследствие малой интенсивности первичного пучка число квантов, испускаемых фольгой, было весьма невелико. Попадание рентгеновских лучей в каждый из счетчиков вызывает немедленное срабатывание (меньше чем через  с) и приводит в действие специальный механизм, который делает отметку на движущейся ленте D. Если бы излучаемая энергия распространялась равномерно во все стороны, как это следует из волновых представлений, оба счетчика 1 и 2 должны были бы срабатывать одновременно и отметки на ленте приходились бы симметрично одна против другой. В действительности же наблюдалось совершенно беспорядочное расположение отметок. Это можно объяснить лишь тем, что из фольги F в отдельных актах излучения испускаются световые кванты, летящие то в одну, то в другую сторону. Таким образом, было экспериментально доказано существование особых световых частиц — фотонов, обладающих энергией и импульсом.

Билет №11

1. Вихревое электрическое поле.

Электрическое поле, образованное переменным магнитным полем, является вихревым, т.е. его силовые линии замкнутыми.

Вихревое электрическое поле имеет некоторые особенности:

1) поле проявляет себя через силовое воздействие на заряженные частицы, поэтому основной характеристикой вихревого электрического поля напряженность;

2) в отличие от электростатического поля, линии напряженности вихревого электрического поля являются замкнутыми. Направление этих линий можно определить с помощью, например, левой руки, как показано на рисунке.

3) в отличие от электростатического поля, работа вихревого электрического поля по замкнутой траектории не равна нулю (вихревое электрическое поле непотенциальные).

2. Модели атомов. Квантовые числа электрона в атоме.

Квантовые числа – энергетические параметры, определяющие состояние электрона и тип атомной орбитали, на которой он находится.

1. Главное квантовое число n характеризует общую энергию электрона и размер орбитали. Оно принимает целочисленные значения от 1: n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

2. Орбитальное (побочное) квантовое число l характеризует форму атомной орбитали и принимает значения от 0 до n-1: 0, 1, 2, 3, …, n-1.

• Орбитали с квантовым числом l=0 называются s-орбиталями;

• Орбитали с квантовым числом l=1 называются p-орбиталями (3 типа);

• Орбитали с квантовым числом l=2 называются d-орбиталями (5 типов);

• Орбитали с квантовым числом l=3 называются f-орбиталями (7 типов);

Электрон, обладая свойствами частицы и волны, движется вокруг ядра, образуя электронное облако, форма которого в s-, р-, d-, f-, g-состояниях различна.

Если l=0 (s-орбиталь), то электронное облако имеет сферическую форму и не обладает направленностью в пространстве.

Если l=1 (p-орбиталь) то электронное облако имеет форму гантели.

d- и f-орбитали имеют более сложную форму.

3. Магнитное квантовое число m характеризует количество орбиталей одинаковой формы и их ориентацию относительно внешнего электрического или магнитного поля. Квантовое число m принимает целочисленные значения в интервале –l, … –1, 0, +1, … +l. Для каждого значения разрешено 2l+1 значений числа m. Например, если l=1, то m имеет 2×1+1, т.е. 3 значения: –1, 0, +1.

4. Спиновое квантовое число s характеризует вращение электрона вокруг своей оси и принимает только 2 значения: +1/2 (↑) и –1/2 (↓).