КОЛИВАННЯ ТА ХВИЛІ

Гармонічні коливання та їх характеристики. Подання гармонічних коливань в комплексних формах

Коливання – цебудь-який процес зміни величини, які періодично повторюються.

Хви́ля— зміна стану середовища (збурення), яке поширюється в просторі й переносить з собою енергію.

Гармонічними коливаннями називаються періодичні коливання фізичної величини, які відбуваються згідно із законом

x=Asin(wt+φ)

деA- амплітуда( макс відхилення від положення рівноваги), t — час,ω — циклічна частота коливань, φ–початковафаза коливань.(wt+φ) – фаза коливань

Циклі́чною або кутово́ю частотою називається кількість коливань або обертань, яке фізичне тіло здійснює за час 2π секунд.

Вона зв'язана із лінійною частотою ν й періодом T формулами

Періодом коливань називається величина

Лінійна частота коливань визначається, як

=1Гц

Початкова фаза-величина,яка визначає Х в момент часу (Т=0) до початку спостереження

Механічне коливання — такий вид руху тіла, під час якого воно багаторазово проходить одні й ті самі положення.

Коливання називаються гармонічними, якщо їх характеристики (наприклад, зміщення тіла з положення рівноваги) змінюються у часі за законом синуса або косинуса.

Вільними (власними) називаються коливання, які здійснює тіло за рахунок початкової енергії, без зовнішньої дії під час коливань

Вимушеними –це коливання, які підтримуються в системі без втручання зовнішніх сил.

Автоколивання – це коливання, які підтримуються в системі завдяки зовнішніх неперіодичних сил за допомогою зворотного зв’язку.

Параметричні коливання – це коливання,які виникають в системі зі змінною одного з параметрів (амплітуди, частоти, фази).

Рух- зміна положення в просторі з часом. Параметри руху швидкість та прискорення. Миттєва швидкість залежить від часу : v=-Awcos(wt+φ)

Механічні гармонічні асцелятори. Перетворення енергії при гармонічних коливань

Гармонічним асцилятором називається фізичний об'єкт, еволюція якого з часом описується диференціальним рівнянням або це прилад, рух якого можна пояснити за допомогою рівняння диферент гармонічних коливань, коли джерелом є фізичний маятник. Фізичний маятник- це будь-яке тіло, центр мас не співпадає з віссю обертання.

де q — узагальнена координата гармонічного осцилятора, t — час, ω — характерна частота гармонічного осцилятора. Дві крапки над змінною означають другу похідну за часом. Величина q здійснює гармонічні коливання.

Гармонічний осцилятор із затуханням

При врахуванні сил тертя чи супротиву іншого роду, який призводить до дисипації енергії осцилятора й перетворенні її в тепло, рівняння гармонічного осцилятора змінюються. Зокрема дуже поширений випадок, коли сили супротиву пропорційні швидкості зміни величини q. Тоді рівняння гармонічного осцилятора набирає вигляду

.

Такі коливання затухають із часом згідно із законом

.

Диференціальне рівняння вільних згасаючих коливань та його розв’язання.

Згасаючі коливання-амплітуда з часом зміеншується

	Рівняння руху коливної очки вздовж осі Ох під дією ружної сили і сили опору , де - коефіцієнт опору.
,	Диференціальне рівняння згасаючих коливань і його розв’язок, х – зміщення коливної точки від середнього положення, - коефіцієнт згасання, - циклічна частота вільних незгасаючих коливань тієї самої системи, - частота згасаючих коливань, - амплітуда згасаючих коливань, - початкові амплітуда і фаза.
	Зв’язок коефіцієнта згасання з коефіцієнтом опору і масою коливної системи т.
		Частота згасаючих коливань, - частота цієї коливної системи без затухання.
	Умовна амплітуда згасаючих коливань.
	Час релаксації (час, за який амплітуда згасаючих коливань зменшується в е разів), Т- умовний період коливань, - число коливань, яке здійснюється за час
	Декремент згасання, А(t) та А(t+Т) – амплітуди двох послідовних коливань у моменти часу, що відрізняються на період.
	Логарифмічний декремент згасання, - час релаксації, Т- період згасаючих коливань, - число коливань, яке здійснюється за час зменшення амплітуди в е разів.

Добротність – це відношення енергії за 1 часу.

Рівнянняєдиференціальнимрівнянням другого порядку, яке

зв'язуєміж собою характеристики сил і параметриколивань. Йогорішеннями

є гармонійніфункції типу (цезрозумілеіз способу йогоотримання) і

тому воно називається диференціальним рівнянням гармонійних коливань.

Вільними згасаючими коливаннями називаються коливання, амплітуда яких зменшується з плином часу (завдякирозсіюванняменергіїколивної системи).

Електричний коливальний контур. Диференціальне рівняння вільних або власних електромагнітних коливань. Електричні кола змінного струма

Коливальний контур – це електричне коло, складене з резистора, ємність та індуктивність, в якому можливість коливання напруги й струму.

Вільними називаються коливання в системі, що виникають після виведення її із стану рівноваги і надаючи їй стану спокою.

Вимушеними електромагнітними коливаннями називаються коливання в колі під дією зовнішньої періодичної ЕРС. Змінна ЕРС виникає під час обертання замкненого провідника в однорідному магнітному полі.

Після підключення до конденсатора котушки індуктивності, отримаємо замкнене коло. Конденсатор почне розряджатися і в колі з'явиться електричний струм. Струм у колі не одразу досягне максимального значення, а збільшуватиметься поступово. Це зумовлено явищем самоіндукції. З появою струму виникає змінне магнітне поле. Це змінне магнітне поле породжує вихрове електричне поле в провіднику, яке внаслідок наростання магнітного поля діє проти струму і протидіє його миттєвому збільшенню (правило Ленца).

Формула називається формулою Томсона. Перетворення енергії в коливальному контурі приводить до зміни величини заряду, сили струму і напруги за законом синуса або косинуса. Тому такі електромагнітні коливання є гармонічними

Змі́нний струм — електричний струм, сила якого періодично змінюється з часом.

Друге правило Кіргофа – це сумма ЕРС= сумі спадів напруги на кожному зовнішньому приладі.

Вимушені коливання. Диференційні рівняння вимушених коливань. Резонанс механічних систем. Резонанс у полі змінного струму

Коливання, які відбуваються в системі під дією зовнішньої періодичної сили, називаються вимушеними.

Рівняння відоме з теорії диференціальних рівнянь як диференціальне

рівняннявимушенихколивань.Целінійнедиференціальнерівняння з

спеціальноюправоючастиною. Йогорозв’язокскладається з двохчастин:

х=х1+х2, де x = A e−β t cos ω t +α загальнийрозв’язокрівняння без

правоїчастини, x = A sin (ω t − α ) 2розв’язок

диференціальногорівняннявимушенихвстановленихколивань у вигляді:

x = A sin (ω t − α ), (21.3)

в якомунеобхідновизначитиамплітудуколивань А та початковуфазуколивань α. Частота вимушенихколивань ω визначаєтьсячастотоюпримушуючоїсили.

Механічним резонансом називають явище різкого зростання амплітуди вимушених коливань за умови, що частота зміни змушуючої сили збігається з частотою власних коливань системи.

Особливим проявом дії змушуючої сили є явище резонансу — стрімкого (різкого) зростання амплітуди вимушених коливань за умови збігу частоти власних коливань системи (або ) і частоти (або ), з якою змінюється змушуюча сила.

Коли у колі змінного струму досягнуто резонансу (RL = RC), то сила струму й напруга мають однакові фази (зсув фаз ф = 0) і коефіцієнт потужності максимальний:

При резонансі у послідовному колі напруги на індуктивному і ємнісному опорах повністю компенсують одна одну, тому такий резонанс називається резонансом напруг.

Автоколивання

Незгасаючі коливання утворюються в автоколивних системах.

Принциповим в автоколивній системі є те, що коливання виникають в

коливній системі, де можуть виникати вільні згасаючі коливання певної

частоти і в ній розсіяна частина енергія поповнюється за рахунок джерела

постійної або майже постійної енергії через пристрій зворотного зв’язку.

Частота автоколивань, на відміну від вимушених коливань, визначається

частотою коливань коливної системи.

Параметричні коливання – це коливання,які виникають в системі зі зміною одного з параметрів (амплітуди, частоти..).

Амплітуда- найбільше значення величини, яка періодично змінюється.

Модулювання – це метод дослідження явищ і процесів, що ґрунтуються на замінні конкретного об’єкта досліджень ( оригіналу).

Фазова модуляція – це схема перетворення при якому під керуванням вхідного сигналу змінюється фаза звичного синусоїда.

Принцип діє автоколивальної системи такий. Деякий пристрій 1, що є носієм запасу зовнішньої енергії (резервуар енергії) з’єднується з коливальною системою 3 за допомогою клапана 2. Лінія зв’язку резервуар—клапан—система одержала назву прямої, на відміну від ще однієї лінії зв’язку система—клапан, що називається зворотною лінією (або лінією зворотного зв’язку).

Додавання коливання Хвилі

Загальні закономірності хвильових процесів. Механічні хвилі в пружних середовищах. Поздовжні та поперечні хвилі їх характеристики. Рівняння сіносоїдальної хвилі. Диференціальне хвильове рівняння

Хвилямиабохвильовимипроцесаминазиваютьсяпроцеси

розповсюдженняколивань. Хвилідоситьрозповсюдженевприроді, побуті та

техніціявище. Природа хвильовогопроцесувизначається природою

коливань. Можуть бути механічні, наприклад, звукові, електромагнітніхвилі,

хвилігрипу, хвиліпліток та інші.

Механічні або пружні хвилі - це процес розповсюдження механічних

коливань в пружних середовищах. Механічні коливання частотногодіапазону від 14 Гц до 20 кГц призводять до суб’єктивного відчуття звуку в органах слуху, тому вони носять назву звукових коливань або просто звуку.

Відповідні до цього діапазону хвилі в пружних середовищах називаються

звуковими хвилями. Розділ фізики, що вивчає закономірності звуку та

звукових хвиль, називається акустикою. До акустичного діапазону відносять також інфразвук - коливання з частотами, нижчими від звукових, і ультразвук - коливання, частоти яких вищі ніж 20 кГц.

Коливання, що збуджуються в деякій частині пружного середовища,

завдяки наявності пружних зв’язків між частинками середовища,

розповсюджуються від джерела коливань на периферію, що сприймається як

хвильовий процес. Хвилі являють собою процес передачі енергії без переносу

речовини.

В хвильовому процесі існує два характерних напрямки: напрямок

коливань та напрямок їх розповсюдження. Якщо ці напрямки співпадають, то

хвилі називаються повздовжніми. У випадку, коли напрямок коливань та

напрямок їх розповсюдження взаємно перпендикулярні хвилі називаються

поперечними. Повздовжні хвилі можуть існувати в довільному пружному

середовищі. Поперечні хвилі розповсюджуються тільки в середовищах, що

противляться деформаціям зсуву, тобто в твердих середовищах. В рідинах

виникають особливі хвилі обумовлені нестискуваністю рідин, на їх

поверхнях існують так звані поверхневі хвилі.

Межа між збудженим та незбедженим середовищем зветься фронт хвилі. Напрямок розповсюдження хвилі завжди переходить до фронту хвилі

Фронт хвилі- межа між збудженим і не збудженим середовищем

Хвилі бувають плоскі і сферичними. Сферична-розповсюджується в усі напрямки, плоска – в один.

Довжина хвилі – це відстань яку проходить хвиля за одне коливання.

Хвилі поділяються на бігучі та стоячі.

Бігуча хвиля – переносить енергію.

Швидкість розповсюдження хвиль. Довжина хвилі

Відстань, на яку розповсюджується коливання в середовищі за час одного періоду, називають довжиною хвилі l (м), або довжина хвилі – це відстань між сусідніми точками хвилі, що коливаються в однакових фазах :

l = T =

Швидкість розповсюдження повздовжньої хвилі =, де Е – модуль Юнга, r - густина тіла. Швидкість розповсюдження поперечної хвилі =, де G - модуль зсуву. Так як Е > G , то повздовжні хвилі розповсюджуються у твердому тілі швидше, ніж поперечні.

Механічні хвилі в рідинах, в газах і в твердих тілах. Швидкість механічних хвиль енергія механічних хвиль

Механічні хвилі – це механічні коливання які існують в пружному середовищі.Механічні (пружні) хвилі це процес поширення коливань у пружному середовищі. Хвилі бувають поздовжніми і поперечними.

У випадку поперечної хвилі частинки середовища коливаються в напрямі, перпендикулярному до напряму поширення хвилі. Поперечні хвилі поширюються у середовищах, в яких виникають пружні сили при деформації зсуву, тобто в твердих тілах. Поперечна хвиля може поширюватися також на поверхні рідини.

У випадку поздовжньої хвилі частинки середовища коливаються у напрямі поширення хвилі. Поздовжні хвилі поширюються у середовищах, де виникають пружні сили при Деформація хстиску (розтягу), тобто у твердихтілах, рідинах і газах.

Звукові хвилі

Звук – це пружна хвиля, розповсюдження в середовищі від 16-20 Гц

Акустика розглядає інтервал частот від 16 Гц до 20000 Гц – це звуковий діапазон. Коливання, нижчі, ніж 16 Гц, називають інфразвуками, вищі 20 кГц – ультразвуками.

Звук передається пружним середовищем у вигляді хвиль. Швидкість звуку залежить від пружних властивостей середовища, його густини та температури.

Поділяється на об’єктивну та суб’єктивну.

Обєктивнй – це відношення енергії до одиниці площі за 1 часу.

Суб’єктивний: висота звуку, висота тону, тембр – розподіл енергії по частотам.

Реверберація – поступове зменшення звуку.

Весь звук поділяється: високі, низькі, середньо частотні.

Найпростішим типом звуку є звук, в якому тиск у кожній точці простору змінюється за синосуїдним законом, тобто здійснює гармонічні коливання з певною частотою. Частота — це кількість коливань певної точки звукової хвилі в секунду. Одному циклу коливання в секунду відповідає величина 1 Гц

Діапазон від 16 Гц до 20 кГц називають чутним діапазоном. Звуки з частотами до 16 Гц називаються інфразвуком, понад 20000 Гц — ультразвуком. Звуки з частотою 109-1013 Гц називають гіперзвуком.

Розповсюдження звуку є адіабатичним процесом, тобто коливання тиску й густини відбувається швидше, ніж встигає вирівнятися температура. Це означає, що локальна температура змінюється разом із густиною - при стискуванні відбувається нагрівання, при розширенні охолодження.

Межа чутності- мін енергія, яка знатна розгойдати барабанну перетинку.

Больовий поріг – макс енергія за якої руйнується барабанна перетинка.

Рівень чутності вимірюється в фонах, децибелах

Пружні хвилі — пружні деформації, що поширюються в твердих, рідких і газоподібних середовищах.

Звукові частоти – низькі, середні, високі.

Особливості розповсюдження – відбивання, заломлення, дифракція. Акустика – наука про особливості розповсюдження звуку в різних середовищах.

Принцип суперпозиції. Стоячі хвилі

Якщо середовище в якому поширюється декільна хвиль, лінійне – то до них застосовується принцип суперпозиції: пр. поширенні в лінійному середовищі декількох хвиль, кожна із них буде поширюватися так, наче інші хвилі відсутні.

Стоячі хвилі - це хвилі, які утворюються при накладанні двох біжучих хвиль, що поширю-ються назустріч одна одній з однаковими частотами і амплітудами.

в стоячій хвилі є ряд нерухомих вузлових точок, які розміщені на відстані півхвилі одна від одної. Частинки між вузлами коливаються з різними амплітудами, від нуля у вузлі до подвійної амплітуди у пучноcті. Всі частинки одночасно проходять через положення рівноваги і одночасно досягають максимальних відхилень, отже, коливаються в однакових фазах

Дисперсія хвиль. Поширення хвиль в середині з дисперсією. Фазова та групова швидкість. Ефект Доплера

1. Закон геометричної оптики – в однорідному середовищі світло розповсюджується прямолінійно.

Дисперсія – це залежність показника заломлення від середовища, довжини хвилі. Дисперсії у вакуумі немає. U- групова швидкість,її можна визначити як швидкість розповсюдження групи хвилі, що утворюють в кожен момент часу хвильових пакет.

ЕфектДоплера– зміна частоти, яку сприймає або відчуває приймач при взаємному пересуванні приймача та джерела.

Фазова швидкість-це швидкість поширення даної фази коливань, тобто швидкість хвилі. У вакуумі u=v=c. якщофазовашвидкість в середовищі залежить від частоти – дисперсія хвиль

Електромагнітні хвилі. Диференційне рівняння електромагніт хвилі. Вектор Поінтіга. Шкала електромагнітних хвиль. Передача інформації задопомогою електромагнітних хвиль.

Електромагнітні хвилі це процес розповсюдження електромагнітних

коливань, взаємозв’язаних, взаємопороджуючих одне одного вихрових

електричних та магнітних полів; це електромагнітне поле, щорозповсюджується в просторі.

Вектор Пойнтінга, дорівнює енергії електромагнітного поля, що переноситься через одиницю поверхні, перпендикулярної до напрямку розповсюдження хвиль за одиницю часу в напрямку хвильової нормалі:

Теорема Пойнтінга стверджує, що якщо в середовищі випромінює

енергію джерело електромагнітних хвиль потужністю Р, то випромінювана

потужність дорівнює потужності теплових втрат в середовищі плюс потік

вектора Пойнтінга через поверхню, що охоплює джерело хвиль:

шкала електомаг хвиль: 1.радіодіапазон( викор у передачі інфо по тв. Та радіо, ділиться на низькі, середні, високі, надвисокі частоти) 2.інфрачервоний 3.світло(червоного-фіолетове) 4.ультрафіолет( над проникність, вбиває шкідливі бактерії),5.ренген 6. Гама промені γ( складова розкладу атома ядра)

червона межа фотоефекту-це макс довжина хвилі, при якій можливий фотоефект.

Передача інформації :джерело(генератор) виробляє коливання високої частоти.

Звукові коливання надходять в мікрофон і тут перетворюються в електричні коливання. У модуляторі відбувається процес перетворення незатухаючих

коливань у модульовані коливання.Після посилення модульовані коливання поступають в антену, яка служить для випромінювання електромагнітних хвиль.

Ці хвилі вступають в антену приймача і викликають коливання в резонуючому контурі Слабкі коливання високої частоти поступають в підсилювач, потім -

в детектор З детекторованих коливань виділяється низькочастотна (звукова) складова яка знову посилюється і передається на динамік.

Зауважимо також, що чим вище несуча частота, тим більш ши-

рокій інтервал частот може бути відтворений без спотворень.

Це одна з причин, чому зараз все більш широко використовується

діапазон коротких та ультракоротких хвиль.

Хвильова оптика. Характеристики джерела світла. Поглинання світла

В багатьох випадках світло проявляє себе як ефект маг хвиля в межах 390-770 нм

Досвід показує, що коефіціент поглинання залежить від частоти хвилі - іншими словами, поряд з дисперсією коефіцієнта заломлення є дисперсія коефіцієнта

поглинання.

У атомів і молекул є не одна власна частота,

а набір власних частот Поблизу кожної з цих

частот коефіцієнт поглинання різко зростає. Вимірювання коефіцієнта поглинання є єдиним методом визна-

розподілу власних частот атомів, молекул, кристалів і т. п.

У твердих тілах або розчинах завдяки сильному взаємо-

дії між атомами або молекулами області аномальної

дисперсії уширяется і перетворюються на смуги поглинання,

між якими лежить область частот, поглинають слабких.

На цьому заснована дія світлофільтрів. Це пластини з

скла з присадками тих чи інших солей, плівки з пластмас,

містять деякі органічні барвники, або розчини

барвників у воді, спирті та інших розчинниках. У залежності

від хімічного складу світлофільтр пропускає тільки визна-

ленну область частот, поглинаючи інші.

Когерентність світлових хвиль. Інтерференція світла.

Хвилі називаються когерентними, якщо вони мають однакову частоту і різниця їх фаз залишається постійною в часі:

φ  (φ₁ – φ₂)

Когерентніхвилівипромінюютьсялише лазерами. Когерентнісвітловіхвилівідіншихджерелможнаодержати штучно, розділяючихвилю (промінь) на двічастини і забезпечуючипроходження ними різнихшляхів до точки зустрічі. Для цьоговикористовуютьподвійніщілини, дзеркала, лінзи, призми, напівпрозорідзеркала.

Інтерференція – це явище перерозподілу енергії хвиль в просторі з утворенням стійких в часі областей максимуму і мінімуму енерґії, яке відбувається в результаті накладання когерентних хвиль.

Дифракція світла. Принцип Гегенца-Фронеле. Метод Зон Фронеля

Рентгенівські хвилі дифрагують на кристалічні решітці дифракція притаманна всім хвилям. Її використовують екологи для визначення забруднення середовища

Дифракцією світла називається явище відхилення світла від прямолінійного напрямку поширення при проходженні поблизу перешкод.

Принцип Гюгенса-Фронелі - кожен елемент хвильового фронту можна розглядати, як центр вторинного обурення, що породжує вторинні сферичні хвилі, а результуюче світлове поле в кожній точці простору буде визначатися інтерференцією цих хвиль.

Кожна точка стає джерелом в ізотропному середовищі, хвиля не змінюється.

Френель запропонував оригінальний метод розбиття хвильової поверхні S на зони, що дозволив сильно спростити рішення задач (метод зон Френеля). Чим більший отвір тим чіткіше видно головний максиму і мінімум.

Дифракція Франгофера на щілині та дифракційній решітці. Уявлення про голографію. Дифракція на кристалічнй решітці

Дифра́кціяФраунго́фера— дифракційна картина, яка спостерігається на великій віддалі від перешкоди, яку огинає світло, в області, де світлові хвилі можна вважати плоскими.

Голографія - ГОЛОГРАФІЯ, процес створення голограми. Одна або декілька фотографій накладаються на одну плівку або пластину з використанням інтерференції між двома частинами розщепленого променя ЛАЗЕРА. На перший погляд сформована модель безглузда, але при падінні на неї світла (у ідеалі випромінювання лазера, але можливо звичайного світла), відбите або заломлене світло відновлює тривимірне зображення (або зображення). Дає уявне та дійсне зображення предмета. Особливість один знімок можна визначити розмір і відстань без вимірювань дає об’ємне зображення якщо є два джерела.

Дифракційна решітка - оптичний прилад, що працює за принципом дифракції світла, являє собою сукупність великої кількості регулярно розташованих штрихів (щілин, виступів), нанесених на деяку поверхню.

Поляризація світла. Поляризація при відбиванні та заломлення світла. Подвійне променезаломлення в кристалах. Закон Малюса. Застосування поляризації в техніці

Поляризатором називається пристрій, який перетворює природне світло в поляризоване. Поляризатори мають властивість пропускати світлові хвилі з коливаннями вектора , який лежить тільки в одній площині

Природне світло є не поляризоване. Кут Брюстера-так заломлений промінь і відбитий поляризовані, якщо тангенс кута = відносному показнику заломлення, тоді відбитий та заломлений промені поляризовані

Закон Малюса — залежність інтенсивності лінійно-поляризованого світла після його проходження через поляризатор від кута між плоскістю поляризації падаючого світла і поляризатора.

Анізотропія - неоднорідність

Поляризація світла – це така його властивість, яка характеризується просторово-часовою впорядкованістю орієнтації векторів напруженостей електричного та магнітного полів.

Якщо природне світло падає на межу поділу двох діелектриків (наприклад, повітря і скло), то частина його відбивається, а частина заломлюється в другому середовищі

Ступінь поляризації (виділення світлових хвиль з означеною орієнтацією електричного і магнітного векторів) залежить від кута падіння променів і показників заломлення речовин

Всі прозорі кристали (крім кристалів кубічної системи, які оптично ізотропні) здатні до подвійного заломлення променів, тобто промінь світла, що падає на поверхню кристала , роздвоюється в ньому на два заломлені промені, які в загальному випадку мають різні напрями.

Квантова оптика

Теплове випромінювання.ЗаконКіргофа. Випромінювання абсолютного тіла. Закон Стефана-Больцмана, Віна

Теплове випромінювання — випромінювання всіх тіл, які мають температуру вище абсолютного нуля.

Інфрачервоне випромінювання – це теплове випромінювання.

Особливість випромінюється стільки скільки поглинає тіло.

Поглинальна здатність–це відношення поглинутої енергії до падаючої.

Абсолю́тно чорне ті́ло — фізична абстракція, що вживається у термодинаміці; тіло, яке цілком поглинає проміння (всіх довжин хвиль), що падає на нього. Не зважаючи на назву, абсолютно чорне тіло може випускати теплове випромінювання. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла визначається тільки його температурою.

Закон Стефана-Больцмана дає залежність енергії випромінювання з одиниці площі поверхні в одиницю часу від ефективної температури тіла, що випромінює.

Віна закон випромінювання, закон розподілу енергії в спектрі рівноважного випромінювання (випромінювання абсолютно чорного тіла) залежно від температури

uv = v3 f (v/T),

Закон Кіргофа

Перший встановлює зв'язок між сумою струмів, спрямованих до вузла електричного з'єднання (додатні струми), і сумою струмів, спрямованих від вузла (від'ємні струми). Згідно з цим законом алгебрична сума струмів, що збігаються в будь-якій точці розгалуження провідників, дорівнює нулю.

Другий закон Кірхгофа встановлює зв'язок між сумою електрорушійних сил і сумою падінь напруги на резисторах замкненого контуру електричного кола. Згідно з цим законом алгебраїчна сума миттєвих значень електрорушійної сили всіх джерел напруги у будь-якому контурі електричного кола дорівнює алгебричній сумі миттєвих значень падінь напруги на всіх резисторах того самого контуру.

Пірометрія – це розділ фізики який вивчає методи без контактного вимірювання температури

Ускладання класичної теорії теплового випромінювання. Квантова гіпотеза Планта

Тепловим випромінюваннямназивається електромагнітневипромінювання, яке відбувається за рахунок хаотичного, теплового рухумолекул речовини

гіпотеза Планкастверджує, що гармонійний осциляторможе мати енергію цілочисельно кратну частоті, на яку він налаштований:W =hν , 2hν , 3hν , , Nhν

постійної Планка; v=c/λ- частота, на яку налаштованийосцилятор; λ– відповідна довжина хвилі випромінювання; с – швидкістьсвітла у вакуумі.

Фотоефект. Зовнішній фотоефект. Використання фотоефекту і техніці. Ефект Комтона

Фотоефект – явище взаємодії електромагнітного випромінювання з речовиною, в результаті якого енергія фотонів передається електронам речовини й останні переходять у новий енергетичний стан.

Розрізняють:

1) Зовнішній фотоефект – виривання електронів з речовини під дією світла.

2) Внутрішній фотоефект – перерозподіл електронів за енергетичними рівнями під дією світла(електромагнетного випромінювання).

Внутрішній фотоефект властивий деяким напівпровідникам і меншою мірою діелектрикам.

3) Ядерний фотоефект – це явище виривання нуклонів із ядра під дією жорсткого рентгенівського або випромінювання.

Досліди Столєтова показують, що:

1. Сила фотоструму насичення Iн (кількість електронів, вирваних з поверхні металу за 1с), який виникає при освітленні монохроматичним світлом, пропорційна світловому потоку, що падає на катод.

2. Швидкість фотоелектронів визначається частотою падаючого світла ? і не залежить від інтенсивності світлового потоку.

3. Для будь-якої речовини характерна мінімальна частота ?min , нижче якої фотоефект не спостерігається. Дану частоту світла називають червоною межею фотоефекту.

4. Явище фотоефекту безінерційне. Проміжок часу між початком освітлення і початком фотоструму не перевищує 10-9с.

А. Ейнштейн в 1905 році показав, що явище фотоефекту і його закономірності можуть бути пояснені на основі запропонованої ним квантової теорії фотоефекту. За законом збереження енергії:

hn = A +

Це рівняння Ейнштейна для зовнішнього фотоефекту (виражає закон збереження енергії).

Енергія падаючого фотона витрачається на виконання електроном роботи виходу А з металу і надання електрону,який вилетів, кінетичної енергії .

Енергія кванта має бути більшою ніж робота виходу А.

Мінімальна частота (червона межа), з якої для даної речовини починається фотоефект, дорівнює:

Комптон, досліджуючи розсіяння монохроматичних рентгенівських променів речовинами з легкими атомами (парафін, бор), виявив, що у складі розсіяного випромінювання поряд з випромінюванням початкової довжини хвилі λ спостерігається також випромінювання більшої довжини хвилі λ'. Довжина хвилі λ' розсіяного випромінювання більша за довжину хвилі λ падаючого випромінювання, причому різниця Δλ= λ' -λ не залежить від довжини хвилі λ падаючого випромінювання і природи розсіювальної речовини, а визначається лише величиною кута розсіювання

• маса спокою електрона.