- •2. Линзы. Вывод формулы линзы. Построение изображений в линзе. Линзы
- •Вывод формулы линзы
- •Построение изображений в линзе
- •3.Интерференция света. Амплитуда при интерференции. Расчет интерференционной картины в опыте Юнга.
- •4. Пространственная и временная когерентность. Оценить радиус когерентности солнечного света близи поверхности Земли. Радиус Солнца равен; среднее расстояние до Земли.
- •6.Интерференция в тонких пленках.
- •7. Явление полного внутреннего отражения. Световоды.
- •8.Применение интерференции. Интерферометр Майкельсона.
- •9. Применение интерференции. Интерферометр Фабри-Перо.
- •10. Просветление оптики.
- •10. Метод зеркал Френеля для наблюдения итнтерференции света. Расчёт интерференционной картины.
- •Бизеркало Френеля
- •12.Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом диске. Графическое решение.
- •13.Дифракция на одной щели. Как влияет на дифракцию Фраунгофера от одной щели увеличение длины волны и ширины щели?
- •16.Дифракция рентгеновских лучей. Условия Вульфа-Брэггов.
- •17. Физические принципы получения и восстановления голограммы.
- •18. Поляризация при отражении и преломлении. Формулы Френеля.
- •19. Двойное лучепреломление. Его объяснение. Нарисуйте ход луча в двоякопреломляющем одноосном кристаллею. Поляризация при двойном лучепреломлении.
- •20. Интерференция поляризованных лучей.
- •Xод луча при нормальном и наклонном падении.
- •22. Анализ поляризованного света. Закон Малюса.
- •23. Искусственное двойное лучепреломление. Эффект Керра. Оптический метод определения напряжений в образце.
- •24. Вращение плоскости поляризации. Поляриметр-сахариметр.
- •25.Рассеяние света. Степень поляризации рассеянного света.
- •26. Дисперсия света. Электронная теория дисперсии. Ход белого луча в призме. Вывод формулы для угла отклонения лучей призмой.
- •27. Излучение Вавилова – Черенкова.
- •28. Эффект Доплера в оптике.
- •29. Тепловое излучение.
- •31. Вывод законов теплового излучения (законов Вина, Стефана-Больцмана) из формулы Планка.
- •32. Оптическая пирометрия. Пирометр с исчезающей нитью.
- •34. Фотоэффект. Законы ф-та. Объяснение ф-та. Зависимость максимальной кинетической энергии фотоэлектронов от частоты света.
- •35. Фотоэффект.
- •36. Противоречие законов фотоэффекта з-нам классической физики. Ур-е Эйнштейна для ф-та. Внутренний ф-т. Применение ф-та.
- •37. Эффект Комптона.
- •38. Давление света. Вывод формулы для давления света на основе фотонных представлений о свете.
- •39. Тормозное рентгеновское излучение. График зависимости интенсивности от напряжения на лучевой трубке.
- •41. Дискретность квантовых состояний, опыт Франка и Герца, интерпретация опыта; квантовые переходы, коэффициенты Эйнштейна для квантовых переходов. Связь между ними.
- •42. Ядерная модель атома.
- •43. Постулаты Бора. Теория атома водорода по Бору. Расчет энергетических состояний атома водорода с точки зрения теории Бора.
- •44. Пользуясь соотношением неопределённости Гейзенберга, оценить минимальную энергию электрона в атоме водорода.
- •46. Спектры щелочных элементов. Дуплетная структура спектров щелочных элементов.
- •47. Опыт Штерна и Герлаха.
- •48. Эффект Зеемана.
- •49. Застройка электронных оболочек. Периодическая система элементов Менделеева.
- •50. Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли. Дублетный характер рентгеновских спектров.
- •51. Молекулярные спектры.
- •52.Комбинационное рассеяние света.
- •53.Люминисценция. Определение. Правило Стокса.
- •54. Оптические квантовые генераторы. Свойства лазерного излучения.
- •2. Свойства лазерного излучения.
- •56. Нелинейная оптика.
- •57. Атомное ядро: состав, характеристики, модели, ядерные силы. Масса. Размеры ядер.
- •59. Ядерные реакции.
- •62. Фундаментальное взаимодействия. Элементарные частицы, их классификация, методы решения. Законы сохранения в физике элементарных частиц.
- •63.Космическое излучение.
- •61. Ядерный магн. Резонанс.
43. Постулаты Бора. Теория атома водорода по Бору. Расчет энергетических состояний атома водорода с точки зрения теории Бора.
Первый постулат Бора: Атомы могут длительное время находиться только в определенных, так называемых стационарных состояниях, в которых атом не излучает и не поглощает энергию. Энергии стационарных состояний …образуют дискретный спектр.(2) Момент импульса электрона в этих состояниях должен быть целым кратным от постоянной Планка.
Второй постулат Бора: При переходе атома из одного начального стационарного состояния с энергией в другое конечное состояние с энергиейпроисходит излучение кванта света, причем.(3),
–условие орбит
–условие частот
Электроны в атомах совершают орбитальное движение вокруг ядра под действием кулоновских сил. Но орбитами могут быть только стационарные, определяемые условиями квантования. Действует 2-ой закон Ньютона: (4).
Совместное решение (2) и (3) дает:
Зная иможно найти:,
, можно найти полную энергию электрона в атоме водорода:
(5).
Спектральные линии возникают при переходе электронов с одного уровня на другой (более низкий), а энергия, испускаемая квантом, равна разности энергий этих двух уровней:
(6),
, здесь h - постоянная Планка, равная 6,625 *10-34 Дж.с. Из (6) и (13) следует, что длины волн спектральных линий атома водорода описываются формулой, аналогичной (1): (7).
Cравнивая (1) и (7), можно вычислить постоянную Ридберга: (8), гдеe - заряд электрона, m - его масса, - электрическая постоянная, равная 8,85*10-12 Ф/м.
Расчет энергетических состояний атома водорода: эВ
Физический смысл спектральных линий – монохроматические излучения, возникающие в результате перехода атома в данное состояние из всех возможных возбужденных состояний, расположенных выше. На рис. изображены уровни энергии атома водорода, а стрелками обозначены переходы между уровнями, соответствующие спектральным линиям. Из рисунка видно, что линии в спектре водорода можно разложить по сериям: для всех линий серии, значение остается постоянным, а m может принимать значения любые от m= n+1 до .
В спектр испускания атома водорода входит несколько серий, расположенных в различных областях спектра:
а) серия Лаймана - крайняя ультрафиолетовая область,где n=1, m=2,3,.....;
б) серия Бальмера - видимая и близкая ультрафиолетовая область
, где n=2, m=3,4,5,....;
в) серия Пашена - инфракрасная область спектра , где n=3, m=4,5,6....;
г) серия Брэккета - инфракрасная область спектра , где n=4, m=5,6,7,....;
д) серия Пфунда - инфракрасная область спектра , где n=5, m=6,7,...;
Как видно из рисунка, головными линиями каждой серии являются линии, длины волн которых могут быть рассчитаны по формуле: (9)
Переходы, обозначенные жирными линиями, соответствуют головным линиям серии и определяются формулой (9): переходы на заштрихованные уровни соответствуют границе серии и определяются формулой (7) , если в ней m=, то их длины волн выразятся формулой: (10) Особый интерес представляет граница серии Лаймана. Зная частоту граничной серии Лаймана, можно определить энергию, необходимую для отрыва электрона от атома водорода, находящегося в нормальном или основном состоянии с n=1. Эта энергия называется энергией ионизации и вычисляется по формуле:
Метод квантования: орбиты электронов, соответствующие стационарным состояниям атомов, являются одними из возможных по классической механике орбит. Метод отбора орбит, соответствующих стационарным состояниям и называется методом квантования. Условие для круговых орбит: . Движение по эллипсу более сложное. Метод был обобщен Зоммерфильдом. Он показал, что квантовых условий должно быть столько, сколько степеней свободы имеет рассматриваемый тип движения. Под действием внешних воздействий эллиптическая орбита прецессирует и движение имеет три степени свободы. Зоммерфильд ввел еще два квантовых числа:l – орбитальное и m – магнитное квантовое число. l - орбитальное квантовое число, которое при заданном принимает значения l=0,1,...,n-1, т.е. всего n значений, и определяет момент импульса электрона в атоме и определяет форму орбиты. Главное квантовое число n определяет энергетические уровни электрона в атоме и может принять любые целочисленные значения, начиная с единицы: n=1,2,3,... - магнитное квантовое число, которое при заданном может принимать значения, т.е. всего 2 значений. Оно определяет проекцию момента импульса электрона на заданное направление, причем вектор момента импульса электрона в атоме может иметь в пространстве2l+1 ориентаций.