- •1. Гармонический осциллятор, его закон движения, скорость, ускорение, возвращающая сила, энергия.
- •2. Маятники пружинный, математический, физический.
- •3. Сложение одинаково направленных гармонических колебаний с одинаковыми частотами. Метод векторной диаграммы. Биения.
- •4. Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
- •5. Свободные затухающие колебания. Логарифмический декремент. Апериодический процесс.
- •6. Вынужденные колебания. Резонанс
- •7. Волна, уравнение гармонической волны.
- •8. Перенос волной энергии, вектор Умова.
- •9. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла. Плоская электромагнитная волна.
- •Уравнения Максвелла для электромагнитного поля
- •Интерференция волн
- •Интерференция света
- •11. Интерференция света в тонких пленках, примеры ее наблюдения и применения.
- •Кольца Ньютона
- •Полосы равного наклона (интерференция от плоскопараллельной пластинки)
- •Применение интерференции света
- •12. Дифракция, условие её наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля и его применение для расчета дифракции света на узкой щели.
- •13. Дифракционная решетка, ее применение в качестве спектрального прибора.
- •14. Физические принципы голографии.
- •15. Поляризация света. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса. Примеры получения и применения поляризованного света.
- •16. Тепловое излучение, его характеристики: энергетическая светимость, испускательная и поглощательная способности. Цвет несамосветящегося тела. Абсолютно черное и серое тела. Закон Кирхгофа
- •17. Законы излучения абсолютно черного тела: Закон Стефана-Больцмана, закон Вина. Трудности классической физики при объяснении распределения энергии в спектре черного тела. Квантовая гипотеза Планка.
- •1. Закон Стефана-Больцмана:
- •2. Закон Вина:
- •18. Фотоэффект, красная граница, работа выхода электрона из металла, задерживающее напряжение. Квантовый механизм фотоэффекта, уравнение Эйнштейна.
- •19. Эффект Комптона, его квантовый механизм.
- •20. Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Фотоны. Взаимосвязь волновых и корпускулярных характеристик фотонов. Связь между корпускулярной и волновой картинами.
- •21. Волна де Бройля. Дифракция электронов. Статистический смысл волн де Бройля. Электронный микроскоп как пример практического использования электронных волн.
- •22. Соотношения неопределенностей как выражение корпускулярно-волнового дуализма и границ применения классической физики.
- •23. Состояние и уравнение движения квантовой частицы. Волновая функция, ее статистический смысл. Уравнение Шредингера.
- •24. Примеры применения уравнения Шредингера: частица в бесконечно глубокой потенциальной яме; гармонический осциллятор.
- •25. Развитие представлений о строении атома. Модель атома Резерфорда, ее недостатки.
- •26. Спектры испускания и поглощения атомов как источник информации об их строении и свойствах. Спектр атома водорода. Формула Бальмера.
- •27. Модель атома Бора, ее недостатки. Постулаты Бора. Энергетические уровни атома водорода и его спектр по модели Резерфорда – Бора.
- •28. Волновая модель атома водорода. Квантовые числа, их проявления в опыте. Периодическая таблица элементов Менделеева как отражение квантовых состояний электронов.
- •29. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазер.
- •30. Ядро атома: состав, размеры, плотность. Энергия связи ядра атома, удельная энергия связи.
- •31. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Виды радиоактивного распада. Экологические аспекты радиоактивности.
- •32. Ядерная реакция. Законы сохранения. Энергетический эффект. Реакция деления тяжелых ядер, термоядерная реакция, их применение в энергетике, экологические аспекты.
32. Ядерная реакция. Законы сохранения. Энергетический эффект. Реакция деления тяжелых ядер, термоядерная реакция, их применение в энергетике, экологические аспекты.
X + a = Y = b, X – ядро, мишень; a – частица, снаряд.
где X, Y – ядра атомов; a, b – частицы ( ) легких веществ.
X(a, b)Y
При ядерной реакции происходит перераспределение нуклонов, а их количественный состав сохраняется.
Законы сохранения:
1. Закон сохранения зарядового числа: 7+2=8+1; ΣZ = const.
2. Массовое число 14+4=17+1; ΣA = const.
3. Энергия: Е = const.
Eka – кинетическая энергия, необходимая для осуществления реакции;
Ekb – кинетическая энергия частицы b, может быть использована.
Энергетический эквивалент:
(Q>0 – выделение энергии; Q<0 – поглощение энергии).
При ядерной реакции выделяется Есв нуклонов в ядре атома, которая составляет МэВ.
При сжигании топлива выделяется энергия химической реакции, при которой происходит перераспределение атомов в молекулах, т.е. идут процессы взаимодействия на уровне электронных оболочек.
Энергия связи электрона с атомом составляет (1-10) эВ, таким образом, оказывается, что использование ядерного топлива по сравнению с химическим выгодно.
Реакция деления тяжелых ядер:
Деление тяжелых ядер энергетически выгодно.
Для возбуждения реакции деления ядру надо сообщить небольшую дополнительную энергию, чтобы из одной капли образовалось две (капельная модель Ядра).
X, Y – продукты деления, могут быть различны.
Тяжелые ядра по сравнению с более легкими содержат много нейтронов, в результате чего, продукты деления оказываются нестабильными и, превращаясь в стабильные ядра, излучают вторичные нейтроны.
В зависимости от схемы деления у этих вторичных нейтронов может быть разное число.
Для возбуждения реакции деления достаточно энергии связи нейтрона. Энергия активации деления значительно больше, поэтому деление вызывают только быстрые нейтроны. Появление вторичных нейтронов приводит к возможности развития цепной реакции.
Чтобы реакция могла превратиться в цепную, в каждом последующем акте должно участвовать все больше ядер, т.е. вторичные нейтроны должны встречаться с новыми ядрами и вызывать их деление. Понятно, что размеры делящегося вещества должны быть достаточными, чтобы нейтроны не успевали выйти за его пределы.
Критическая масса – минимальная масса делящегося вещества, в которой возможна цепная реакция.
На АЭС используется управляемая цепная реакция, где количество нейтронов, приводящих к следующей ступени реакции можно регулировать.
Элементы ядерного реактора:
1. Горючее (делящееся вещество);
2. Отражатели нейтронов (замедлители);
3. Поглощающий стержень (Cd, B).
Источником энергии солнца является термоядерная реакция. Температура внутри солнца на порядок меньше. Тс≈108 К. Реакции синтеза легких атомных ядер в более тяжелые, происходящие при сверхвысоких температурах (примерно 107 К и выше), называются термоядерными реакциями. Объединение легких ядер в более тяжелые сопровождается еще более значительным выделением энергии, в расчете на нуклон, нежели деление тяжелых ядер.