- •Кинематика Системы отсчета
- •Классическая механика (поступательное движение)
- •Элементы релятивистской динамики
- •Опытные обоснования (броуновск. Движ., диффуз.)
- •Явление переноса в газах
- •Реальные газы
- •Основы термодинамики п Iе начало т.Д. IIе начало т.Д. Утем обобщения опытных фактов установлены законы энергетических превращений
- •Электромагнитное поле
- •Д вижение заряженной частицы в магнитном поле
- •Явление электромагнитной индукции
- •Закон Фарадея: . Самоиндукция Взаимоиндукция
- •Уравнения Максвелла в интегральной форме
- •Колебания
- •Сложение колебаний
- •Интерференция света
- •Дифракция на щели.
- •Д ифракционная решетка.
- •Тепловое излучение
- •Л e2 азеры
- •Фундаментальные взаимодействия (атомная физика)
- •Атомное ядро
- •Основы термодинамики п Iе начало т.Д. IIе начало т.Д. Утем обобщения опытных фактов установлены законы энергетических превращений
Интерференция света
Интерференция – наложение в пространстве двух или более волн, сопровождающееся перераспределением интенсивности (энергии), при котором в одних точках пространства наблюдается увеличение амплитуды колебаний (усиление света), а в других – ее уменьшение (гашение света). Условием когерентности является постоянство во времени разности фаз (φ1-φ2=const) и равные значение периодов колебаний (T1=T2).
Необходимое условие интерференции – когерентность волн.
где χ – обобщенная физическая величина, в случае электромагнитных волн имеющая смысл Е (напряженность электрического поля) или Н (напряженность магнитного поля).
Результирующая амплитуда электромагнитных колебаний в той или иной точке пространства
определяется разностью фаз
Интерференция в тонких пленках
Интерференция в клине (кольца Ньютона)
m - номер кольца.
Значению m = 0 соответствует центральное темное пятно.
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА
Д ифракция – это огибание препятствия световыми волнами. Она обусловлена интерференцией волн от вторичных источников за преградой (препятствием) – принцип Гюйгенса-Френеля.
Метод зон Френеля (из точки наблюдения М на волновом фронте вырезаются зоны Френеля радиусом ).
Дифракция Френеля (в расходящихся лучах)
круглое отверстие круглый диск
m – число открытых зон Френеля m – число закрытых зон Френеля
Дифракция Фраунгофера (в параллельных лучах)
Дифракция на щели.
СD = Δ = b sinφ = ± kλ, b – ширина щели, φ – угол дифракции, к = 1; 2; 3;…; λ – длина волны.
Д ифракционная решетка.
BC = Δ = (a+b) sinφ, d = a+b – постоянная решетки.
d d
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
Обычный свет имеет колебания во всех плоскостях, проходящих через линию луча. Поляризованный свет имеет колебания в одной плоскости – плоскости поляризации.
Способы поляризации:
1.Поляризация при отражении.
2. Избирательное поглощение (дихроизм).
3. Двойное лучепреломление (турмалин).
Основные законы:
закон Брюстера |
Закон Малюса |
|
|
Тепловое излучение
Тепловое излучение совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества и свойственно всем телам при температуре выше абсолютного нуля. Тепловое излучение характеризуется сплошным спектром, т.е. в спектре присутствуют все длины волн (или частоты) электромагнитных волн.
Основные характеристики теплового излучения
Энергетическая светимость тела – энергия , испускаемой телом за время и с площади поверхности по всем направлениям и по всему спектру частот:
, .
Спектральная плотность энергетической светимости – функция частоты и температуры , характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн) и определяет испускательную способность тела в определенном диапазоне частот при определенной температуре. Функция является плотностью энергетической светимости и математически определяется через энергетическую светимость в диапазоне частот :
.
Или по-другому её интеграл по всему спектру равен энергетической светимости: , или .
Связь спектральных плотностей и дается формулой:
.
Здесь – скорость света, длина волны.
Поглощающая способность тела – функция частоты и температуры , показывающая какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело , поглощается телом в области частот вблизи :
Основные законы теплового излучения
Закон Кирхгофа. Величины и могут сильно меняться при переходе от одного тела к другому, однако согласно закону излучения Кирхгофа отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты и температуры:
. (К)
По определению, абсолютно чёрное тело поглощает всё падающее на него излучение, то есть для него . Поэтому функция совпадает с излучательной способностью абсолютно чёрного тела и является универсальной функцией, вид которой определяется формулой Планка:
(П1)
Здесь используются фундаментальные физические постоянные: – скорость света, – постоянные Больцмана и Планка. При выводе этой формулы Планк использовал гипотезу о том, что существует для определенной частоты минимальная энергия фотона, которая вычисляется по формуле, которая то же носит его имя:
(П2).
Закон Стефана-Больцмана для абсолютно черного утверждает, энергетическая светимость тела не зависит от окружающих тел, а зависит только от температуры тела в четвертой степени:
(С-Б).
Здесь – постоянная Стефана-Больцмана, найденная экспериментально. Формула Планка (П1) позволяла выразить через фундаментальные постоянные экспериментально найденную константу .
З ависимости спектральной плотности энергии абсолютно черного тела от длины волны для различных температур.
Для не абсолютно черного тела используется закон Стефана-Больцмана с поправочным коэффициентом , называемым коэффициентом черноты или серостью тела: .
Для полированного алюминия - ε=0,04 – 0,06; асфальта - ε=0,93; сажи - ε=0,96.
Для серии распределений существует закономерность: экспериментально установленный закон Вина: м·К.
Для каждой кривой на рисунке температура Т и принимают свои разные значения, однако их произведение остается постоянным для всех кривых.
ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА ЧАСТИЦ
Волны де Бройля |
|
Дифракция микрочастиц |
Статистич. смысл: квадрат амплитуды волны является мерой вероятн. нахожд.частицы в данном единич. объёме простр. |
Корпускулярно - волновой дуализм ===>
= ==> соотношение неопределенности:
|
У равнение Шрёдингера (для стац. состоян.)
|
-
Свойства - функции:
-функция должна быть однозначной, конечной, непрерывной и подчиняться условию нормировки: .
Принцип соответствия: если h мало по сравнению с другими величинами той же размерности ( ), классич. закономерности не отличаются от квантовомеханических.
Стационарное уравнение для электрона в атоме водорода
Стационарное уравнение для гармонического осциллятора
Стационарное уравнение для микрочастицы в одномерной потенциальной яме
Нестационарное уравнение
РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Коротковолновое электромагнитное излучение (λ=10-12÷10-8 м).
Спектр представляет собой наложение линейчатого (характеристического) и сплошного (тормозного излучения, ограниченного со стороны коротких длин волн).
.
З АКОНОМЕРНОСТИ В ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ СПЕКТРАХ
В сериях К, L, M, N, O… содержатся линий Кα, Кβ, Кγ, …, Lα Lβ Lγ … .
Испускание рентгеновских квантов связано с частотой перехода электрона с n на m уровень (оболочку),
определяет серию и принимает значения ;
принимает целочисленные значения, начиная с m+1, и определяет отдельную линию.
С огласно закону Мозли: ,
где – частота линии характеристического излучения;
R – постоянная Ридберга;
Z – заряд ядра;
σ - постоянная экранирования;
ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ
Разность хода: .
Условие усиления: , где k =0,1,2,3…
(формула Вульфа-Брэггов).