16. Квантовые эффекты в микромире. Виды спектров. Спектральный анализ и его применение в технике и технологиях.

Излучение и поглощение электромагнитных волн атомами вещества подчиняется квантовым законам. При этом излучение характеризуется определенным спектром - набором частот электромагнитных волн. Спектры испускания соответствуют квантовым переходам с верхних уровней энергии на нижние, спектры поглощения — с нижних на верхние.

Оптические спектры — это спектры электромагнитного излучения в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазоне шкалы электромагнитных волн. Оптические спектры разделяют на спектра испускания (излучения), спектры поглощения, рассеяния и отражения.

Оптические спектры испускания получаются от источников света разложением их излучения по длинам волн спектральными приборами. Спектры поглощения, рассеяния и отражения обычно получают при прохождении света через вещество с последующим его разложением по длинам волн. Оптические спектры разделяют на линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий, полосатые, состоящие из отдельных полое, охватывающих каждая определенный интервал длин волн, и сплошные, охватывающие широкий диапазон длин волн.

Частота излучения или поглощения определяется законами:

hv=E₁-E₂где h = 6,625 • 10¹⁴ Джс — постоянная Планка; Е₁ и E₂ — энергии уровней, v— частота излучения (поглощения) электромагнитных колебаний.

Энергия излучения сплошных спектров (энергия излучения в единице объема) определяется законом Планка:

где k = 1,38-10^-23Дж-К^-1 — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура.

Спектральный анализ  — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др.

По спектральному анализу можно определить:

• Химический состав

• Температуру

• Наличие магнитного поля

• Приближение/удаление поля

• Вращение тела

17.Новые технологии передачи и хранения информации.

Голографическая память — это потенциально-возможная замена технологии повышенной емкости данных, сейчас наиболее используемой в магнитных и оптических носителях. В них данные записываются на один-два слоя при помощи отдельных питов. В голографической памяти, данные можно записывать по всему объему памяти при помощи различных углов наклона лазера. Нейронные сети – это одно из направлений исследований в области искусственного интеллекта, основанное на попытках воспроизвести нервную систему человека. А именно: способность нервной системы обучаться и исправлять ошибки, что должно позволить смоделировать, хотя и достаточно грубо, работу человеческого мозга (DVD, FMD ROM - накопители третьего тысячелетия, USB Flash Drive).

18. Физические основы акустики. Эволюция средств звукозаписи и воспроизведения звука.

Акустика — учение о звуке, т.е. об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, слышимых человеческим ухом. Частоты таких колебаний находятся в пределах 16—20000 Гц. Физической основой передачи звука является распространение малых приращений давлений в среде.

Звук играет важнейшую роль в жизни человека. Значительная деля информации выражается через звук, со звуком связана существенная сторона духовной жизни людей — музыка, вообще искусство, поэтому средства накопления и запоминания звуковой информации играют важную роль.

Звукозапись — процесс записи звуковой информации с целью ее сохранения и последующего воспроизведения. Звукозапись основана на изменении физического состояния или формы различных участков носителя записи — магнитной ленты, граммофонной пластинки, кинопленки и пр.

Ранее использовалась механическая запись звука, при которой резец или игла выдавливали или вырезали на поверхности движущегося носителя канав­ку, форма которой соответствовала форме записываемых звуковых колебаний. В процессе воспроизведения электропроигрывателем граммофонная игла, двигаясь по извилинам канавки, повторяла эти колебания и передавала их мембране или звукоснимателю, преобразовывавшего их в электрические колебания, которые затем усиливались и воспроизводились динамиком.

Появившиеся позже магнитные способы записи основаны на перемагничивании участков магнитной ленты, что выполнялось специальными магнитными головками при пропускании в них звуковых колебаний с последующим затем изменением напряженности магнитного поля, запоминавшихся носителем — магнитной лентой. Повторное перемещение магнитной ленты около считывающей магнитной головки возбуждало в ней электрические колебания, которые усиливались и воспроизводились динамиком.

В настоящее время все шире используются оптические способы записи и воспроизведения звуковой информации, основанные на записи звука с помощью лазерного луча, изменяющего рельеф звуковой дорожки, который затем считывается с помощью оптических систем. Этот способ отличается высокой плотностью информации, благодаря чему оказывается возможным в малом объеме записать весьма большой ее объем, высоким качеством записи и воспроизведения. Звукозапись широко используется в радиовещании, при воспроизведении всевозможных выступлений, концертов и т. п.

Патефон -механическое устройство для проигрывания граммофонных пластинок, в качестве привода применялся пружинный двигатель, а звукоусиление производилось с помощью раструба, скрытого внутри корпуса.(переносной граммофон) Качество звука невысокое.

Граммофон - прибор для записывания и воспроизведения звука с граммофонной пластинки. При вращении диска посредством пружинного механизма граммофонная игла движется по спирали диска и вызывает соответствующие колебания вибрирующей пластинки.

ФОНОГРАФ -  один из первых приборов для механической записи звука и его воспроизведения. Носитель записи - цилиндрический валик, обернутый оловянной фольгой или бумажной лентой, покрытой слоем воска; записывающий (и воспроизводящий) элемент - игла, связанная с мембраной. Применялся до 30-х гг. 20 в. На основе фонографа были созданы граммофон и патефон.

Компакт-диск - оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием компакт-дисков стали DVD.