К.П. Кондратюк

ФИЗИКА

методическое пособие для сдачи экзамена

издание первое

25 Вопросов

формулы для решений

УДК 54

ББК 22.3

Т81

Методическое пособие для сдачи экзамена по физике: третий семестр изучения, ответы на основные вопросы экзамена по физике.

Автор: студент 2 курса ИИиКТ, Кондратюк Кирилл

Общее содержание вопросов взято из лекций Г.Т. Комаровой.

Оглавление

Электромагнитные волны. Энергия электромагнитных волн. Интенсивность света. 5

Законы геометрической оптики. Полное внутреннее отражение. 6

Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух источников. 7

Интерференция в тонких пленках. Условия максимума и минимума. 11

Интерференция света. Кольца Ньютона. 13

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. 15

Дифракция Френеля на щели, круглом отверстии и диске. 18

Дифракция Фраунгофера на щели и на дифракционной решетке. 19

Поляризованный свет. Закон Малюса. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. 23

Поляризованный свет. Вращение плоскости поляризации. Двойное лучепреломление. 26

Тепловое излучение и его характеристики. Законы излучения чёрного тела. Закон Кирхгофа. 27

Тепловое излучение. Распределение энергии в спектре излучения чёрного тела. Теория Планка. Формула Планка. 29

Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. 31

Масса и импульс фотона. Давление света. Эффект Комптона. 34

Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. 37

Элементы квантовой механики. Временное и стационарное уравнение Шредингера. Ψ-функция. Частица в «потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками». 39

Модели атома Томсона и Резерфорда. Теория Бора для водородоподобных систем. 42

Водородоподобная система в квантовой механике. Принцип Паули. Периодическая система элементов Менделеева. 47

Образование энергетических зон в кристаллах. Энергетический спектр кристалла. Деление веществ на проводники, полупроводники и диэлектрики по зонной теории. 49

20)Собственная проводимость полупроводников. Примесная проводимость полупроводников. 51

21)Контакт электронного и дырочного полупроводников (p-n переход). Действие внешней разности потенциалов на p-n переход. 54

22)Основные свойства и строения ядра. Дефект массы и энергии связи ядра. Ядерные силы. 56

23)Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Законы сохранения при радиоактивном распаде. Правила смещения, α,β, γ – распад. 57

24)Ядерные реакции. Реакция деления ядра. Термоядерная реакция. 60

25)Элементарные частицы. Классификация элементарных частиц. Кварки. Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц. 62

Электромагнитные волны. Энергия электромагнитных волн. Интенсивность света.

Всё окружающее пространство пронизано электромагнитным излучением. Процесс распространения в пространстве вихревых переменных электрических и магнитных волн называется электромагнитной волной.

К такому выводу приводит теория электромагнитного поля, созданная Максвеллом. Из его уравнений в дифференциальной форме для векторов напряженности электрического и магнитного поле получают волновое уравнение, которое описывает распространение электромагнитных волн в однородной изотропной среде.

– электрическая и магнитная постоянные; и – диэлектрическая и магнитная проницаемость среды, где распространяется волна.

Решением этим уравнений являются функции, описывающие волну.

и – амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей волны, – круговая частота волны, – волновое число, – начальные фазы колебаний в точках с координатой .

Из решения волнового уравнения можно получить скорость распространения волны в среде:

Колебания электрического и магнитного векторов происходят в одной фазе перпендикулярно направлению распространения волны, то есть электромагнитные волны – это поперечные волны. Амплитуды векторов связаны с соотношением:

Предположение Максвелла о возможности существования электромагнитных волн было подтверждено опытом Герца (1888). Спустя 12 лет Попов положил начало радиотехнике, осуществив с помощью электромагнитных волн передачу сообщения на 250 метров.

Электромагнитные волны переносят энергию. Энергия электромагнитного поля складывается из энергий электрического и магнитного полей.

Плотности энергий электрического и магнитного полей в каждый момент времени одинаковы, то есть . Поэтому .

Умножив плотность энергии на скорость распространения волны в среде, получим плотность потока энергии:

Интенсивность волны – это среднее значение плотности потока энергии, которую переносит волна в единицу времени через единицу площади, расположенной перпендикулярно скорости распространения волны.

Простейшей системой, излучающей электромагнитные волны, является электромагнитный диполь.