3. Идея Планка о световых квантах. Фотоны. Масса, энергия и импульс фотонов. Корпускулярно-волновой дуализм.

В 1900 г. Макс Планк для объяснения распределения энергии по длинам волн предложил квантовую гипотезу: тела поглощают и излучают энергию не непрерывно, а отдельными порциями – квантами.

Фотон – это элементарная частица, энергия которой .

Е=hv – квантовая энергия (h=6,63* 10^-34Дж с – постоянная Планка).

Поскольку излучение ведётся порциями, а каждая порция энергии дискретна, то эту порцию можно считать частицей.

– масса

- импульс

– энергия

Эти частицы стали называться фотонами, а про излучение стали говорить, что оно обладает корпускулярно-волновым дуализмом.

Билет № 6.

1. Свободное падение тел. Путь и перемещение при свободном падении. Скорость и ускорение при свободном падении. Расчёт ускорения свободного падения Галилеем и Ньютоном. Равно ли время подъёма тела времени падения?

Свободным падением тел называется движение тела только под влиянием притяжения к Земле.

Опыты Галилея. Вначале Галилей установил, что свободное падение является равноускоренным движением. Падение тел происходит очень быстро. Поэтому для исследования движения необходимо измерять очень малые промежутки времени. В те времена это делать не умели. Галилей догадался, что можно как бы замедлить свободное падение, изучая скатывание шаров по наклонному желобу. При этом он получил формулу для вычисления пути S = . Галилей обнаружил, что шары одинакового диаметра, изготовленные из дерева, золота, слоновой кости, движутся по желобу с одинаковыми ускорениями а = . Итак, ускорения не зависят от массы шаров!

Далее учёный обнаружил, что с увеличением наклона желоба модуль ускорения увеличивается, но остаётся одинаковым для тел различных масс. Свободному падению соответствует движение по вертикально поставленному желобу. Следовательно, тела должны падать с одинаковым ускорением, не зависящим от их массы.

Для проверки своего предположения Галилей, по преданию, наблюдал падение со знаменитой наклонной Пизанской башни различных тел (пушечное ядро, мушкетная пуля и т.д.). Все эти тела достигли поверхности Земли практически одновременно. Таким образом, Галилей впервые доказал, что земной шар сообщает всем телам вблизи поверхности Земли одно и то же ускорение.

Опыт Ньютона. Особенно прост и убедителен опыт с так называемой трубкой Ньютона. В стеклянную трубку помещают различные предметы: дробинки, кусочки пробки, пушинки и т.д. Если теперь перевернуть трубку так, чтобы эти предметы могли падать, то быстрее всего промелькнёт дробинка, за ней кусочки пробки и, наконец, плавно опустится пушинка. Но если выкачать из трубки воздух, то всё произойдёт совершенно иначе: пушинка будет падать, не отставая от дробинки и пробки! Значит, её движение задерживалось сопротивлением воздуха, которое в меньшей степени сказывалось на движении, например, пробки. Кода же на эти тела действует только притяжение к Земле, то все они падают с одним и тем же ускорением. Конечно, на основании данного опыта ещё нельзя утверждать, что ускорение всех тел под действием притяжения Земли строго одинаково. Но и более точные опыты, проведённые с помощью самой совершенной современной экспериментальной техники, приводят к таким же результатам.

Итак, земной шар сообщает всем без исключения телам одно и то же ускорение. Если сопротивление воздуха отсутствует, то вблизи поверхности Земли ускорение падающего тела постоянно.

Ускорение, сообщаемое всем телам земным шаром, называют ускорением свободного падения.

g

[g] = м/с².

Пусть тело свободно падает с высоты h без начальной скорости ( ).

Т огда у₀ = h, _0у = 0, _у= - , а_у = - g и формула _у = _0у+ а_уt примет вид:

. (1)

− . (2)

В момент падения тела на землю у=0 и поэтому высота падения связана со временем падения формулой:

H = .(3)

Из формул (1) и (3) следует

= ,

Эта формула выражает зависимость скорости тела от высоты падения.

При свободном падении все тела движется с одним и тем же постоянным ускорением. Ускорение свободного падения направлено вертикально вниз; его модуль на Земле равен g 9,8 м/с².