
- •2. Интерференция света. Условия максимума и минимума интерференции. При каком соотношении между длиной когерентности и оптической разности хода возможно наблюдение интерференции света?
- •3. Дифракция света. Дифракция Френеля на круглом отверстии и на диске.
- •5. Дифракция на пространственной решетке. Понятие о рентгеновском спектральном анализе и о рентгеновском структурном анализе вещества.
- •9. Применение явления поляризации света в устройствах отображения информации на жидких кристаллах. ....
- •10. Дисперсия света-: Виды дисперсии света. Дисперсионные спектральные приборы. –
- •11. Основные постулаты сто (постулаты Эйнштейна). Преобразования Лоренца.
- •12. Следствия сто: относительность одновременности, релятивистские изменения интервала времени и интервала длины, релятивистский закон сложения скоростей.
- •13. Эффект Доплера. Красное и фиолетовое смещение спектральных линий.
- •14. Дайте определение светового потока и наименование световой и энергетической единиц измерения его в си.
- •23. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля. Поясните этот принцип на примере точеч-го источника света.
- •32. Кольца Ньютона и расчетная формула для радиусов темных колец Ньютона.
- •35. Запишите условие главных максимумов интенсивности света при дифракции на дифракционной решетке (формулу дифракционной решетки). Приведите график зависимости интенсивности света от угла дифракции.
- •37. Запишите выражение для интенсивности естественного света, пропущенного через поляризатор и анализатор без учета потерь света.
- •38. Запишите выражение для интенсивности естественного света, пропущенного через поляризатор и анализатор с учетом потерь света.
- •39. Запишите формулу, описываюгцую поглощение света веществом (закон Бугера-Ламберта-Бера).
- •40. Изобразите ход лучей при интерференции света от двух источников (опыт Юнга). Вычислите оптическую разность хода двух интерферирующих лучей. Какой вид будет иметь интерференционная картина?
- •42. Изобразите ход лучей при интерференции света в тонких пленках. Вычислите оптическую разность хода двух интерферирующих лучей. Какой вид будет иметь интерференционная картина?
- •44. Изобразите ход интерферирующих лучей при получении колец Ньютона. Вычислите оптическую разность хода двух интерферирующих лучей. Какой вид будет иметь интерференционная картина?
- •46. Изобразите ход лучей в интерферометре Жамена. Вычислите оптическую разность хода двух интерферирующих лучей. Какой вид будет иметь интерференционная картина?
- •47. Изобразите дифракционный спектр, который получается при дифракции белого света на дифракционной решетке. Назовите главное отличие дифракционного спектра от дисперсионного спектра.
- •48. Изобразите схему установки для получения плоской голограммы. Поясните ход лучей на этой схеме. Вопрос 6!
- •50. Изобразите ход отраженного и преломленного луча, если свет падает на диэлектрик под углом Брюстера. Какими свойствами обладают эти лучи?
- •5 2. Изобразите ход лучей белого свет через призму. Где это явление применяется?
- •56. На поляризатор падает плоскополяризованный свет с интенсивностью i0 . Какова интенсивность света за поляризатором?
- •60. Чем обусловлено двойное лучепреломление в оптически анизотропном одноосном кристалле?
- •70) Тепловое излучение и его закономерности. Формула Релея-Джинса и сущность «ультрафиолетовой катастрофы». Квантовая гипотеза Планка.
- •1. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой света и не зависит от его интенсивности.
- •73) Давление света. Квантовое объяснение давления света. Формула для давления света.
- •74)Эффект Комптона.
- •75) Гипотеза Де Бройля.
- •77)Принцип неопределенности Гейзенберга. Какими соотношениями он выражается?
- •79)Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по квантовым состояниям. Периодическая система элементов Менделеева и ее особенности.
- •80. Понятие об энергетических уровнях молекул. Спектры молекул. Люминисценция
- •81)Поглощение света, спонтанное и вынужденное излучения. Инверсия заселенности уровней. Типы лазеров и принцип их работы.
- •83) Ядерные реакции
- •86)Энергетической яркость тела и наименование единицы измерения в си Дайте определение этой единицы измерения.
- •88)Дайте определение коэффициента поглощения (поглощательной способности) тела. Какое тело называется: а) абсолютно черным телом; б) серым телом; в) зеркальным телом?
- •89)Дайте определение радиационной температуры нагретого тела. Как радиационная температура связана с истинной температурой нагретого тела?
- •90)Дайте определение яркостной температуры нагретого тела. Как яркостная температура связана с истинной температурой нагретого тела?
- •93)Активность радиоактивного препарата, наименование единицы измерения в си и внесистемной единицы измерения. Дайте определения этих единиц измерения
- •99 Что означает λmax в законе смещения Вина? Дайте определение этой физической величины
- •104)От чего зависит скорость вылета электронов, испускаемых металлом при фотоэффекте? (а) от частоты V падающего света; б) от интенсивности падающего света, в) от напряжения, поданного на фотоэлемен
- •105)От чего зависит задерживающая разность потенциала u, при фотоэффекте? (а) от частоты V падающего света, б) от интенсивности падающего света; в) от напряжения, поданного на фотоэлемент)
- •107)Исходя из гипотезы о квантах света, получите формулу для эффекта Комптона. Как выражается комптоновская длина волны электрона?
- •108)При каком явлении фотон, соударяясь с электроном, передает ему только часть энергии? (а) при фотоэффекте; б) при световом давлении; в) при эффекте Вавилова-Черенкова; г) при эффекте Комптона)
- •113)Изобразите на рисунке схему опытов Лебедева. Какая физическая величина измерялась в этих опытах?
- •114)Изобразите на рисунке схему опытов Комптона. Какая физическая величина измерялась в этих опытах?
- •116)Изобразите на рисунке энергетическую четырехуровневую схему, используемую в гелий-неоновом лазере. Объясните принцип работы гелий-неонового лазера.
- •117)Каким волновым уравнением описывается электрон в «потенциальной яме»?
- •118) Запишите формулу Планка для спектральной плотности энергии излучения атомов в-ва.
- •119) Как записывается реакция ά-распад
80. Понятие об энергетических уровнях молекул. Спектры молекул. Люминисценция
Спектры молекул существенным образом отличаются от
спектров атома. В спектрах атомов сравнительно
небольшое число полос, расположенных в спектральной
линии, объединяются в серии, причем расстояние между
спектральными линиями убывают в конце. В спектрах молекул большое число спектральных линий объединяются в группы, причем в каждой группе спектральная линия с одного концарасположена настолько тесно, что вся группа приобретает вид полосы. Спектры молекул носят полосатый характер. Полосы объединяются в группы, в спектре молекул – несколько групп. В спектре молекул 3 законометрности: - линии объединяются в полосы, - полосы объединяются в группы, - в спектре может быть несколько групп. Эти 3 закономерности обусловлены 3 типами энергий, на которые можно разложить полную энергию молекулы. 1) вращательная энергия (энергия, обусловлена вращанием молекул как целого), 2) колебательная энергия (обусловлена колебанием ядер около положения равновесия), 3) энергия взаимодействия электронных оболочек с ядрами атомов Еэл; E=Eвр+Eкол+Eэл; Eэл>Eкол>Eвр, ν=∆E/h=∆Eвр/h +
+ ∆Eкол/h + ∆Eэл/h; ν=νвр + νкол + νэл. Эксперимент показывает, что все виды энергий квантованы.
В природе давно известно излучение, отличное по своему характеру от всех известных видов излучения (теплового излучения, отражения, рассеяния света и т. д.). Этим излучением является люминесцентное излучение, примерами которого может служить свечение тел при облучении их видимым, ультрафиолетовым и рентгеновским излучением, -излучением и т. д. Вещества, способные под действием различного рода возбуждений светиться, получили название люминофоров. Люминесценция—неравновесное излучение, избыточное при данной температуре над тепловым излучением тела и имеющее длительность, большую периода световых колебаний. Первая часть этого определения приводит к выводу, что люминесценция не является тепловым излучением, поскольку любое тело при температуре выше 0 К излучает электромагнитные волны, а такое излучение является тепловым. Вторая часть показывает, что люминесценция не является таким видом свечения, как отражение и рассеяние света, тормозное получение заряженных частиц и т. д. Период световых колебаний составляет примерно 10-15с, поэтому длительность, по которой свечение можно отнести к люминесценции, больше—примерно 10-10с. Признак длительности свечения дает возможность отличить люминесценцию от других неравновесных процессов. В зависимости от способа возбуждения различают: фотолюминесценцию (под действием света), рентгенолюминесценцию (под действием рентгеновского излучения), катодолюминесценцию (под действием электронов), электролюминесценцию (под действием электрического поля), радиолюминесценцию (при возбуждении ядерным излучением), хемилюминесценцию (при химических превращениях), триболюминесценцию (при тастирании и складывании некоторых кристаллов).
81)Поглощение света, спонтанное и вынужденное излучения. Инверсия заселенности уровней. Типы лазеров и принцип их работы.
атомы могут находиться лишь в квантовых состояниях с дискретными значениями энергии Е\, Е2, £з, •• ■ Ради простоты рассмотрим только два из этих состояний (/ и 2) с энергиями Е] и ЈV Если атом находится в основном состоянии /, то под действием внешнего излучения может осуществиться вынужденный переход в возбужденное состояние 2 (рис. 309, а), приводящий к поглощению излучения. Вероятность подобных переходов пропорциональна плотности излучения, вызывающего эти переходы.
Атом, находясь в возбужденном состоянии 2, может через некоторый промежуток времени спонтанно, без каких-либо внешних воздействий, перейти в состояние с низшей энергией (в нашем случае в основное), отдавая избыточную
энергию в виде электромагнитного излучения (испуская фотон с энергией hv — Ei — — Ei). Процесс испускания фотона возбужденным атомом (возбужденной микросистемой) без каких-либо внешних воздействий называется спонтанным (или самопроизвольным) излучением (рис. 309, б). Чем больше вероятность спонтанных переходов, тем меньше среднее время жизни атома в возбужденном состоянии. Так как спонтанные переходы взаимно не связаны, то спонтанное излучение некогерентно.
В 1916 г. А. Эйнштейн для объяснения наблюдавшегося на опыте термодинамиче ского равновесия между веществом и испускаемым и поглощаемым им излучением постулировал, что помимо поглощения и спонтанного излучения должен существовать третий, качественно иной тип взаимодействия. Если на атом, находящийся в возбужденном состоянии 2, действует внешнее излучение с частотой, удовлетворяющей условию Av = Ј2 — E\, то возникает вынужденный (индуцированный) переход в основное состояние / с излучением фотона той же энергии /rv = = Ei — Ei (рис. 309, в). При подобном переходе происходит излучение атомом фотона дополнительно к тому фотону, под действием которого произошел переход. Возникающее в результате таких переходов излучение называется вынужденным (индуцированным) излучением. Таким образом, в процесс вынужденного излучения вовлечены два фотона: первичный фотон, вызывающий испускание излучения воз бужденным атомом, и вторичный фотон, испущенный атомом. Существенно, что вторичные фотоны неотличимы от первичных, являясь точной их копией.
принцип детального равновесия, согласно которому при термодинамическом равновесии каждому процессу можно сопоставить обратный процесс, причем скорость их протекания одинакова. А. Эйнштейн применил этот принцип и закон сохранения энергии для излучения и поглощения электромагнитных волн в случае черного тела. Из условия, что при равновесии полная вероятность испускания (спонтанного и вынужденного) фотонов равна вероятности поглощения фотонов той же частоты, Эйнштейн получил выведенную ранее Планком формулу (200.3).
82)Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада.Явление радиоактивности
Радиоактивность атомных ядер. Как уже отмечалось, историю ядерной физики принято отсчитывать с 1896 г., когда французский физик А. Беккерель обнаружил, что
содержащий уран минерал обладает способностью засвечивать фотопластинку, завернутую в светонепроницаемую бумагу. Вскоре французские ученые, будущие лауреаты Нобелевской премии Пьер Кюри (1859—1906) и Мария Складовская-Кюри (1867—1934) обнаружили, что урановая смоляная руда обладает способностью давать излучение, в четыре раза превосходящее по интенсивности излучение урана, а в 1898 г. они выделили два новых химических радиоактивных элемента— полоний (28°Ро) и радий (иНа). В дальнейшем было установлено, что причиной, приводящей к засвечиванию фотопластинки, является самопроизвольный распад атомных ядер урана. В результате такого распада возникает особое излучение, названное радиоактивным, а само явление испускания радиоактивного излучения — радиоактивностью. В настоящее время под радиоактивностью понимают способность ядер самопроизвольно превращаться в другие атомные ядра с испусканием радиоактивного излучения. Радиоактивность подразделяется на естественную, источником которой являются изотопы, встречающиеся в природе, и искусственную, которая наблюдается у атомных ядер, являющихся продуктами ядерных реакций и не встречающихся в природе. Явление искусственной радиоактивности было открыто французскими физиками Ирен Жолио-Кюри (1897—1956) — дочерью Пьера и Марии Кюри — и ее мужем Фредериком Жолио-Кюри (1900— 1958) и отмечено Нобелевской премией в 1935 г. Принципиального различия между обоими видами радиоактивности нет, так как они подчиняются одинаковым законам. Изучение состава радиоактивного излучения позволило установить, что по проникающей способности его можно разделить на три различных компонента (рис. 13.10), которые впоследствии были названы по первым буквам греческого алфавита: альфа (а)-, бета (Р)- и гамма ьизлучениями. Исследования показали, что а-излучение представляет собой поток положительно заряженных ядер гелия Не++, р-излучение — поток электронов или позитронов, а-излучение — поток коротковолнового электромагнитного излучения. Альфа-распад. Типичным примером радиоактивного распада ядер является реакция
(13.17)
При а-распаде ядро урана-238 превращается в ядро с зарядовым числом Z = 90 и массовым числом А = 234,
ямы на глубине. Ее точная форма неизвестна, так как внутри ядра в мощном поле ядерных сил а-частица, по-видимому, теряет свою индивидуальность. Так как полная энергия а-частицы равна Еа, то именно с этой энергией будет двигаться а-частица на большом расстоянии от ядра, где электростатический потенциал спадает до нуля (см. рис. 13.11, а). Волновая функция а-частицы внутри ядра представляет стоячую волну с амплитудой В\. Вследствие туннельного эффекта эта волновая функция имеет за пределами электростатического барьера U = U(r) небольшой «хвост» с амплитудой В2. Следовательно, вероятность р обнаружить а-частицу за пределами барьера имеет вид
а
вероятность испускания а-частицы в
единицу времени, которая называется
постоянной
распада, будет
равна
— постоянная
распада, (13.23)
где п — число столкновений а-частицы с барьером в единицу времени. Величина, обратная постоянной распада, определяет среднее время жизни материнского ядра по отношению к а-распаду:
— среднее время
жизни ядра. (13.24)
Если в образце в
момент времени t
содержится
N ядер,
то число распадов в секунду (т. е. скорость
уменьшения числа ядер) равно N/т..
Поэтому
(13.25) Разделим переменные и выполним
интегрирование:
Потенцируя обе части последнего равенства, получаем
(13.26)
Постоянную интегрирования находим из условия, что в начальный момент времени ^ = 0 число ядер равно N0. В результате получим закон уменьшения числа ядер радиоактивного вещества: (13.27)
-закон
радиоактивного распада.
Экспериментальные исследования подтверждают справедливость полученного закона для всех трех видов распада. На рис. 13.12 представлена кривая радиоактивного распада, определяемая формулой (13.27). Время, в течение которого распадается половина начального числа атомных ядер, называется периодом полураспада (T\/z). Подставляя в формулу (13.27) значение N = N0/2 и t = = Ti/2, получаем уравнение связи между периодом полураспада и средним временем жизни ядер:
(13.28)