1. Явища самоіндукції. Енергія магнітного поля

Самоіндукція — явище виникнення електрорушійної сили в провіднику при зміні електричного струму в ньому. Знак електрорушійної сили завжди такий, що вона протидіє зміні сили струму. Самоіндукція призводить до скінченного часу наростання сили струму при вмиканні джерела живлення і спадання струму при розмиканні електричного кола.

Величина електрорушійної сили самоіндукції визначається за формулою ,де   — е.р.с.,   — сила струму, L — індуктивність. Знак мінус характеризує правило Ленца. Згідно з правилом Ленца в момент збільшення сили струму напруженість електричного вихрового поля напрямлена проти струму. Отже, в цей момент самоіндукція перешкоджає наростанню струму. Навпаки, в момент зменшення струму самоіндукція його підтримує.Індуктивність — фізична величина, що характеризує здатність провідника нагромаджувати енергію магнітного поля, коли в ньому протікає електричний струм.Позначається здебільшого латинською літерою L, у системі СІ вимірюється в Генрі.Дорівнює відношенню магнітного потоку Φ через контур, визначений електричним колом, до величини струму І в колі , тобто .

Енергія магнітного поля, створеного електричним струмом у колі, визначається формулою

.Індуктивність залежить від форми контура.

2. . Інтерференція світла

Інтерференція світла — перерозподіл інтенсивності світла в результаті накладення (суперпозиції) декількох світлових хвиль. Це явище супроводжується чергуванням в просторі максимумів і мінімумів інтенсивності. Її розподіл називається інтерференційною картиною.

Розглянемо дві плоскі хвилі з різними частотами: та

3. Взаємоперетвор. елемент частинок

π-мезони(піони)виявив Ферні:n→p+π^-; p→n+π⁺; p→p+π^{0 ;} m_π+- = 274m_e; m_π0=264m_e

в результаті процесів розпаду і процесів народження всі елементарні частинки можуть перетворюватись у найлегші частинки — нейтрино і фотони. Теоретично також очевидно, що нейтрино і антинейтрино також можуть перетворюватись у фотони. При цьому допускається, виходячи з узагальнень дослідних даних, що всі відомі елементарні частинки мають відповідні античастинки і можуть спонтанно перетворюватись у фотони або частинки, що розпадаються на фотони.Закон взаємоперетворення елементарних частинок можна сформулювати так: будь-які елементарні частинки можна повністю перетворити у фотони або безпосередньо, або в сукупності з відповідними античастинками. Тут спостерігається також взаємоперетворення частинок і фотонів. При всіх взаємоперетвореннях частинок виконуються всі універсальні закони збереження: енергії (маси), імпульсу, спіну та зарядів (електричного, баріонного і лептонного).

Існує 4 фундоментальні взаємодії: 1. гравітаційна(діє між всіма тілами, має характер притягання) 2. електромагн.(взаємодія між зарядами, має характер як притяг. так і відштов.) 3. ядерна(обумовлює притягання між нуклонами в ядрі) 4. слабка взаємодія(відповідає за вета-розпад) властивості ядерних сил: малий радіус дії 10^-14м; незалежать від знаку заряду, та його величини; властивість насичення(кожний нуклон може взаємод. з обмеженою кількістю ін.) аналогія з ковалентними звязками. Ядерна взаємодія обумовл. обміном π-мезонів між нуклонами. π-мезони(піони)виявив Ферні:n→p+π^-; p→n+π⁺; p→p+π^{0 ;} m_π+- = 274m_e; m_π0=264m_e

адрони — частинки, що беруть участь у всіх видах фундаментальних взаємодій. Вони складаються з кварків і поділяються, у свою чергу, на: мезони (адрони з цілим спіном, тобто бозони);баріони (адрони з напівцілим спіном, тобто ферміони). До них, зокрема, відносяться частинки, що становлять ядро атома, — протон і нейтрон.лептони — ферміони, які мають вид точкових частинок (тобто, що не складаються ні з чого) аж домасштабів порядку 10⁻¹⁸ м. Не беруть участь в сильних взаємодіях. Участь в електромагнітних взаємодіях експериментально спостерігалася тільки для заряджених лептонів (електрони, мюони, тау-лептони) і не спостерігалася для нейтрино. Відомі 6 типів лептонів.

Фундаментальні (безструктурні) частки :лептони ; кварки ; калібрувальні бозони. Кварки — фундаментальні частинки, з яких за сучасними уявленнями складаються адрони, зокрема протони та нейтрони. На сьогодні відомо 6 видів кварків: d,u,s,c,b і t.Кварки мають спін 1/2ħ де ħ - зведена стала Планка, та дробовий електричний заряд. Кожен кварк має також один з трьох кольорів (ще одне квантове число, подібно до спіну чи аромату). Кожному з шести кварків відповідає своя античастинка - антикварк.Навідміну від інших елементарних частинок, кварки мають не цілий, а дробовийелектричний заряд кратний 1/3 елементарного заряду.За масою розрізняють легкі: d,u,s та важкі: c,b і t кварки.Кварки беруть участь у кожному з чотирьох типів фундаментальних взаємодій.

билет 10

1. Закритий коливальний контурКолива́льний ко́нтур або коливний контур — електричне коло, складене з резистора, ємності та індуктивності, в якому можливі коливання напруги йструму. Коливальні контури широко застосовуються в радіотехніці та електроніці, зокрема в генераторах електричних коливань, в частотних фільтрах. Вони використовуються практично в кожному електротехнічному пристрої.Пусть конденсатор ёмкостью C заряжен до напряжения  . Энергия, запасённая в конденсаторе составляет Магнитная же энергия, сосредоточенная в катушке , где   — индуктивность катушки,   — максимальное значение тока.

Послідовний RLC-коливальний контур:v - джерело напруги,i - сила струму через контур, R - резистор в, L – індуктивність, C – ємність

2. Дифракція світла. Дифракційна решітка

Дифракцією світла називається явище відхилення світла від прямолінійного напрямку поширення при проходженні поблизу перешкод.

Види решіток

Відбивні: Штрихи нанесені на дзеркальну (металеву) поверхню, і спостереження ведеться у відбитому світлі

Прозорі: Штрихи нанесені на прозору поверхню (або вирізаються у вигляді щілин на непрозорому екрані), спостереження ведеться в прохідному світлі.

Фронт світлової хвилі розбивається штрихами решітки на окремі пучки когерентного світла. Ці пучки зазнають дифракцію на штрихах і інтерферують один з одним. Тому що для різних довжин хвиль максимуми інтерференції виявляються під різними кутами (обумовленими різницею ходу інтерферуючих променів), то білий світ розкладається в спектр.

Відстань, через яке повторюються штрихи на решітці, називають періодом дифракційної решітки. Позначають буквою d.

Якщо відомо число штрихів ( ), що припадають на 1 мм решітки, то період решітки знаходять за формулою: мм.

Умови інтерференційних максимумів дифракційної решітки, спостережуваних під певними кутами, мають вигляд:

де

• - Період решітки,

• - Кут максимуму даного кольору,

• - Порядок максимуму, тобто порядковий номер максимуму, відрахований від центру картинки,

• - Довжина хвилі.

Якщо ж світло падає на решітку під кутом , то:

Однією з характеристик дифракційної решітки є кутова дисперсія. Припустимо, що максимум якого порядку спостерігається під кутом φ для довжини хвилі λ і під кутом φ + Δφ - для довжини хвилі λ + Δλ. Кутовий дисперсією решітки називається відношення D = Δφ / Δλ. Вираз для D можна отримати якщо продифференцировать формулу дифракційної решітки

Таким чином, кутова дисперсія збільшується із зменшенням періоду гратки d і зростанням порядку спектру k.

3. . . Фотохім. перетворення під дією світла. фотосинтез.

При випромінюванні і поглинання світло виявляєкорпускулярні властивості, в процесі розповсюдження - хвильові властивості. Будь-яке перетворення молекул є хімічний процес. Хімічніпроцеси, що протікають під дією видимого світла та ультрафіолетовихпроменів, називаються фотохімічними реакціями. Світловий енергії достатньодля розщеплення багатьох молекул. У цьому виявляється хімічна діюсвітла. До фотохімічним реакцій відносяться: фотосинтез вуглеводів урослинах, взаємодія хлору з воднем на світлі з утворенням HCl і інНайважливіші хімічні реакції під дією світла і сонця відбуваютьсяв багатьох мікроорганізмах, траві, зеленому листі дерев і рослин,що дають нам їжу і кисень для дихання. Фотосинтез можепротікати тільки під дією світла певного спектрального складу. Фотоси́нтез — процес синтезу органічних сполук з вуглекислого газу та води з використанням енергії світла й за участю фотосинтетичних пігментів: (хлорофіл, бактеріохлорофілі ін.), часто з виділенням киснюяк побічного продукту. Световая фаза фотосинтеза: Квант красного света, поглощенный хлорофиллом, переводит электрон в возбужденное состояние. Возбужденный светом электрон приобретает большой запас энергии, вследствие чего перемещается на более высокий энергетический уровень. Возбужденный электрон, как по ступеням, перемещается по цепи сложных органических соединений, встроенных в хлоропласт. Перемещаясь с одной ступени на другую, электрон теряет энергию, которая используется для синтеза АТФ. Растративший энергию электрон возвращается к хлорофиллу. Новая порция световой энергии вновь возбуждает электрон хлорофилла. Он снова проходит по тому же пути, расходуя энергию на образования молекул АТФ.При этом выделяется кислород как побочный продукт реакций фотолиза. Этап, в течение которого за счет энергии света образуются богатые энергией соединения — АТФ и молекулы-носители энергии, называют световой фазой фотосинтеза.

билет 11

1. Вільні електромагнітні коливання

Будь-які коливання в системах — це процеси з багаторазовим періодичним повторенням певних станів системи. Крім механічних, можуть реалізовуватись коливання особливого типу, які називаються електромагнітними (чи просто електричними). Електромагнітні коливання — це періодичні перетворення енергії електричного поля на енергію магнітного поля і навпаки, які супроводжуються повторюваною зміною параметрів електричного кола (заряду, напруги, сили струму). Електричне коло, в якому можуть відбуватись такі перетворення енергії, називається коливальним контуром. Найпростіший контур складається зі з’єднаних між собою конденсатора і дротяної котушки (котушки індуктивності). Устані (а) конденсатор має початковий запас електричної енергії, У стані (б) конденсатор розряджений, при цьому енергія електричного поля конденсатора перетворилася на енергію магнітного поля котушки. Стан (в) утворюється внаслідок явища електромагнітної індукції (магнітне поле котушки, зменшуючись, індукувало електричне поле конденсатора, заряди пластин якого мають протилежну порівняно зі станом (а) полярність. У стані (в) закінчується половина першого коливання, процеси другої половини ( ) відбуваються аналогічно процесам ( ), але у зворотній послідовності. Стан (д) повністю збігається зі станом (а) і на рисунку не зображений. Очевидно, що чим більше значення ємності C, тим довше розряджається конденсатор; чим більше значення індуктивності L, тим довше котушка втрачає магнітне поле. Отже, обидві величини знаходяться тільки в чисельнику під знаком кореня (на відміну від формул періода Т механічних маятників):  . Це формула Томсона Власна частота коливання  . 

2. . Дисперсія світла .

Дісперсія світла - залежність сертифіката № заломлених (або діелектрічної пронікності) середовища від частоти світла. Внаслідок Зміни сертифіката № заломлених змінюється такоже довжина Хвилі.

де - Хвильового число, - довжина Хвилі, - Показник заламані, - ціклічна частота, c - ШВИДКІСТЬ світла.

Відношення

назівають фазові швідкістю.

Здебільшого Показник заломлених зростає при збільшенні частоти. Це ЗРОСТАННЯ назівають нормальною дісперсією. Аномальна дісперсія - Зменшення сертифіката № заломлених при збільшенні частоти - вінікає в спектральних областях, близьким до частот інтенсівного поглинання.

При нормальній дісперсії червоне світло заломлюється слабше, чем блакитне.

3. фотоефект. Досліди Столетова. Фотоефект полягає у вириванні електронів світлом. Розрізняють зовнішній і внутрішній фотоефекти. Зов. Ф. полягає у вилітанні електронів з поверхні металу під дією світла. Внутрішній ф.-відривання електронів, але вони не залишають межі даного матеріалу, при цьому вони підвищують провідність цього матеріалу. Електрони, що вириваються під дією світла назив. Фотоелектронами. Зовнішній фотоефект відкрив Герц, дослідив російський фізик Столетов. Тереотичну трактовку дав Ейнштейн. Схема установки Столетова:Внутрь баллона на один из электродов поступает свет через кварцевое «окошко», прозрачное не только для видимого света, но и для ультрафиолетового излучения. На электроды подается напряжение, которое можно менять с помощью реостата(чем правее тем напряжение больше)и измерять вольтметром V. К освещаемому электроду присоединяют отрицательный полюс батареи. Под действием света этот электрод испускает электроны, которые при движении в электрическом поле образуют электрический ток. При малых напряжениях не все вырванные светом электроны достигают другого электрода (анод А). Если, не меняя интенсивности излучения, увеличивать разность потенциалов между электродами, то сила тока так же увеличивается. При некотором напряжении она достигает максимального значения, после чего перестает изменяться

Максимальное значение силы тока I_н называется током насыщения. Если поменять + с - на источнике тока, то в электростатическом поле между электродами фотоэлектроны будут тормозиться, а сила фототока уменьшаться при увеличении значения этого отрицательного напряжения. При некотором значении отрицательного напряжения U_з (задерживающим напряжением) фототок прекращается. Это значит, что электрическое поле тормозит вырванные электроны до полной остановки, а затем возвращает их на электрод. Зк. Столетова: 1. Ток насищениянезависит от частоти света, а зависит только от его интенсивности. 2. Скорость фотоефекта( мах Е) определяется частотой света, а не его интенсивностью. 3. Для каждого материала существует красная граница фотоефекта- мах длина волны света при которой начинаетьсяфотоефект.Завдяки відкриттю фотоефекту стало можливим: звукове кіно;перетвореннясвітловоїенергії в електричну за допомогоюфотоелементів та інше.

билет 12

1. Формула Томсона для періоду вільних коливань у контурі.

2. Поляризація світла

Явище інтерференції і дифракції світла підтверджують його хвильову природу. З хвильової точки зору пояснюють і явище поляризації, яке можна спостерігати тільки в поперечних хвилях. Світлову хвилю називають плоскополяризованою, якщо вектори напруженості електричного поля і магнітного поля в цій електромагнітній хвилі коливаються в певній площині. У природному світлі вектори і коливаються в довільних площинах, перпендикулярних до напряму поширення хвилі

Поляризатором називається пристрій, який перетворює природне світло в поляризоване. Поляризатори мають властивість пропускати світлові хвилі з коливаннями вектора , який лежить тільки в одній площині

3. Фотон. РівнянняЕйнштейна.Макс Планк висунув гіпотезу, що світло випромін. дискретними порціями-квантами. Е=hν. H-Стала планка=6,6*10^-34, ν- частота світлаЕйнштейн доповнив гіпотезу Планка: Електромагн. випромін. Складається з окремих реальних частинок-фотонів. Властивості фотону: 1. Фотон без масова частинка. 2. Немає електричного заряду(нейтральна) 3. Завжди поширюеться зі швидкістю світла у вакумі (всегда в движении) 4. Імпульс фотону р= Е/с=h/λ 5. Власний момент імпульсу фотону (спін) =0 тобто фотон належить до класу частинок бозонів. 6. Маса системи фотонів недорівнює 0. Чем больше λ тем меньше Е.

Повне пояснення фотоефекту дав А. Ейнштейн, розвиваючидаліідеї Планка про перерив частиноквипромінюваннясвітла.Він висловив припущення, що фотоефект відбувається в наслідок поглинання електроном одного кванта, а іншікванти не можуть брати участі в цьому процесі.

Кінетичну енергію фотоелектрона можна знайти, використавши закон збереження енергії. Енергія порції світла hвитрачається на виконання роботи виходуA_вих, тобто роботи, яку треба виконати для виривання електрона з поверхніметалу, і на передавання електрону кінетичної енергії:

hν=A_вих+Е_к; hν=A_вих+мv²/2 називають рівнянням Ейнштейна для фотоефекту. Він пояснює основні закономірності фотоефекту. Енергія кванта має бути більшоюніжA_вих ( Мінімальна частота (червона межа), з якоїречовинипочинаєтьсяфотоефект:

.

билет 13

1. Закон збереження енергії при коливаннях у закритому коливальному контурі.

Основними фізичними величинами, що характеризують коливальний контур (параметри контура), є його індуктивність, ємність та активний опір

Проте оскільки напруга є енергетичною характеристикою електричного поля, й енергію електричного поля конденсатора визначають за формулою

то зі зміною напруги відбуваються також періодичні зміни енергії електричного поля конденсатора .Під час перезарядження обкладок конденсатора в котушці виникає струм, сила якого визначає енергію магнітного поля:

де L — індуктивність котушки (провідника), І — сила струму в ній

Енергія електричного поля конденсатора

де С — ємність конденсатора, U — напруга на обкладках конденсатора, a q — заряд на одній з його обкладок

Лише в ідеальному випадку, коли б не було втрат енергії в коливальному контурі, максимальна енергія електричного поля конденсатора дорівнювала б максимальній енергії магнітного поля котушки зі струмом:

У цьому разі справджувався б закон збереження електромагнітної енергії, і в будь-який момент часу сума енергій електричного і магнітного полів залишалася б сталою:

деU і І — миттєві значення напруги і сили струму.Повна електромагнітна енергія у будь-який момент часу дорівнює сумі енергій магнітного та електричного полів: W = Li²/2 + q²/2C 

2. фотоефект. Досліди Столетова. Фотоефект полягає у вириванні електронів світлом. Розрізняють зовнішній і внутрішній фотоефекти. Зов. Ф. полягає у вилітанні електронів з поверхні металу під дією світла. Внутрішній ф.-відривання електронів, але вони не залишають межі даного матеріалу, при цьому вони підвищують провідність цього матеріалу. Електрони, що вириваються під дією світла назив. Фотоелектронами. Зовнішній фотоефект відкрив Герц, дослідив російський фізик Столетов. Тереотичну трактовку дав Ейнштейн. Схема установки Столетова:Внутрь баллона на один из электродов поступает свет через кварцевое «окошко», прозрачное не только для видимого света, но и для ультрафиолетового излучения. На электроды подается напряжение, которое можно менять с помощью реостата(чем правее тем напряжение больше)и измерять вольтметром V. К освещаемому электроду присоединяют отрицательный полюс батареи. Под действием света этот электрод испускает электроны, которые при движении в электрическом поле образуют электрический ток. При малых напряжениях не все вырванные светом электроны достигают другого электрода (анод А). Если, не меняя интенсивности излучения, увеличивать разность потенциалов между электродами, то сила тока так же увеличивается. При некотором напряжении она достигает максимального значения, после чего перестает изменяться

Максимальное значение силы тока I_н называется током насыщения. Если поменять + с - на источнике тока, то в электростатическом поле между электродами фотоэлектроны будут тормозиться, а сила фототока уменьшаться при увеличении значения этого отрицательного напряжения. При некотором значении отрицательного напряжения U_з (задерживающим напряжением) фототок прекращается. Это значит, что электрическое поле тормозит вырванные электроны до полной остановки, а затем возвращает их на электрод. Зк. Столетова: 1. Ток насищениянезависит от частоти света, а зависит только от его интенсивности. 2. Скорость фотоефекта( мах Е) определяется частотой света, а не его интенсивностью. 3. Для каждого материала существует красная граница фотоефекта- мах длина волны света при которой начинаетьсяфотоефект.Завдяки відкриттю фотоефекту стало можливим: звукове кіно;перетвореннясвітловоїенергії в електричну за допомогоюфотоелементів та інше.

3. Радиоактивність. Альфа-р, вета-роз, гама-випромін. Ядерні р-ції

Радиоактивність-самопроизвольний распад ядра, з утв. ядер ін. елементів та елементарніх частинок.Встановлено, що всі хімічні елементи з порядковим номером, більшим за 92— радіоактивні. Принцип за яким можна встанов. чи стабільне ядро: Ядро стабільне якщо його Е мін. порівняно з Е всіх ядер, в які данне ядро може перетворитися. Існує 3 способа перетворення ядер: альфа-розпад; бета-розпад; р-ція ділення ядерβ-промені є потоком електронів. β-розпад — внутрішньонуклонний процес, тобто відбувається перетворення нейтрона в протон із вильотом електрона й антинейтрино з ядра: + γ. + γ.

α-розпадназивають мимовільний розпад атомного ядра на ядро-продукт і α-частинку (ядро атома ).α-розпад є властивістю важких ядер з масовим числом А≥200. Всередині таких ядер за рахунок властивості насичення ядерних сил утворюються відособлення α-частинки, що складаються з двох протонів і двох нейтронів. Утворена таким чином α-частинка сильніше відчуває кулонівське відштовхування від інших протонів ядра, ніж окремі протони. Одночасно на α-частинку менше впливає ядерне міжнуклонне притягання за рахунок сильної взаємодії, ніж на решту нуклонів. .

γ-розпадце електромагнітні хвилі із довжиною хвилі, меншою за розміри атома. Вони утворюються зазвичай при переході ядра атома із збудженого стану в основний стан. При цьому кількість нейтронів чи протонів у ядрі не змінюється, а отже ядро залишається тим самим елементом. Однак випромінювання гамма-променів може супроводжувати й інші ядерні реакції.

Ядерна реакція - явище перетворення ядер атомівхімічних елементів і елементарних частинок.Як і хімічні реакції, ядерні реакції можуть бути ендотермічними й екзотермічними.Ядерні реакції поділяються на реакції розпаду та реакції синтезу. Особливим типом ядерної реакції є поділ ядра. Під час ядерних реакцій виконуються загальні закони збереженняенергії, імпульсу, моменту імпульсу та електричного заряду.Якщо сума мас спокою частинок до реакції більша за суму мас спокою частинок після реакції, то така реакція відбувається з виділенням енергії. Таку енергію називають енергетичним виходом ядерної реакції. Енергетичний вихід ядерної реакції обчислюється за формулою ΔE=Δmc², де Δm - дефект маси, c - швидкість світла.

билет 14

1. Винайдення радіо. Основи радіозв’язку

Існування електромагнітних хвиль та їхні властивості були теоретично передбачені Максвеллом у 60-ті роки XIX ст., і лише в 1888 р. електромагнітні хвилі були вперше експериментальне отримані й вивчені Г.Герцем. За допомогою тонких експериментів Герц виявив і дослідив відбивання, заломлення, інтерференцію, дифракцію і поляризацію електромагнітних хвиль. Він довів, що в усіх випадках електромагнітні хвилі поводяться як видиме випромінювання, закономірності якого були на той час добре вивчені. Ідею використання електромагнітних хвиль для передавання сигналів на відстані вперше висловив у 1889 р. О.С.Попов. Він у 1895 р. збудував і продемонстрував у дії перший радіоприймач, який працював на релейній схемі: дуже мала енергія електромагнітних хвиль за допомогою спеціального пристрою когерера - використовувалася для керування електродзвінком. У ньому електромагнітні хвилі приймалися (реєструвалися) спеціальним приладом — когерером. Під дією електромагнітної хвилі опір когерера К різко зменшується, в результаті чого замикається коло батареї Б. Струм проходить у обмотці реле Р, яке притягує якір Я, замикаючи контакти С реле. Якір замикає контакт, і струм проходить в обмотці електромагніта Е. Електромагніт притягує якір-пластинку П з молоточком, який ударяє по чашці дзвінка Д. Чути звук.Одночасно з цим розриваються контакти М і струм в обмотці Е зникає. Молоточок ударяє по когереру, струшуючи ошурки, їх опір зростає. Струм в обмотці реле не проходить, і приймач знову готовий до роботи.У сучасних радіоприймачах когерер замінили електронні лампи й напівпровідникові транзистори, але принцип реле залишився. Електронна лампа працює як реле: слабкі сигнали, які надходять насітку лампи, керують енергією місцевого джерела струму, увімкнутого в анодне коло лампи.Радіозв'язок — передача та прийом інформа­ції за допомогою радіохвиль, які поширюються в просторі без проводів.

Принцип радіозв'язку полягає ось у чому: змінний електричний струм високої частоти, створений у передавальній антені, викликає в навколиш­ньому просторі швидко змінюване електромагнітне поле, що поширюєть­ся у вигляді електромагнітної хвилі. Досягаючи приймальної антени, електромагнітна хвиля викликає в ній змінний струм тієї самої частоти, у на якій працює передавач.

2. . Фотон. РівнянняЕйнштейна.Макс Планк висунув гіпотезу, що світло випромін. дискретними порціями-квантами. Е=hν. H-Стала планка=6,6*10^-34, ν- частота світлаЕйнштейн доповнив гіпотезу Планка: Електромагн. випромін. Складається з окремих реальних частинок-фотонів. Властивості фотону: 1. Фотон без масова частинка. 2. Немає електричного заряду(нейтральна) 3. Завжди поширюеться зі швидкістю світла у вакумі (всегда в движении) 4. Імпульс фотону р= Е/с=h/λ 5. Власний момент імпульсу фотону (спін) =0 тобто фотон належить до класу частинок бозонів. 6. Маса системи фотонів недорівнює 0. Чем больше λ тем меньше Е.

Повне пояснення фотоефекту дав А. Ейнштейн, розвиваючидаліідеї Планка про перерив частиноквипромінюваннясвітла.Він висловив припущення, що фотоефект відбувається в наслідок поглинання електроном одного кванта, а іншікванти не можуть брати участі в цьому процесі.

Кінетичну енергію фотоелектрона можна знайти, використавши закон збереження енергії. Енергія порції світла hвитрачається на виконання роботи виходуA_вих, тобто роботи, яку треба виконати для виривання електрона з поверхніметалу, і на передавання електрону кінетичної енергії:

hν=A_вих+Е_к; hν=A_вих+мv²/2 називають рівнянням Ейнштейна для фотоефекту. Він пояснює основні закономірності фотоефекту. Енергія кванта має бути більшоюніжA_вих ( Мінімальна частота (червона межа), з якоїречовинипочинаєтьсяфотоефект:

.

3. Загальні відомості про елементпрні частинки. Античастинки.

Елементарні частинки – найдрібніші суб’ядерні частинки речовини або фізичного поля. Найхарактернішою особливістю елементарних частинок є їхня здатність до перетворень і взаємодії.. За властивостями елементарні частинки поділяють на такі групи: фотони, лептони, мезони й баріони (нуклони й гіперони). Майже всі елементарні частинки нестабільні (за винятком електрона, протона, нейтрона, нейтрино, фотона). Основні характеристики елементарних частинок: електричний заряд, маса, тривалість життя, спін, лептонний і баріонний заряди. Внутрішня структуру протона, нейтрона, інших частинок складаються з кварків, пар “кварк-антикварк” та глюонів (кванти поля).

За величиною спіну розрізняють: - ферміони — частинки з напівцілим спіном (електрон, протон, нейтрон, нейтрино); - бозони — частинки з цілим спином (фотон).За видами взаємодій: - адрони Вони складаються з кварків і поділяються на: мезони та баріони;-лептони. Адрони і лептони утворюють речовину. Калібрувальні бозони — це кванти різних видів випромінювання.

Античасти́нки — частинки з рівними, але протилежними за знаком електричним зарядом і магнітним моментом в порівнянні з відповідними елементарними частинками, наприклад, антипротон — протон, позитрон — електрон. Речовину, що цілком складається з античастинок називається антиматерією.Першою була відкрита 1932 античастинка електрона — позитрон ,потім антипротон.

Частинки взаємодіють з античастинками головним чином шляхом анігіляції,: ; ,

де і — електрон і позитрон, і — протон і антипротон, — фотони.

За законом збереження енергії і співвідношенням , сумарна енергія фотонів, які утворюються при анігіляції дорівнює , де — повна кінетична енергія частинки і античастинки разом, m — маса спокою частинки чи античастинки.

билет 15

1. .Згасаючі електромагнітні коливання

Коли на тіло діє тільки одна квазіпружна сила, воно здійснює незгасаючі гармонічні коливання з постійною амплітудою  . В дійсності ж на рухомі тіла завжди діють з боку оточуючого середовища сили тертя, які перешкоджають руху. На подолання опору середовища, на тертя, на створення хвиль, на непружні деформації і т.п. витрачається енергія. Внаслідок цього механічна енергія тіла, що коливається, неперервно зменшується, перехо­дячи в інші форми енергії, і розсіюється в оточуючому середовищі. Повна енергія тіла, що коливається, визначається амплітудою: . (1) При зменшенні енергії амплітуда зменшується і коливання стає згасаючим. Повна сила яка діє на точку, дорівнює сумі квазіпружної сили   і сили тертя  . Сила тертя дорівнює   , де   коефіцієнт тертя,   швидкість руху точки. Тому диференціальне рівняння для точки, що коливається, буде:  (2)  (3) Позначимо коефіцієнти    (4)  (зміст такого позначення випливає із теорії диферен­ціальних рівнянь). Тоді рівняння (2) набуде вигляду:  (5) Розв'язком цього диференціального рівняння є функ­ція (без доведення)  (6) Рівняння (6) є рівнянням згасаючих коливань. Тут, згідно з (4),  – коефіцієнт згасання; (7)  (8)циклічна частота згасаючих коливань,    частота власних коливань (при r = 0). Рівняння згасаючих коливань (6) відрізняється від гармонічних тим, що йогоамплітуда  (9) з часом зменшується. На рис. 3.1 суцільною лінією зображено залежність зміщення точки, що коливається, від часу, а пунк­тирною лінією  залежність амплітуди від часу.

Амплітуда згаса­ючого коливання з часом зменшується за експоненціальним законом (9). Це зменшення тим більше, чим більше  (чи  ), тобто чим більше тертя.

2. Тиск світла. Досліди Лебедева. Імпульс фотона.

Дія електричного поля хвилі виявиться у тому, що в тілі виникнуть струми, паралельні поверхні. Взаємодія цих струмів із магнітним полем світлової хвилі приведе до виникнення сили, що діє на поверхню тіла в напрямі руху фронту хвилі, тобто перпендикулярно до поверхні. Отримуємо формулу для визначення світлового тиску:

де Е —густина потоку світлової енергії, що падає на дану поверхню; с — швидкість світла; ρ — коефіцієнт відбивання. Числове значення світлового тиску дуже мале. Так, тиск сонячного проміння, що падає перпендикулярно на чорну поверхню, становить близько 4,7 ∙ 10^-6 Па.

Експериментально існування світлового тиску вперше встановив російський фізик П. М. Лебедев.Досліди П. М. Лебедева повністю підтвердили формулу. Для вимірювання світлового тиску він спрямував інтенсивний світловий потік на легкі металеві пластинки, підвішені на тонкій нитці в балоні, з якого було викачано повітря. Пластинки лівого ряду підвісу були чорними, а пластинки правого — блискучими. Тому тиск світла на пластинки лівого ряду р = Е/с був меншим, ніж на пластинки правого ряду, де р= Е/с (1 + ρ). Унаслідок цього під впливом падаючого світла підвіс повертався на певний кут, за значенням якого можна було визначити силу закручування і, отже, світловий тиск.

Для зменшення радіометричного ефекту та уникнення конвекційних потоків П. М. Лебедев максимально зменшував густину газу в балоні, в якому містилася рухома частина приладу. Пізніше він здійснив ще більш точні досліди і встановив та виміряв світловий тиск на гази