2. Закон Стефана Больцмана. Закон Віна.Пояснення планком

Л. Больцман, застосувавши термодинамічний метод для дослідження рівноважного теплового випромінювання всередині замкненої порожнини, теоретично показав, що: інтегральна випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла пропорційна до четвертого степеня його абсолютної температури: . - законом Стефана–Больцмана. Коефіцієнт пропорційності –стала Стефана-Больцмана. .Енергія, яка випромінюється за час t абсолютно чорним тілом з поверхні S при температурі Т, дорівнює: . До реальних тіл закон Стефана-Больцмана не застосовний, оскільки спостереження показують більш складну залежність від температури, а також від форми тіла і стану його поверхні.Використовуючи закони термодинаміки і електродинамікиВін встановив характер залежності випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла від частоти і температури: , де – функція, яка виражає відношення частоти випромінювання абсолютно чорного тіла до його температури.Із закону Віна можна знайти залежність частоти , що відповідає максимальному значенню випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла, від температури Т. , де – стала величина – стала Віна. Рівняння виражає закон зміщення Віна: частота, яка відповідає максимальному значенню випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла, прямо пропорційна до його абсолютної температури.Закон зміщення Віна можна записати в іншій формі, , Із закону Віна видно, що при зниженні температури абсолютно чорного тіла максимум енергії його випромінювання зміщується в область більших довжин хвиль. В своїх розрахунках Планк вибрав найпростішу модель випромінювальної системи у вигляді сукупності лінійних гармонічних осциляторів (електричних диполів) з найрізноманітнішими частотами . Як показав Планк, випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла ,де – середнє значення енергії осцилятора з власною частотою . Тобто, згідно з гіпотезою Планка атоми і молекули випромінюють енергію окремими порціями, або квантами, величина яких ( ).

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

билет 19

1. Конденсатор в ланцюзі змінного струму.Якщо підключити конденсатор до джерела постійного струму, то в ланцюзі виникне короткочасний імпульс струму, який зарядить конденсатор до напруги джерела, а потім струм припиниться. Якщо заряджений конденсатор відключити від джерела постійного струму і з'єднати його обкладки з висновками лампи розжарювання, то конденсатор буде розряджатися, при цьому спостерігається короткочасна спалах лампи.

При включенні конденсатора в ланцюг змінного струму процес його зарядки триває чверть періоду. Після досягнення амплітудного значення напруга між обкладками конденсатора зменшується і конденсатор протягом чверті періоду розряджається. У наступну чверть періоду конденсатор знову заряджається, але полярність напруги на його обкладках змінюється на протилежну і т.д. Процеси зарядки і розрядки конденсатора чергуються з періодом, рівним періоду коливань прикладеної змінної напруги.

Я к і в ланцюзі постійного струму, через діелектрик, що розділяє обкладки конденсатора, електричні заряди не проходять. Але в результаті періодично повторюваних процесів зарядки і розрядки конденсатора по проводах, сполученим з його висновками, тече змінний струм. Лампа розжарювання, включена послідовно з конденсатором в ланцюг змінного струму , здається палаючої безперервно, так як людське око при високій частоті коливань сили струму не помічає періодичного ослаблення світіння нитки лампи.

Встановимо зв'язок між амплітудою коливань напруги на обкладинках конденсатора і амплітудою коливань сили струму. При змінах напруги на обкладинках конденсатора по гармонійному закону u=U_m⋅cosωt , заряд на його обкладках змінюється за законом: q=C⋅u=U_m⋅C⋅cosωt. Електричний струм в ланцюзі виникає в результаті зміни заряду конденсатора: i = q '. Тому коливання сили струму в ланцюзі відбуваються за законом: Отже, коливання напруги на обкладинках конденсатора в ланцюзі змінного струму відстають по фазі від коливань сили струму на π / 2 або коливання сили струму випереджають по фазі коливання напруги на π / 2. Це означає, що в момент, коли конденсатор починає заряджатися, сила струму максимальна, а напруга дорівнює нулю. Після того як напруга досягає максимуму, сила струму стає рівною нулю і т.д.

Произведение U_m⋅ω⋅C является амплитудой колебаний силы тока: I_m=U_m⋅ω⋅C

Ставлення амплітуди коливань напруги на конденсаторі до амплітуди коливань сили струму називають ємнісним опором конденсатора (позначається Х_C):

Зв'язок між амплітудним значенням сили струму і амплітудним значенням напруги за формою збігається з виразом закону Ома для ділянки кола постійного струму, в якому замість електричного опору фігурує ємнісний опір конденсатора:

Ємнісний опір конденсатора, як і індуктивний опір котушки, не є постійною величиною. Воно обернено пропорційно частоті змінного струму. Тому амплітуда коливань сили струму в ланцюзі конденсатора при постійній амплітуді коливань напруги на конденсаторі зростає прямо пропорційно частоті.

2. Постулати Бора — сформульованідатськимфізикомНільсом Боромосновніположеннябудови атома, щовраховуютьквантований характер енергії, випромінюваноїелектронами. Формулювання 1. Атомна система можеперебуватитільки в особливихстаціонарних, абоквантових станах, кожному з якихвідповідаєпевнаенергія . У стаціонарномустаніатоменергію не випромінює. 2. У стаціонарномустані атома електрон повинен матидискретні (квантовані) значення моменту імпульсу. Радіуси орбітелектронівзадовольняютьумову:

,

де - масаелектрона, - зведена стала Планка.

3. Перехід атома з одного стаціонарного стану в іншийсупроводжуєтьсявипромінюваннямчипоглинаннямфотонів, енергіюяких визначають за формулою:

,

де і - цілі числа (номеристаціонарнихстанів), якщо фотон з частотою випромінюється, якщо - поглинається. Поглинаючисвітло, атом переходить ізстаціонарного стану з меншоюенергією в стаціонарний стан з більшоюенергією. Усістаціонарністани, крім одного, є умовностаціонарними. Нескінченнодовгокожен атом можезнаходитисьлише в стаціонарномустані з мінімальним запасом енергії. Цей стан атома називаєтьсяосновним, всіінші - збудженими.

3. ..Оптичні прилади: лупа,мікроскоп, телескоп

Оптичні пристрої - приватні види оптичних систем, що включають сукупність оптичних елементів (лінз, груп лінз - наприклад об'єктиви, окуляр, конденсори, дзеркала, діафрагми, призми, світловодів тощо).

Лупа - оптична система, що складається з лінзи або декількох лінз, призначена для збільшення і спостереження дрібних предметів, розташованих на кінцевій відстані. Спостережуваний предмет поміщають від Л. на відстані, трохи меншому її фокусної відстані. У цих умовах Л. дає пряме, збільшене і уявне зображення оптичне предмету. Після проходження Л. промені від предмета ще раз заломлюються в оці і збираються в його далекій точці. Вони потрапляють в око під кутом, більшим, ніж промені від предмета в відсутність Л.; цим і пояснюється збільшує дію Л

розрізняють залежно від значення основних параметрів лупи:

малого,

середнього та

великого збільшення;

залежно від призначення:

переглядові,

вимірювальну,

зернову,

годинну,

Мікроскоп (грец. μικρός - маленький і σκοπέω - дивлюся) - прилад, призначений для отримання збільшених зображень, а також вимірювання об'єктів або деталей структури, невидимих ​​або погано видимих ​​неозброєним глазом.Разрешающая здатність мікроскопа - це здатність видавати чітке роздільне зображення двох близько розташованих точок об'єкта. Ступінь проникнення в мікросвіт, можливості його вивчення залежать від роздільної здатності приладу. Ця характеристика визначається насамперед довжиною хвилі використовуваного в мікроскопії випромінювання (видиме, ультрафіолетове, рентгенівське випромінювання).

Види:

Оптичні мікроскоп

Електронні мікроскопи

Скануючі зондові мікроскопи

Рентгенівські мікроскопи

Телескоп (від др.-греч. Τῆλε - далеко + σκοπέω - дивлюся) - прилад, призначений для спостереження небесних тіл

елескоп являє собою трубу (суцільну, каркасну або ферму), встановлену на монтуванні, забезпеченою осями для наведення на об'єкт спостереження і стеження за ним. Візуальний телескоп має об'єктив і окуляр. Задня фокальна площина об'єктива суміщена з передній фокальній площиною окуляра [6]. У фокальную площину об'єктива замість окуляра може поміщатися фотоплівка або матричний приймач випромінювання. У такому випадку об'єктив телескопа, з точки зору оптики, є фотооб'єктивом [7]. Телескоп фокусується за допомогою фокусер (фокусировочного пристрою).

За своєю оптичній схемі більшість телескопів поділяються на:

Лінзові (Рефрактори або диоптрические) - в якості об'єктива використовується лінза або система лінз.

Дзеркальні (рефлектори або катаптріческіе) - в якості об'єктива використовується увігнуте дзеркало.

Дзеркально-лінзові телескопи (катадіоптричні) - в якості об'єктива використовується сферичне дзеркало, а лінза, система лінз або меніск служить для компенсації аберацій.

Зокрема, під телескопом розуміється оптична телескопічна система, застосовувана не обов'язково для астрономічних цілей.

Існують телескопи для всіх діапазонів електромагнітного спектра:

оптичні телескопи

радіотелескопи,

рентгенівські телескопи

гамма-телескопи

билет 20

1. Котушка Індуктивності в Ланцюги змінного струму. Нехай в ланцюг змінного струму включена ідеальна котушка з електричним опором, рівним нулю . При змін сили струму по гармонійному закону i = I_mcos wt; в котушці виникає ЕРС самоіндукції

Так як електричний опір котушки дорівнює нулю, то ЕРС самоіндукції в ній у будь-який момент часу дорівнює по модулю і протилежна за знаком напрузі на кінцях котушки, створеному зовнішнім генератором:

З формули (4.15) випливають два висновки: коливання напруги на кінцях котушки випереджають по фазі коливання сили струму на / 2; котушка надає індуктивний опір змінному струму, рівне:

На відміну від електричного опору провідника в ланцюзі постійного струму, індуктивний опір не є постійною величиною, що характеризує дану котушку. Воно прямо пропорційно частоті змінного струму. Тому амплітуда коливань сили струму в котушці при постійному значенні амплітуди коливань напруги повинна спадати обернено пропорційно частоті змінного струму.

2. . Основні положення квантової механіки

Ква́нтова меха́ніка — описує рух і взаємодія мікрочастинок. вона грунтується на уявленні про квантуванні енергії, хвильовому характері руху мікрочастинок та імовірнісний (статистичному) методі опису мікрооб'єктів. дослідження явищ (фотоефект, атомні спектри) привели до висновку, що енергія поширюється і передається, поглинається і випускається не безперервно, а дискретно, окремими порціями - квантами. Енергія системи мікрочастинок також може приймати певні значення, які є кратними частками квантів. Припущення про квантуванні енергії вперше було висловлено М. Планком і було обгрунтовано Ейнштейном енергія кванта залежить від частоти випромінювання : , - Постійна Планка ( ) Частота коливань і довжина хвилі зв'язані співвідношенням: , де - Швидкість світла. Квантова механіка пояснює принаймні три типи явищ, яких класична механіка та класична електродинаміка не може описати: 1.квантування деяких фізичних величин;2. існування хвильових властивостей у частинок та корпускулярних власивостей у випромінювання, тобто корпускулярно-хвильовий дуалізм;3. існування змішаних квантових станів.формулювання квантової мехініки за Шредінгером: вектори станів змінюються з часом, а оператори - ні. вектори стану є функціями часу. Рівняння Шредінгера визначає зміну вектору стану з часом.

В квантовій механіці фізичним величинам не зіставляють якісь конкретні числові значення. Натомість, робиться припущення про розподіл імовірності величин вимірюваного параметра. Як правило, ці імовірності залежатимуть від виду вектору стану в момент проведення вимірювання. формулювання квантової мехініки Гейзенбергом,: вектори станів є сталими у часі, а уся еволюція у часі перенесена на оператори

3. . Побудова зображень у лінзах

Якщо лінза збирає, то при d> 2F зображення дійсне, перевернуте, зменшене, F <f <2F.

При F <d <2F зображення дійсне, перевернуте, збільшене, f> 2F.

При d <F зображення мнімое, прямое, увеліченное, знаходиться з тієї ж сторони від лінзи, що і сам предмет, але далі предмета (f> d).

У розсіює лінзі зображення дійсного предмета завжди уявне, пряме, зменшене, знаходиться між лінзою і її фокусом з боку зображуваного предмета.

Побудова зображення точкового джерела світла розташованого на головній оптичній осі, показано на малюнку

Щоб знайти, де утворюється його зображення S1, проведемо з точки S два промені: промінь SO уздовж головної оптичної осі (він проходить через оптичний центр лінзи, що не заломлюючись) і промінь SB, падаючий на лінзу в довільній точці В. Проведемо побічну оптичну вісь, паралельну променю SB (показана штриховою лінією). Накреслимо задню фокальную площину у разі збирає лінзи (передню фокальну площину у разі розсіює лінзи). Побічна вісь перетне фокальную площину в побічному фокусі F '. Через цей побічний фокус пройдуть всі паралельні даній оптичній осі промені після заломлення в збирає лінзі (або продовження заломлених променів в розсіює лінзі), отже, і промінь SB. Заломлений промінь (або його продовження) перетне головну оптичну вісь у точці S1 яка і є зображенням точкового предмета S.