Интенсивность электромагнитного излучения[править | править исходный текст]

Основная статья: Вектор Пойнтинга

Электромагнитное излучение (например, свет) представляет собой совокупность волн, колебания в которых совершают напряжённость электрического поля и магнитная индукция. Электромагнитные волны переносят энергию электромагнитного поля, поток которой определяется величиной вектора Пойнтинга. Интенсивность электромагнитного излучения равна усреднённому за период значению модуля вектора Пойнтинга^[1]:

где вектор Пойнтинга   (в системе СГС),

где   - напряжённость электрического поля, а

 - магнитная индукция.

Для монохроматической линейно поляризованной волны с амплитудой напряжённости электрического поля   интенсивность равна:

Для монохроматической циркулярно поляризованной волны это значение в два раза больше:

Интенсивность звука[править | править исходный текст]

Основная статья: Интенсивность звука

Звук представляет собой волну механических колебаний среды. Интенсивность звука может быть выражена через амплитудные значения звукового давления p и колебательной скорости среды v:

• Интенсивность света — усреднённое значение модуля вектора Пойнтинга.

51. Спектограф.

Спектрограф – это спектральный прибор, приёмник которого (фотографические материалы, многоэлементный фотоприёмник и др.) регистрирует одновременно весь спектр, развёрнутый в фокальной поверхности. Спектрограф применяется в оптической спектрографии, спектральном анализе, астрофизике, телескопостроении.

СПЕКТРОГРАФ (от спектр и ...граф), спектральный прибор, приемник которого (фотографические материалы, многоэлементный фотоприемник и др.) регистрирует одновременно весь оптический спектр, развернутый в фокальной поверхности спектрографа. Применяется в оптической спектроскопии, спектральном анализе, астрофизике.

52.Спектр қуатының түрлері

Спектр (лат spektrum – елестету, бейне) – физикада берілген физикалық шаманың қабылдайтын әр түрлі мәндерінің жиынтығы. Спектрлер үздіксіз және дискретті (үздікті) болып бөлінеді. Спектр ұғымы көбіне тербелмелі процестерде (мысалы, тербеліс спектрі, дыбыс спектрі, оптикалық спектрлер, теледидарлық сигналдар спектрі, т.б.) жиі қолданылады.Ядролық физикада массалар спектрі, сондай-ақ импульстер, энергиялар және жылдамдықтар спектрі ұғымдары да пайдаланылады. 

Зат атомдары мен молекулалары электромагниттік сәуле шығаруды сіңіре отырып, энергетикалық қоздырылған күйге ауысады. Атомдар мен молекулалардың осы сіңірген энергиясы олардың тербелмелі, айналмалы немесе ілгерілемелі энергиясын арттыруға жұмсалады, ал кей жағдайда ол екінші реттік сәуле шығаруға немесе фотохимиялық процесс түріне түрленеді.

Электромагниттік сәуле шығарудың бірнеше түрлері белгілі: γ-сәулелер; рентген сәуле шығару; әсірекүлгін, көрінетін, инфрақызыл, микротолқынды және радио жиілікті сәуле шығару.

Толқындық теория бойынша сәуле шығарудың осы түрлері электрлік және электромагннттік өрістер кернеулігінің тербелісін білдіреді. Спектрофотометрия мен колориметрияда анықталатын құрамы мен алдын-ала жүргізілген химиялық реакция нәтижесінде алынған зат молекулаларының таңдап сіңірулері пайдаланылады. Зат атомы энергияны сіңіре отырып, негізгі коздырылған, яғни аз энергиясы бар (Е₀) күйден, екінші (Е₁) күйге ауысады. Атом немесе молекула қозған күйде өте қысқа мерзімде болады (10^-9 – 10^-8 с), осыдан кейін электрондар өзінен-өзі едәуір төменгі энергетикалық деңгейге немесе негізгі күйінің деңгейіне ауысады. Бұл процесс жылу немесе электромагниттік сәуле шығарумен немесе бір мезгілде екеуінің болуымен косарласа жүреді. Электромагниттік сәуле шығарудың белгілі бір кванттарын сіңіруден пайда болған электрондық ауысулар сіңіретін молекулалардың электрондық спектріндегі белгілі бір қатаң сіңіру жолақшаларымен сипатталады. Бұл жерде мына жағдайды ескерте кеткен жөн. Электромагниттік тербеліс кванттарының сіңірілуі тек қана сіңіру энергиясы сіңіретін молекулалардың қоздырылған Е₁ және негізгі Е_о күйлеріндегі энергетикалық деңгейлер кванттарының энергияларынын айырмасымен дәл келген жағдайда өтеді:

Е = Е₁ – Е₀ = hv,

мұндағы h - Планк тұрақтысы, ол 6*625*10^-34 Дж*с-қа тең, v - сіңірілетін сәуле шығару жиілігі (С^-1), (Гц). Жиілік сіңірілетін квант энергиясымен анықталады, ол сәуле шығару таралуы жылдамдығының (ауасыз кеңістіктегі жарық толқыны жылдамдығының С=З*10¹⁰ см/сек) толқын ұзындығына қатынасымен өрнектеледі:

λv = с;

v = c / λ

Толқын ұзындығы микрометрмен немесе микронмен (1 мкм = 1 мкм = 1*10^-6 м), нанометрмен немесе миллимикронмен өлшенеді (1 нм =1 мкм = 1*10^-9 м). Электромагниттік сәуле шығарудың толқын ұзындығын толқындық санмен де (V) сипаттайды:

v = 1 / λ

Толқындық сан да, жиілік те энергияға пропорционал, яғни неғұрлым Е көп болса, соғұрлым толқындық сан мен жиілік көп болады. Толқын ұзындығы, керісінше, энергияға кері пропорционал болады. Неғұрлым Е аз болса, соғұрлым толқын ұзындығы ұлкен болады. Толқындық сан кері шамамен алынған сантиметрмен өлшенеді (см^-1). Электромагниттік сәуле шығару ағыны интенсивтігінің кемуін өлшеуге негізделген талдау әдісі абсорбциялы спектроскопия әдістер тобын құрады

Тұтас спектрдi қатты дене, сұйық және сығылған газды жоғарғы температураға дейiн қыздырған кезде бередi. Тұтас спектр шартты түрде жетi түске бөлiнедi : қызыл, оранж, сары, жасыл, көгiлдiр, көк және күлгiн. Бұл түстердiң арасында айқын шекара жоқ. Бiр түс екiншi түске бiрте-бiрте өтедi. Спектрдiң тұтас болуы оның құрамында барлық толқын ұзындығындағы жарықтың бар екенiн көрсетедi. Бұлай болуының басты себебi жарық шығарып тұрған атомдар бiр бiрiмен күштi байланыста. Осы күштi байланыстың салдарынан әрбiр атом шығарған монохроматты жарықтар ұйытқып, бiр-бiрiмен тұтасып кетедi.

Сиретiлген газды жоғарғы температураға дейiн қыздырып, спектроскоп арқылы қарасақ жiңiшке сызықтардан тұратын спектрдi байқаймыз. Мұндай сызықтық спектрдiң байқалуы жарық шығарып тұрған зат осы сызықтарға сәйкес келетiн жиiлiктегi ғана жарықты шығарып тұрғанының дәлелi. Бұл спектрлердi газдың жекелеген атомдары шығарады. Газ жақсы сиретiлген болғандықтан оаның атомдары бiр-бiрiмен әсерлеспейдi десе де болады. Ал мұндай сызықтық спектрдiң болуы және бұл сызықтарға сәйкес келетiн жиiлiктiң мәнi Бордың теориясынан анықталады.

Егер жарық шығарып тұрған газдың тығыздығын бiрте-бiрте арттыратын болсақ, онда спектр сызықтарының енi бiрте-бiрте артып, тұтасып кетедi.

Тағы бiр байқалатын спектрдiң түрi жолақ спектрлер. Олар аралары бiр бiрiнен бөлiнген енi едәуiр үлкен жолақтардан тұрады. Ажыратқыштық қабiлетi жоғары спектроскоптың көмегiмен жеке жолақтарды бажайлап қарайтын болсақ, олардың өте тығыз орналасқан жеке сызықтардың жиынтығы екенiне көз жеткiзуге болады. Сызықтық спектрлердi жеке атомдар беретiн болса, жолақ спектрлердi бiр-бiрiмен байланыспаған немесе әлсiз байланысқан молекулалар туғызады.

7.3 - сурет

Осы кезге дейiнгi қарастырғанымыз жарықтың шығару спектрлерi (7.3 - сурет). Жарықты атомдар тек белгiлi жиiлiкте шығарып қана қоймайды, сонымен қатар осындай жиiлiктерде жұтады да. Мысалы ақ жарықты температурасы төмен, өзiнен жарық шығарып тұрмаған газ арқылы жiберетiн болсақ, жарықтың үздiксiз спектрiнiң бетiнде қара сызықтар пайда болады. Бұл жұтылу спектрлерi (7.4 - сурет).

7.4 - сурет

Сызықтық спектр оны шығарып тұрған атомның құрлысымен тiкелей байланысты. Ал әрбiр заттың атомы бiр-бiрiнен ерекше, олай болса әрбiр заттың беретiн спектрi де ерекше. Бұл белгiсiз заттың спектрiн зерттей отырып, оның химиялық құрамын анықтауға мүмкiндiк бередi. Бұл әдiстi спектрлiк сараптау деп атайды.