Молекулалық-кинетикалық теорияның негiзгi ұғымдары

Дене құрылымының молекулалық кинетикалық теориясы деп барлық денелер жеке бейберекет қозғалыстағы бөлшектерден тұрады деген көзқарас негiзiнде макроскоптық денелердiң қасиеттерi мен жылу процестерiне түсiнiк беретiн iлiмдi айтады.

Молекулалық-кинетикалық теория (МКТ) негiзi мынадай үш қасиеттен тұрады:

1. барлық денелер бөлшектерден – атомдардан, молекулалардан, оң және терiс зарядталған иондардан – тұрады;

2. бұл бөлшектер барлық уақытта үздiксiз және бейберекет қозғалыста болады;

3. бөлшектер арасында өзара әсерлесу күштерi – тартылу және тебiлу күштерi бар. Ол күштер электрлiк сипатқа ие. Бөлшектердiң өзара гравитациялық әсерлесуi өте аз.

Бұл тұжырымдардың ақиқаттылығы көптеген физикалық бақылаулар мен тәжiрибелер жүргiзу арқылы дәлелденген. МКТ-ның негiзгi көзқарастарына ең нақты дәлел бола алатын мысалдар:

• броундық қозғалыс құбылысы (Броун);

• молекулалық диффузия құбылысы;

• қазiргi заманғы приборлар көмегiмен алынған жеке атомдар мен молекулалар кескiнi. 1-шi суретте вольфрам инесiнiң ұшында атомдардың орналасуы (ақ дақтар), ал 2-шi суретте кремний пластинасы бетiнiң микрофотографиясы келтiрiлген, мұндағы дөңдер – кремнийдiң жеке атомдары.

• Параметрлерiнiң бiрiнiң шамасы өзгерiссiз өтетiн процестердi изопроцестер деп атайды. Газдың үшiншi параметрi тұрақты болған кездегi екi параметрi арасындағы мөлшерлiк байланысты (тәуелдiлiктi) газ заңдары деп атайды.

• Идеал газ күйiнiң теңдеуiне сүйенiп изопроцестердiң негiзгi түрлерiнiң физикалық құбылыстарын қарастырайық.

• Температура тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изотермиялық процесс деп атайды. Бұл процесс Бойль – Мариотт заңмен жазылады:

• PV = const

• Газ температурасын тұрақты ұстау үшiн, оның температурасын өзгертпейтiндей етiп жылуалмасып тұратын жүйе – термостат қажет. Әйтпесе, газ сығылғанда немесе созылғанда оның температурасының өзгерiсi елеулi.Изотермиялық процестiң (P,V) жазықтығындағы графигi, мзотерма деп аталатын, гиперболаны бередi

  Қысым тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изобаралық процесс деп атайды. Егер ыдыста газ қысымы тұрақты болуы үшiн, оның қабырғалары жылжымалы (қозғалмалы) болуы керек. Изобаралық процестiң (V,Т) жазықтығындағы графигi, мзобара деп аталатын, түзу сызықты бередi

• Көлем тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изохоралық процесс деп атайды. Егер газ герметикалық ыдыста болса, онда газ көлемi тұрақты болады. Изохоралық процестiң (P,T) жазықтығындағы графигi, мзохора деп аталатын, түзу сызықты бередi (1.12 – сурет).

49)Жарықтың копускулалық-толқындық дуализмі: Жарықтың толқындық – корпускулалық дуализмі .

Жеткілікті жоғары температураға дейін қыздырылған денелер жарық шығару қабілетіне ие болады. Мыс, қатты қыздырылған қатты дене түтас спектр беретін ақ жарық шығарады. Дене температурасы төмендегенде оның шығаратын сәулесінің интенсивтігі төмендеумен қатар, спектрлік құрамы да өзгереді. Сонда барған сайын ұзын толқындардың басымдылығы күшейе түседі. Дене бұдан әрі суығанда оның көрінетін жарықты шығаруы мүлдем тоқтайды- дене тек көрінбейтін инфрақызыл сәулелерді шығарады. Сәуле шығаратын дененің ішкі энергиясы есебінен пайда болатын ж-е осы дененің температурасы мен оптикалық қасиеттеріне тәуелді электромагниттік сәуле жылулық сәуле д.а.

 

 

Вакуумде дисперсия байқалмайды.

 

 

Жарықтың интерференциясы -  кеңістіктің әртүрлі нүктесінде когерентті екі немесе бірнеше толқындардың қабаттасуының нәтижесінде орныққан жарық толқындарының күшеюі мен әлсіреуінің суреттемесінің пайда болуы. 

Когерентті толқындар  -  бірдей жиілікті, фаза айырымы тұрақты толқындар (табиғатта когерентті толқындар көздері жоқ). Жарық шоғын екіге болу арқылы немесе лазердің көмегімен когерентті жарық көздерін алуға болады.

 

 

n=0, 1, 2...  n=0, 1, 2...

Δr – толқындардың кездескенше жүрген жол айырымы

 

Қабаттасқан екі толқынның фаза айырымы  немесе

 

Табиғи жарық ‒ поляризацияланбаған жарық. Толқынның таралу бағытына перпендикуляр барлық бағытта  электр өрісі кернеулігінің және  магнит индукциясының тербелісі болады. Жарық ‒ көлденең толқын.

Поляризаторлар (турмалин, герапатит, поляроидтар)  және  векторлары тербелістерінен тұратын жарық толқындарын бір жазықтықта өткізу қасиеті бар.

 

 

Дифракция  -  өлшемі толқын ұзындығымен шамалас бөгетті жарықтың орағытып өтуі.

Байқалу шарттары 

- бөгеттің өлшемі толқын ұзындығымен шамалас болу керек ;

- бөгет пен бақылау аралығы бөгет өлшемінен әлдеқайда үлкен болу керек. 

Дифракция нәтижесінде әр нүктеден шыққан когерентті толқындардың қабаттасуынан интерференция байқалады 

Дифракциялық тор -  мөлдір емес аралықтармен бөлінген тар саңылаулардың жиыны 

 

50)Ядролық физиканың рөлі: Ядролық физика – қазіргі физиканың атом ядросы мен элементар бөлшектерді зерттейтін саласы. Ядролық физика – атом өнеркәсібінің ғылыми негізі. Ол шартты түрде төмендегідей салалардан тұрады.

Атом ядросының жалпы қасиеттері мен құрылымы. Ядроның маңызды қасиеттеріне масса, электр заряды, массалық сан, байланыс энергиясы, магниттік және электрлік момент, ядроның эффективтік мөлшері, ядроның энергия деңгейлерінің жүйесі жатады. Ядролық күштердің заңдылығы белгісіз болғандықтан, ядрода өтетін процестерді зерттеу үшін әр түрлі ядролық модельдер пайдаланылады.

Ядролық күштер. Ядролық күштердің қасиеттері жөнінде бағалы деректер энергиясы әр түрлі протондар, нейтрондар мен протондардың шашырауын, сондай-ақ дейтрон мен күрделі ядролардың қасиеттерін зерттеу кезінде алынған.

Ядролардың өздігінен түрленуі – α, β-бөлшектері мен γ-сәулесін шығаратын табиғи және жасанды радиоактивтілік, сондай-ақ ауыр ядролардың өздігінен бөліну. Ядролық физиканың бұл саласының маңызды бөлігі ядролардан шығатын әр түрлі сәулелерді зерттеу болып есептеледі. Ядролық реакциялар – ядролардың бір-бірімен және элементар бөлшектермен әсерлесуі нәтижесінде түрленуі. Ядролық түрленулердің ішінде энергетикалық мақсат үшін баяу және шапшаң нейтрондар арқылы жүретін реакцияларды (мысалы, ауыр ядролардың бөлінуі), сондай-ақ теориялық және практикалық мақсат үшін жеңіл ядролардың арасындағы реакцияларды зерттеудің зор маңызы бар. Реакциялардың соңғы түрі термоядролық реакцияларды жасанды жолмен жүзеге асыруға мүмкіндік береді. Атомдық нөмірі (Z) 92-ден артық (Z > 92) болатын табиғатта кездеспейтін элементтерді синтездеу үшін көп зарядты иондарды (мысалы, азот және алюминий иондары, т.б.) зерттеудің ерекше маңызы бар. Элементар бөлшектер. Ядролық физиканың бұл саласында нейтрино, антинейтрино, электрон, позитрон, әр түрлі мезондар, нуклондар, антинуклондар, гиперондар мен антигиперондар тәрізді элементар бөлшектердің қасиеттері, олардың пайда болуы мен бір-біріне түрлену процестері зерттеледі. Сондай-ақ бұл салада жоғары энергия физикасының мәселелерін зерттеудің де маңызы ерекше күшті болады.

Нейтрондық физика – нейтрондардың қасиеттерін, ядролардың нейтрондарды қармауын және шашыратуын, нейтрондардың әр түрлі зат ішінде тежелеу мен диффузиясын, т.б. зерттеуге арналған ядролық физиканың ірі саласының бірі. Ол – ядролық энергетика мен ғарыштық ракета техникасының ғылыми негізі. Сондықтан нейтрондық физикада теориялық, сондай-ақ практикалық маңызы бар мәселелер зерттеледі. Нейтрондық физика қатты дене физикасымен, металлургиямен, т.б. физика салаларымен тығыз байланысты. Ядролық физиканың эксперименттік тәсілінде зарядты бөлшек үдеткіштері, сондай-ақ қуатты нейтрондар шоғын алуға мүмкіндік беретін зерттеу реакторлары маңызды орын алады. Қазіргі кезде элементар бөлшектерді бақылау және тіркеу үшін өте нәзік тәсілдер мен приборлар қолданылады (қ. Иондалу камерасы, Зарядты бөлшек санауыштары, Вильсон камерасы). Атом ядросының энергия деңгейлерін және одан шығатын сәулелерді зерттейтін ядролық физиканың саласы ядролық спектроскопия деп аталады. Бұл әдістің көмегімен алынған деректер ядроның құрылысы жөніндегі осы кездегі ұғымдардың негізін құрайды.

Ядролық физиканың жетістігі алғашқы кезде соғыс мақсаты үшін қолданылғанымен (1945), кейін ол бейбіт мақсат үшін де пайдаланыла бастады.

Ядролық физиканың жетістігі нәтижесінде халық шаруашылығының бейбіт салалары – ядролық энергетика және ядролық техника пайда болды. Радиоактивтік изотоптар физикада, химияда, металлургияда, биологияда, т.б. ғылым мен техника салаларында тиімді пайдаланып келеді. Ядролық физиканың дамуы нәтижесінде табиғатта кездеспейтін элементтерді (мысалы, нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий, курчатовий, нильсборий, т.б.) алуға мүмкіндік жасалды. Ядролық физиканың негізінде химияның радиациялық химия және радиохимия деп аталатын жаңа салалары пайда болды. Ядролық физиканың жетістіктері астрофизикада, геологияда, геофизикада, ғарыштық ракета ғылымында және археологияда кеңінен пайдалануда. Ядролық физиканың дамуы біздің табиғат жөніндегі көзқарасымыздың жан-жақты кеңеюіне маңызды ықпал етті

Әлсіз өзара әрекеттесу

Толық мақаласы: Әлсіз өзара әсерлесу

Бүл тек микроәлемде байқалатын әрекеттесу. Олбір фермион бөлшектердің екінші түрге айналуына қатысты, бул жағдайда өзара әрекеттесуші лептондар мен кварктер түсі өзгермейді. Әлсіз әрекеттесудің қарапайым мысалы: бета - ыдырау процесі барысында бос нейтрон 15 минут ішінде протонға, электронға және электрондық антинейтроноға ыдырайды. Әлсіз заряд үш айырбас бозон бөлшектері бар үш өріс түрін күрайды. Әлсіз өзара әрекеттесу векторлық бозондар арқылы беріледі және әрекеттесу радиусы өте қысқа - 1015 см.

Әлсіз өзара әрекеттесу туралы ең алғаш жасалған теория аяқталмаған болып шықты.

Күннің өзі әлсіз әрекеттесу нәтижесінде жарық шашады (протон нейтронға, позитронға және нейтриноға айналады). Белініп шығатын нейтронның аса жоғары өту қабілеті бар, ол миллиард километр қалыңдықтағы темір плита арқылы өтіп кетеді. Әлсіз өзара әрекеттесу жағдайында бөлшектер зарядтары өзгереді.

Әлсіз әрекеттесу түйісу арқылы жүзеге аспайды, керісінше аралық ауыр бөлшектердің - бозондардың алмасуы арқылы жүреді.

60-шы жылдарда С.Вайнберг пен А.Салам біртұтас электро әлсіз өзара әрекеттесу теориясын ұсынды.

Бұл теория біртұтас іргелі зарядтардың өмір сүруі арқылы жасалған.

Күшті өзара әрекеттесу

Толық мақаласы: Күшті өзара әсерлесу

Күшті өзара әрекеттесу адрондар (грекше «адрос» - күшті) және нуклондар (протондар мен нейтрондар) және лизондар арасында орын алады. Күшті әрекеттесу үлкен арақашықтық жағдайында мүмкін (радиусы мөлшермен 1013 см шамасында).

Күшті өзара әрекеттесудің бір көрінісі - ядролық күштер. Күшті әрекеттесуді ең алғаш рет ашқан Э.Резерфорд (1911 жылы), сол уақытта атом ядросы ашылды (бұл күштер арқылы бөлшектердің ыдырауы түсіндіріледі). Юкаваның гипотезасы бойынша (1935 ж.) күшті өзара әрекеттесулер аралық бөлшектердің - ядролық күштерді тасымалдаушылардың шығарылуына байланысты. Бұл 1947 жылы табылған пи-мезон, оның массасы нуклонның массасынан 6 есе кіші, сонымен бірге кейінірек табылған мезондар. Нуклондар мезондар « бүлтымен» қоршалған.

Нуклондар қозу жағдайында болғанда бариондық резонанс туады, яғни, басқа бөлшектермен алмасады. Бариондар соқтығысқан кезде олардың бұлттары бірін-бірі жауып қалады да жан-жаққа таралған бүлттардың бағытымен бөлшектер шығарылады. Орталық бөліктерінен әр түрлі бағытқа қарай ақырындап қалдық бөлшектер шыға бастайды. Ядролық күш бөлшектер зарядына тауелді емес күшті өз ара әрекеттесу кезінде заряд бірлігі сақталады.

51)Радиоактивтіліктің ашылуы: Атом ядросы және элементар бөлшектер деген сөз физика курсында әлденеше рет қайталанады. Атом ядросының өзi элементар бөлшектерден тұрады.

Физиканың атом ядроларының кұрылысы мен турленуi зерттелетiн бөлiмi ядролық физика деп аталады.

Атомдардың тұрақты еместiгi ХIХ ғасырдың ақырында ашылғанды. 46 жыл өткен соң ядролык реактор жасалды. Бiз атом ядросы физикасының тарихи ретпен жедел дамып келе жатқанын көрiп отырамыз.

Р а д и о а к т и в т i к т i ң — атом ядросының күрделi құрлысын дәлелдейтiн құбылыстың ашылуы сәттi кездейсоқтықтың жемiсi болды. Өздерің бiлетiндей, рентген сәулелерi алғаш рет шапшаң электрондар разрядтық түтiктiң шыны ыдысының кабырғаларының соқтығысуынан алынған-ды. Олармен бiр мезгiлде түтiк қабырғаларының жарық шығаруы байкалған. Б е к к е р е л ь ұзақ уақыт осы тектес құбылысты — алдын ала күн жарығына сәулелендiрiлген заттардың соңынан сәуле шығаруын зерттеумен шұғылданған.

Оның ойында мынадай сұрақ пайда болады: уран тұздарын сәулелендiргеннен кейiн көрiнетiн жарықпен қатар рентген сәулесi де пайда болмай ма екен? Беккерель фотопластинаны тығыз қара қағазға орап, үстiне уран тұзының қиыршықтарын сеуiп, ашық күн сәулесiне койды. Айқындағаннан кейiн пластинаның тұз жатқан бөлiктерi қарайғанын көрген. Ендеше, уран, рентген сәулесi сияқты, мөлдiр емес денелерден өтiп, фотопластинаға әсер ететiн белгiсiз сәуле шығарады екен. Беккерелъ бұл сәуле шығару күн сәулелерiнiң әсерінен пайда болады деп ойлады. Бiрақ 1896 жылы ақпанның бiр күнiнде ауа райы бұлтты болғандықтан, кезектi тәжiрибенi өткiзу сәтi түспедi де, Беккерель үстiне уранның тұзы себiлген мыс крест жатқан пластинаны үстелдiң суырмасына алып койған. Екi күн өткен соң пластинаны алып айқындаған кезде, онда крестiң айқын колеңкесi түрiнде дақ пайда болғанын байқаған. Бұл — уран тұздарының сыртқы факторлардың әсерiнсiз-ақ, өздiгiнен белгiсiз сәуле шығаратынын көрсетедi. Қауырт зерттеулер басталды. Рас, осы сәттi кездейсоқтық, болмаған күнде де, ерте ме, кеш пе радиоактивтi құбылыс ашылған болар едi.

Кешiкпей Беккерель, уран тұздарының шығарған сәулесi, рентген сәулелерi сияқты, ауаны иондайтынын, соның салдарынан электроскоп разрядталатынын байқаған. Уранның түрлiше химиялық қосылыстарын тексерiп көріп, ол мынадай маңызды фактiнi анықтады: сәуле шығарудың интенсивтiгi тек препараттағы уранның мөлшерiмен анықталады, оның қандай қосылыстарға кiретiндiгiне мүлдем тәуелсiз болады. Ендеше, бұл қасиет қосылыстарға тән емес, химиялық элемент уранға, оның атомдарына тең.

Ураннан басқа химиялық элементтердің өздiгiнен сәуле шығаруға қабiлетiн байқауға талпынып көру сөзсiз едi. 1898 жылы Францияда Мария С к л о д о в с к а я – К ю р и және басқа да ғалымдар торийдiң сәуле шығаратынын байқаған. Бұдан әрi жаңа элементтерi iздеуде негiзгi күш салған Мария Склодовская-Кюри мен оның ерi Пьер К ю р и болды. Уран мен торийi бар рудаларды жуйелi түрде зерттеу, олардың iшiнен бұрын белгiсiз, Мария Склодовская-Кюридің отаны — Польшаның құрметiне полоний деп аталған, жаңа элементтi бөлiп алуға мүмкiндiк бердi.

Ақырында өте қуатты сәуле шығаратын тағы бiр элемент ашылды. Ол радий (яғни сәулелi) деп аталды, Өздiгiнен сәуле шығару құбылысының өзiн ерлi-зайыпты Кюрилер радиоактiвтік деп атады.

Радийдiң салыстырмалы атомның массасы 226-ға тең және Д.И. Менделеев кестесiндегi 88-нөмiрлi торкөзге орналасқан. Кюри ашқанға дейiн бұл торкөз бос болған. Өзiнiц химиялық қасиеттерi бойынша радий сілтiлiк жер элементтерiне жатады.

Соңынан реттiк нөмiрi 83-тен жоғары химиялық элементтердiң бәрi де радиоактивтi болатындығы анықталды

52)Термодинамика заңдары: Термодинамика – энергияның түрленуiне қатысты жалпы заңдарға негiзделген жылулық процесстер туралы ғылым. Бұл заңдар молекулалық құрылымдарына байланыссыз барлық денелер үшiн орындалады.

 Термодинамикалық жүйе – кеңістікте белгілі бір көлемге ие макроскопиялық денені айтады. Термодинамикалық  жүйе ұғымының астарында біршама шектеулі кеңістікте қамтылған макроскопиялық дене бар. Бұл кеңістіктің шекарасы ретінде жүйені қоршаған әлемнен немесе қоршаған ортадан бөліп тұратын математикалық жазықтық алынады.кеңістіктегі шектеулілік жүйе денесімен толтырылған біршама көлемнің бар екендігін білдіреді.  Ал макроскопиялық дене деп көптеген бөлшектерден ( молекулалар мен атомдардан ) тұратын денені айтады. Термодинамикалық  жүйелер қоршаған ортамен алмасу сипаты бойынша оқшауланған тұйық және ашық түрлерге жіктеледі. Егер жүйе өзін қоршаған ортаға энергия бермесе және алмаса, онымен зат алмаспаса, онда оны оқшауланған жүйе деп атайды. Бөлектендірілген жүйелер деп сыртқы ортамен салмағымен де, қуатымен де алмаспайтын жүйелерді атайды. Бұндай жүйе табиғатта кездеспейді, ал егер де кездесетін болса, онда тек макет түрінде ғана болады. Тұйық жүйелер деп сыртқы ортамен затпен  емес, қуатпен алмасатын жүйелерді атайды. Тұйық жүйе мәңгілік емес. Мысалы, биожүйеге жұмыртқаны жатқызуға болады,яғни оған температура әсер еткенде ол бізге затын яғни балапан береді. Бұл жүйе мәңгілік емес көп уақыт 1000000 жыл өмір сүруі мүмкін. Биоинформацияны сақтауда маңызы өте зор. Тағы да мысал келтіретін болсақ, тас және де бидай тұқымы т.б. Ал ашық жүйелер сыртқы ортамен затпен де , қуатпенен де  алмасады. Мысалы, ашық жүйеге барлық тірі организмдер жатады. Ашық жүйелер теориясы 20ғасырдың 30- жылдарында пайда болған болатын. Ашық жүйе мәңгілік емес, өте ұзақ уақыт тұра алмайды, өседі өледі, өзіне ұқсас жүйені туғызады, эволюция процесіне түседі, модифицерленеді. Қуатын да затын да береді де алады да. Біз ашық жүйе принципін ұстануымыз керек.

Жүйе дегеніміз –бір микроматериалдарды бөлшектердің жинағы.Сол жинақ қоршаған ортадан бір нарселер арқылы шектелелген.Ашық термодинамикалық жүйе –затын береді, алады, қуатын береді, алады. Ең биік деңгейде тұрған ашық жүйе. Онтогенезде шекті, филогенезде шексіз. Ашық термодинамикалық жүйелерге барлық тірі организмдер жатады.Қаншама сан алуан түрлі болса да барлық биологиялық жүйелердің барлығы ашық термодинамикалық жүйе болғаннан кейін барлығына тән ортақ белгілері мен қасиеттері бар..  Ашық жүйе мәңгілік емес, өте ұзақ уақыт тұра алмайды, өседі, өледі, өзіне ұқсас жүйені туғызады, эволюция процесіне түседі, модифицерленеді.Ашық жүйе мәңгілік емес, өте ұзақ уақыт тұра алмайды, өседі өледі, өзіне ұқсас жүйені туғызады, эволюция процесіне түседі, модифицерленеді.   Тек қана ашық болып, алмасып жатып, осы қасиеттерді орындалады. Біз ашық жүйе принципін ұстануымыз керек.  . Ашық жүйелер теориясы 20ғасырдың 30- жылдарында пайда болдыБіз ашық жүйе принципін ұстануымыз керек. Алған затты шығарып отыру принципі орындалу керек. Ашық жүйе: 1) Жүйенің жүмыс қабылеттілігі өз мұқтажына жұмсалуы қажет; 2) Жүйенің жүмысы тепе — теңдікке қарсы бағытталған, өйткені ол сыртқы орта өзгерістерінің нәтижесінде туындап отырады. 3) Сыртқы түрткілер әсер еткенде жүйе олардың күшін өзгертуге бағытталған жұмыс өндіреді. Ашық жүйелер теориясы 20ғасырдың 30- жылдарында пайда болды

Термодинамикалық функцияларды сипаттап беріңіз және мысалдар келтіріңіз.Жүйенің күйіне баға беру үшін жүйедегі физикалық, химиялық қасиетіне сүйенеді. Жүйеге термодинамикалық сипаттама беру үшін жүйенің өлшемдері қолданылады. Өлшемдер екі түрге бөлінеді. Олар: экстенсивті, интенсивті. 1) егер ол функциялар жүйедегі салмағымен, микробөлшектер санымен байланысты болса, ол экстенсивті термодинамикалық функция. Экстенсивті өлшемдер жүйені тұтастығын сипаттайды. Экстенсивті өлшемдердің негізгі қасиеті – олардың аддитивтілігі немесе бірнеше жүйелердің өлшемі. Мысалы, жүйе салмағы оның жекелеген бөлшектерінің жиынтығына тең. Мыс: Көлем, қуат жатады. 2) термодинамикалық функция салмағымен, микробөлшек санымен байланысты емес, интенсивті термодинамикалық функция. Интенсивті өлшемдер күштілік сипатқа ие және жүйенің түрлі нүктелерінде түрлі мәнге ие болуы мүмкін. Жұмысты атқаруға жұмсалған энергияның кез келген түрі интенсивті өлшемнің туындауына экстенсивті өлшемге өтуі анықталады. Жұмыстың біркелкі кеңеюі – бұл қысымның көлемнің өзгерісіне өтуі, жерден көтерілген дененің әлеуетті қуаты – дененің жерден көтерілу биіктігіне көбейтілген салмағы т.с.с Оған температура, қысым, энтропияның өзгеруі жатады.

Термодинамикадағы жұмыс. Термодинамикада қозғалыстағы ортаның аз бөлшектерiнiң бiр-бiрiне қатысты орын ауыстыруы ғана қарастырылады. Нәтижесiнде дене көлемi, оның iшкi энергиясы өзгередi. Дене жылдамдығы тұтасымен алғанда нөлге тең болып қалады. Жұмыс классикалық механикадағы сияқты анықталады, бiрақ ол дененiң кинетикалық энергисының өзгеруiне емес, оның iшкi энергиясының өзгеруiне тең болады. Мысалы, газдардың сығылуы кезiнде поршень өзiнiң механикалық энергиясының бiр бөлiгiн газдарға бергендiктен, молекулалардың кинетикалық энергиясы ұлғаяды, газ қызады. Керiсiнше, егер газ ұлғайса, онда алыстаған поршенмен соқтығысқаннан кейiн молекулалардың жылдамдығы азайып, газ суиды.

Термодинамиканың бiрiншi заңы. Көптеген деректердi жинақтаудың негiзiнде энергияның сақталуының жалпылама заңы тұжырымдалды: табиғатта энергия U жоқтан пайда болмайды және жоғалмайды, ол тек бiр түрден екiншi түрге ауысады. Жылу құбылыстарында таралған энергияның сақталу және айналу заңы термодинамиканың бiрiншi заңы деп аталады. Жалпы жағдайда, жүйенiң бiрiншi U1 күйден екiншi U2 күйге ауысуы кезiнде, iшкi энергия атқарылған жұмыстың есебiнен қалай өзгерсе, жүйеге сырттан берiлген жылудың әсерiнен де солай өзгере алады. Термодинамиканың бiрiншi заңы нақ осылай тұжырымдалады: iшкi энергияның өзгерiсi жүйеге берiлген жылу мөлшерi мен сыртқы күштердiң жұмысының қосындысына тең: ΔU = A + Q. (3.7) Егер жүйе жылу өткiзбейтiн болса (Q = 0) және ол механикалық жұмыс атқармаса (А=0), онда ΔU = 0, немесе U1=U2: тұйық жүйенiң iшкi энергиясы өзгермейдi (сақталады). Бұл дерек жылулық баланс теңдеуiн қорытқанда қолданылған болатын. Термодинамиканың бiрiншi заңынан, ешқандай энергетикалық шығынсыз шексiз мөлшерде жұмыс жасай алатын қондырғыны – мәңгiлiк двигательдi жасап шығару мүмкiндiгiнiң терiстiгi шығады. Шын мәнiнде, егер жүйеге жылу берiлмесе (Q = 0 ), онда жұмыс A iшкi энергияның азаюы есебiнен ғана жүзеге асар едi: A = ΔU. Двигатель, энергия қоры таусылғаннан кейiн, жұмысын тоқтатады.

Термодинамиканың бiрiншi заңын изопроцестерге қолдану. Изохоралық процесс. Бұл процесте газ көлемi өзгермейдi: V = const. Газдың iшкi энергиясының өзгерiсi оған берiлген жылу мөлшерiне тең: ΔU = Q. Егер газ қыздырылса , онда Q > 0 және ΔU > 0 – iшкi энергия ұлғаяды. Газды суытқан кезде: Q < 0 және ΔU < 0, оның iшкi энергиясы азаяды. Изотермалық процесс. Изотермалық процесс кезiнде газдың температурасы тұрақты болады (Т = const) және оның iшкi энергиясы өзгермейдi. Газға берiлген барлық жылу мөлшерi пайдалы жұмыс атқаруға жұмсалады: Q = А′. Газ белгiлi жылу мөлшерiн (Q > 0) алған кезде, ол оң жұмыс атқарады (А′ > 0). Керiсiнше, егер газ қоршаған ортаға жылу берсе, онда оның атқарған жұмысы терiс болып саналады. Изобаралық процесс. Изобаралық процесс кезiндегi газға берiлген жылу мөлшерi оның iшкi энергиясының бiрге өзгеруiне және қысым тұрақты болған кездей P = const жұмысты атқаруға шығындалады. Адиабаталық процесс. Қоршаған ортамен жылу алмасуы болмайтын жағдайда өтетiн жүйедегi изопроцесс адиабаталық процесс деп аталады. Адиабаталық процесс кезiнде Q = 0 және жүйенiң iшкi энергиясының өзгеруi жұмыс атқару арқылы ғана жүредi: ΔU= А. ΔU= А теңдiгi белгiлi қорытынды жасауға мүмкiндiк бередi. Егер жүйеде оң жұмыс жасалса, мысалы газ сығылатын болса, онда оның iшкi энергиясы ұлғаяды және температурасы өседi. Керiсiнше , газ ұлғайған кезде, ол өзi оң жұмыс атқарады (Аұ > 0). Оның iшкi энергиясы азаяды да, газ суиды. Егер цилиндр түбiне эфирге батырылған мақтаны салып, дереу поршендi қозғалтсақ, онда мақтадағы эфир буы жалындайды. Бұл эффект Дизель двигателiнiң жұмыс iстеу принципiнiң негiзiне алынған. Бұл жерде цилиндрге жанармай қоспасы емес, кәдiмгi атмосфералық ауа сорылады. Сығылу тактының соңында арнайы форсунка арқылы сұйық отын - солярка шашыратылады. Осы сәтте сығылған ауа температурасының жоғарлағаны сондай, тiптен жанармай тұтанады. Күн көзiнiң әсерiнен жылыған ауа, жоғары көтерiледi де, биiктiкке көтерiлген сайын қысымның азаюына байланысты тез арада ұлғайып-таралады. Бұл ауаның ұлғайып-таралуы оның салқындауына әкелiп соғады. Осының нәтижесiнде су булары конденсацияланады да, бұлттар пайда болады.

Термодинамиканың екiншi заңы. Термодинамиканың екiншi заңы энергетикалық түрленулердiң бар болу мүмкiндiгiнiң бағытын көрсетедi. Салқынырақ денеден ыстығырақ денеге жылуды тасымалдау, екi жүйеде де немесе қоршаған ортада бiр мезгiлде басқа өзгерiстер жасамайынша, мүмкiн емес. Жылу двигателi. Iс-әрекетi жұмыс атқарушы дененiң механикалық энергиясын iшкi энергияға түрлендiруге негiзделген двигательдер жылу двигателдерi деп аталады (3.6, 3.7, 3.8 - суреттер). Кез-келген дененiң (қыздырғыштың) iшкi энергиясын, қыздырғыштың жылуын басқа температурасы төменiрек денеге(тоңазтқышқа) бергенде ғана, яғни тек жылу алмасу процесi кезiнде ғана, iшiнара механикалық энергияға айналдыруға болады. Ең алғаш рет бұл мәселенi, идеалды жылу машинасын ойлап тапқан француз ғалымы С.Карно зерттедi. Ондай машинаны құрастыру үшiн жоғарғы температурадағы қыздырғыш, мейлiнше төмен температурадағы тоңазтқыш және жұмыс атқарушы дене болуы керек (3.9 - сурет). Барлық жылу машиналарындағы жұмыс атқаратын дене, өзi ұлғайған кезде жұмыс жасайтын, газ болып табылады. Тоңазтқыш ретiнде атмосфера, не болмаса конденсатор деп аталатын салқындатуға арналған арнайы қондырғылар алынады. Карно циклi. Жұмыс атқарушы дене қыздырғыштан QҚ жылу мөлшерiн алады да, тоңазытқышқа QT жылу мөлшерiн бередi, ал (QҚ - QT) айырымын Aұ жұмысқа айналдырады. Жұмыс атқарушы дене ұлғайған кезде өзiнiң барлық iшкi энергиясын жұмыс жасауға берiп жiбере алмайды. Жылудың едәуiр бөлiгi мiндеттi түрде жұмысын атқарған газбен бiрге тоңазытқышқа берiледi. Iшкi энергияның бұл бөлiгi қайтарылмай, бiржола жоғалады. Карно машинасындағы жұмыс атқарушы дене, өз күйiнiң өзгеру циклiн периодты түрде қайталап тұратын, идеалды газ болып табылады. Бұл цикл Карно циклi деген атақ алды, осыған ұқсас процесстер айналмалы немесе циклдық процесстер деп аталады. Карно машинасында үйкелiске және қоршаған ортамен жылу алмасуға кеткен энергиялардың шығындары ескерiлмейдi, сондықтан бұл машинаны Карноның идеалды жылу машинасы деп атайды. Айналмалы процесс немесе цикл деп бiрнеше күйлер қкатарынан өтiп өзiнiң бастапқы күйiне қайтып келетiн жүйе процесiн айтады. Егер айналмалы процесс сағат тiлi бойынша жүретiн болса, онда жұмыс оң болады және цикл- тура цикл деп аталады. Егер айналмалы процесс сағат тiлiне қарсы жүретiн болса, онда жұмыс терiс болады , ал цикл- керi цикл деп аталады. Жылу двигателiнiң пайдалы әсер коэффициентi (ПӘК)- η деп тура циклдық процесс кезiндегi жұмыс атқарушы дененiң жасаған жұмысы Aұ-тың қыздырғыштан алынған жылу мөлшерiне қатынасын айтады: Барлық двигательдердегi жылудың кейбiр мөлшерi тоңазтқышқа берiлетiн болғандықтан, n<1 Жылу двигателiнiң ПӘК-i қыздырғыштың Т1 және тоңазтқыштың Т2 температураларының айырымына тура пропорционал. Карноның идеалды жылу машинасының ПӘК –i мынадай мәнге ие. Карно дәлелдеп бергенiндей, осы формуланың мәнi мынада: кез келген нақты жылу машинасының ПӘК-i, идеалды жылу машинасының ПӘК – iнен артық болмайды.

Энтропия (грек. еntropіa – бұрылыс, айналу) – тұйық термодинамикалық жүйедегі өздігінен жүретін процестің өту бағытын сипаттайтын күй функциясы. Энтропияның күй функциясы екендігі термодинамиканың екінші бастамасында тұжырымдалады. Энтропия ұғымын термодинамикаға 1865 ж. Р.Клаузиус енгізген. Кез келген А және В күйлеріндегі жүйе Энтропиясы мәндерінің айырымы мына формула арқылы анықталады: , мұндағы Q – жүйеге күйі шексіз аз квазистатик. болып өзгергенде берілетін жылу мөлшері, Т – жүйенің абс. темп-расы; интрегал екі күйді өзара жалғастыратын кез келген қайтымды жолмен алынады. Изотерм. процесс жағдайында: S=Q/Т. Ал кез келген қайтымды жолмен алынатын тұйық процесс үшін: . Соңғы теңдік Энтропияның dS=Q/Т түріндегі толық дифференциал болатындығының қажетті және жеткілікті шарты, ал Энтропия – күй функциясы. Энтропияның абс. мәні термодинамиканың үшінші бастамасы бойынша анықталады және ол бойынша абс. нөл темп-рада кез келген жүйенің Энтропиясы нөлге айналады. Адиабаталық оңашаланған жүйелеріндегі қайтымды процестер кезінде Энтропияның мәні тұрақты болып қалады да, қайтымсыз процестер кезінде Энтропияның мәні артады; барлық реал процестерінде Энтропияның мәні артады (Энтропияның арту заңы). Статист. физикада Энтропия статист. салмақ () деп аталатын шамамен байланыстырады. Больцман принципіне сәйкес: S=kІn, мұндағы k – Больцман тұрақтысы. Сонымен Энтропия – термодинам. тепе-тендік күйдегі макроскоп. денелерге тән қасиет. Ол бірліктердің халықаралық жүйесінде (СИ) Дж/К арқылы өрнектеледі. Энтропия ұғымы ғылымның көптеген салаларында (физика, химия, т.б.) маңызды рөл атқарады.

ФЛУКТУАЦИЯ (латынша fіuctuatіo — үздіксіз қозғалыс, тербеліс) —физикалық шамалардың (бақыланатын мәндері) өздерінің орташа мәндерінен кездейсоқ ауытқуы. Бұл құбылысты зерттеудің принциптік маңызы бар. Өйткені ол термодинамалық ұғымдар мен заңдылықтардың қолдану шегін анықтауға мүмкіндік береді. Сонымен бірге Флуктуация— көптеген физикалық процестерге тән құбылыс. Флуктацияның пайда болуының негізгі екі себебі бар: 1) классика физизикалық шамалардың Флуктациясы жүйедегі бөлшектер санының шекті болуына байланысты; 2) кванттық шамалардың Флуктациясы анықталмау қатысына байланысты. Ал электрлік Флуктация — заттың электрленуінің дискретті құрылымына және электр зарядын тасушылардың жылулық қозғалысына байланысты өткізгіштегі электр потенциалының, ток күшінің және зарядтардың ретсіз (хаосты) өзгеруі. Флуктаяның соңғы түрі электротехника мен радиотехникада үлкен рөл атқарады.

Биохимиялық синтез жүріп жататын клетка бөлігіндегі энтропияның кемуі организмнің басқа бөліктеріндегі немесе сыртқы ортадағы энтропияның арқасында жүретін тірі жүйелерде қоректік заттар мен күн энергиясын пайдалану нәтижесіндегі энтропияның кемуі оларда бос энергияның өсуіне алып келеді. Сыртқы ортадан келетін теріс энтропияның ағыны тірі жүйелердің ұйымдасуын көтеріп қоректік заттардың ұйымдасуын төмендетіп қана қоймайды. Сонымен бірге осы заттардың деградациялануы ыдырауы организмге қажетті бос энергияның түзілуін қамтамасыз етеді. Заттардың химиялық құрамы өзгеріп тұратын процес тер өтетін ашық жүйелерде  d _i S мәнін есептеп шығару басты проблема болын табылады. Егерде ашық жүйеде температураның таралуы тұрғысында тепе – теңдік орнаса (бірақ реагенттің химиялық құрамы тұрғысынан тепе – теңсіздік болса) онда мұндай жүйе біршама тепе – теңсіздік күйде болады. Энтропияның жалпы өсуі бұл жағдайда

                d ^s = d_e S + d _i S (13)

Мұндағы d_e S= d Q /T

   ашық жүйенің қоршаған ортамен тепе  — тең жылу алмасу нәтижесінде өзгеретін энтропия  d _i S химиялық реакциялар нәтижесінде болатын энтропиянның өздігінен өсуі заттар алғашқы  тепе – теңсіздік күйде болып, нәтижесінде пайдалы жұмыс атқарылады.

53)Максвеллдің электромагниттік теориясы: Электромагнетизм саласында Фарадей ашқан жаңалықтарды көрнекті ағылшын физигі және математигі Максвелл (1831-1879) дамытып жетілдірді. Оның электромагнетизм теориясында электр мен магнетизмнің органикалық байланысы анықталды. Ертеректе Фарадей айтқан идеяларды негізге ала отырып, Максвелл электромагниттік өріс ұғымын енгізді.

Өзіне дейінгі экспериментальдық жолмен (Кулонның, Ампердің, Био Савараның) ашылған электромагниттік құбылыс заңдары мен Фарадейдің ашқан электромагнетизм индукциясы құбылысын біріктіріп тұжырымдап, Максвелл таза математикалық әдіспен электромагниттік өрісті өрнектейтін дифференциальды теңдеулер жүйесін тапты. Бұл тендеулер жүйесі электромагниттік құбылысты өз шамасында барынша толық өрнектейді және ньютондық механика жүйесі сияқты толық та жетілген жаңа теорияны сипаттайды. Осы тендеулерден электрлік зарядтарға "байланбаған" өрістің жеке өмір сүру негізгі түсінігі - температура мен энтропия енгізілді. Энтропия - энергияның қайтымсыз түрде таралуының өлшемі. Статикалық физикада энтропия - қандай да бір макроскопиялық жағдайдың болу мүмкіншілігінің өлшемі.

Классикалық электродинамикада негізгі ұғымды электромагнитті толқын мен оны жасайтын оның екі құрамдасы — бір бірімен ауысып отыратын электрлік және магниттік өрістер құрайды. Осы өрістердің негізгі көрсеткіштері бір мезгілде енгізіледі.

Соныменен, жоғарыда айтылғандай, физикадағы принциптер мен концепцияларды уақыт эволюциясы бойынша қарастыруға тырысайық.

3.2. Ломоносовтың әмбебап сақталу заңы

Адамзат тарихы көптеген жан-жақты, дарынды адамдарды біледі. Солардың арасында алғашқы орындардың бірін ұлы орыс ғалымы, физик, астроном, химик, математик Михаил Васильевич Ломоносовка (1711-1765) беруге болады. Оптика және жылу, электр және тартылыс, әдебиет пен тарих, метереология мен өнер, геология және астрономия - бұлар Ломоносовтың өшпейтін ізін қалдырған салалар.

Бұл данышпанның физика мен химия саласындағы еңбектеріне біздің кезімізде жүргізілген терең зерттеулер әлемдік ғылымдағы Ломоносов ролінің ерешелігін тіпті жаңаша ұғынуды ашты. Ломоносовтың ғылымдағы барлық бастамалары жаңашылдыққа әкелді.

М. В. Ломоносов москвалық славян-грек-латын академиясында, Петербургтік ғылым академиясында оқып, Маргбург (Германия) университетінде металлург, кен ісі мен химия мамандығы бойынша білім алады. 1755 ж. ол Москва университетінің ашылуында неғізгі ұйымдастырушы болды.

Профессор атағын алысымен Ломоносов алғашқы химиялық зертхананы құрып, "Эксперименттік Вольфиан физикасын" өз аудармасында бастырып шығарды. Осы аударманың жарық көруімен орыс физикасы орыс тіліндегі бірінші оқулықты алып қана қойған жоқ, сонымен қатар ғылыми орыс тілінің негіздері салынды. 1752-1754 жылдары ол физикалық химияның тіпті ерекше жаңа және өзгеше курсын дайындап, дәрістер оқыды, шындығында, ол мұнымен жаңа ғылымның негізін қалады.

Оның жаратылыстанудың дамуына қосқан үлесіне баға жетпейді. Ломоносов жылу мен газдардың кинетикалык теориясының негізін қалаушылардың бірі, материя мен қозғалыстың сақталу заңының авторы, алғаш рет температураның абсолюттік нөлінің барлығын алдын ала болжады. Ломоносов алғаш рет электр мен жарық құбылыстарының байланысы туралы, солтүстік шұғыласының электрлік табиғаты туралы ойды айтты, жарықтың толқындық теориясын қорғады.

Ғалым өз артына өте мол идеялар қалдырды, бұлар ол өмірден өткен соң да 100-150 жылдар бойы ғылым тарапынан жүзеге асырылды. Нақты мысалдар келтірейік. "Таразының электрлендірілген тостағанының темір плитаға тартылатындығын" бақылап жазып, Ломоносов "таразымен электр күшін өлшеуге болады" деген қорытынды жасайды. Шындығында, бұл идеяның лорд Кельвин мен У. Томсонның тарапынан абсолюттік электрометр арқылы жүзеге асырылғанын біз тарихтан білеміз. Электрмен шұғылдана отырып, Ломоносов былай деп белгілейді: "Жарық сәулесі электрленген шыны мен суда басқаша сына ма? -осыған тәжірибе жасау керек". Мұндай тәжірибені кейінірек 1875 жылы Керр жасап, электр өрісінде сәуленің екі түрлі сынатынын ашты.

Ломоносов органикалық және органикалық емес табиғаттың барлық құбылыстарын бірыңғай көзқарастан түсіндіретін табиғаттың орасан күрделі философиясын жазуды армандаған жан-жақты және терең ойлы философ болды. Өз зерттеулерінде ол мына негізгі идеяны қатал басшылыққа алды: "Табиғат өз заңдарын берік сақтайды және ол барлық жерде бірдей" уақыт, сәулелену мен зат туралы түсініктерімізді түбірінен өзгертті.

Эйнштейннің гравитациялық өріс теориясы. Салыстырмалықтың жалпы теориясы

1916 жылы Эйнштейн өзінің салыстырмалықтың жалпы теориясын жасап шығарып, физикалық ұғымдарда — бұл жолы гравитациялық өзара әсер туралы — тағы бір төңкеріс жасады. Бұл теорияның "фундаменті" 1907 жылы Эйнштейн эквиваленттілік принципін тұжырымдаған кезде "салынған" еді. Осы принциптің мәнін анықтайық.

Ньютонның екінші заңына қатысты "масса" термині инерттік масса мағынасында дененің қозғалыс қалпының кез келген өзгеруіне оның (дененің) кедергісінің мөлшерін білдіреді. Бірақ ньютондық бүкіләлемдік тартылыс заңындағы "масса" ұғымының мағынасы басқа - бұл тартылушы масса немесе гравитациялық масса. Әуелде Галилей де гравитациялық өрістегі барлық денелер олардың салмағына қарамастан бірдей үдеуге ие болатынын айтқан. Бұдан инерттік және гравитациялық массалардың тендігі шығады. Олардың тендік фактісінің өзін және гравитациялық өрісте барлық денелердің бірдей үдеумен құлайтындығын кейде эквиваленттіліктің әлсіз принципі деп те атайды.

Гравитациялық өрістердің көрсетілген қасиеті гравитациялық өрістегі денелер қозғалысы мен қайсыбір сыртқы өрісте орналаспаған, бірақ есептеудің инерциялық емес жүйесі көзқарасынан қарастырылатын де-нелер қозғалысының арасындағы маңызды ққсастықты анықтауға мүмкіндік береді. Есептеудің инерциялық емес жүйесіндегі қозғалыстың қасиеттері гравитациялық өріс бар болғандағы инерциялық жүйедегі тәрізді. Есептеудің инерциялық жүйесіндегі қозғалыс кейбір гравитациялық өріске эквивалентті. Бұл жағдайды эквиваленттік принципі деп атайды. Егер сіз лифтінің жабық кабинасында тұрсаңыз (Эйнштейннің келтірген мысалы), онда сіздің үдемелі қозғалыстың әсерінен тартылыстың ықпалын сезбейсіз. Мұндай жабық кабинада тартылысқа қатысты құбылыстарды үдемелі қозғалысқа тән құбылыстардан айыруға сізге мүмкіндік беретін ешқандай тәжірибелерді жа-сау мүмкін емес. Кішкене жабық кабинаның ішінде гравитация мен шапшаң қозғалыс әсері байқалмайды.

Эквиваленттік принципі салдарының бірі - тартылушы массаның маңында жарық сәулелерінің (фотондардың) ауытқуы, ал тартылушы масса шығаратын жарық қызыл түске ығысуы керек. Бұл тәжірибемен дәлелденген.

Салыстырмалықтың жалпы теориясындағы басқа бір шешуші жағдай кеңістік-уақыттың қисықтығы ұғымы болды. Эйнштейн үлкен салмақты денелердің қасында барлық кеңістік-уақыт қисаюы керек деп болжады (тек кеңістік қана емес) және жарық сәулелері мен бөлшектер уақыт кеңістігінде ең қысқа жолмен - геодезиялық сызықтармен (сферадағы геодезиялық сызық - бұл доға) жылжитын болады. Басқа сөзбен айтсақ, тартылу дегеніміз салмақты үлкен денелердің маңындағы кеңістік-уақыттың геометриялық қасиеттерінің салдары. Дене неғұрлым салмақты және оның тығыздығы жоғарырақ болса, ол өзін қоршаған кеңістік-уақытты соншалық кебірек қабыстырады, ал бұдан көрші денеге соншалықты көбірек тартылыс күші әсер етеді.

А. Уилер, американдық физик-теоретик, салыстырмалықтың жалпы теориясының дәл сипаттамасын берді: "Зат кеңістікке оның қалай қабысу керектігін айтады, ал кеңістік затқа оның қалай жылжу керектігін айтады".

Салыстырмалықтың жалпы теориясы кеңістік, уақыт, Әлем туралы біздің түсініктерімізді түбірінен өзгертті. Ол қандай да болмасын центризмнен бас тартуға әкелді. Метагалактика - немесе біз бақылай алатын барлық астрономиялық біртұтас бүтін Әлеміміз біртекті және изотропты даму барысындағы шексіз космологиялық модель түрінде бейнелене бастады.

1926 ж. австрия физигі Э. Шредингер материя толқынын сипаттайтын математикалық теңдеуді (Шредингер теңдеуі) тапты. Луи де Бройльдің бөлшектер мен толқындардың "дуализмі" туралы батыл ойы материя мен жарықтың қасиеттерін біртұтастық жағдайда қарастыратын теорияны жасауға мүмкіндік жасады. Осы жағдайда жарық кванты микроәлем құры-лымының айрықша бір күйі ретінде түсінілді. Алғашқы уақытта Луи де Бройльдің гипотезасы тәжірибе жүзінде дәлелдеуді қажет етті. Материяның толқындық қасиетінің бар екенін дәлелдеуде 1927 ж. американдық физиктер К. Дэвидсон мен Л. Джермердің электрондардың дифракциясын анықтауының үлкен маңызы болды. Кейінірек нейтрондардың, атомдардың жоне молекулардың да диф-ракциясын анықтауға арналған тәжірибелік жұмыстар жүргізілді. Тәжірибелік барлық нәтижелер Луи де Бройльдің гипотезасын растады.

Сонымен, жарық бөлшек ретінде де, толқын ретінде де әрекет ете алады, басқаша айтқанда, жарық дуализм қабілетіне ие. Жарықтың бұл қасиетінің дәлелдерінің бірі интерференция болып табылады. Жарықтың интерференциясы - бұл жарықтың екі сәулесі бірінің үстіне бірі салынатын физикалық құбылыс. Бұл жағдайда экранда кезектесіп орналасқан қара және ашық жолақтардың суреті пайда болады. Интерференциялық суретті жарықтың толқындық қасиеттері негізінде де, не жарықты фотондар - бөлшектер ретінде де қарастырып есептеуге болады. Кванттық бейнелеуден шығатыны - экранның бір бөліктерінде (ашық жолақтарға сәйкес келетін) фотондарды табу ықтималдығы көбірек, ал басқа бөліктерінде (қара жолақтар) - азырақ.

Кванттық механиканың негізгі идеясы микроәлемде оқиғалардың ықтималдығы туралы ұғымның анықтауышы болатындығында. Микроскоптық деңгейде (сөз фотондар немесе заттардың қарапайым бөлшектері туралы болса) біз нақты эксперименттің нәтижесін дәл болжап айта алмаймыз (мысалы, экранда фотон түсуге тиісті нүктені көрсету). Біздің бар істей алатынымыз - бұл тек тәжірибенің әр түрлі қорытындыларының ықтималдығын есептеп шығару. Бөлшектердің саны өте көп болғанда ғана біздің эксперимент барысы туралы болжамдарымыз қажетті дәлдікке ие болады. Бұл терең тұжырым біздің оқиғалардың дамуын болжау мүмкіндіктеріміздің шектеулі екендігін білдіреді.

Кванттық теорияның бұл өзіндік ерекшелігіне 1927 жылы айқындық енгізген неміс физигі, әйгілі белгісіздік принципінің авторы Гейзенберг (1901-1976) болды. Бұл принцп бойынша бөлшектердің бірін-бірі толықтырып тұрған екі сипаттамасын, мысалы, оның жылдамдығы мен координаталарын бір мезгілде дәл өлшеу мүмкін емес. Гейзенберг принципі негізді және өте маңызды.

Гейзенберг өз принципін гипотетикалық микроскоп үлгісінде көрнекі түрде түсіндірді ("Атом ядросының физикасы"). Егер біз импульсінің дәл мәні белгілі болған электронның координатасын анықтағымыз келсе, онда электронды көріп, оның орнын анықтау үшін біз оған жарық түсіруіміз керек, басқаша айтсақ, оған фотондар шоғырын бағыттауымыз қажет болар еді. Бірақ фотондар электрондармен қақтығысып, оған өз энергиясының бір бөлігін береді де, мұнымен оның импульсін белгісіз көлемге өзгертіп жібереді. Осылайша біз бөлшектің нақты координатасын өлшейміз, бірақ оның импульсі белгісіз болып шығады.

55)Табиғаттағы элементар бөлшектер: Физиканың даму барысында элементар бөлшектер ұғымы бiраз өзгерiске ұшырады. Алғашқы кезде элементар деп iшкi құрылымы жоқ, басқа құрамдас бөлiктерге ыдырамайтын бөлшектердi түсiндi. Бүгiнгi күннiң түсiнiгi бойынша элементар бөлшектерден олардың iшкi құрылымының болмауы талап етiлмейдi. Элементар бөлшектер деп, физика ғылымының қазiргi даму дәрежесiнде бос күйiнде кездесетiн қарапайым бөлшектерден тұрады деп есептеуге болмайтын бөлшектердi айтады. Элементар бөлшектердi кейде субъядролық бөлшектер деп те атайды.

Қазiргi заманның элементар бөлшектер физикасы осы бөлшектердiң қасиеттерiн анықтайды, оларды классификациялайды, iргелi әсерлесудiң қасиеттерiн зерттейдi және осы әсердiң салдарынан олардың бiр бiрiне ауысуларын зерттейдi. Соңғы кездерi элементар бөлшектердiң iшкi құрылымдары да кеңiнен зерттелуде.Бұл бөлшектердiң көптеген ерекшелiктерi, соның iшiнде iшкi құрылымы тек жеткiлiктi жоғарғы энергияда ғана көрiнiс табады. Сондықтан элементар бөлшектер физикасын жоғарғы энергия физикасы деп те атайды.

Кейбiр элементар бөлшектер табиғатта бос немесе босаң байланысқан күйде кездеседi. Бiздi қоршаған дүние негiзiнен осы бөлшектерден құралған. Мұндай бөлшектердiң қатарына ядро құрамына кiретiн протондар және нейтрондар, атомның қабыршығын құрайтын электрондар, электромагниттiк өрiстiң кванттары болып табылатын фотондар (γ-кванттар) жатады. Сәл кейiнiрек ядроның β-ыдырауы кезiнде туатын νe нейтрино және антинейтрино, ядролық әсерлесудiң тасымалдаушылары болып табылатын пи-мезондар ( π+ , π0 , π–) ашылды. Бұдан әрi осы бөлшектердiң антибөлшектерi ашылды

Уақыт өте келе элементар бөлшектердiң саны күрт өстi. Бүгiнгi күнде олардың жалпы саны антибөлшектерiн қоса есептегенде 350 ден асып түседi. Бiрақ олардың аса көп бөлiгi орнықсыз бөлшектер. Олар табиғатта бос күйiнде кездеспейдi. Оларды тек арнайы зертханаларда үлкен жылдамдықтағы орнықты бөлшектердi соқтығыстыру арқылы алады. Осылай туындылаған орнықсыз бөлшектер тез арада ыдырап кетедi де ақырында орнықты бөлшектер пайда болады.

Бөлшек пен антибөлшек кездесетiн болса жойылып, екi кейде үш фотонға айналады. Бұл құбылысты аннигиляция деп атайды. Мысалы электрон мен оның антибөлшегi позитрон кездескен кезде мынадай түрлену болады

Бұл үрдiс кезiнде электр зарядының, энергияның, импульстiң және импульс моментiнiң сақталу заңы орындалады. 1933 жылы Ф. и И.Жолио-Кюри керi процесс – атом ядросының маңындағы гамма кванттан электрон-позитронның тууын

байқады. Энергияның сақталу заңы бойынша мұндай гамма-кванттың энергиясы электрон мен позитронның тыныштық энергияларының қосындысынан артық болуы керек.

Антибөлшектерден атом құралуы мүмкiн. Мысалы антисутегiнiң атомында терiс зарядталған антипротонның маңында оң зардталған позитрон қозғалып жүредi.

Элементар бөлшектердiң кестесiнде өмiр сүру 10-20с-тан артық болатын элементар бөлшектер жөнiнде деректер келтiрiлген. Ол жердегi бөлшектер олардың массаларының өсу ретiмен келтiрiлген. Мұндағы жеңiл бөлшектер лептондар, ал одан ауырырақтары мезондар, ал ең ауырлары бариондар деп аталады. Мезондар мен бариондар адрондар деп аталатын топқа кiредi. Бұл кестедегi топтардың еш қайсысына кiрмейтiн фотон ерекше тұр.

Табиғаттағы барлық заттар, бөлшектер бiр-бiрiмен әсерлеседi. Бiр қарағанда осындай сан-алуан болып келетiн әсерлесулер негiзiнен iргелi әсерлесу теп аталатын төрт түрлi әсерлесудiң нақтылы жағдайда көрiнiс табуы болып табылады. Iргелi әсерлесуге гравитациялық, электромагниттiк, күштi және әлсiз әсерлесулер жатады.

Гравитациялық әсерлесу 1687 жылы И.Ньютон ашқан бүкiл әлемдiк тартылыс заңымен анықталады. Гравитацилық күштер кез-келген денелердiң арасында әсер етедi. Бiрақ массалары өте аз болғандықтан элементар бөлшектердiң арасында бұл күш ешқандай роль атқармайды. Бұл күш аспан механикасында, астрофизикада шешушi роль атқарады.

Кез-келген зарядталған дене немесе бөлшек электромагниттiк әсерлесуге қатысады. Атомдардың, молекулалардың кристаллдардың болуы газ, сұйық және қатты денелердiң қасиеттерi осы күштiң негiзiнде анықталады.

Күштi әсерлесу мезондар мен бариондарға, яғни адрондарға тән. Лептондар мен фотон күштi әсерлесуге қатыспайды. Ол қысқа аралықта ғана, шамамен 10-15м, әсер етедi. Бұл аралықтағы оның мәнi гравитациялық және электромагниттiк күштермен салыстырғанда өте үлкен.

Әлсiз әсерлесуге фотоннан басқа кез-келген бөлшек қатысады. Бұл күштердiң әсер ету аймағы 10-18м. Әлсiз әсерлесудiң мысалдары нейтронның, мюонның және зарядталған пиондардың төмендегi ыдыраулары

Қазiргi заман физикасының ең күштi теориялары кванттық механикада, кванттық электродинамика мен кванттық хромодинамикада бөлшектердiң өзара әсерлесуi олардың арасында болатын бөлшек алмасу арқылы түсiндiрiледi. Осы тұрғыдан алғанда электромагниттiк әсерлесу ол бөлшектер арасында фотонның алмасуы арқылы, ядролық күштер нуклонның арасында пи-мезондардың, ал жалпы күштi әсерлесу бұл өрiстiң кванттары глюондардың алмасуы, әлсiз әсерлесу өте ауыр бөлшектер W+, W– және Z0 векторлық мезондардың алмасуы арқылы түсiндiрiледi.

Ендi элементар бөлшектерге қысқаша шолу жасай кетелiк. Лептондар – жоғарыда айтқанымыздай, күштi әсерлесуге қатыспайтын бөлшектер. Олардың қатарына жататындар : электрон e–, электрон нейтриносы νe, мюон μ–, мюон нейтриносы νμ, таон τ– және таон нейтриносы ντ. Әрине барлық лептондардың антибөлшектерi бар. Нейтринолардың массасының неге тең екендiгi жөнiндегi мәселе бүгiнгi күнге дейiн шешiмiн тапқан жоқ.

Элементар бөлшектердiң ең көп тараған тобы адрондар. Адрондар барлық iргелi әсерлесулерге қатысады. Адронның протоннан басқасы орнықсыз. Олар белгiлi бiр уақыттан кейiн басқа бөлшектерге ыдырап кетедi. Олардың жартылай ыдыру периоды 10-20 – 10-24 с аралығында болады. Бұл бөлшектердi резонанстар деп атайды. Спинiнiң мәнiне байланысты адрондар спинi нөлге тең болатын мезондар және спинi 1/2 болатын бариондар болып бөлiнедi.

Энергиясы ондаған гигаэлектронвольт болатын электрондардың протоннан және нейтроннан шашырауын зерттеу бұл бөлшектердiң iшкi құрылымы бар екенiне нұсқайды. Жалпы адрондардың қандай да бiр iргелi бөлшектен құралғаны жөнiнде бiрнеше теория ұсынылған болатын. Соның ең жемiстiсi кварктар теориясы болды.

Кварктар деп нағыз элементар бөлшектердi айтады. Барлық адрондар, яғни мезондар, бариондар және резонанстар осы кварктардан тұрады. Бүгiнгi күнде алты кварк бар деп есептелiнедi. Олады сәйкес латынныңu, d, s, c, b, t әрiптерiмен белгiлейдi. Бұл кварктардың қасиеттерi және олардан адрондардың қалай құралатыны төмендегi кестелерде келтiрiлген.

55)Салыстырмалылық теориясы: Салыстырмалылық теориясы бастамасы салыстырмалылық принципінде негізделеді.

Кеңістіктің иілуі

Ұғымды 1906 жылы Макс Планк енгізген.

XX ғасырдың басында салыстырмалық принципі оптика мен физикаға және физикалық басқа салаларына қатысты екендігі белгілі болды. Салыстырмалық принципі өзінің мэнін кеңейтіп, мынадай анықтамаға ие болды: оқшауланған материалдық жүйеде кез келген процесс бірдей жүреді, және ол жүйе бір қалыпты түзу сызықты қозғалыс жағдайында болуы керек. Немесе физиканың заңдары бар-лық инертті жүйелерде бірдей формаға ие.

Бір инертті жүйеден келесіге ауысу Лоренц қайта өзгертулері арқылы жүзеге асырылады. Бірақ жарық жылдамдығы түрақтылығы туралы мәліметтер қайтадан жаңа түсініктерді қажет ететін мәселелерге әкеліп тіреді. 1904 жылы X. Лоренц қозғалыстағы дене өзінің қозғалыс бағыты бойынша қысқаратындығын және әртүрлі жүйелерде байқалатын уақыт аралықтары өлшенетінін айтты. Бірақ, келесі жылы А.Эйнштейн Лоренц қайта қүруларындағы байқалатын уақытты нақты уақыт ретінде қарастырды.

E = m \cdot c^2

Жалпы салыстырмалылық теориясында кеңістік- уақыт қатынастарының материалдық процестерге қатысының жаңа жақтары ашылды. Жалпы салыстырмалылық теориясы инерциялық және гра-витациялық массалардың эквиваленттік принципінен шығады. Атап айтқанда, массалардың эквиваленттік принципінің негізінде салыстырмалылық принципі қалыптасты, ол жалпы салыстырмалылық теориясында табиғат заңдарының инварианттылығын бекітті.

Салыстырмалылық теориясы кеңістіктің ауырлық күшінің әсерінен майысатындығын және уақыт барысының күшті гравитациялық өрістерде баяулайтынын анықтады.

Салыстырмалылық теориясы кеңістіктің ауырлық күшінің әсерінен майысатындығын және уақыт барысының күшті гравитациялық өрістерде баяулайтынын анықтады.

Жалпы салыстырмалылық теориясының фантастикалық болжам-дарының бірі - өте күшті тартылыс өрісінде уақыттың толық тоқтайтындығы туралы. Тартылыс күші артқан сайын уақыттың баяу-лауы да күшейе түседі. Уақыттың баяулауы жарықтың гравитациялық қызыл орын ауыстыруы арқылы байқалады да, толқындар үзындығы артқан сайын оның жиілігі азая береді. Белгілі бір жағдайда толқын үзындығы шексіздікке, ал жиілігі нөлге үмтылады.

Салыстырмалылық теориясы уақыт пен кеңістіктің бірлігін көрсетті, кеңістік-уақыттық төртөлшемдік контимуум туралы түсінік қалыптасты.

Салыстырмалылық теориясы масса мен энергияны Е-МС қатынасымен байланыстырды, мұнда С - жарық жылдамдығы.

Салыстырмалылық теориясында екі заң - зат массасының және энергиясының сақталуы заңдары бірігіп, энергия және зат массасының сақталуы деген бір заңға айналды.

Уақыт — өлшемдер жүйесінің оқиғаларды реттеу, олардың ұзақтығын және араларындағы интервалдарын сипаттауда, және нәрселердің қозғалысын сипаттауда пайдаланатын маңызды мүшесі. Уақыт мифология, философия және ғылымның әр салада пайдалану үшін қарама-қайшылысыз сипаттау, зерттеу нысаны болып, талай-талай ұлы ғалымдарды өмірге әкелген.

Уақыт - оқиғаның ұзақтығы және тізбектілігін сипаттайтын физиканың негізгі түсініктерінің бірі.

Физика мен басқа ғылымдарда уақыт іргелі өлшем болып табылады, яғни ол басқа өлшемдер арқылы өрнектелмейді, себебі басқалары — жылдамдық, күш, қуат сияқты өздері іргелі өлшемдермен өрнектеледі (атап айтқанда бұл жағдайда — уақыт, әрі кеңістік деп аталатын келесі іргелі өлшемдермен). Ғылымда керектігі, әрі мүмкіндігі — өлшем үшін пайдаланатын және таңдалынып алынған өлшем бірлігі бар уақыт — операциялық анықтамасы қолданылады. Философтар арасында екі түрлі уақытқа деген көзқарас бар. Біріншісіне сәйкес уақыт — ғалам құрылымының іргелі бөлігі, оқиғалардың қатар-қатар жүруінің өлшемі. Бұл сэр Исаак Ньютон жататын реалистік көзқарас, сондықтан бұны Ньютондық уақыт деп те атайды. Бұған қарсы көзқарасқа сәйкес уақыт — адамзат соның көмегімен оқиғаларды реттеп, салыстыратын, интеллектуалды құрылымның (кеңістіктік пен сандармен қатар) іргелі мүшесі. Готфрид Лейбниц пен Иммануил Кант дәстүрі болатын осы екінші көзқарасқа сәйкес уақыт «арқылы өтетін» «ағатын» затқа жатпайды, немесе оқиғаларға ыдыс бола алмайды, және өзі өлшене алмайды.

Технологтар мен ғалымдар мезгілдік уақыт өлшеумен айналысқан, және астрономияның негізгі зерттеу нысаны болған. Периодты оқиғалар мен периодты қозғалыстар уақыт өлшем бірлік стандарты ретінде ұзақ уақыт пайдалылып келеді. Мысалы, күннің аспан бойымен қозғалысы, маятник тербелісі, айдың фазалары және жүрек дүрсілі. Уақыттың әлеуметік маңызы да зор (“уақыт – ақша”), ол адамның күнделікті уақыттың шектеулілігін сезінуі мен адам өмірінің шектеулілілігі.

Парадокс (гр. рara – қарсы, doxа – пікір) – әдеттен тыс, күтпеген, ойда жоқ ғажайып болып көрінетін оғаш пікір; қарапайым, дәстүрлі пікірмен келіспейтін, күтпеген жағдайдағы, үйреншікті емес талқылау; қабылданған көріністерге сәйкес келмейтін өзгеше құбылыс.[1]

Парадокс термині антикикалық философияда ерекше тың жаңа пікірді сипаттау үшін пайдаланылған. Логикалық ой жүйесі дұрыс, бірақ пайымдауда бірін-бірі теріске шығаратын ой қорытындыларын антиномия деп те атайды. Парадокстың бұл түрі логикикалық негізі түпкі заңдылықтары толық айқындалмаған теорияларда кездеседі. Мұндай Парадокстердің бірқатарын антикалық ойшылдар ашқан.

Парадокстердің кездесуінің екі жағы бар: біріншіден, Парадокстер теория негізінің дұрыстығына күмән келтірсе, екіншіден, антиномиялардың шешімін іздеу теорияны толық жетілдіруге және логика мен математиканың негізін зерттеуде құнды жаңалықтар ашуға бағыттаса. Парадокс адамдардың қарым-қатынастарында, ойлау өмірінде үлкен орын алғанымен, әдетте екіұшты ой деп қабылданады.[2] Милеттік Эвбулидтің “Өтірікші” деген Парадоксы бойынша: “егер өтірікші өзінің өтірігін мойындаса, онда шындықты айтқаны. Демек, өтірікші өтірікші емес" деген қорытынды шығады.

Ахиллес және тасбақа. Ежелгі гректерде Элейлік Зенонның парадокстері әйгілі болды. Зенон парадокстері логикалық ақылға негізделіп жасалған. “Ахиллес және тасбақа” деген Парадоксы бойынша ұшқыр Ахиллдің тасбақаға жетуі мүмкін емес, себебі олар бір мезетте қозғала бастаса, тасбақаның қозғалған жеріне Ахилл жеткенше тасбақа сол қашықтықтың 1/10-ндей жерге жылжиды. Ал 1/10-ді Ахилл өткенше тасбақа 1/100-дей жерге одан әрі жылжиды, т.т. Сөйтіп Ахилл тасбақаны шексіз қуалай береді.[3] Зенон парадокстері

56)Эйнштейннің равитациялық өріс теориясы: Бұл барлық әрекеттесулердің ішіндегі ең әлсізі. Өзара әсерлеуші денелердің массалары неғұрлым үлкен болса, соғұрлым гравитациялық әсер жоғары болады.

Классикалық физикада ол Ньютонның белгілі тартылыс заңы арқылы сипатталады. Гравитациялық өзара әрекеттесу барлық космостық жүйелердің пайда болуын, соынмен қатар эволюция барысында таралып кеткен жұлдыздар мен галактикаларды дамудың жаңа цикліне енуін қамтамасыз етеді. Гравитациялық толқындардың таралу жылдамдығы вакумдағы жарық жылдамдығына тең, бірақ гравитациялық толқындар өлшеуіш құралдар арқылы тіркелмеген.

Өріс жағдайында гравитациялық заряд, Эйнштейннің көзқарасы бойынша заттың инерттік массасына эквивалентті. Американ физиктері Р.Хясли мен Дж. Тейлор гравитациялық толқындардың табиғатта бар екендігін дәлелдеп, 1993 жылы Нобель сыилығын алды.

Гравитация үшін тебілудің қарама-қарсы эквивалентті күші жоқ, барлық қарсы бөлшектердің оң мәні бар массалары мен энергиялары бар.

Гравитацияның кванттық теориясы бойынша тартылыс өрісі квантталған, бұл өрістің кванттарын гравитондар деп атайды. Тартылыс күші денелер арасында үздіксіз гравитондар немесе денелер арасында үздіксіз гравитондар немесе гравитациялық толқындар ауысуының нәтижесі болып табылады. Олар энергия тасымалдайды, сонымен бірге уақыт – кеңістік қасиеттері бар.

Салыстырмалылық теориясы

Бұл теорияның ең алғашқы бастамасы салыстырмалылық принципі болып табылады.

ХХ ғасырдың басында салыстырмалық принципі оптика мен физикада және физикалық басқа салаларына қатысты екендігі белгілі болды. Салыстырмалық принципі өзінің мәнін кеңейтіп, мынадай анықтамаға ие болды: оқшауланған материалдық жүйеде кез-келген процесс бірдей жүреді, және ол жүйе бір қалыпты түзу сызықты қозғалыс жағдайында болуы керек. Немесе физиканың заңдары барлық инертті жүйелерде бірдей формаға ие.

Бір инертті жүйеден келесіге ауысу Лоренц қайта өзгертулері арқылы жүзеге асырылады. Бірақ жарық жылдамдығы тұрақтылығы туралы мәліметтер қайтадан жаңа түсініктерді қажет ететін мәселелерге әкеліп тіреді. 1904 жылы Х. Лоренц қозғалыстағы дене өзінің қозғалыс бағыты бойынша қысқаратындығын және әртүрлі жүйелерде байқалатын уақыт аралықтары өлшененітінін айтты. Бірақ, келесі жылы А.Эйнштейн Лоренц қайта құруларындағы байқалатын уақытты нақты уақыт ретінде қарастырды.

Жалпы салыстырмалылық теориясында кеңістік- уақыт қатынастарының материальдық процестерге қатысының жаңа жақтары ашылды. Жалпы салыстырмалылық теориясы инерциялық және гравитациялық массалардың эквиваленттік принципінен шығады. Атап айтқанда, массалардың эквиваленттік принципінің негізінде салыстырмалылық принципі қалыптасты, ол жалпы салыстырмалылық теориясында табиғат заңдарының инварианттылығын бекітті.

Салыстырмалылық теориясы кеңістіктің ауырлық күшінің әсерінен майысатындығын және уақыт барысының күшті гравитациялық өрістерде баяулайтынын анықтады.

Жалпы салыстырмалылық теориясының фантастикалық болжамдарының бірі – өте күшті тартылыс өрісінде уақыттың толық тоқтайтындығы туралы. Тартылыс күші артқан сайын уақыттың баяулауы да күшейе түседі. Уақыттың баяулауы жарықтың гравитациялық қызыл орын ауыстыруы арқылы байқалады да, толқындар ұзындығы артқан сайын оның жиілігі азая береді. Белгілі бір жағдайда толқын ұзындығы шексіздікке, ал жиілігі нөлге ұмтылады.

Салыстырмалылық теориясы уақыт пен кеңістіктің бірлігін көрсетті, кеңістік-уақыттық төртөлшемдік контимуум туралы түсінік қалыптасты.

Сарыстырмалылық теориясы масса мен энергияны Е-МС қатынасымен байланыстырды, мұнда С – жарық жылдамдығы.

Салыстырмалылық теориясында екі заң – зат массасының және энергиясының сақталуы заңдары бірігіп, энергия және зат массасының сақталуы деген бір заңға айналды.

Салыстырмалылық теориясы бастамасы салыстырмалылық принципінде негізделеді. Ұғымды 1906 жылы Макс Планк енгізген. XX ғасырдың басында салыстырмалық принципі оптика менфизикаға және физикалық басқа салаларына қатысты екендігі белгілі болды. Салыстырмалық принципі өзінің мэнін кеңейтіп, мынадай анықтамаға ие болды: оқшауланған материалдық жүйеде кез-келген процесс бірдей жүреді, және ол жүйе бір қалыпты түзу сызықты қозғалыс жағдайында болуы керек. Немесе физиканың заңдары бар-лық инертті жүйелерде бірдей формаға ие. Бір инертті жүйеден келесіге ауысу Лоренц қайта өзгертулері арқылы жүзеге асырылады. Бірақ жарық жылдамдығы түрақтылығы туралы мәліметтер қайтадан жаңа түсініктерді қажет ететін мәселелерге әкеліп тіреді. 1904 жылы X. Лоренц қозғалыстағы дене өзінің қозғалыс бағыты бойынша қысқаратындығын және әртүрлі жүйелерде байқалатын уақыт аралықтары өлшенетінін айтты. Бірақ, келесі жылы А.Эйнштейн Лоренц қайта қүруларындағы байқалатын уақытты нақты уақыт ретінде қарастырды. Жалпы салыстырмалылық теориясында кеңістік- уақыт қатынастарының материалдық процестерге қатысының жаңа жақтары ашылды. Жалпы салыстырмалылық теориясы инерциялық және гра-витациялық массалардың эквиваленттік принципінен шығады. Атап айтқанда, массалардың эквиваленттік принципінің негізінде салыстырмалылық принципі қалыптасты, ол жалпы салыстырмалылық теориясында табиғат заңдарының инварианттылығын бекітті. Салыстырмалылық теориясы кеңістіктің ауырлық күшінің әсерінен майысатындығын және уақыт барысының күшті гравитациялық өрістерде баяулайтыкын анықтады. Жалпы салыстырмалылық теориясының фантастикалық болжам-дарының бірі - өте күшті тартылыс өрісінде уақыттың толық тоқтайтындығы туралы. Тартылыс күші артқан сайын уақыттың баяу-лауы да күшейе түседі. Уақыттың баяулауы жарықтың гравитациялық қызыл орын ауыстыруы арқылы байқалады да, толқындар үзындығы артқан сайын оның жиілігі азая береді. Белгілі бір жағдайда толқын үзындығы шексіздікке, ал жиілігі нөлге үмтылады. Салыстырмалылық теориясы уақыт пен кеңістіктің бірлігін көрсетті, кеңістік-уақыттық төртөлшемдік контимуум туралы түсінік қалыптасты. Салыстырмалылық теориясы масса мен энергияны Е-МС қатынасымен байланыстырды, мұнда С - жарық жылдамдығы. Салыстырмалылық теориясында екі заң - зат массасының және энергиясының сақталуы заңдары бірігіп, энергия және зат массасының сақталуы деген бір заңға айналды.

57)Кванттық механиканың пайда болуы: Кванттық теорияның шығуы Физикада болған ең ұлы тоңкерiс ХХ ғасырдың бас кезiне дәл келедi. Тәжiрибеде байқалңған жылудың сәуле шығару (қызған дененің электромагниттiк толқындар шығаруы) спектрлерiне энергияның үлестiрiлу заңдылықтарын түсiндiру мүмкiн болмады. Максвеллдiң сан рет тексерiлген электромагнетизм заңдарын заттың қысқа электромагниттiк толқындар шығару проблемасына қолданбақшы болғанда, кенет «қарсылық керсеттi». Бұл заңдардың антеннаның радиотолқындар шығаруын тамаша сипаттауы және өз кезінде электромагниттiк толқындардың барын осы зандар негiзiнде алдын ала айтуы таңқаларлық едi. Максвеллдiң қызған дене электромагниттiк толқындар шығару салдарынан унемi энергия жұмсап шығындана отырып, абсолют нөлге дейiн салқындауы тиiс деген электродинамикасы мағынасыз тұжырым жасауға келтiрiлген-дi. Классикалық теория бойынша зат пен толкын шығару арасында жылулық тепе-теңдiк болуы мүмкiн емес. Алайда күнделiктi тәжiрибеде шындығында мұндай ешнәрсе жоқ екенiн керсетедi. Кызған дене озiнiң барлық энергиясын электромагниттiк толқын шығаруға жұмсайды.  Физикада болған ең ұлы революция ХХ ғасырдыңі бас кезіне келеді  тәжірибеде байқалған жылулық сәуле шығару спектрлерінде энергияның үлестірілу заңжылықтарын түсіндіру мүмкін болмады. Максвеллдің сан рет тексерілген электромагнитизм заңдарын заттардың    Классикалық теория бойынша зат пен толқын шығару арасында жылулық тепе-теңдік болуы мүмкін емес. Алайда күнделікті тәжірибеде шындығында мұндай ешнәрсе жоқ екенін көрсетеді. Қызған дене өзінің барлық энергиясын электромагниттік толқын шығаруға жұмсамайды.  Теория мен тәжірибе арасындағы осы қарама- қайшылықтан шығудың жолын іздеу  барысында неміс      физигі Макс Планк атомдар  электромагниттік энергияны                                                                                                     Макс Планк        жеке порциялармен – кванттармен шығарады деп болжаған.   Әрбір порцияның  Е энергиясы оны шығару жиілігі v-ге  E=hv Прпорционалдық коэфиценті Һ Планк тұрақтысы деп аталады.  Жарықтың химиялық әсері. Фотосурет. Молекулалардың - кез келген түрленуi — химиялык - процесс. Көбiнесе жарықтың  әсерiнен молекула ыдырағанда, тiзбектелген химиялық түрленулер басталады. Күн сәулелерiнiң әсерiнен матаның оңуы және күнге тотығу — бұлар жарыктың химиялық  әсерінің мысалдары. Ағаштар мен шөптiң жасыл жапырақтарында, қылқан жапырақтылардың қылқандарында, тағы басқа көптеген микроорганизмдерде жарықтың әсерiнен аса маңызды химиялық реакциялар жүредi. Күннің әсерiнен жасыл жапырақтарда Жердегi барлык тiршiлiк үшін қажеттi процестер журедi. Олар бiзге қорек бередi, сондай-ақ бiзге дем алу үшін оттегiн бередi. Жапырақтар ауадан көмiрқышқыл  газды жұтады  да, оның молекулала- рын құрама  бөлiктерiне: көміртегi мен оттегiне  ыдыратады. Орыс биологы Климент Аркадьевич Тимирязев анықтағандай, бұл хлорофилл молекулаларында күн спектрiнiң қызыл сәулелерiнiң әсерiнен орындалады. Көмiртегi тiзбегiне жерден тамыр арқылы алынатын басқа элементтер атомын  бiрiктiре отырып, өсiмдiктер адам мен жануарлар үшін қореқ — белоктардың, майдың және коміртегінің молекулаларын құрастырады.

Анықталмағандық принципі — физикалық жүйені сипаттайтын (қосымша физ. шамалар деп аталатын) шамалардың (мыс., координат және импульс) бір мезгілде дәл мәндер қабылдай алмайтындығын тұжырымдайтын кванттық теорияның іргелі қағидасы. 1927 ж. неміс физигі Вагнер Гейзенберг ашқан. Анықталмағандық принципі материя бөлшектерінің (электрондар, протондар, т.б.) корпускулалық-толқындық табиғаты болатындығын айқындайды. Сандық тұрғыдан Анықталмағандық принципі былай тұжырымдалады: егер — жүйенің инерция центріндегі координатының анықталмағандық мәні, ал импульсының осіне проекциясының анықталмағандық мәні болса, онда осы анықталмағандықтардың көбейтіндісі Планк тұрақтысынан () кем болмайды Макроскопиялық шамалармен салыстырғанда аз шама болғандықтан, бұл қатынас атомдық масштабтағы құбылыстарға қатысты ғана орындалады. Анықталмағандық принципі атом ішіндегі құбылыстардың заңдылықтарын түсіндіру жәнекванттық механика саласының қалыптасуы кезінде аса маңызды рөль атқарды. Егер   және   сәйкесінше координаттың және импульстың орташа квадраттық ауытқулары болса: ,

мұндағы   — келтірілген Планк тұрақтысы. Анықталмағандық қатынасы - екі орайлас физикалык шамалар мәніндегі анықталмағандықтардың көбейтіндісі (мысалы,импульс пен координатаның, энергия мен уақыттың) Планк тұрақтысынан кіші болуы мүмкін емес дейтін тұжырым.^[1] Қозғалып келе жатқан, импульсі р бөлшекпенбайланысқан де Бройль толқынының интенсивтігі бөлшекті кеңістіктің берілген аумағынан табу ықтималдығын анықтайтыны өткен тақырыпта айтылды. Жазықмонохромат толқын х осінің бойымен таралып жатсын. Онда бұл толқынға сәйкес бөлшектің импульсі р = р_х бірмәнді дәл анықталған. Бірақ жазық монохроматтолқынның амплитудасы барлық жерде бірдей, сондықтан біз бөлшектің қай жерде екенін біле алмаймыз, яғни оның координатасы анықталмаған. Бұл қиындықтан шығу үшін бөлшекті монохромат толқынмен емес, жиіліктері бір-біріне өте жақын бірнеше толқындардың қосындысымен, яғни ұзындығы Δх болатын толқындық пакет арқылы модельдеп көрейік. Толқындық пакеттің амплитудасы бөлшек орналасқан кеңістіктің кішкене аумағынан басқа жердің бәрінде нөлге тең, ал бөлшектің жылдамдығытолқындық пакеттің топтық жылдамдығына тең болсын. Енді біз бөлшектің координатасын қандай да бір Δх дәлдікпен анықтай аламыз, бірақ толқын ұзындығын λ=Δх/n (мұндағы n — Δх ұзындыққа сыятын толық периодтардың саны) дәл анықтай алмаймыз. Себебі толқындық пакеттің шекарасы дәл тағайындалмайды. Олай болса, λ=h/p болғандықтан, импульстің мәні де Δр_x шамасына анықталмайды. n неғұрлым үлкен болса, толқын ұзындығын, ол арқылы импульсті соғұрлым дәл анықтаймыз. Бірақ n өскен сайын координатаны анықтау дәлдігі төмендей береді, себебі толқындық пакеттің ұзындығы артады. Біз бұл жерде сәйкес оське қатысты координата мен импульстің проекциясын бір мезетте анықтау туралы айтып отырмыз.

58) Атомдық физиканың дамуы: Барлық заттар бөлiнбейтiн аса ұсақ бөлшектерден – атомдардан тұрады деген ұғым ерте қалыптасқан болатын. Егер атом шындығында заттың бөлiнбейтiн алғашқы кiрпiштерi болса табиғаттағы кездесетiн сан алуан заттарға сан алуан атомдар сәйкес қойылуы тиiс. Бұлай болуы бiр жағынан күмән туғызады.  Физика ғылымының дамуы барысында ХIХ ғасырдың аяғына қарата атомның қасиеттерiне байланысты жаңа тәжiрибелiк деректер жинала бастады. Мысалы М.Фарадей 1833 жылы электролиз құбылысын зерттеу барысында электролит ертiндiлерiндегi ток иондардың реттелген қозғалысы екенiн анықтады. Ал 1897 жылы Дж.Томсон сиретiлген газдардағы электр разрядын зерттеу барысында қыздырылған немесе ультракүлгiн жарықпен сәулелендiрiлген кез-келген химиялық элементтiң атомы өзiнен терiс зарядталған бөлшектердi шығатынын анықтады. Осылай алғашқы элементар бөлшек – электрон ашылды. Атом құрлысының күрделiлiгiне нұсқайтын тағы бiр бұлтартпас факт 1869 жылы орыс ғалымы Д.И.Менделеев ашқан химиядық элементтердiң периодтылық заңы. Атомдық масса өскен кезде элементтердiң қасиеттерiнiң қайталануын атомның құрамына кiретiн бөлшектердiң саны өскен кезде оның iшкi құрылымының қандай да бiр ерекшелiгiнiң қайталануымен түсiндiруге болатындай.  Атомды күрделi жүйе деп ұйғарып, оның алғашқы моделiн ұсынған ғалым – Дж.Томсон. Томсон моделi бойынша атом дегенiмiз радиусы шамамен 10-10 м болатын шар. Бұл шардың бүкiл көлемi оң зарядталған, ал терiс зарядталған электрондар оның iшiнде су тамшысының iшiнде жүзiп жүрген түйiршiктер тәрiздi қозғалып жүредi. Томсон моделi атомның бiрқатар қарапайым қасиеттерiн сәттi түсiндiргенiмен көп жағдайда қиыншылыққа тiрелетiн.   Осы тұрғыдан атом құпиясына тереңiрек үңiлiп, оның жаңа бiр моделiн ұсынған ғалым ағылшын оқымыстысы Э.Резерфорд болатын. Ол өз тәжiрибелерiнде аса шапшаң α-бөлшектер жұқа алтын фольгадан шашыраған кездегi бұрыштық таралуын зерттей келе атомның планетарлық моделi деп аталатын моделiн ұсынды. Резерфордтың бұл моделi бойынша атомдағы оң зарядтар Томсон моделiндегiдей бүкiл көлемде таралмай, керiсiнше, оның орталығында жинақталады. Оны атом ядросы деп атайды. Ал электрондар болса Күн жүйесiндегi планеталар тәрiздi ядроны айнала қозғалып жүредi (7.2 - сурет). Электрондардың массасы аса аз болғандықтан атомның бүкiлдей дерлiк массасы ядрода шоғырланған. Ядроның өлшемi атомның өлшемiмен салыстырғанда шамамен 105 еседей кiшi.  Бор постулаттары. Бор жасаған сутегi атомының моделi Атомның ядролық моделi α-бөлшектердiң жұқа алтын фольгадан шашырауын дұрыс түсiндiргенiмен екiншi жағынан басқа қиындыққа жолықты. Оның мәнiсi мынада болатын. Классикалық электродинамика заңдары тұрғысынан атомның планетарлық моделi тәрiздес жүйелер орнықты болмауы тиiс едi. Себебi, электрон ядроны айнала үдей қозғалатын болғандықтан өзiнен электромагниттiк сәуле шығаруы тиiс. Ал бұлай сәуле шашу оның энергиясын кемiтедi де соның салдарынан электронның айналу радиусы бiрте-бiрте кемiп, түбiнде ол ядроға құлап түсуi тиiс болатын. Бiрақ тәжiрибе бұған мүлдем керi нәтиже бередi. Атом орнықты жүйе және ол қозбаған күйде болса өзiнен ешқандай да сәуле шығармайды.  Теория мен тәжiрибенiң арасындағы осындай қарама-қайшылықты шешу жолында ғалымдарға бiраз тер төгуге тура келдi. Бұл бағыттағы зерттеулер барысында алғашқы елерлiктей табысқа дат ғалымы Нильс Бор жеттi. Ол классикалық физиканың атомдық жүйеге қатысты барлық көзқарастарын қайта қарай келiп, оның атомдарға қатысты жаңа тәжiрибелiк деректердi түсiндiруде дәрменсiз екенiне көзi жеттi. Бұл жерде классикалық физика ұғымдарының ауқымынан тысқары шығу қажет болатын. Нильс Бор 1913 жылы солай жасады да, ол атомның жарықты шығаруы мен жұтуы жөнiндегi өзiнiң түсiнiгiн мынадай екi постулат түрiнде тұжырымдады :  1. Атомдар, тек стационарлық күйлер деп аталатын қандай да бiр күйлерде ғана бола алады. Бұл күйдегi электрондар ядроны айнала үдей қозғалғанымен өзiнен сәуле шығармайды.  2. Сәуле шығару немесе жұту тек бiр стационарлық күйден екiншi стационарлық күйге өткен кезде ғана болады. Ал шығарылған немесе жұтылған сәуленiң жиiлiгi мына шарттан анықталады  hv=En- Em  Мұндағы En және En осы стационар күйлердiң энергиясы, ал h – Планк тұрақтысы.  Атомдардың энергетикалық күйлерiн энергия деңгейлерi арқылы белгiлеп, сәуле шығару және жұту үрдiстерiн көрнектi түрде көрсету ыңғайлы. 

59)Кванттық механика: Кванттық механика - атомдық деңгейдегі бөлшектердің қозғалысы мен əсерлесулерінің жалпы заңдылықтарын зерттейді жəне осы заңдылықтарға сүйене отырып атом ядросының, атомның, молекулалар мен қатты денелердің құрылысы теориялары мен қасиеттерін тағайындайды.

Классикалық физиканың атомдардың қасиеттері мен құрылысын жəне олардың жарықпен əсерлесуін түсіндіре алмауына байланысты физиканың жаңа бөлігі–кванттық механика пайда болды.

Кванттық механика, физиканың басқа да бөліктері сияқты, нақты физикалық құбылыстарды математикалық кескіндер (өрнектер, қатынастар) түрінде сипаттайды. Бұл кескіндер негізгі математикалық объектілерден: функциялардан, матрицалардан, операторлардан жəне олардың арасындағы қатынастардан құралады. Осы математикалық образдар мен физикалық объектілер – электрондар, атомдар жəне молекулалар арасындағы сəйкестік негізгі физикалық ұғымдар арқылы тағайындалады. Бір жағынан, бұл физикалық ұғымдар математикалық заңдылықтар мен əдістерді пайдалануға болатын математикалық объектілермен сипатталуы қажет, ал екінші жағынан, физикалық кұбылыстың мазмұны осы физикалық үғымдар арқылы сипатталатын физикалық құбылыстар мен тəжірибелерді қарастыру нəтижесінде тағайындалады.

Кванттық механика қазіргі заманғы физиканың негізгі теориясының бірі. Кванттық механика - микробөлшектердің (элементар бөлшектердің, атомдардың, молекулалардың) қозғалыс заңдылықтарын зерттейтін теория.

Кванттық механиканың алғашқы даму тарихын қарастыра отырып, негізгі үш кезеңді ерекше бөліп алуға болады. Бірінші кезең: XIX ғасырдың аяғы - 1912 ж. (алғашқы тәжірибелер және оларды түсіндіру әрекеттері). Екінші кезең: 1913 - 1922 ж.ж. (Бордың кванттық теориясы). Үшінші кезең: 1923 - 1927 ж. ж. (кванттық механиканың пайда болуы және дамуы).

XIX ғасырдың аяғында және XX ғасырдың басында рентгендік сәулелер, электрондар, спектрлер, радиоактивті құбылыс және т.б. физикалық құбылыстар ашылды. Осыған байланысты ғалымдар микрообьектілерді зерттеуге мүмкіндік алды. Алғашқы кванттық ұғымды енгізген неміс физигі М.Планк. 1900 жылы 14 желтоқсанда Планк «Қалыпты спектрдегі энергияның үлестірілу теориясына» деген еңбегін Немістің физикалық қоғамының мәжілісінде баяндады. Осы күнді кванттық теорияның туған күні деп есептеуге болады. Классикалық сәулелену теориясы бойынша жарық үзіліссіз түрде шығарылады. Бұл ұғым бойынша физиктер абсолют қара дененің сәулеленуінің эксперименттік қисығын түсіндіре алмады. Осы қиыншылықты жою үшін Планк, жарық үзікті түрде, яғниатомдар энергияны жеке порциялармен шығарады деп болжаған. Энергияның бір мөлшерін ол латынның квант (қанша) деген сөзімен атады. Планк гипотезасын(ғылыми болжамын)пайдалана отырып неміс ғалымы А. Эйнштейн 1905 жылы фотоэффект құбылысын және 1907 жылы қатты денелердің жылу сыйымдылығының температураға тәуелділігін түсіндірді. 1911 жылы ағылшын физигі

Э. Резерфорд - бөлшектердің ауыр элементтер атомдарымен соқтығысуын зерттей отырып, атомның планетарлық моделін ұсынды.

Кванттық механиканың пайда болуына дейін микрообъектілерде болатын физикалық құбылыстарды классикалық физиканың (Ньютон механикасы, классикалық электрдинамика және т.б.) көмегімен түсіндіру әрекеттері болды. Бірақ эксперименттік берілгендер классикалық физиканың заңдылықтары кеңістіктің микроскопиялық аймағында орындалмайтындығын көрсетті. Мысалы, атомдар Ньютон заңдарына бағынбайды. Классикалық физика атомдардың электрмагниттік сәулеленуімен өзара әрекетін, мыстың не себепті өткізгіш, ал шынының - оқшаулағыш болатынын түсіндіре алмады. Себебі, классикалық физика заттың микроқұрылысы рөл атқармайтын құбылыстарды қарастырады. Сонымен, ХХ ғасырдың басында классикалық физика түсіндіре алмайтын эксперименттік фактілер көптеп жинақталды. Оларды тек кванттық теорияның көмегімен түсіндіруге болды.

Кванттық механиканың негіздерін құруда классикалық физикада қолданылатын бірсыпыра көрнекі және үйреншікті ұғымдардан бас тартуға тура келді. Мысалы, классикалық механикада материялық нүкте траектория бойынша қозғалса, кванттық механикада бөлшек траекториясы ұғымы жоқ. Классикалық физикада барлық объектілер энергияны үзіліссіз түрде шығарса, кванттық теория бойынша атомның сәуле шығаруы үзікті сипатта болады. Классикалық физикада заңдар динамикалық сипатта болса, кванттық заңдар статистикалық сипатқа ие болады.

Кванттық механиканың осы жаңа ұғымдары көрнекілік қасиеттерге ие болмайды. Микрообъектілердің қасиеттерін түсіндіру үшін мүлде басқаша теория қажет болды және соған сәйкесті жаңа математикалық аппарат қолдану керек болды.

Кванттық физика атомдар, ядролар және элементар бөлшектер физикасын, яғни кванттық құбылыстарды зерттейді. Осы кванттық құбылыстардың қазіргі заманғы математикалық теориясы кванттық механика деп аталады. Кванттық механика, қарастырылатын бөлшектердің жылдамдықтарына байланысты екі түрге бөлінеді: релятивистік емес кванттық механика (бұл жағдайда бөлшектер жылдамдығы жарық жылдамдығы - дан өте кіші, ) және релятивтік кванттық механика ( ).

Кванттық механиканың көмегімен көптеген физикалық құбылыстарды түсіндіруге болады. Оны негізге ала отырып, атомдық спектрлердің, молекулалар құрылысының, элементтердің периодтық жүйесінің, металдың өткізгіштік, химиялық байланыс және т.б. теориялары жасалды. Осы сияқты өрістің кванттық теориясы да біз қарастыратын кванттық механикаға негізделген.

Классикалық механикада Ньютонның теңдеуі және электродинамикада Максвелл теңдеулері қандай рөл атқарса, кванттық механикада Шредингер теңдеуінің рөлі сондай болады. Ньютон және Максвелл теңдеулері сияқты, Шредингер теңдеуі қорытылмайды. Шредингер теңдеуі постулат түрінде қабылданады, яғни белгілі тәжірибелердің қорытындысы болып саналады.

Резерфорд ұсынған планетарлық моделі бойынша, ядроны айнала қозғалатын электрон үзіліссіз энергия бөліп шығара отырып, белгілі бір уақыттан кейін ядроға құлауы керек. Бірақ бұл тұжырым атомның электрлік бейтарап жəне орнықты жүйе екендігіне қайшы келеді. Осы қайшылықты жою үшін Бор (1913 ж.) атомның классикалық планеталық моделін төмендегідей екі постулатпен толықтырды.

1 постулат: Əрбір атом дискретті стационар күйлерге ие, бұл күйлердегі электрондар үдей қозғалғанмен де, энергия бөліп шығармайды. Бор теориясы бойынша, бұл стационар күйлер адиабатты инварианттарды h -Планк тұрақтысын кванттау арқылы анықталады.

2 постулат: Электрон энергиясы , n E n кванттық күйден, энергиясы E n n ¢ - ¢ квант- тық күйге n n E ¢ < E ауысқанда атом энергиясы тең сəуле бөліп шығарады жəне бұл сəулелердің жиілігі мынадай қатынас бойынша анықталады. Бор постулаттарының дұрыстығы 1913 ж. Франк-Герц тəжірибесінің негізінде тағайындалды. Атом күйлерінің дискретті екендігі Франк-Герц (1913 ж.) тəжірибелерінде дəлелденді.

Жарықтың толқындық – корпускулалық дуализмі.

Жеткілікті жоғары температураға дейін қыздырылған денелер жарық шығару қабілетіне ие болады. Мыс, қатты қыздырылған қатты дене түтас спектр беретін ақ жарық шығарады. Дене температурасы төмендегенде оның шығаратын сәулесінің интенсивтігі төмендеумен қатар, спектрлік құрамы да өзгереді. Сонда барған сайын ұзын толқындардың басымдылығы күшейе түседі. Дене бұдан әрі суығанда оның көрінетін жарықты шығаруы мүлдем тоқтайды- дене тек көрінбейтін инфрақызыл сәулелерді шығарады. Сәуле шығаратын дененің ішкі энергиясы есебінен пайда болатын ж-е осы дененің температурасы мен оптикалық қасиеттеріне тәуелді электромагниттік сәуле жылулық сәуле д.а.

Планктың ұйғаруынша, жарықтың кванттық қасиеттері тек шығару актілерінде, яғни жарықтың затпен әсерлесуі кезінде ғана байқалады. Ал жарықтың кеңістікте таралуы үздіксіз өтеді ж-е Максвеллдің классикалық теңдеулерімен бейнеленеді. А. Эйнштейн теориялық пайымдаулар мен эксперимент деректеріне сүйеніп мынадай болжам ұсынды: жарық кеңістікте қандай да бір бөлшектердің жиынтығы сияқты таралады ж-е әрбір бөлшектің энергиясы ε0=ħω Планк формуласымен анықталады. Кейіннен осындай бөлшектер жарық кванттары не фотондар д.а. Бұл әрине жарықтың Ньютон ұсынған жарық теориясын қабылдау емес. Фотондарды классикалық механикадағы материялық нүктелер сияқты белгілі бір траекториялар бойынша қозғалатын жарық бөлшектері деп қарстыруға болмайды. Өйткені фотондарға интерференция ж-е дифракция құбылыстары тән. Фотондар корпускулалық қасиеттермен қатар толқындық қасиеттерге де ие. Фотондардың осы ерекшелігі корпускулалық- толқындық дуализм д.а.

Кванттың энергия мөлшері оның негізгі сипаттамасы болып табылады. Квант энергиясының шамасы жарықтың қасиетін анықтайды. Монохромат жарық ағыны энергиялары бірдей квантардан тұрады. Кванттық түсініктерге сәйкес әр түрлі сәуле түрлерінің бір-бірінен айырмашылығы кванттарының энергиясына байланысты. Электромагниттік толқындық теория тұрғысынан әр түрлі сәуле түрлері бірінен бірі электромагниттік тербеліс жиілігі бой-ша ажыратылады. Міне, осы тербеліс жиілігі толқындық көрініс бой-ша сәуле қасиеттерін анықтайтын негізгі параметр бол.таб.

Әр түрлі осы ε,ω параметрлер бір сәуленің қасиеттерін сипаттайды.осы екі шама-ε квант энергиясы ж-е ω тербеліс жиілігі арасындағы байланыс dR(ω)=r(ω)dω өрнегімен анықталады.

Сонымен, жиілігі ω монохроматты толқын ретінде сипатталатын жарық ағыны кванттық көрініс бой-ша энергиясы ε=ħω фотондар ағыны бол таб. Жарық ағының І интенсивтігі секундына 1м² бет арқылы өтетін фотон санымен анықталады: І=Nħω, мұнда N арқылы бір секунд ішінде 1м² ауданнан өтетін фотон саны белгіленген.

60)Ядролық физиканың экологиялық проблемалары: Ядролық физика – қазіргі физиканың атом ядросы мен элементар бөлшектерді зерттейтін саласы. Ядролық физика – атомөнеркәсібінің ғылыми негізі. 

Ядролық қару жаппай қырып-жою құралы ретінде қысқа мерзім ішінде әкімшілік орталықтарды, өнеркәсіп және әскери нысандарды, әскерлер тобын, флот күштерін талқандау, қоршаған ортаны радиоактивтік ластандыру, жаппай бүлдіру, суға батыру, т.б. мақсаттар үшін қолданылады. Ядролық қару адамдарға күшті моральдық және психологиялық әсер етеді. Оның қуаттылығы тротилдік эквивалентпен бағаланады. Қазіргі заманғы бұл қарудың қуаты ондаған тротилден бірнеше ондаған млн. тротилге дейін жетеді. Арнайы әдебиеттерде ядролық қарудың қуаты килотоннамен (кт) және мегатоннамен (мт) де көрсетіледі. Бұл қаруды қарулы күштердің барлық түрлері қолдана алады. Ядролық қару қуаттылығы бойынша стратегиялық, оперативті-тактикалық және тактикалық болып бөлінеді. Ядролық қару жарылған кезде: екпінді толқын, жарықтық сәулелену, өтпелі радиация, радиоактивті зақымдану мен электр-магниттік импульс сияқты зақымданушы факторлар пайда болады.

Атом энергиясы – адам өмірінде маңызды орын алады. Энергия жеткілікті болғанда қоғамның дамуы қарыштап алға басады. Оған жиырмасыншы ғасыр дәлел. Бүгінгі күнгі негізгі энергия қоры болып саналатын – көмір, мұнай, газ бір кезде өзінің шегіне жетуі мүмкін. Соны болжай білген ғалымдар энергия көзін ашты. Бұл – атом энергиясы. Атом энергиясы адам өмірінде кең қолданылатын энергия түріне айналып келеді. Бұл энергия түрімен жұмыс істегенде, оның адам ағзасына тигізетін әсерін және соған байланысты физиологиялық өзгерістерді біліп, денсаулықты сақтау маңызды мәселе.

Биологияның барлық салаларының табиғи құбылыстарымен тығыз байланысты өріс алтынын ғылымның бүгінігі даму деңгейі айқын көрсетіп отыр. Өсімдіктер күн сәулесінің энергиясын өзіне сіңіріп, тіршілігін жалғастырса, жануарлар және адам организміндегі физиологиялық құбылыстардың өтіп тұруы да энергияны қажет етеді. Табиғи энергияның тым жоғары немесе төмен болуына байланысты тірі организмнің пайда болып, дамып, күрделенуі немесе Жер бетінен жойылып кетуі эволюциялық кезеңдерде кездесіп отырған.

Көп жылдардан бері атомның энергиясы халық игілігіне пайдаланып келеді.Гидрологияда ядролық әдісүлкен рөл атқарады,бұл әдіс су көздерін ашуда көмектеседі,сондай-ақ шөл және шөлейтті жерлерде ауыз су көздерін іздестіруде де бұл әдіс кеңінен қолданылады.Су құрамындағы кездесетін изотоптарға қарап,жер қыртысының қыры мен сырын білуге көмектеседі.Бұндай ядролық әдіс ауыл шаруашылығында да қолданылады.Гамма және нейтронды сәуле шығару өсімдіктерді будандастырып,өнімдердің жаңа түрін алуға,өнімділіктіарттыруға көмектеседі.1960 жылы бұндай радиациялық жолмен будандастыру барысында өнімнің 15 түрі алынған болса,ал қазір өнімдердің1300-ден астамы осы әдіспен алынады.Мысалы:Қытайда 8млн. гектар жерде осындай жолмен алынған өнімдер өсіріледі;Италияда 60%-астам қатты бидай осы жолмен өңделеді.Ядролық әдіс әр түрлі насекомдармен тыңайтқыштар ретінде пайдаланылады.Бұған көбінесе азот изотоптарын қолданылады.Өндірісте ядролық әдіс радиациялық индикаторлардың көмегімен технологиялық процестерді бақылау және тексеру үшін қолданылады.

Соңғы кезде ядролық медицина кеңінен құлаш жаюда. Радиацияның көмегімен қазір алдын-алуға ,диагноз қоюға болады.Радиацияның көмегімен әр түрлі медициналық операциялар құралдар:қолғаптар,шприцтер стериленді.Ауруханалармен емханалар қазір 24 мыңнан аса құралдар пайдаланып ,олармен 24млн. Тексерулер мен операциялар жасалынады.Әсіресе,рак ауруларын емдеуге радиациялық әдіс кеңінен қолдау табуда.Қазір сәулелі терапия кеңінен өріс алды.Рак ауруларының 50-60 % -і осы сәулелі терапия әдісімен емделеді.

1949-89 жылдар аралығында Семей сынақ аймағында 200-ден астам әуе жарылысы мен 340-тан астам 1964-1989жылдар аралығында жер асты жарылыстары болған. Осы сынақтар нәтижесінде «атом көлі » пайда болып,ауаға радиоактивті газдар тарады.Жер асты сынақтары экологиялық тепе-теңдікті бұзып,бүгінге дейін жалғасып отырған шөлейттену процесіне әкелді.Сынақ кезінде күллі Менделеев таблицасындағы элементтердің изотоптары пайда болатыны бұл күнде ешкімге құпия емес.Солардың арасында ең зияндысы -«Стронций-90» ,«Цезий-137»,«Плутоний-238» тағы басқалар. Семей сынақ аймағында барлық жалпы қуаты 20 мегатонна болатын 100-ден аса биіктігі 2 метрден 2000метрге дейін көтерілетін әр түрлі ядролық және термоядролық қопарғыш заттар пайдаланылған.