Тема 3: Материя и её свойства
Содержание:
1.Понятие, свойства, виды, уровни материи.
2.Классификация.
3.Фундаментальные взаимодействия.
4.Тепловое излучение.
5.Опыт Резерфорда. Модель атома Резерфорда.
1.1 Понятие и свойства материи.
Материя – бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, совокупность их свойств и связей, отношений и форм движения. Включает в себя наблюдаемые объекты и тела природы, а также все те, которые не даны человеку в его ощущениях.
Свойство материи – движение.
Виды движения материи: механическое, колебательное и волновое, тепловое движение атомов и молекул, равновесные и неравновесные процессы, радиоактивный распад, химические и ядерные реакции, развитие живых организмов и биосферы.
1.2 Виды материи
Вещество – основной вид материи, обладающий массой покоя (элементарные частицы, атомы, молекулы и многочисленные образованны из них материальные объекты).
Физическое поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем (электромагнитное и гравитационные поля, поля ядерных сил, волновые поля). Источником физических полей являются частицы.
Физический вакуум – это низшее энергетическое состояние квантового поля.
1.3 Уровни материи
Микромир – то область предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых материальных микрообъектов (размер от 10-8 до 10-16 см; время жизни от бесконечности до 10-24 с).
Это мир от атомов до элементарных частиц.
Макромир – мир материальных объектов, соизмеримых по своим масштабам с человеком (размер от мм до км; время от секунд до лет). Макромолекулы, вещества в различных агрегатных состояниях, живые организмы, человек и продукты его деятельности.
Мегамир – сфера огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в которой измеряется астрономическими единицами (1 а.е. = 8,3 световых минуты), световыми годами (1 световой год = 10 млн. км) и парсеками (1 пк = 30 трлн. км), а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет. К этому уровню относятся планеты и их системы, звезды, галактики и их скопления.
2. Классификация элементарных
частиц
Составные э.ч.: протон, нейтрон. Несоставные э.ч.: электрон, нейтрино, фотон.
•В зависимости от массы покоя частицы выделяют:
-фотоны – частицы, которые не имеют массы покоя и движутся со скоростью света;
-лептоны – легкие частицы (электроны и нейтроны);
-мезоны – средние частицы с массой от 1 до 1000 масс электрона (пи-мезон, ка-мезон и др.);
-барионы – тяжелые частицы с массой > 1000 масс электрона (протоны, нейтроны и др.)
2. Классификация элементарных частиц
•В зависимости от электрического заряда выделяют:
-частицы с отрицательным зарядом (электроны);
-частицы с положительным зарядом (протон, позитроны);
-частицы с нулевым зарядом (нейтрино);
-частицы с дробным зарядом (кварки).
2. Классификация элементарных
частиц
• С учетом типа фундаментального взаимодействия, в котором участвуют частицы, выделяют:
Адроны – участвующие в электромагнитном, сильном и слабом, взаимодействии.
Лептоны – участвуют только в э/м и слабом взаимодействии.
Частицы – переносчики взаимодействия.
-фотоны – переносчики э/м взаимодействия;
-гравитоны – переносчики гравитационного взаимодействия;
-глюоны – переносчики сильного взаимодействия;
-векторные бозоны – переносчики слабого воздействия.
2. Классификация элементарных частиц
• По времени жизни делятся:
-стабильные;
-квазистабильные;
-нестабильные.
3.Фундаментальные
взаимодействия
Взаимодействие – основная причина движения материи.
•Гравитационное взаимодействие;
•Электромагнитное
взаимодействие;
•Сильное взаимодействие;
•Слабое взаимодействие.
4. Тепловые излучения
1900г. – Планк изложил свою гипотезу квантовой природы теплового излучения и новую формулу излучения. Он установил, что тепловое излучение (э/м волна) спускается не сплошным потоком, а порциями (квантами).
Энергия каждого кванта: E = h ∙ v
h – постоянная Планка = 6,62 ∙10-34 Дж ∙ с
В 1905 г. А. Эйнштейн разработал теорию фотоэффекта (Нобелевская премия 1922 г.)
Свет обладает и волновыми, и корпускулярными
свойствами.
Он излучается, распространяется и поглощается квантами (порциями). Квант света – фотон.