Билет 4
1. Сила Ампера. Взаимодействие параллельных проводников с током.
Сила Ампера – это сила, с которой внешнее магнитное поле действует на проводник с током, помещенный в это поле.
Модуль силы Ампера равен произведению модуля индукции магнитного поля (B), в котором находится проводник с током, длины этого проводника
(L), силы тока (I) в нем и синуса угла между направлениями тока и вектора индукции магнитного поля :
Выражение для силы Ампера в векторной форме:
FA – сила Ампера (Н)
B – индукция магнитного поля (Тл) I – сила тока (А)
l – длина проводника (м)
Сила Ампера определяется правилом левой руки:
Если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входили линии магнитной индукции, а четыре вытянутых пальца расположить по направлению тока в проводнике, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током.
Взаимодействие проводников с током за счет силы Ампера:
Если по двум параллельным проводникам
электрические токи текут в одну и ту же сторону, то наблюдается взаимное притяжение проводников. В случае, когда
токи текут в противоположных направлениях, проводники отталкиваются.
21
2. Законы фотоэффекта. Объяснение законов фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Корпускулярно-волновой дуализм. Кванты и фотоны.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:
Законы фотоэффекта:
● 1-й закон (закон Столетова): Число фотоэлектронов, вырываемых светом из катода за 1 с (или фототок насыщения), прямо пропорционально интенсивности света.
● 2-й закон: Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов (или задерживающее напряжение) линейно возрастает с увеличением частоты света n и не зависит от его интенсивности.
Объяснение 2-го закона фотоэффекта:
Из уравнения Эйнштейна следует, что , т.е. линейная возрастающая зависимость.
● 3-й закон: Для каждого вещества существует так называемая красная граница фотоэффекта, т. е. наименьшая частота (или наибольшая длина волны) ۷min(λmax), при которой еще возможен внешний фотоэффект.
Объяснение 3-го закона фотоэффекта:
Фотоэффект возможен, только при условии, что энергия фотона достаточна для совершения работы выхода электрона из металла. Если это условие не выполняется, то сколько бы фотонов не падало на вещество, ни один электрон его не покинет. Предельная частота красной границы фотоэффекта равна :
Корпускулярно-волновой дуализм — это физический принцип,
утверждающий, что всем микрообъектам присущи одновременно и корпускулярные и волновые характеристики.
22
Основные уравнения, связывающие между собой волновые (частота ν и длина волны λ) и корпускулярные (энергия E и импульс p) свойства фотона:
Волновые свойства света играют определяющую роль в закономерностях его распространения, а корпускулярные в процессах взаимодействия света с веществом.
Чем больше длина волны света, тем меньше импульс фотона и труднее обнаружить квантовые свойства света.
Кванты и фотоны
Квант — неделимая часть какой-либо величины в физике; общее название определённых порций энергии.
Фотон — фундаментальная частица, квант электромагнитного в виде поперечных электромагнитных волн и переносчик электромагнитного взаимодействия. Это безмассовая частица, способная существовать, лишь двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона равен нулю.
Современная наука рассматривает фотон как фундаментальную элементарную частицу, не обладающую строением и размерами. С точки зрения классической квантовой механики фотону свойственен корпускулярно-волновой дуализм: он проявляет одновременно свойства частицы и волны.
Свойства фотонов:
1. Энергия фотона:
2. Фотон обладает массой:
Для фотонов в вакууме: |
→ (Масса покоя фотона |
равна нулю!)
4. Импульс фотона:
23
Билет 5
1. Селектор скоростей заряженных частиц. Масс-Спектрометрия.
Масс-спектрометрия – это метод разделения ионов или заряженных групп атомов в зависимости от значения их удельного заряда q/m.
Работа масс-спектрометра основана на том, что в однородном магнитном поле (одинаковом по величине и направлению) В = const ионы с различными q/m движутся по окружностям различных радиусов
24
2. Постулаты Бора. Получить радиусы стационарных орбит электронов в атоме водорода. Боровский радиус.
Постулаты:
1) -В атоме существуют стационарные состояния, в которых он не излучает и не поглощает энергии.
-Эти состояния характеризуются дискретными значениями энергии электрона.
-При этом электроны двигаются по стационарным орбитам
-(разные формулировки одного и того же)
2) При переходе атома из стационарного состояния с энергией Е2 в состояние с энергией Е1 излучается или поглощается фотон с энергией:
25
(При переходе электрона с стационарной орбиты с энергией Е2 на стационарную орбиту с энергией Е1 излучается или поглощается фотон с энергией)
3) Электрон в атоме движется по стационарным орбитам, для которых момент импульса кратен номеру орбиты:
n - номер стационарной орбиты (главное квантовое число)
L -момент импульса (момент количества вращения) h-постоянная Планка с чертой.
Модель атома Бора
*Заряд ядра (Z·e)
*e – заряд электрона
26