Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Физика. Учебное пособие для студентов-иностранцев

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.08.2026

Размер:

682 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 75 6 7 > Следующая >>>

Интерференция света

Скорость света в среде

v = c n ,

где с – скорость распространения света в вакууме; n – абсолютный показатель преломления среды.

Разность фаз двух когерентных волн

ϕ = 2π(L1 − L2 ),

где L = Sn – оптическая длина пути (S – геометрическая длина пути) световой волны в среде;

n – показатель преломления этой среды.

Условия максимумов и минимумов интенсивности света при интерференции волн

Дифракционная решетка

λ – длина волны падающего света;

λd – период решетки;

ϕ – дифракционный угол.

дифракционная решетка

		φ		Условие max
				Условие max
				к – порядок максимума
			λ

		экран
			Новые слова:
			Новые слова:
Геометрическая оптика					Фокальная плоскость
Отражение света					Мнимое изображение
Преломление света					Действительное изображение
Абсолютный показатель преломления					Увеличение линзы
Относительный показатель преломле-					Дифракция
	ния двух сред				Дисперсия
Оптическая плотность среды					Интерференция
Скорость света					Поляризация
Собирающая линза					Порядок максимума
Рассеивающая линза					Порядок минимума
Главная (побочная) оптическая ось					Когерентное излучение
Фокус линзы					Лазер
					41

XIV. КВАНТОВАЯ ПРИРОДА ИЗЛУЧЕНИЯ

Энергия кванта электромагнитного излучения:

Е = hν = hc λ,

где h = 6,63 10-34 Дж с – постоянная Планка.

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта

Е = hν = A +Tmax ,

где Е = hν – энергия фотона, падающего на поверхность металла; А – работа выхода электрона из металла;

Тmax – максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона.

«Красная граница» фотоэффекта для данного металла

ν	0	=	A	,	λ = hc		,

			h		0	A

где λ0 – максимальная длина волны излучения; ν0 – минимальная частота, при которой фотоэффект еще возможен.

Масса и импульс фотона							mvG
m	=	ε	= hν ,	p	= hν ,		pG
m	=		= hν ,	p	= hν ,		pG
γ		c2	c2	γ	c	θ	γ
где hν – энергия фотона.		c2	c2		c	θ
где hν – энергия фотона.						pγ′
						pγ′

Изменение длины волны рентгеновского излучения при комптоновском рассеянии

λ = λ′−λ =	h	(1−cosθ)=	2h	sin2 θ	= 2λcsin2 θ	,
	m0c		m0c
				2	2

где λ и λ0 – длина волны, соответственно падающего и рассеянного под углом θ излучения;

pGγ′ и pGγ′ − импульс соответственно падающего и рассеянного под углом θ фотона;

λс = h/m0c = 2,42 10−12 м – комптоновская длина волны электрона; m0 – масса покоя электрона;

mvG − импульс электрона отдачи; m – масса электрона отдачи.

Теория атома водорода по Бору

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний)

Атом или атомная система может находиться только в особых стационарных (квантовых) состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия Е1, Е2 … Еn, где n = 1,2,3… − главное квантовое число.

Второй постулат Бора (правило частот)

При переходе атома или атомной системы из одного стационарного состояния Ek в другое состояние En испускается или поглощается квант электромагнитной энергии частотой ν, причем

Ek − En = hν ,

где h = 6,63 10−34 Дж с – постоянная Планка.

Постулаты Бора дополняются правилом квантования момента импульса

meυrn = n= (n =1,2,3...),

где me – масса электрона;

υ – скорость электрона на орбите радиуса rn;

= = h	2π	=1,05 10−34	Дж с.
	2π

Радиусы орбит электрона в атоме водорода, соответствующие главному квантовому числу n,

r = 4πε		=2	n2 = r n2	,
r = 4πε	0 m e2		n2 = r n2	,
n	0 m e2		1
		e

где е = 1,6 10−19 Кл – электрический заряд электрона.

Энергия стационарных состояний атома водорода

En = −( 1 ) mee4 = E1 .

4πε0 2=2n2 n2

Энергия ионизации атома водорода численно равна энергии атома водорода при n = 1

E	=	m e4	2=	2	(E	=13,6 эВ).
E	=	e	2=		(E	=13,6 эВ).
i		4πε0			i
					43

Потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядрами в водородоподобном атоме

U (r )= − Ze2 , 4πε0r

где Z – порядковый номер элемента в таблице Менделеева; r – расстояние между электроном и ядром.

Обобщенная формула Бальмера, описывающая серии линий в спектре атома водорода

ν = R k12 − n12 ,

где ν – частота спектральных линий в спектре атома водорода;

R = 3,29 1015 с−1 – постоянная Ридберга; k и n – номера орбит.

Набор линий волн электромагнитного излучения, испускаемого при переходе из одного состояния n = 2,3,4… в основное состояние n = 1, называют серией Лаймана; из состояний n = 3,4,5… в состояние n = 2 – серией Пашева.

	Новые слова:
Модель Томпсона	Ионизация атома
Модель атома по Бору	Энергия ионизации
Постулаты Бора	Главное квантовое число
Планетарная модель атома	Переход атома из одного энергетиче-
Опыт Резерфорда	ского состояния в другое
Постоянная Планка	Постоянная Ридберга
Орбита электрона	Серия Бальмера, Лаймана, Пашена
Стационарная орбита
Возбужденное состояние атома

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

Основные единицы физических величин в системе СИ

Единицей физической величины называется условно выбранная физическая величина, имеющая тот же физический смысл, что и рассматриваемая.

Системой единиц называется совокупность единиц физических величин, относящаяся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми правилами.

Основными единицами данной системы единиц называются единицы не-

скольких разнородных физических величин, произвольно выбранных при построении данной системы.

Система единиц называется абсолютной, если ее основными физическими единицами являются длина, масса и время.

Производными единицами называются единицы, устанавливаемые через другие единицы данной системы на основании физических законов, выражающих взаимосвязь между соответствующими физическими величинами.

Размерностью физической величины называется выражение, характери-

зующее связь этой величины с основными величинами данной системы. Это выражение представляет собой одночлен в виде произведения символов основных величин в соответствующих степенях (целых или дробных, положительных или отрицательных).

Физическая величина называется безразмерной величиной, если в выражение ее размерности все основные величины входят в нулевой степени. Численное значение безразмерной величины не зависит от выбора системы единиц.

Международная система единиц СИ построена на основе единиц L, T, M, I, Θ, N, J.

Основные единицы СИ

Метр (м) – есть длина пути (l), проходимого светом в вакууме за время

1/299792458 с:

dim l = L, (l) = 1м (метр).

Секунда (с) – единица времени (t); секунда равна 912631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия – 133:

dim t=T, (t)=1c (атомная секунда).

Масса (кг) – единица массы (m); килограмм равен массе международного прототипа килограмма. Прототип изготовлен из платиновоиридиевого сплава

(Pt 90%, Ir 10%) в виде цилиндрической гири диаметром и высотой 39 мм; относительная погрешность сличений с прототипом эталонов-копий не превыша-

ет 2·10−9:

dim m = M, (m) = 1кг (килограмм).

Ампер (А) – единица силы электрического тока (I); ампер равен силе неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, вызвал

бы на кождом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную

2·10−7 Н:

dim I = I, (I)=1А (ампер).

Кельвин (К) – единица температуры (Т); Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.

dim Т = Θ, (Т) = 1К (кельвин).

Моль (моль) – единица количества вещества (n); моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода 12С. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц:

dim n= N, (n)=1моль.

Кандела (кд) – единица силы света (I); кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср.

dim I= J, (I)=1кд (кандела).

Дополнительные единицы СИ

Плоский угол – радиан (рад); радиан равен углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу.

Телесный угол – стерадиан (ср); стерадиан равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Величина

Единицы

Пространство и время

S = l 2

м2

Квадратный метр равен площади

Площадь

квадрата со сторонами, длины кото-

рых равны 1м.

Объем

V = l3

Кубический метр равен объему куба

с ребрами, длины которых равны 1м.

Метр в секунду равен скорости рав-

Скорость

υ =

м/с

LT −1

номерного и прямолинейного дви-

жения точки, при котором она за 1с

перемещается на расстояние 1м/с.

Метр на секунду в квадрате равен

α =

м/с2

LT −2

ускорению прямолинейного равноус-

Ускорение

коренного движения точки, при ко-

тором за время 1 с скорость точки

изменяется на 1 м/с.

Радиан на секунду равен угловой ско-

Угловая скорость

ω = ϕ

рад/с

T −1

рости равномерно вращающегося тела,

все точки которого за время 1 с пово-

рачиваются относительно оси на угол

1 рад.

Радиан на секунду в квадрате равен

ε =

рад/с2

T −2

угловому ускорению равноускоренно

Угловое ускорение

вращающегося тела, при котором оно

за время 1с изменяет угловую ско-

рость на 1рад/с.

Периодические явления

Частота периодическо-

ν =

кг/м3

T −1

Герц равен частоте периодического

процесса, при которой за время 1 с

го процесса

совершается один цикл процесса.

Механика

Килограмм на кубический метр ра-

Плотность

ρ =

кг/м

L−3 M

вен плотности однородного вещест-

ва, масса которого при объеме 1 м

равна 1 кг.

Ньютон равен силе, которая телу

Сила

F = ma

LMT −2

массой 1 кг сообщает ускорение 1

м/с2 в направлении действия силы:

1 Н-1 кг м/с2.

p = mυ

кг·м/с

LMT −1

Килограмм-метр на секунду равен

Импульс

импульсу материальной точки массой

1 кг, движущейся со скоростью 1 м/с.

Паскаль равен давлению, создавае-

Давление

p =

Па

L−1MT −2

мому силой 1 Н, равномерно распре-

деленной по нормальной к ней по-

верхности площадью 1 м2:

1 Па = 1 Н/ м2.

A = FS

L2 MT −2

Джоуль равен работе силы 1 Н, пе-

Работа, энергия

Дж

ремещающей тело на расстояние 1 м

в направлении действия силы.

Продолжение таблицы

Ватт равен мощности, при которой

Мощность

P =

Вт

L2 MT −3

за время 1 с совершается работа в

1 Дж

1 Вт=1 Дж/с.

Килограмм-метр в квадрате равен

Момент инерции

J = mr3

кг·м

L2 M

моменту инерции материальной точ-

ки массой 1 кг, находящейся на рас-

стоянии 1 м от линии действия силы.

−2

Ньютон-метр равен моменту силы,

Момент силы

M = Fl

Н·м

L MT

равной 1 Н, относительно точки, рас-

положенной на расстоянии 1 м от

линии действия силы.

Килограмм-метр в квадрате на се-

L = mυr

кг·м2/с

кунду равен моменту импульса мате-

Момент импульса

L2 MT −1

риальной точки, движущейся по ок-

ружности 1 м и имеющей импульс

1 кг·м/с.

Секунда в минус первой степени рав-

Градиент скорости

dυ

с-1

T −1

на градиенту скорости, при котором

скорости слоев жидкости (газа), от-

стоящих друг от друга на расстоянии

1 м, отличаются на 1 м/с.

η =

Паскаль-секунда равен

динамиче-

ской вязкости среды, в которой при

ламинарном течении и градиенте ско-

Динамическая вязкость

dυ

Па·с

L−1MT −1

рости, равному 1 м/с на 1 м, возника-

ет сила трения 1Н на 1 м2 поверхно-

сти касания слоев.

Кинематическая вяз-

ν =

м2/с

L2T −1

Квадратный метр на секунду равен

кинематической вязкости среды с ди-

кость

намической вязкостью 1 Па·с = 1Н·/с.

Теплота

Количество теплоты,

Q, U

Дж

L2 MT −2

Джоуль равен количеству теплоты,

внутренняя энергия

эквивалентному работе в 1 Дж.

Тепловой поток (теп-

P =

Вт

L2 MT −3

Ватт равен тепловому потоку, эк-

ловая мощность)

вивалентному механической мощно-

сти 1 Вт.

Кельвин на метр равен температур-

Температурный гради-

L−1Θ

ному градиенту поля, в котором на

ент

К/м

участке длиной 1м в направлении

градиента температура изменяется на

1 К.

Ватт на метр-кельвин равен коэф-

Коэффициент тепло-

λ =

LMT −3Θ−1

фициенту теплопроводности веще-

ства, в котором при стационарном ре-

Вт/(м·К)

проводности

жиме с поверхностной

плотностью

теплового потока 1 Вт/м2 устанавлива-

ется температурный градиент 1 К/м.

L2 MT −2Θ−

Джоуль на кельвин равен теплоемко-

Теплоемкость системы

C =

Дж/К

сти системы, температура которой

повышается на 1 К при подведении к

системе количества теплоты 1 Дж.

Продолжение таблицы

L2T −2Θ−1

Джоуль на килограмм-кельвин равен

Удельная теплоемкость

c =

Дж/(кг·К)

удельной теплоемкости вещества,

mdT

имеющего при массе 1 кг теплоем-

кость 1 Дж/К.

Cm =

L2 MT −2 ×

Джоуль на моль-кельвин равен моляр-

Молярная теплоем-

Дж/(моль·К)

× N

−1

ной теплоемкости вещества, имеюще-

кость

vdT

го при количестве вещества 1 моль

теплоемкость 1 Дж/К.

Джоуль на кельвин равен изменению

dS =

L2 MT −2Θ−1

энтропии системы, которой при тем-

Энтропия

Дж/К

пературе nK в изометрическом про-

цессе сообщается количество тепло-

ты nДж.

Ньютон на метр равен коэффициен-

ту поверхностного натяжения жид-

Коэффициент поверх-

σ =

Н/м=

MT −2

кости, создаваемого силой 1 Н. дей-

ностного натяжения

=Дж/м

ствующей на участок контура сво-

бодной поверхности длиной 1 м нор-

мально к нему и по касательной к

поверхности.

Электричество и магнетизм

Электрический заряд

Кулон равен электрическому заряду,

Q = It

проходящему через поперечное се-

(количество электриче-

Кл

чение проводника при токе 1 А за

ства)

время 1 с.

Кулон на кубический метр равен объ-

Объемная плотность

ρ =

Кл/м

L−3TI

емной плотности электрического за-

заряда

ряда, при которой в объеме 1 м рав-

номерно распределен заряд 1 Кл.

Кулон на квадратный метр равен

Поверхностная плот-

σ =

Кл/м2

L−2TI

поверхностной плотности электриче-

ность электрического

ского заряда, при котором заряд, рав-

заряда

номерно распределенный по поверх-

ностиплощадью1 м2, равен1 Кл.

Кулон на метр равен линейной плот-

Линейная плотность

τ =

Кл/м

L−1TI

ности электрического заряда, при

электрического заряда

которой заряд, равномерно распре-

деленный по нити длиной 1 м, равен

1 Кл.

L2 MT −3 I −1

Вольт равен потенциалу такой точки

Электрический потен-

ϕ =

поля, в которой заряд 1 Кл обладает

циал

потенциальной энергией 1 Дж:

1 Вт=1 Дж/Кл.

Ньютон на кулон равен напряженно-

сти электрического поля в точке по-

ля, в которой на точечный заряд 1 Кл

поле действует силой 1 Н.

Напряженность элек-

E =

Н/Кл=

LMT −3 I −1

Вольт на метр равен напряженности

трического поля

=В/м

однородного электрического поля,

создаваемой разностью потенциалов

1 В между точками, находящимися

на расстоянии 1 м на линии напря-

женности поля.

Продолжение таблицы

Ψ = ∫DdS

Кулон

равен потоку электрического

Поток электрического

Кл

смещения, связанному с суммарным

смещения

= ∑Qi

свободным зарядом 1 Кл.

i=1

Кулон на квадратный метр равен

Электрическое смеще-

D =

Кл/м2

L−2TI

электрическому смещению, при ко-

тором поток электрического смеще-

ние

ния сквозь поперечное сечение пло-

щадью 1 м2 равен 1 Кл.

−2

−1 4

Фарад равен

емкости такого уеди-

ненного проводника, потенциал ко-

Электрическая емкость

C =

торого изменяется на 1 В при сооб-

щении ему заряда 1 Кл.

Кулон-метр равен электрическому мо-

Электрический момент

P =

Кл·м

LTI

менту диполя, заряды которого, рав-

диполя

ные каждый 1 Кл, расположены на

расстоянии 1 м один от другого.

Кулон на квадратный метр равен

поляризованности диэлектрика,

при

Поляризованность

P = ∑

Кл/м

L−2TI

которой диэлектрик объемом

1 м3

имеет электрический момент 1 Кл·м.

Ампер на квадратный метр равен

Плотность электриче-

j =

А/м2

L−2 I

плотности электрического тока си-

лой 1 А, равномерно распределенно-

ского тока

го по поперечному сечению провод-

ника площадью 1 м3.

Электрическое сопро-

R =

L−2 MT −3 I −2

Ом равен сопротивлению такого про-

Ом

водника, в котором при напряжении

тивление

1 В течет постоянный ток 1 А.

Электрическая прово-

G =

L−2 M −1T 3 I 2

Сименс равен проводимости участка

См

электрической цепи сопротивлением

димость

1 Ом.

L3 MT −3 I −2

Ом-метр равен удельному сопро-

Удельное электриче-

ρ =

Ом·м

тивлению проводника площадью по-

ское сопротивление

перечного сечения 1 м2 и длиной 1 м,

имеющего сопротивление 1 Ом.

Сименс на метр равен удельной

−3

−1 3

электрической

проводимости

про-

Удельная электриче-

водника, который при площади по-

σ =

Ом/м

ская проводимость

перечного сечения 1 м2 и длине 1 м

имеет

электрическую проводимость

1 См.

Тесла

равна

магнитной индукции

такого однородного магнитного по-

ля, которое действует силой 1 Н на

Магнитная индукция

B =

Тл

MT −2 I −1

каждый метр длины проводника, рас-

положенного

перпендикулярно

на-

правлению поля, если по этому про-

воднику проходлит ток 1А:

1 Тл = 1 Н/(А·м).

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 75 6 7 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]