Оптика и атомная физика

1.Скорость света в среде:

где c— скорость света в вакууме,n— показатель преломления среды. При переходе волны из вакуума в среду частота колебаний не меняется, а длина волны уменьшается вnраз.

2.Главные максимумы дифракционной решетки:

,

где d— постоянная решетки,k— порядок спектра,_k— угол, под которым наблюдаетсяk-й максимум.

3.Закон преломления света:

где ₁ — угол падения в среде 1,₂— угол преломления в среде 2,n₂₁— показатель преломления второй среды относительно первой. Углы отсчитываются от нормали к поверхности раздела.

4.Предельный угол полного отражения:

Полное отражение наблюдается при падении луча на границу раздела с оптически менее плотной средой (например, из среды в вакуум) под углом, большим _пр.

5.Пучок лучей, параллельных главной оптической оси, собирается в фокусе:

Ход лучей в линзе является обратимым.

6.Формула тонкой линзы:

где d— расстояние от источника до линзы,f— расстояние от изображения до линзы,F— фокусное расстояние линзы,D— оптическая сила линзы (измеряется диоптриях, дптр = 1/м). Знак перед 1/F: (+) для собирающей линзы, (–) для рассеивающей. Знак перед 1/f: (+) в случае действительного изображения, (–) в случае мнимого. Действительное изображение предмета формируется только собирающей линзой приd>F.

7.Увеличение линзы равно отношению размеров изображенияк размерам предметаl. Поперечное увеличение равно

.

8.Связь между массой и энергией (формула Эйнштейна):

E =mc².

9.Квантовые свойства света:

(энергия и импульс кванта света — фотона). h= 6,62·10^–34Дж·с — постоянная Планка.

10.Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта:

(максимальная кинетическая энергия электронов, вылетевших из металла, равна энергии падающего фотона минус работа выхода электрона из металла).

Работа выхода связана с красной границей фотоэффекта (максимальная длина волны света, вызывающего фотоэффект):

.

Максимальная кинетическая энергия выражается через задерживающее напряжение:

.

11.Уравнение движения электрона в атоме водорода:

Энергия электрона на n-ой орбите:

где E₁ — энергия нормального (основного) состояния,= 13,6 эВ — энергия ионизации атома водорода.

Закон сохранения энергии при излучении (поглощении) кванта света:

h =E_k ‑ E_n.

12.Уравнение-распада (частица — ядро атома гелия):

где A— массовое число, равное числу протоновZплюс число нейтроновN.

Уравнение -распада (частица — электрон):

.

Другие частицы: протон , нейтрон , позитрон — античастица электрона e^–().

В любой реакции сохраняются сумма массовых чисел и полный заряд.

13.Число радиоактивных ядер в момент времениt:

,

где T_1/2 — период полураспада (закон радиоактивного распада).

14.Энергия связи ядра выражается через дефект массы (разность между суммой масс нуклонов и массой ядра):

E_св = (Nm_n + Zm_p ‑ m_яд)c²,

где m_n — масса нейтрона,m_p — масса протона.