- •Передмова
- •МЕХАНІКА
- •1. КІНЕМАТИКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ
- •1.1. Основні поняття
- •1.4. Прямолінійний рух
- •1.5. Криволінійний рух. Рівномірний рух по колу
- •2. ДИНАМІКА МАТЕРІАЛЬНОЇ ТОЧКИ
- •2.1. Основні закони динаміки. Сила. Рівнодійна сила
- •2.2. Сили в механіці
- •2.4. Алгоритм розв’язання кількісних задач із фізики
- •2.5. Методичні рекомендації щодо розв’язання задач з динаміки
- •2.6. Приклади розв’язання задач
- •3. ЗАКОНИ ЗБЕРЕЖЕННЯ В МЕХАНІЦІ
- •3.1. Імпульс тіла. Імпульс сили
- •3.2. Закон збереження імпульсу
- •3.3. Реактивний рух
- •3.4. Енергія. Закон збереження енергії. Види енергії
- •3.5. Види механічної енергії та їх зв’язок з роботою
- •3.6. Механічна робота і потужність
- •3.7. Механічний удар
- •3.8. Прості механізми
- •4. МЕХАНІКА ТВЕРДОГО ТІЛА
- •4.1. Основні поняття
- •4.2. Умови і види рівноваги твердого тіла
- •4.3. Момент імпульсу. Закон збереження моменту імпульсу
- •4.4. Зіставлення рівнянь механіки поступального й обертального рухів (табл. 2)
- •4.5. Приклади розв’язання задач
- •5. ГІДРОСТАТИКА І АЕРОСТАТИКА
- •5.1. Тиск
- •5.2. Закон Паскаля
- •5.3. Гідростатичний тиск
- •5.4. Сполучені посудини
- •5.5. Гідростатичний парадокс
- •5.6. Гідравлічна машина
- •5.7. Закон Архімеда
- •5.8. Умови плавання тіл (табл. 3)
- •5.9. Атмосферний тиск, його вимірювання
- •5.10. Приклади розв’язання задач
- •6. ГІДРОДИНАМІКА І АЕРОДИНАМІКА
- •6.1. Струминна течія рідин і газів
- •6.2. Рівняння Бернуллі
- •6.3. Підйомна сила крила літака
- •6.4. Коефіцієнт лобового опору для тіл різної форми (табл. 4)
- •1. ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ БУДОВИ РЕЧОВИНИ
- •1.1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії та їх дослідне обґрунтування
- •2. ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ (ГАЗОВІ ЗАКОНИ)
- •2.2. Газові закони
- •2.3. Закон Дальтона
- •2.5. Середня довжина вільного пробігу молекул
- •2.6. Приклади розв’язання задач
- •3. ВЛАСТИВОСТІ ПАРИ
- •3.1. Пара. Випаровування і конденсація
- •3.2. Насичена і ненасичена пара
- •3.3. Вологість повітря (відносна й абсолютна). Точка роси
- •3.4. Кипіння. Перегріта рідина
- •3.5. Приклади розв’язання задач
- •4.2. Поверхнева енергія. Поверхневий натяг
- •4.3. Явище змочування. Капілярні явища
- •4.4. Формула Лапласа
- •4.5. Приклади розв’язання задач
- •5. ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ ТІЛ
- •5.1. Кристалічні та аморфні тіла. Їхні властивості
- •5.2. Типи твердих кристалів
- •5.3. Рідкі кристали
- •5.4. Дефекти кристалічних ґраток
- •5.5. Механічні властивості твердих тіл
- •5.6. Приклади розв’язання задач
- •6. ТЕПЛОВЕ РОЗШИРЕННЯ ТВЕРДИХ І РІДКИХ ТІЛ
- •6.1. Графік залежності потенціальної енергії взаємодії найпростіших молекул від відстані між ними (потенціальна яма)
- •6.2. Лінійне й об’ємне розширення твердих і рідких тіл
- •6.3. Особливості теплового розширення води
- •6.4. Приклади розв’язання задач
- •1.1. Внутрішня енергія ідеального газу
- •1.2. Робота ідеального газу. Її геометричне тлумачення
- •1.5. Питома теплоємність речовини
- •1.6. Питома теплота згоряння палива. ККД нагрівача
- •1.7. Змінювання агрегатного стану речовини
- •2. ПЕРШИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. АДІАБАТИЧНИЙ ПРОЦЕС
- •3. ДРУГИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. ЕНТРОПІЯ
- •4. ТЕПЛОВІ ДВИГУНИ
- •ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
- •1. ЕЛЕКТРОСТАТИКА
- •1.1. Електричний заряд. Закон збереження заряду
- •1.7. Електризація тіл
- •2. ПОСТІЙНИЙ СТРУМ
- •2.1. Електричний струм. Сила струму. Густина струму
- •2.3. Послідовне і паралельне з’єднання провідників
- •2.4. ЕРС. Закон Ома для повного кола. З’єднання елементів
- •2.6. Приклади розв’язання задач
- •3. СТРУМИ ПРОВІДНОСТІ
- •3.2. Струм в електролітах
- •3.4. Струм у напівпровідниках
- •3.5. Струм у вакуумі (струм переносу)
- •3.6. Приклади розв’язання задач
- •4. МАГНЕТИЗМ
- •4.1. Магнітне поле. Магнітна індукція поля
- •4.2. Магнітне поле струму
- •4.3. Дія магнітного поля на рухомий заряд (сила Лоренца) і провідник зі струмом (сила Ампера). Правило лівої руки
- •4.4. Дія магнітного поля на рамку зі струмом. Магнітний потік
- •4.5. Закон взаємодії паралельних струмів
- •4.6. Магнітне поле у речовині
- •4.7. Приклади розв’язання задач
- •5. ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ІНДУКЦІЯ
- •5.1. Явище електромагнітної індукції. Вихрове електричне поле
- •5.3. Індукційні струми в суцільних провідниках
- •5.4. Самоіндукція. Індуктивність. Енергія магнітного поля
- •5.5. Електромагнітне поле. Теорія Максвелла в якісному вигляді
- •5.6. Приклади розв’язання задач
- •ФІЗИКА КОЛИВАНЬ
- •1. КОЛИВАЛЬНИЙ РУХ
- •1.1. Основні поняття
- •1.2. Гармонічні коливання
- •2. ЗМІННИЙ СТРУМ
- •2.1. Одержання змінного синусоїдного струму. Закономірності змінного струму
- •2.2. Діюче значення змінного струму
- •2.3. Опір змінному струму. Закон Ома для змінного струму
- •2.4. Електричний резонанс. Резонанс напруг. Резонанс струмів
- •2.5. Випрямлення змінного струму
- •2.6. Трансформація змінного струму
- •2.7. Змінний струм високої частоти
- •2.8. Приклади розв’язання задач
- •3. ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ КОЛИВАННЯ
- •3.2. Закономірності вільних електромагнітних коливань. Згасаючі коливання
- •3.3. Отримання незгасаючих електромагнітних коливань
- •3.4. Приклади розв’язання задач
- •4. МЕХАНІЧНІ ХВИЛІ. ЗВУК
- •4.1. Поздовжні і поперечні хвилі. Промінь. Довжина хвилі. Фронт хвилі
- •4.2. Принцип Гюйгенса
- •4.3. Інтерференція хвиль
- •4.4. Дифракція хвиль
- •4.5. Звук. Звукові хвилі. Інтенсивність, висота і тембр звуку
- •4.6. Луна. Звуковий резонанс
- •4.7. Приклади розв’язання задач
- •5. ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ
- •5.1. Випромінювання електромагнітних хвиль відкритим коливальним контуром
- •5.3. Принцип радіозв’язку. Модуляція і детектування (демодуляція)
- •5.4. Класифікація радіохвиль і особливості їх поширення
- •5.5. Приклади розв’язання задач
- •ОПТИКА
- •1. ХВИЛЬОВА ОПТИКА
- •1.1. Монохроматичне світло. Заломлення світла
- •1.2. Дисперсія світла
- •1.4. Інтерференція білого світла за Френелем
- •1.5. Інтерференція білого світла за Ньютоном. Кільця Ньютона
- •1.6. Дифракція білого світла
- •1.7. Поляризація світла
- •2. ГЕОМЕТРИЧНА ОПТИКА
- •2.2. Закони відбивання світла
- •2.3. Закони заломлення світла. Повне відбивання світла
- •2.4. Хід променів через плоскопаралельну пластинку, призму
- •2.5. Сферичні лінзи
- •2.6. Око як оптична система
- •2.8. Сферичні дзеркала
- •2.9. Приклади розв’язання задач
- •3. ВИПРОМІНЮВАННЯ ТА СПЕКТРИ
- •3.1. Люмінесценція
- •3.2. Інфрачервоні та ультрафіолетові промені
- •3.3. Рентгенівські промені
- •3.4. Спектри випромінювання. Спектри поглинання
- •3.5. Спектральний аналіз
- •1.1. Поняття про простір і час
- •1.2. Постулати СТВ. Перетворення Лоренца
- •1.4. Приклади розв’язання задач
- •2. КВАНТОВА ОПТИКА
- •2.1. Теорія Планка. Імпульс фотона
- •2.2. Фотоефект
- •2.3. Фотоелементи та їх застосування
- •2.4. Світловий тиск
- •2.5. Корпускулярно-хвильовий дуалізм
- •2.6. Хімічний вплив світла. Чорно-біла фотографія. Фотосинтез. Ланцюгові реакції
- •2.7. Приклади розв’язання задач
- •3. ФІЗИКА АТОМА
- •3.1. Планетарна модель атома Резерфорда
- •3.2. Постулати Бора. Борівські орбіти
- •3.3. Атом Гідрогену за Н. Бором
- •3.4. Приклади розв’язання задач
- •4. ФІЗИКА АТОМНОГО ЯДРА
- •4.1. Відкриття протона і нейтрона
- •4.2. Теорія будови ядра
- •4.3. Енергія зв’язку ядра. Дефект маси
- •4.4. Природна радіоактивність
- •4.6. Часткове звільнення внутрішньоядерної енергії при екзотермічних ядерних реакціях
- •4.7. Закон радіоактивного розпаду
- •4.8. Приклади розв’язання задач
- •5. ЕЛЕМЕНТАРНІ ЧАСТИНКИ
- •5.1. Фізика елементарних частинок
- •5.2. Приклади розв’язання задач
- •Предметний покажчик
Оптика
2.4. Хід променів через плоскопаралельну пластинку, призму
Хід світлових променів у плоскопаралельній пластинці
Після проходження через плоскопаралельну пластинку промені виходять під тим самим кутом, під яким вони на неї падають. При цьому пластинка зміщує промінь світла паралельно йому самому на відстань h (рис. 319, а):
|
|
|
1− sin2 α |
|
|
h = dsinα |
|
− |
|
|
|
n2 − sin2 α |
|||||
1 |
. |
||||
|
|
|
|
|
Хід променів у призмі
Промінь світла після заломлення на гранях призми від-
хиляється до основи призми, якщо nп > nнавк.сер. Зображення точки в призмі — уявне, зміщене у бік за-
ломлюючого кута (ϕ) призми (рис. 319, б).
а |
б |
Рис. 319
|
Якщо nп > nнавк.сер, то промінь |
|
відхиляється від основи, а уяв- |
|
не зображення зміщується до ос |
|
нови. |
|
Кут відхилення після про- |
|
ходження променя через призму |
Рис. 320 |
ϕ1 = α + γ1 – ϕ. (рис. 320). |
336
2. Геометрична оптика
2.5. Сферичні лінзи
2.5.1. Основні поняття
Хід променів у лінзах Лінза — оптично прозоре тіло, обмежене сферичними
поверхнями (одна з поверхонь може бути плоскою).
Головна оптична вісь лінзи — це пряма, проведена через
центри кривини (C1, C2) обох поверхонь лінзи (рис. 321, а, б). Оптичний центр лінзи — це точка на головній оптичній
осі лінзи, яка має властивість не заломлювати світлові про-
мені, що проходять через цю точку (точка O, див. рис. 327). Для опуклих лінз:
—якщо nлінзи >nоточ.сер , це лінза, яка збирає потік світла (збиральна лінза);
—якщо nлінзи <nоточ.сер , це лінза розсіювальна.
а |
б |
Рис. 321
Для ввігнутих лінз — навпаки.
Тонка сферична лінза — це лінза, товщина якої набагато менша від радіусів кривини її поверхонь. Оптичний центр (точка O) тонкої сферичної лінзи міститься посередині лінзи.
Умовне зображення тонких лінз подано на рис. 322.
Рис. 322
337
Оптика
Пучок параксіальних (приосьових) променів, які поширюються паралельно головній оптичній осі, після залом-
лення в збиральній лінзі перетинає головну оптичну вісь лінзи в одній точці, що називається головним фокусом лін-
зи (рис. 323, а).
У розсіювальній лінзі пучок променів, паралельних головній оптичній осі, після заломлення розсіюється так, що продовження заломлених променів перетинаються в головному фокусі лінзи.
OF = f — фокусна відстань розсіювальної лінзи
(рис. 323, б).
Оптична сила лінзи (D) — це величина, обернена її фокусній відстані:
D = |
1 . |
|
f |
а |
б |
Рис. 323 |
Одиниця оптичної сили лінзи — діоптрія (дптр). Це оптична сила лінзи з фокусною відстанню 1 м:
1дптр = м1 = м−1 ;
f і D збиральних лінз — додатні,
f і D розсіювальних лінз — від’ємні.
2.5.2. Формула сферичної лінзи
Формула лінзи:
|
|
1 |
|
1 |
|
|
D = (n |
−1) |
+ |
. |
|||
|
|
|||||
2,1 |
|
R1 |
|
R2 |
|
|
|
|
338
2. Геометрична оптика
Фокальна площина лінзи — площина, проведена через головний фокус лінзи перпендикулярно до головної оптич-
ної осі.
Побічна оптична вісь — пряма, проведена через оптичний центр лінзи, не збіжна з головною оптичною віссю.
Промінь, який падає на збиральну лінзу паралельно побічній оптичній осі, заломившись, перетинає побічну вісь у фокальній площині (рис. 324, а). У розсіювальній лінзі побічну вісь у фокальній площині перетинає продовження заломленого променя (рис. 324, б).
а |
б |
Рис. 324
2.5.3. Формула спряжених точок
Світна точка і її зображення в лінзі S1 є взаємно оберне-
ними — спряженими точками (рис. 325).
Рівняння спряжених точок (S і S1) збиральної лінзи:
1 |
= |
1 |
+ |
1 |
. |
f |
d |
|
|||
|
|
d |
|||
|
|
|
|
1 |
|
Рис. 325
339
Оптика
Відстань від центра лінзи до зображення OS1 = d1 береться зі знаком «плюс», якщо зображення дійсне, і зі знаком «мінус», якщо зображення уявне.
2.5.4. Зображення в тонких лінзах
Зображення предмета в тонкій збиральній лінзі
Для побудови точки достатньо двох променів:
—променя, який проходить через оптичний центр O (не заломлюється);
—променя, паралельного головній або побічній оптичній осі (рис. 326).
Якщо предмет розташований перпендикулярно до головної оптичної осі, то його зображення також є перпенди-
кулярним до осі.
Лінійне збільшення (Γ) — відношення лінійних розмірів
зображення до лінійних розмірів предмета :
|
Γ = |
H |
, Γ = |
|
d1 |
. |
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
h |
d |
|
||||
Зображення предмета в розсіювальній лінзі завжди уяв- |
|||||||||
не, зменшене, пряме (рис. 327). |
|
|
|
|
|||||
Зображення в тонких збиральних лінзах |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
d1 |
|
|
Γ |
|
|
|
Вид зображення |
|
d → ∞ |
d1 ≈ f |
|
|
Γ<1 |
|
|
|
Дійсне обернене |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d>2f |
2f >d1 >f |
|
|
Γ<1 |
|
|
|
Таке саме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d =2f |
d1 =2f |
|
|
Γ =1 |
|
|
|
« |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2f>d>f |
d1 >2f |
|
|
Γ>1 |
|
|
|
« |
|
|
|
|
|
|
|||||
d ≈ f |
d1 → u |
Γ → u |
|
« |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d<f |
d1 <0 |
|
|
Γ>1 |
|
|
|
Уявне пряме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
340