- •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
3. Випромінювання та спектри
Теплове випромінювання, видиме випромінювання
(див. «Хвильова оптика»).
3.1. Люмінесценція
Люмінесценція — випромінювання світла джерелом за рахунок надходження до нього енергії, яка приводить атоми джерела до збудженого стану в результаті нетеплових
процесів.
Катодолюмінесценція — світіння тіл, зумовлене бомбар-
дуванням речовини зарядженими частинками. Електролюмінесценція — світіння речовини при про-
ходженні через нього струму (світіння газового розряду, по-
лярне сяйво).
Хемілюмінесценція — світіння, яке супроводжує хімічні
реакції (світіння бактерій, комах, риб).
Фотолюмінесценція — світіння тіл під впливом опромінення їх видимим випромінюванням, ультрафіолетовим світлом, рентгенівськими променями, гамма-променями.
3.2. Інфрачервоні та ультрафіолетові промені
Інфрачервоні промені — випромінювання з довжиною хвилі λі. ч , більшою, ніж довжина хвилі λч червоного видимого випромінювання:
λ > λ , 1 мм I λ I 0,76 мкм.
і. ч ч і. ч
Джерело інфрачервоних променів — будь-яке нагріте тіло.
Основна дія інфрачервоних променів — теплова: нагрівання тіл, на які вони потрапляють. Фотохімічна дія — на спеціальні фотоматеріали (фотографія в інфрачервоних про-
менях).
Ультрафіолетові промені — випромінювання з меншою довжиною хвилі λу. ф (більшої частоти νу. ф), ніж довжина хвилі λф фіолетового видимого випромінювання:
λу. ф < λф, 0,4 мкм I λу. ф I 8 нм.
348
3. Випромінювання та спектри
Джерела ультрафіолетових променів: тіло, нагріте понад 1500°С, електричний розряд у парах ртуті та ін.
Основний вплив ультрафіолетових променів — хімічний та біологічний (руйнування сітківки ока, вироблення в шкірі вітаміну D, руйнування бактерій ).
3.3. Рентгенівські промені
Рентгенівські промені — випромінювання з довжиною хвилі, яка менша, ніж в ультрафіолетових хвиль:
λр. п = 8 нм ÷ 1 пм.
Джерела рентгенівських променів:
1.Основне рентгенівське випромінювання — гальмівні рентгенівські промені, які випромінюються швидкими електронами при різкому їх гальмуванні. У рентгенівській трубці (рис. 335) — гальмування електронів при їх зіткненні з антикатодом (A) призводить до випромінювання рентгенівських променів (р. п).
Енергія електрона
W = hνmax , W = eU , λmin = |
c |
= |
ch |
|
|
|
. |
||
νmax |
eU |
|||
Гальмівне випромінювання має неперервний спектр —
рентгенівський суцільний спектр.
2.Характеристичне рентгенівське випромінювання — ви-
промінювання суворо певних частот атомами антикатода внаслідок їх збудження при бомбардуванні швидкими електронами.
Рис. 335
349
Оптика
Основні властивості рентгенівських променів — їхня велика проникна здатність в речовини, іонізація атомів, фотохімічний і біологічний вплив.
Умедицині використовуються рентгенівські промені
з великою довжиною хвилі — м’яке рентгенівське випромінювання: рентгенодіагностика — U 60 кВ.
Утехніці для просвічування рентгенівськими променями деталей машин і механізмів, дослідження будови кристалів (рентгено-структурний аналіз) використовуються рентгенівські промені більш високих частот — жорсткі рентгенівські промені: рентгенодефектоскопія U до
2000 кВ.
Іонізація атомів живого організму рентгенівськими променями викликає променеву хворобу. Захист від рентгенівських променів — товстий шар свинцю, просвинцьованої гуми.
3.4 Спектри випромінювання. Спектри поглинання
Дисперсні спектри (див. «Хвильова оптика»).
Спектр випромінювання розжареним тілом у твердому чи рідкому стані суцільний.
Якщо речовину розжарити до газоподібного атомарного стану, спектр випромінювання лінійчастий (окремі
лінії, які відповідають певним частотам випромінювання світла).
При пропусканні білого світла крізь «холодний» невипромінюючий або слабо випромінюючий газ спостерігається
суцільний спектр, пронизаний темними лініями,— спектр поглинання.
Газ поглинає найбільш інтенсивно світло такої довжини хвиль, які сам випромінює в сильно нагрітому стані.
Лінії поглинання повністю відповідають лініям у спектрі випромінювання для даного хімічного елемента.
Спектр Сонця — це спектр поглинання: суцільний спектр від дуже розжарених надр Сонця, пронизаний темними лініями поглинання, обумовленими поглинан-
ням світла у фотосфері Сонця. Темні лінії в спектрі Сонця називаються фраунгоферові лінії (за прізвищем винахід-
ника).
350
3.Випромінювання та спектри
3.5.Спектральний аналіз
За наявністю ліній у лінійчастому спектрі випромінювання чи в спектрі поглинання визначають наявність
елементів у досліджуваній речовині — виконують якісний спектральний аналіз.
За розподілом інтенсивності ліній у спектрі визначаєть-
ся відсоток змісту елементів у складній речовині — викону-
ється кількісний спектральний аналіз.
При дослідженні ультрафіолетових випромінювань, яких не сприймає око, призму спектрографа виготовляють із кварцу (скло затримує такі промені), а екран покривають фотолюмінесціюючою речовиною.
3.6.Приклади розв’язання задач
Задача 1.
При переході світла з повітря в будь-яке тверде тіло або рідину довжина світлової хвилі змінюється, але колір світла залишається попереднім. Чому?
Розв’язання:
Колір світла пов’язаний з частотою, яка в даному випадку не змінюється, тому що із зміною швидкості поширення хвиль в даному середовищі в стільки ж разів змінюється
|
ν = |
c |
|
|
і довжина світлових хвиль |
|
. |
||
λ |
||||
|
|
|
||
Задача 2. |
|
|
|
Чи може червоне проміння викликати люмінесценцію?
Розв’язання:
Згідно з основним законом люмінесценції довжина хвилі випромінюваного світла завжди більша від довжини хвилі світла, яке поглинається. Отже, червоні промені не можуть викликати видиму люмінесценцію, тому що вони є крайніми у видимій частині спектра.