Ответы на коллок

12. Скорость распространения электромагнитнойволны в вакууме,в средах, длинаволны. Интенсивность ЭМ волны.

Электромагнитное поле, распространяющееся в вакууме или в какой-либо среде с течением времени с конечной скоростью, называется электромагнитной волной.

Длина волны — расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе

Интенсивность электромагнитного излучения равна усреднённому за период значению модуля вектора Пойнтинга.

13. Тепловое излучение. Характеристики. Законы теплового излучения. Тепловизоры

Тепловое излучение- это электромагнитное излучение, которое возникает за счет энергии вращательного и колебательного движения атомов и молекул в составе вещества. Тепловое излучение характерно для всех тел, которые имеют температуру, превышающую температуру абсолютного нуля.

Основные характеристики:

Энергетическая светимость тела - физическая величина, являющаяся функцией температуры и численно равная энергии, испускаемой телом в единицу времени с единицы площади поверхности по всем направлениям и по всему спектру частот.

Спектральная плотность энергетической светимости (лучеиспускательная способность) —

функция частоты и температуры характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн).

Поглощающая способность тела — — функция частоты и температуры, показывающая какая часть энергии электромагнитного излучения, падающего на тело, поглощается телом в области частот вблизи

Абсолютно черное тело - это физическая абстракция(модель), под которой понимают тело, полностью поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение

ЗАКОНЫ теплового излучения.

1) Закон Кирхгофа: отношение лучеиспускательной способности к поглощательной для всех тел одинаково и является универсальной функцией длины волны λ и температуры Т: f(λ;T)

f(λ;T) = лучеиспускательной способности абсолютного черного тела

2) Закон смещения Вина: при повышении абсолютной температуры длина волны, соотв-я максимуму

лямбда макс. = b / T,

где b – постоянная смещения Вина

График:

3) Закон Стефана-Больцмана:

общая энергетическая светимость во всем диапазоне длин волн пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры тела:

Теплови́зор — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее как цветная картинка, где разным температурам соответствуют разные цвета. Изучение тепловых изображений называется термографией.

14. Квантовая механика.

Это теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц и их систем, а также связь величин, характеризующих частицы и системы, с физическими величинами,

непосредственно измеряемыми на опыте.

Корпускулярно-волновой дуализм — представления о двуединстве материального мира, в котором все объекты обладают как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Впервые такой дуализм был обнаружен при исследованиях света, ведущего себя, в зависимости от условий эксперимента, то как электромагнитная волна (оптика), то как дискретная частица (химическое действие света).

Энергия фотона— это энергия элементарной частицы (фотона), квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света.

— Энергия фотона

— Постоянная Планка

— Частота волны

— Скорость света в вакууме

— Длина волны

Длина волны де Бройля:

Гипотеза де Бройля заключалась в том, что электрон, корпускулярные свойства которого (заряд, масса) изучаются давно, имеет еще и волновые свойства, т.е. при определенных условиях ведет себя как волна.

Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов.

Идея де Бройля состояла в том, что это соотношение имеет универсальный характер, справедливый для любых волновых процессов.

Любой частице, обладающей импульсом р, соответствует волна, длина которой вычисляется по формуле де Бройля.

- волна де Бройля

p =mv- импульс частицы, h - постоянная Планка.

Волновая функция (или вектор состояния) – комплексная функция, описывающая состояние квантовомеханической системы.

Волновая функция может быть найдена в результате решения волнового уравнения Шредингера.

15.

УРОВНИ ЭНЕРГИИ - возможные значения энергии квантовых систем (атомов, молекул, кристаллов атомных ядер и т. д.), состоящих из микрочастиц и подчиняющихся законам квантовой механики. Внутр. энергия квантовых систем может принимать только определ. дискретные

значения: соответствующие устойчивым (стационарным) состояниям системы. Графически эти состояния можно изобразить по аналогии с потенц. энергией тела, поднятого на разл. высоты (уровни), в виде диаграммы У. э. (рис.). Каждому значению энергии соответствует горизонтальная линия, проведённая (в определ. масштабе)

на высоте (i=0, 1, 2, ...). Совокупность У. э. рассматриваемой квантовой системы образует её энергетический спектр. Ниж. уровень , соответствующий наим. возможной энергии системы,

наз. основным, все остальные- ...- возбуждёнными, т. к. для перехода из них необходимо возбудить систему-сообщить ей энергию.

Квантовые переходы между У. э. обозначают на диаграммах вертикальными (или наклонными) прямыми, соединяющими соответствующие пары У. э. На рис. показаны излучат, переходы с

частотами vik, удовлетворяющими условию частот: безызлучат. переходы

часто обозначаются волнистыми линиями. Направление перехода указывают стрелкой: стрелка, направленная вниз, соответствует процессу испускания фотона, стрелка в обратном направлении -

процессу поглощения фотона с энергией Дискретному энергетич. спектру соответствуют дискретные спектры поглощения и испускания

Атомные спектры — это спектры, получающиеся при испускании или поглощении света (электромагнитных волн) свободными или слабо связанными атомами; такие спектрами обладают,

например, одноатомные газы и пары. Атомные спектры являются линейчатыми — они состоят из отдельных спектральных линий.

Молекулярные спектры — это спектры испускания и поглощения, а также комбинационного рассеяния света, принадлежащие свободным или слабо связанным между собой молекулам. Молекулярные спектры имеют сложную структуру, которая различна для разных молекул и усложняется с увеличением числа атомов в молекуле. Типичные молекулярные спектры— полосатые, они наблюдаются в виде совокупности узких полос в ультрафиолетовой, видимой и близкой инфракрасной областях.

16. Люминесценция

Люминесценция — это электромагнитное излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела и продолжающееся в течение времени, значительно превышающего период световых колебаний. Тепловое излучение в видимой области спектра заметно только при температуре тела в несколько сотен или тысяч градусов, в то время как люминесценция может наблюдаться при комнатной температуре, поэтому её часто называют холодным свечением.

По виду возбуждения различают следующие виды люминесценции:

-фотолюминесценция — свечение в результате возбуждения вещества светом

-радиолюминесценция — свечение под действием ядерных излучений

-рентгенолюминесценция — свечение люминофора при возбуждении его люминесцентными лучами

-катодолюминесценция — свечение люминофора при бомбардировке его катодными лучами

-электролюминесценция

-триболюминесценция — свечение тел в результате деформации

-хемилюминесценция — свечение тел при химических реакциях

-биолюминесценция — видимое свечение организмов связанное с процессами их жизнедеятельности

По длительности свечения различаю флюоресценцию (быстро затухающую люминесценцию) и фосфоресценцию (длительную люминесценцию)

ПРАВИЛО СТОКСА — утверждает, что длина волны фотолюминесценции больше длины волны возбуждающего люминесценцию света, соответсвенно энергия фотонов люминесценции меньше энергии фотонов возбуждающего света.

17. Лазерное излучение. Механизм генерации. Особенности.

Лазерное излучение представляет собой особый вид электромагнитного излучения, генерируемого в диапазоне длин волн 0,1...1000 мкм.

Лазерные системы помимо широкого научно-технического и промышленного использования имеют разнообразное применение в медицине, биологии, биотехнологии, генной инженерии и т.п.

По виду лазерное излучение подразделяют на прямое; рассеянное; зеркально-отраженное; диффузное.

Свойства лазерного излучения. Интенсивность излучения.В отличие от всехизвестных оптических источников излучение лазеров обладает чрезвычайно высокой интенсивностью. Мощность твердотельного оптического квантового генератора (ОКГ) может достигать 1012 Вт. При фокусировке это излучение можно сконцентрировать в малом пятне. Плотность мощности лазерного излучения может достигать высоких значений - порядка1017 Вт см-2 и более.При воздействии такого излучения на вещество развиваются высокие температуры порядка106 К.и выше. Естественно, что никакой тугоплавкий материал не выдержит такой плотности излучения. Время воздействия таких плотностей в случае импульсного действия гораздо меньше времени установления стационарного процесса, при этом происходит взаимодействие интенсивного излучения с веществомв локальномобъеме, т.е. вобласти облучения, не затрагивая соседние области.

Ширина линии излучения и когерентность. Монохроматическая волна имеет строго определенную частоту колебаний:

Е = E0cos[(ωt - kх) + φ], (5.29)

где Е0 - амплитуда вектора электрической напряженности поля; к - волновое число; x - координатаоси распространения волны; φ - фаза (E0, ω, k, φ - не зависят от t).

При распространении в пространстве двух волн одинаковой частоты, но с разными фазами (φ1, φ2), в любой момент времени разность фаз Δφ = (φ1-φ2) будет оставаться постоянной. Две волны когерентны, если амплитуда, частота, фаза, поляризация и направление распространения этих волн остаются постоянными или изменяются по определенному закону. Идеальных монохроматических колебаний в природе не существует, так как каждый энергетический уровень имеет конечную ширину, связанную с временем жизни уровня. Из соотношения неопределенности (соотношение Гейзенберга) следует, что неопределенностьзначения верхнего уровня Δε при излучении связана с неопределенностью времени жизни этого уровня Δt соотношением

(5.30)

Длительность процесса излучения τ и естественная ширина линии излучения Δω = 2πΔν связаны выражением

(5.31)

Лазерное излучение обладает высокой степенью временной и пространственной когерентности. Это свойство лазерного излучения способствует получению больших значений Ws, так какмалая расходимость лазерного потока способствует получению меньших значений rs. Понятие когерентности играет большое значение при использовании лазерного излучения в оптической локации.

18.Рентгеновское излучение, его природа. Физический принцип возникновения тормозного рентгеновского излучения.

19.Устройство рентгеновской трубки. Спектр тормозного излучения. Коротковолновая граница и мощность излучения

20. Взаимодействие рентгеновского излученияс веществом,блаблабла.