Билет № 19

1. Волновой процесс, продольные и поперечные волны. Длина волны, скорость волны.

Волновой процесс. Продольные и поперечные волны. Длина волны, скорость волн.

Колебания, возбужденные в какой либо точке среды ( твердой, жидкой или газообразной), распространяются в ней с конечной скоростью, зависящей от свойств среды, передаваясь от одной точки среды к другой. Процесс распространения колебаний в сплошной среде называется волновым процессом или волной. При распространении волны частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия, Вместе с волной от частицы к частице среды передается лишь состояние колебательного движения и его энергия. Поэтому основным свойством всех волн, независимо от их природы, является перенос энергии без переноса вещества.

Среди разнообразных волн, встречающихся в природе и технике, выделяются следующие их типы: волны на поверхности жидкости, упругие (механические) и электромагнитные волны.

Механическими волнами называются механические возмущения, распространяющиеся упругой среде. Упругие волны бывают продольные и поперечные. В продольных волнах частицы среды колеблются в направлении распространения волны, а в поперечных – в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения волны.

Продольные волны могут возбуждаться в средах, в которых возникают упругие силы при деформациях сжатия и растяжения. Примером продольной волны служат звуковые волны. Поперечные волны могут возбуждаться в среде, в которой возникают упругие силы при деформации сдвига. В жидкостях и газах возникают только продольные волны, а в твердых телах и продольные и поперечные. Скорость распространения механических волн зависит от свойств среды ( модуля упругости и плотности) , Е- модуль упругости, - плотность вещества. Упругая волна называется гармонической, если соответствующие ей колебания частиц среды являются гармоническими. Расстояние между ближайшими частицами, колеблющимися в одинаковой фазе, называется длиной волны-λ. Длина волны равна расстоянию, на которое распространяется волна ( определенная фаза колебания ) за один период, т. е. λ= , или, учитывая, что Т·ν=1, где ν- частота колебаний . График волны показывает зависимость смещения всех частиц среды от расстояния до источника

2.Внешний и внутренний фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта.

Явления вырывания электронов с поверхности металла называется внешним фотоэффектом. Внешний фотоэффект открыл в 1887 г. Генрих Герц. Он обнаружил, что если на отрицательный электрод искрового разрядника направить ультрафиолетовое излучение, то электрический разряд будет происходить при меньшем напряжении между электродами. Если облучать положительный электрод, то разряд происходит при том же напряжении, что и при отсутствии излучения. Под действием света незаряженная пластина может стать положительно заряженной. Эти опытные факты можно было объяснить только тем, что электроны под действием света покидают металл. Для полупроводников был обнаружен внутренний фотоэффект – под действием света электроны становятся свободными, увеличивая проводимость полупроводника, но вещества эти электроны не покидают.

Закономерности внешнего фотоэффекта были установлены на опытах А.Г.Столетовым в 1888- 1890 г.г:

1. Максимальная начальная скорость фотоэлектронов определяется частотой излучения (длиной волны) и не зависит от интенсивности излучения;

2. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта. т.е. наименьшая частота света ν_min ( наибольшая длина волны λ_max), при которой ещё возможен внешний фотоэффект, волны меньшей частоты ( большей длины волны) фотоэффекта уже не вызовут;

3. Число фотоэлектронов, вырываемых из катода за 1 с.(фототок насыщения) пропорционально интенсивности света;

4. Фотоэффект практически безынерционен.

Классическая физика (электромагнитная волновая теория света) объяснить закономерности фотоэффекта не смогла.