
- •Кинематика Системы отсчета
- •Классическая механика (поступательное движение)
- •Элементы релятивистской динамики
- •Опытные обоснования (броуновск. Движ., диффуз.)
- •Явление переноса в газах
- •Реальные газы
- •Основы термодинамики п Iе начало т.Д. IIе начало т.Д. Утем обобщения опытных фактов установлены законы энергетических превращений
- •Электромагнитное поле
- •Д вижение заряженной частицы в магнитном поле
- •Явление электромагнитной индукции
- •Закон Фарадея: . Самоиндукция Взаимоиндукция
- •Уравнения Максвелла в интегральной форме
- •Колебания
- •Сложение колебаний
- •Интерференция света
- •Дифракция на щели.
- •Д ифракционная решетка.
- •Тепловое излучение
- •Л e2 азеры
- •Фундаментальные взаимодействия (атомная физика)
- •Атомное ядро
- •Основы термодинамики п Iе начало т.Д. IIе начало т.Д. Утем обобщения опытных фактов установлены законы энергетических превращений
Интерференция света
Интерференция – наложение в пространстве двух или более волн, сопровождающееся перераспределением интенсивности (энергии), при котором в одних точках пространства наблюдается увеличение амплитуды колебаний (усиление света), а в других – ее уменьшение (гашение света). Условием когерентности является постоянство во времени разности фаз (φ1-φ2=const) и равные значение периодов колебаний (T1=T2).
Необходимое условие интерференции – когерентность волн.
где χ – обобщенная физическая величина, в случае электромагнитных волн имеющая смысл Е (напряженность электрического поля) или Н (напряженность магнитного поля).
Результирующая амплитуда электромагнитных колебаний в той или иной точке пространства
определяется
разностью фаз
Интерференция в тонких пленках
Интерференция в клине (кольца Ньютона)
m - номер кольца.
Значению m = 0 соответствует центральное темное пятно.
ДИФРАКЦИЯ СВЕТА
Д
ифракция
– это
огибание препятствия световыми волнами.
Она обусловлена интерференцией волн
от вторичных источников за преградой
(препятствием) – принцип
Гюйгенса-Френеля.
Метод зон Френеля (из точки наблюдения М на волновом фронте вырезаются зоны Френеля радиусом
).
Дифракция Френеля (в расходящихся лучах)
круглое отверстие круглый диск
m – число открытых зон Френеля m – число закрытых зон Френеля
Дифракция Фраунгофера (в параллельных лучах)
Дифракция на щели.
СD = Δ = b sinφ = ± kλ, b – ширина щели, φ – угол дифракции, к = 1; 2; 3;…; λ – длина волны.
Д ифракционная решетка.
BC = Δ = (a+b) sinφ, d = a+b – постоянная решетки.
d
d
ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА
Обычный свет имеет колебания во всех плоскостях, проходящих через линию луча. Поляризованный свет имеет колебания в одной плоскости – плоскости поляризации.
Способы поляризации:
1.Поляризация при отражении.
2. Избирательное поглощение (дихроизм).
3. Двойное лучепреломление (турмалин).
Основные законы:
закон Брюстера |
Закон Малюса |
|
|
Тепловое излучение
Тепловое излучение совершается за счет энергии теплового движения атомов и молекул вещества и свойственно всем телам при температуре выше абсолютного нуля. Тепловое излучение характеризуется сплошным спектром, т.е. в спектре присутствуют все длины волн (или частоты) электромагнитных волн.
Основные характеристики теплового излучения
Энергетическая
светимость тела
–
энергия
,
испускаемой телом за время
и
с площади поверхности
по всем направлениям и по всему спектру
частот:
,
.
Спектральная
плотность энергетической светимости
– функция
частоты и температуры
,
характеризующая
распределение энергии излучения по
всему спектру частот (или длин волн) и
определяет испускательную способность
тела в определенном диапазоне частот
при определенной температуре. Функция
является
плотностью энергетической светимости
и математически определяется через
энергетическую светимость
в диапазоне частот
:
.
Или
по-другому её интеграл по всему спектру
равен энергетической светимости:
,
или
.
Связь
спектральных плотностей
и
дается формулой:
.
Здесь
– скорость света, длина волны.
Поглощающая
способность тела –
функция частоты и температуры
,
показывающая какая часть энергии
электромагнитного излучения, падающего
на тело
,
поглощается телом
в
области частот
вблизи
:
Основные законы теплового излучения
Закон Кирхгофа. Величины и могут сильно меняться при переходе от одного тела к другому, однако согласно закону излучения Кирхгофа отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты и температуры:
.
(К)
По
определению, абсолютно
чёрное тело
поглощает всё падающее на него излучение,
то есть для него
.
Поэтому функция
совпадает
с излучательной способностью абсолютно
чёрного тела и является универсальной
функцией, вид которой определяется
формулой
Планка:
(П1)
Здесь
используются фундаментальные физические
постоянные:
– скорость света,
– постоянные Больцмана и Планка. При
выводе этой формулы Планк использовал
гипотезу о том, что существует для
определенной частоты минимальная
энергия фотона, которая вычисляется по
формуле, которая то же носит его имя:
(П2).
Закон Стефана-Больцмана для абсолютно черного утверждает, энергетическая светимость тела не зависит от окружающих тел, а зависит только от температуры тела в четвертой степени:
(С-Б).
Здесь
– постоянная Стефана-Больцмана, найденная
экспериментально. Формула Планка (П1)
позволяла выразить через фундаментальные
постоянные экспериментально найденную
константу
.
З
ависимости
спектральной плотности энергии абсолютно
черного тела от длины волны для различных
температур.
Для
не абсолютно черного тела используется
закон Стефана-Больцмана с поправочным
коэффициентом
,
называемым коэффициентом черноты или
серостью тела:
.
Для полированного алюминия - ε=0,04 – 0,06; асфальта - ε=0,93; сажи - ε=0,96.
Для
серии распределений существует
закономерность: экспериментально
установленный
закон Вина:
м·К.
Для
каждой кривой на рисунке температура
Т и
принимают
свои разные значения, однако их
произведение остается постоянным для
всех кривых.
ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА ЧАСТИЦ
Волны
де Бройля
|
|
Дифракция микрочастиц |
Статистич. смысл: квадрат амплитуды волны является мерой вероятн. нахожд.частицы в данном единич. объёме простр. |
Корпускулярно - волновой дуализм ===>
=
==>
соотношение неопределенности:
|
У
равнение
Шрёдингера (для стац. состоян.)
|
-
Свойства
- функции:
-функция должна быть однозначной, конечной, непрерывной и подчиняться условию нормировки:
.
Принцип
соответствия: если
h
мало по сравнению с другими величинами
той же размерности (
),
классич. закономерности не отличаются
от квантовомеханических.
Стационарное
уравнение
для электрона в атоме водорода
Стационарное
уравнение для гармонического осциллятора
Стационарное
уравнение для микрочастицы в одномерной
потенциальной яме
Нестационарное
уравнение
РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Коротковолновое
электромагнитное излучение (λ=10-12÷10-8
м).
Спектр представляет собой наложение линейчатого (характеристического) и сплошного (тормозного излучения, ограниченного со стороны коротких длин волн).
.
З
АКОНОМЕРНОСТИ
В ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ СПЕКТРАХ
В сериях К, L, M, N, O… содержатся линий Кα, Кβ, Кγ, …, Lα Lβ Lγ … .
Испускание рентгеновских квантов связано с частотой перехода электрона с n на m уровень (оболочку),
определяет
серию и принимает значения
;
принимает
целочисленные значения, начиная с m+1,
и определяет отдельную линию.
С
огласно
закону Мозли:
,
где
– частота линии характеристического
излучения;
R – постоянная Ридберга;
Z – заряд ядра;
σ - постоянная экранирования;
ДИФРАКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ
Разность
хода:
.
Условие
усиления:
,
где k
=0,1,2,3…
(формула Вульфа-Брэггов).