Усреднение по времени и по ансамблю

Дана на основании классического определения вероятности физическая и информационная интерпретация независимости событий; показано, что среднее значение случайной величины равно арифметическому среднему результатов испытаний при стремлении их числа к бесконечности; для случайного процесса соответствующее арифметическое среднее есть среднее по ансамблю, сопоставляемое в эрогодической теории со средним по времени.

6.

Температура - мера средней кинетической энергии
Сравнивая уравнение состояния идеального газа и основное уравнение кинетической теории газов, записанные для одного моля (для этого число молекул N возьмём равным числу Авогадро NА), найдём среднюю кинетическую энергию одной молекулы:  и  . Откуда .           (31) Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы не зависит от её природы и пропорциональна абсолютной температуре газа T. Отсюда следует, что абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии молекул.

Итак, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы:

У одноатомной молекулы i = 3, тогда для одноатомных молекул

для двухатомных молекул

для трёхатомных молекул

Таким образом, на среднюю кинетическую энергию молекулы, имеющей i-степеней свободы, приходится

Это и есть закон Больцмана о равномерном распределении средней кинетической энергии по степеням свободы.

7. Причиной возникновения магнитного поля - его источниками являются движущиеся электрические заряды, следовательно такое поле могут создавать=

• 1) проводники с током

• 2) одиночные движущиеся заряды

• 3) магниты - в частности - тела с вихревыми самопроизвольными токами.

Причины возникновения электрического поля.

Заряженные объекты являются причиной не только электростатического поля, но еще и электрического тока. В этих двух явлениях есть существенное отличие. Для возникновения электростатического поля требуются неподвижные, каким-то образом зафиксированные в пространстве заряды, а для возникновения электрического тока, напротив, требуется наличие свободных, не закрепленных заряженных частиц, которые в электростатическом поле неподвижных зарядов приходят в состояние упорядоченного движения вдоль силовых линий поля. Это движение и есть электрический ток.

8.

Плоская поперечная волна в вакууме

• Предположим, что напряжённость электрического поля и магнитная индукция являются произвольными функциями следующей комбинации координат и времени:

где   — некоторый постоянный вектор. В этом случае   и   удовлетворяют уравнениям Максвелла в отсутствие зарядов и токов, если между ними существует следующая связь:

СГС	СИ

и они перпендикулярны вектору  , который должен быть единичным:

Волновой вектор — вектор, направление которого перпендикулярно фазовому фронту бегущей волны, а абсолютное значение равно волновому числу.

Волновой вектор обычно обозначается латинской буквой   и измеряется в обратных сантиметрах.

Волновое число связано с длиной волны λ соотношением:

.

Длина́ волны́ — расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах, обычно длина волны обозначается греческой буквой  . По аналогии с возникающими волнами в воде от брошенного в неё камня — расстояние между двумя соседними гребнями волны.

Получить соотношение, связывающее длину волны с фазовой скоростью ( ) и частотой( ) можно из определения. Длина волны соответствует пространственному периоду волны, то есть расстоянию, которое точка с постоянной фазой проходит за время, равное периоду колебаний  , поэтому

9. Зависимости энергии и импульса квантов электромагнитного излучения - фотонов от частоты.

В вакууме энергия и импульс фотона зависят только от его частоты   (или, что эквивалентно, от длины волны  ):

,

,

и, следовательно, величина импульса есть:

,

где   — постоянная Планка, равная  ;   — волновой вектор и   — его величина (волновое число);   — угловая частота. Волновой вектор   указывает направление движения фотона. Спин фотона не зависит от частоты.

12. Вы́нужденное излуче́ние, индуци́рованное излучение — генерация нового фотона при переходе квантовой системы (атома, молекулы, ядра и т. д.) из возбуждённого в стабильное состояние (меньший энергетический уровень) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней. Созданный фотон имеет ту же энергию, импульс, фазу и поляризацию, что и индуцирующий фотон (который при этом не поглощается). Оба фотона являются когерентными.

Ла́зер (англ. laser, акроним от англ. light amplification by stimulated emission of radiation — усиление света посредством вынужденного излучения), опти́ческий ква́нтовый генера́тор — устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую,химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического,поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Физической основой работы лазера служит квантовомеханическоеявление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматическиетвердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (модоптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для некоторых лазеров нанеодимовом стекле. Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза.

13.

Излучение лазера может быть непрерывным, с постоянной мощностью, или импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей. В некоторых схемах рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для некоторых лазеров на неодимовом стекле.