- •И.Е.Иродов задачи по общей физике
- •1.1. Кинематика 3
- •Часть 1
- •1.1. Кинематика
- •12. Основное уравнение динамики
- •1.1. Кинематика 3
- •12. Основное уравнение динамики 16
- •В конденсатор.
- •Часть 3
- •1.1. Кинематика 3
- •12. Основное уравнение динамики 16
- •4.1. Фотометрия и геометрическая оптика
- •439. Найти построением ход луча за собирающей и рассеивающей тонкими линзами (рис. 4.10 и 4.11, где оо' - оптическая ось, f и f' — передний и задний фокусы).
- •1.1. Кинематика 3
- •12. Основное уравнение динамики 16
- •Часть 5
- •Часть 6
- •1.1. Кинематика 3
- •12. Основное уравнение динамики 16
- •1.1. Кинематика 3
- •12. Основное уравнение динамики 16
- •28. Некоторые внесистемные единицы
28. Некоторые внесистемные единицы
Время 1 г (год) = 3,1557-107 с
1 сут (сутки) = 86 400 с
Длина 1 А (ангстрем) = Ю-10 м
1 а. е. (астрономическая единица) = 1,456-10"
дюйм = 2,54 см (точно)
кабельтов = 185,2 м
миля морская = 1852 м
миля сухопутная = 1609,3 м
пк (парсек) = 3,1-Ю16 м
св. год (световой год) = 0,95-10" м
ферми = Ю-15 м = 1 фм
фут = 30,48 см (точно)
ярд = 91,44 см (точно)
Площадь 16 (барн) = Ю-28 м2 = Ю"24 см2
1 га (гектар) = ДО4 м2
Объем 1 баррель нефтяной (США) = 159 л
1 галлон для жидкости (США) = 3,8 л 1 пинта для жидкости (США) = 0,47 л 1 унция (США) = 30 см3
Скорость 1 уз (узел) = 0,514 м/с = 1,852 км/ч
Ускорение 1 Гал (гал) = 1 см/с2
Масса 1 а. е. м. (атомная единица массы) = 1,66-10
кар (карат) = 0,2 г (точно) т (тонна) = ДО3 кг фунт (русский) = 0,41 кг фунт (США) = 0,4536 кг
Сила 1 кгс (килограмм-сила) = 9,81 Н
Давление 1 атм = 101,3 кПа = 760 мм. рт. ст.
1 бар = 100 кПа (точно) 1 кгс/см2 = 98,07 кПа 1 мм. рт. ст. = 133,3 Па 1 пз (пьеза) = 1 кПа 1 торр = 133,3 Па
Энергия 1 Вт-ч (ватт-час) = 3,6 кДж
1 кал (калория) = 4,187 Дж 1 л-атм = 101,3 Дж
1 эВ (электроновольт) = 1,60-Ю"19 Дж
Мощность 1 л. с. (лошадиная сила) = 735,5 Вт
Вязкость
динамическая ... 1 П (пуаз) = 0,1 Па-с кинематическая . . 1 Ст (стокс) = Ю-4 м2/с
Яркость 1 нт (нит) = 1 кд/м2
1 JI6 (ламберт) = ЗД8-103 вд/мг Поглощенная доза . . 1 рад = 0,01 Гр (грей) Эквивалентная доза 1 бэр = 0,01 Дж/кг
Активность 1 Ки (кюри) = 3,7-Ю10 Бк (беккерель) (точно)
Экспозиционная доза рентгеновского
и -у-излучений 1 Р (рентген) = 2,58-Ю-4 Кл/кг (точно)
29. Основные формулы электродинамики в |
СИ |
|
и гауссовой системе |
|
|
Наименование |
СИ |
Гауссова система |
Напряженность поля |
1 9 |
|
точечного заряда |
4ite0 г2 |
т2 |
Напряженность поля плоского конденсатора |
Е = о/е08 |
Е = 4я о/е |
Потенциал поля |
1 Ч 4яе0 т |
г |
точечного заряда |
||
Связь между Е и <р |
E = -V<p, <р |
2 r<p2 = fBdt 1 |
Электрический диполь р |
N = [pE], |
W = -pE |
в поле Е |
|
|
Связь между Р и Е |
Р = хе0Е |
Р = хБ |
Связь между о', Р и Е |
о'= Р„ |
о' = Р=хЕп Я Я |
Определение вектора D |
D = e0E + P |
D = Е + 4яР |
Связь между е и к |
г = 1 + х |
e=l + 4itx |
Связь между D и Е |
D = г0еЕ |
D = eE |
Теорема Гаусса для вектора D |
^D dS = q |
jj> dS=4nq |
Емкость конденсатора |
С = |
q/U |
Емкость плоского конденсатора |
г BtS с- 0 d |
c- — 4 nd |
Энергия системы зарядов |
"'{Я*,*, |
|
Энергия конденсатора |
W=C U2/2 |
|
Плотность энергии электрического поля |
w = ED/2 |
w = ED/Sit |
Закон Ома |
j = |
а Б |
Закон Джоуля-Ленца |
w = |
oE2 |
СИ
Наименование
Магнитный момент контура с током
Магнитный диполь р„ в поле В
Закон Био-Савара
Индукция поля: а) прямого тока в) в центре витка в) в соленоиде
Определение вектора Н
Циркуляция вектора Н в постоянном поле
Связь между J и Н
Связь между ц и х
Связь между В и Н
Сила Лоренца
Закон Ампера
Сила взаимодействия параллельных токов
Э. д. с. индукции
Индуктивность
Индуктивность соленоида
Энергия магнитного поля тока
Плотность энергии магнитного поля
4ж гг
S=(p0/4*)2//r U=(p0/4*)2*//r В = реи/
Н=В/ц0 J fn dt~I
1 +x
B = p0pH F = $[vB] d¥ = l[d\, B] Ho 2/Л
4я d 1 rff
L=9/I L = \i0ixn2V
Pm
= *S
J
= ZH
В = (1/c) ZI/r В = (1/c) Inljr В = (Ait l с) nl
H = B - 4nJ ^H dt = — /
p =1+ 4я x B = pH
F = (9/c)[yB]
= B]
F.lBk
c2 d
г,-.!**
1 = сФ//
р*Щс
N
= [p„B],
W=-pMB
Наименование |
СИ |
Гауссова система |
Плотность тока |
. 3D V — —— |
■ i ав 4n dt |
смещения |
J at |
|
Уравнения Максвелла в дифференциальной |
VxE=-i» dt |
VxE=-ilB С dt |
форме |
VB = 0 |
VB = 0 |
|
„ „ . aD vx H = i + J dt |
VxH = —fj + ——] с t 4« dt) |
|
VD = p |
VD = 4np |
Уравнения Максвелла в интегральной форме |
|
•> cJ dt |
|
fBdS=0 |
$BdS=0 |
|
fHdt = |
jHdi = |
|
|
с J { 4n dt) |
|
fDdS*jpdV |
fDdS=4njpdV |
Формулы преобразова |
E' = E + [v0B] |
E' = E + [v0B]/c |
ния Е и В при v0 « с |
B' = B-[v0E]/c2 |
B' = B-[v0E]/c |
Скорость электромагнит |
1 v = |
v- C |
ной волны в среде |
|
/ёр |
Связь между Е и Н в электромагнитной |
|
|
волне |
|
|
Плотность энергии электромагнитного |
_ ED + BH 2 + 2 |
w_BP BH 8я 8n |
поля |
|
|
Вектор Пойнтинга |
S =[EH] |
S = —[EH] 4я 1 J |
Мощность излучения диполя |
* P> 6*c3 |
3 |
30. Формулы некоторых атомных величин в гауссовой системе и СИ
Величина |
Гауссова система |
СИ |
Комптоновская длина |
2пА |
2пЬ |
волны кс |
тс |
тс |
Постоянная Ридберга |
те4 |
( 1 ?тс4 |
R, с"1 |
2 А3 |
^««oj 2А3 |
R' = Л/2 я с, м1 |
те4 4 я cb3 |
j 1 Y те4 |
Первый боровский радиус г, |
А2 тег |
те1 |
Энергия связи электрона |
те4 |
1 1 Уте* |
в атоме водорода Еп |
2Аг |
\4ite0J 2А2 |
Классический радиус |
ег |
1 е2 |
электрона ге |
тс2 |
4яе0 тс1 |
Томсоновское сечение |
8я 2 |
8я 2 |
рассеяния ае |
Тг< |
Тг< |
Полстоянная тонкой |
в2 |
1 в2 |
структуры « |
Ас |
4яе0 Ас |
Магнетон Бора рв |
eh |
еЬ |
|
2 тес |
2те |
Ядерный магнетон |
еЬ |
eh |
|
„с |
2 тр |
Пвдромагнитное |
е |
е |
отношение g |
2 тс |
2т |
Постоянная Холла RH |
1 |
_1_ |
|
сеп |
еп |
Квант магнитного |
■к с А |
nh |
потока Ф„ |
е |
е |
Джозефсона отношение |
е |
е |
|
я с А |
пА |
Уровень Ферми в металле Ер при Т= 0 К |
ii(3 я2 2т ' |
(3 я2 и)2" 2т ' |
Приложение 31
it |
|ряды1 |
I |
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА |
|||
1 |
I |
(Н) |
||||
II |
III |
IV |
V |
|||
2 |
it |
3 Ll литий 6,»41 |
4 Be 9 41218 бериллий |
sop 5 В It,81 |
углерод 1 С 12,611 |
азот 7N 14,(6(7 |
3 |
м |
и Na натрий 22,98977 |
12 М[ ^магний 24,395 |
и А1 алюминий 2(,98154 |
14 Si кремний 28,184 |
15 Р фосфор 36,9737( |
4 |
(У |
11 1с калий 39,6983 |
21 Са 44,98 кальций |
21 Sc 44,9559 скандий |
22 Tl титан 47,96 |
Я "V ванадий 56,9415 |
1 |
мвдь я Си 63,S4t |
цинк 38 Zll (5,38 |
31 Ga галлий (9,735 |
32 Ge германий 72,59 |
зз As мышьяк 74,92» |
|
5 |
VI Y1I |
37 Rb «5,467 рубидий |
si Sr 87 (2 стронций |
31 Y иттрий 88,9659 |
41 Zr я ц цирконий |
41 Nb 92,96( НИОБИЙ |
47 A g СЕРЕБРО 167,868 |
4tCd кадмий 112,41 |
«In индий 114,82 |
58 Sn олово 118,(9 |
51 Sb СУРЬМА 121,75 |
||
6 |
VIII |
5S CS ЦЕЗИЙ 1э2,905 |
58 Ва БАРИЙ 137,33 |
57 La* 138,9655 лантан |
72 Hf ГАФНИЙ 178/49 |
73 Та ТАНТАЛ 186,947 |
П |
78 Аи золото |
И Hg ртуть 28.,5? |
ТАЛЛИЙ 11Т1 264,37 |
12 РЬ СВИНЕЦ M7J |
13 Bi висмут 298,9894 |
|
7 |
X |
87 Fr [223] франций |
н Ra 224,0254 РАДИЙ |
И Ас** [227] актиний |
114 Ки (2(6| КУРЧАТОВИЙ |
115 [2(61 |
*ЛАНТА
51 Се ЦЕРИЙ 149,12 |
58 Рг ПРАЗЕОДИМ 146,9977 |
и Nd неодим 144,24 |
и Рт ПРОМЕТИЙ |145| |
12 Sm САМАРИЙ 156,4 |
13 Ей ЕВРОПИЙ 151,94 |
14 Gd ГАДОЛИНИЙ 157,25 |
**А КТИ |
||||||
иТЬ ТОРИЙ 232,9381 |
81 Ра ПРОТАКТИНИЙ 231,0359 |
82 U УРАН 238,929 |
83 Np НЕПТУНИЙ 237,9482 |
84 Pu ПЛУТОНИЙ [2441 |
85 Am АМЕРИЦИЙ |243) |
88 Cm ЮОРИЙ [2471 |
|
vn |
VIII |
||
VI |
водород 1 н 1,1(79 |
гелий 2 Не 4,0(2(0 |
|
|
кислород lo 15,9994 |
фтор s F 18,998403 |
неон iiNe 20,179 |
||
сера 1G S 32,96 |
хлор ^ 35,453 |
аргон 1! АГ 39,948 |
||
24 Or хром 51,996 |
25 Mil 54,9380 маканец |
26 Fe железо 55,847 |
27 СО кобальт 58,9332 |
28 Nl никель 58,71 |
селен 34 Se 78,96 |
бром 35 Bl* 79,904 |
ЗЕ Кг криптон 83,80 |
|
|
42 Mo 9594 молибден |
43 ТС 98,90$ технеций |
44 Ru 101,07 РУТЕНИЙ |
45 Rh родий 102,9055 |
4В Р(1 палладий 106,4 |
52 Те теллур 127,40 |
иод 53 I 126,9045 |
54 Хе ксенон 131,30 |
|
|
74 W 183,85 вольфрам |
75 R>e рений 186,207 |
7В 0s осмий 190,2 |
77 1г иридий 192,22 |
78 Pt платина 195,09 |
14 Ро полоний [2М] |
15 At АСТАТ (2101 |
IE Rn РАД0Н 1222] |
атомный |
11 Т1 таллий 204,37 |
НЕ [263] |
|
атомная масса _ |
ноиды
В5ТЪ тербий 158,9254 |
BBDV 162,50 диспрозий |
67 Но гольмий 164,9304 |
61 Ег эрбий 167,26 |
69 Тт тулий 168,9342 |
7ЕУЬ иттербий 173,04 |
71 Lu лютеций 174,967 |
НОИДЫ |
||||||
97 Вк берклий [247] |
18 Cf калифорний [251] |
98 Es эйнштейний [254] |
ш Fm фермий [257] |
iBiMd менделевий [258] |
112 (No) (нобелий) [259] |
юз (Lr) (лоуренсий) [260] |
32. Таблица элементарных частиц
ЧАСТИЦА
СИМВОЛ*
МАССА
ВРЕМЯ
ЖИЗНИ,
МэВ
т.
т,
с
Фотон
У
0
0
OS
м
Л Я
g
Нейтрино
Электрон
V
V
С
в*
0
0,511
0
1
се
00
С W
Мюон
ц- ^
105,66
206,77
2,2
• 10 "6
ч
Тау-лептон
т"
Т*
1782
3490
3,5
• ИГ12
к
о со
W
Пи-мезоны
Ка-мезоны
п*
п-
к*
к-
К°
К0
139,6
135,0 493,8 498,0
273,2
974,5
2,55
• Ю-8
2
• 10"16
1,23
• Ю-8
10-ю
_ ю-8
^
Эта-мезон
548,8
1074
2,4
• 10~w
Фи-мезон
<Р
1019
1995
-ю-19
Протон
ы
р
Р
938,26
1836,1
00
Нейтрон
ы
п
п
939,55
1838,6
1
• 103
Ламбда-гиперон
А0 А°
1115,4
2182,8
2,6
• Ю-10
Я
о К
Сигма-гипероны
Е+ Е-
г- Ь
1189,4
1197
2328
2342
0,8
• Ю-10
1,6
• ю-10
1
w
YP
Ь
2292
2333
< ю-14
Кси-гипероны
S"
3*
Ci
А
1321
1314
2585
2572
1,7
• Ю-10
3
• Ю"10
Омега-гиперон
£Г
О*
1675
3278
_
Ю-">
*Справа
указаны символы соответствующих
античастиц.
СПИН, |
ЗАРЯДЫ |
ИЗОТОП- СПИН |
СТРАННОСТЬ, |
ПРЕОБЛАДАЮЩАЯ СХЕМА |
|||
h |
Q |
L |
в |
Т |
Tz |
5 |
РАСПАДА |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
1/2 |
0 |
+1 |
0 |
|
|
|
|
1/2 |
-1 |
+1 |
0 |
|
|
|
|
1/2 |
-1 |
+1 |
0 |
|
|
|
H'-s' + v^ + y, |
1/2 |
-1 |
+1 |
0 |
|
|
|
|
0 |
+1 |
0 |
0 |
1 |
+1 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
я°- 2у |
0 |
+1 |
0 |
0 |
1/2 |
+ 1/2 |
+1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1/2 |
-1/2 |
+1 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
х\ ~2у, Зя |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
<р - тс+ + к' |
1/2 |
+1 |
0 |
+1 |
1/2 |
+ 1/2 |
0 |
|
1/2 |
0 |
0 |
+1 |
1/2 |
-1/2 |
0 |
и —р + е +ve |
1/2 |
0 |
0 |
+1 |
0 |
0 |
-1 |
А°-р + it ~ |
1/2 |
+1 |
0 |
+ 1 |
1 |
+ 1 |
-1 |
T,*-N + it |
1/2 |
-1 |
0 |
+ 1 |
1 |
-1 |
-1 |
E'-jV + n- |
1/2 |
0 |
0 |
+ 1 |
1 |
0 |
-1 |
Г°-Л°+ у |
1/2 |
-1 |
0 |
+1 |
1/2 |
-1/2 |
-2 |
|
1/2 |
0 |
0 |
+1 |
1/2 |
+ 1/2 |
-2 |
3° Л° + я° |
3/2 |
-1 |
0 |
+1 |
0 |
0 |
-3 |
й -Е +я, A° + JT |
ПРИМЕЧАНИЕ. Античастицы имеют тождественные с частицей значения массы, времени жизни, спина и изотопспина Т и противоположные по знаку значения электрического Q, лептонного L и барионного В зарядов, проекции изотопсина Tz и странности S.
33. Фундаментальные физические константы
Скорость света в вакууме |
С = 2,99 792 458 • 10* м/с (точно) |
Гравитационная постоянная |
у= 6,672-10'11 м3/(кг-с2) |
Стандартное ускорение свободного падения |
g = 9,807 м/с2 |
Постоянная Авогадро |
Na = 6,022 • 1023 моль"1 |
Стандартный объем моля газа |
V0 = 22,41 л/моль |
Молярная газовая постоянная |
R = 8,314 ДжДК • моль) |
Постоянная Больцмана |
*= 1,3807 Ю-23 Дж/К |
Постоянная Фарадея |
F = 0,965 • 105 Кл/моль |
Элементарный заряд |
11,602 10"19 Кл е (4.803 10"10 СГСЭ |
Масса электрона |
ЛО^П-Ю'30 кг е (0,511 МэВ |
Удельный заряд электрона |
[l,76 10u Кл/кг ejm. = -j (5.27 • 10" СГСЭ/г |
Масса протона |
m = 1,672 -10"27 кг Р |
Удельный заряд протона |
(о,959 • 108 Кл/кг е/т„ = \ Р [2,87 • 10й СГСЭ/г |
Постоянная Планка |
h ~ 6,626 • 10"34 Дх с h 11,0546 • 10"34 Дж • с 2я (0.659 • 10"15 эВ с |
Постоянная Стефана —Больцмана |
о = 5,67 • 10~8 Вт/(м2-К4) |
Постоянная закона смещения Вина |
Ъ = 0,29 см К |
Постоянная Ридберга |
Я = 2,07• 1016 с"1 R' = R/2k с = 1,097• 105 см"1 |
Первый боровский радиус |
г, = 0,529-Ю"10 м |
Энергия связи электрона в атоме |
Е = 13,56 эВ |
водорода |
|
Комптоновская длина волны |
Хс = 2,426-10"12 м |
электрона |
*с= Ас/2я =3,86 10-13 м |
Классический радиус электрона |
гв= 2,82- ДО"15 м |
Магнетон Бора |
(о,9274 • 10"23 Дж/Тл \о,9274 -КГ20 эрг/Гс |
Ядерный магнетон |
(5,051 • 10'27 Дж/Тл [5,051 • 10"24 эрг/Гс |
Магнитный момент протона |
= 2,7928 |
" " нейтрона |
ц„ = -1,913 |
Атомная единица массы |
(1,660-Ю"27 кг 1 а. е. м. = < [931,5 МэВ |
Электрическая постоянная |
е0= 0,885 -10"11 Ф/м 1/4 я е0 = 9-10® м/Ф |
Магнитная постоянная |
ц0= 1,257 '10"6 Гн/м ц0/4я = 10"7 Гн/м |
• Закон Ома для неоднородного участка цепи:
l-VJR'^-^+g^R, (2.4а)
где Un - падение напряжения на данном участке.
Закон Ома в дифференциальной форме:
j = о (Е + Е*), (2.46)
где Е* - напряженность поля сторонних сил.
v 'vo i "V ' Р = »/«• (3.4 к)
" 1 -pcosft
к
0,40 0,Ь5 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 К,тн
Рис. 4.1
Сила света I и освещенность Е:
I = dQ[dQ, E=dQ>TaJdS. (4.1а)
Освещенность, создаваемая точечным изотропным источником:
Е = (//г2)cos a, E = d<bwldS, (4.16)
где а - угол между нормалью поверхности и направлением на источник.
• Угловая дисперсия дифракционной решетки:
0>d«/dX=*/Xcosft. (4.3 д)
Разрешающая способность дифракционной решетки:
Я = Л/«Л=*#, (4.3 е)
где N - число штрихов решетки.
Разрешающая сила объектива:
Л = 1/й* =D/1J22X, (4.3 ж)
где б ф — наименьшее угловое расстояние, разрешаемое объективом, D - его диаметр.
Формула Брэгга - Вульфа. Условие дифракционных максимумов:
2<fsina = ±к\, (4.3 з) где d — межплоскостное расстояние, а .- угол скольжения, к = 1,2,3,
da
Серия Бальмера
где я - число ядер фольги на единицу ее поверхности, dD * sinft dti dif.
кТ
1 поддерживается постоянная температура Г,=1700 К. Вычислить установившуюся температуру в полости 2.
1 Закон электромагнитной индукции Фарадея:
Щ = -d<S>ldt. (2.6а)
В случае соленоида и тороида:
(2.66)
где N — число витков, Ф, — магнитный поток через каждый виток.
Индуктивность соленоида:
£ = рр0л2К. (2.6в)
1 Светимость М и яркость L:
d<b
d<b
L —КН—.
dQ AS cost!
dS
• Светимость для ламбертовского источника:
M = nL
1 Обобщенная формула Бальмера:
1 Правила Хунда:
наименьшая энергия у терма с максимальным значением S при данной электронной конфигурации и максимально возможным при этом S^xc значении квантового числа L;
для основного (нормального) терма У = |i — S |, если подоболочка заполнена менее чем наполовину, и J = L+S в остальных случаях.
Схема возникновения рентгеновских спектров (рис. 5.11).
Закон Мозли для Kt -линий:
1 При излучении вдоль магнитного поля зеемановские компоненты, обусловленные переходами m,=m2, отсутствуют.
Вращательная энергия двухатомной молекулы:
Ег-ЬВт(т*\), B'h/21, (5.4 е)
где В — вращательная постоянная (с"1), I - момент инерции.
Колебательная энергия двухатомной молекулы:
Ev=hw(v + 1/2), (5.4 ж)
где ш — собственная частота колебаний молекулы.
1 Распределение Больцмана:
п = п0е~и/кт, (6.3 з)
где U — потенциальная энергия молекулы во внешнем поле.
Распределение Больцмана в случае дискретных уровней:
2 — . (6.3 ж)
m
1Указание. Иметь в виду, что абсолютно черное тело
2является косинусным излучателем.
1 -(А/2я)2 g
1 + (Л/2я)2 Д/' 4*mg Pmaco0cos(ti)0t - <р). 3.99. p = F0/2ma«. З-МО. aM(ua. = F()/rw = 5,0 см.
1 Здесь к= 1/4яе0 (СИ), * = 1 (СГС).
1 Здесь *-1/4«е0 (СИ), 1 (СГС).
1 + ехр (-АЕ/кТ)