52)Шкала электромагнитных излучений

Мы знаем, что длина электромагнитных волн бывает самой различной: от значений порядка 103 м (радиоволны) до 10-8 см (рентгеновские лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Тем не менее именно при изучении этой малой части спектра были открыты другие излучения с необычными свойствами.

Принципиального различия между отдельными излучениями нет. Все они представляют собой электромагнитные волны, порождаемые ускоренно движущимися заряженными частицами. Обнаруживаются электромагнитные волны в конечном счете по их действию на заряженные частицы. В вакууме излучение любой длины волны распространяются со скоростью 300000 км/с. Границы между отдельными областями шкалы излучений весьма условны.

Излучения различной длины волны отличаются друг от друга по способу их получения (излучение антенны, тепловое излучение, излучение при торможении быстрых электронов и др.) и методам регистрации.

Все перечисленные виды электромагнитного излучения порождаются также космическими объектами и успешно исследуются с помощью ракет, искусственных спутников Земли и космических кораблей. В первую очередь это относится к рентгеновскому и гамма-излучениям, сильно поглощаемым атмосферой.

По мере уменьшения длины волны количественные различия в длинах волн приводят к существенным качественным различиям.

Основы специальной теории относительности

53)О?бщая тео?рия относи?тельности (ОТО; нем. allgemeine Relativitatstheorie) — геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах.[1][2] В рамках общей теории относительности, как и в других метрических теориях, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого? пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей.

ОТО в настоящее время — самая успешная теория гравитации, хорошо подтверждённая наблюдениями. Первый успех общей теории относительности состоял в объяснении аномальной прецессии перигелия Меркурия. Затем, в 1919 году, Артур Эддингтон сообщил о наблюдении отклонения света вблизи Солнца в момент полного затмения, что качественно и количественно подтвердило предсказания общей теории относительности[3]. С тех пор многие другие наблюдения и эксперименты подтвердили значительное количество предсказаний теории, включая гравитационное замедление времени, гравитационное красное смещение, задержку сигнала в гравитационном поле и, пока лишь косвенно, гравитационное излучение[4]. Кроме того, многочисленные наблюдения интерпретируются как подтверждения одного из самых таинственных и экзотических предсказаний общей теории относительности — существования чёрных дыр[5].

Специальная теория относительности (СТО) - теория, созданная Эйнштейном на основе двух постулатов.

I постулат (принцип относительности Эйнштейна): никакими физическими опытами (механическими, электрическими, оптическими), произведенными в инерциальной системе отсчета, невозможно установить, покоится эта система или движется равномерно и прямолинейно => равноправность всех инерциальных систем.

II постулат (принцип постоянства скорости света): скорость света в вакууме с одинакова во всех инерциальных системах отсчета по всем направлениям. Она не зависит от движения источника света и наблюдателя.

Энергия покоя частицы

E0 = m0c2

Закон взаимосвязи массы и энергии

E = mc2

уществует два способа измерения массы тела:

1) взвешиванием (гравитационная масса);

2) по измерению силы, необходимой для сообщения этому телу определенного ускорения (инертная масса).

Результаты, полученные при определении массы первым методом, сильно зависят от того, где мы производим взвешивание: на Земле или на Луне, так же зависит от широты местности...

Второй метод определения массы не зависит от перечисленных факторов. Но связан с измерением расстояний и промежутков времени, которые, как мы знаем, меняются с изменением относительной скорости тела и наблюдателя. Как следствие этого меняются результаты измерений инертной массы.

Для наблюдателя, покоящегося относительно предмета, инертная масса этого предмета остается неизменной. Такая масса называется собственной или массой покоя.

Для наблюдателя, движущегося относительно этого предмета, инертная масса предмета увеличивается. В этом ситуации массу предмета называют релятивистской.

Например, если относительная скорость двух космических кораблей равна 260000 км/с, наблюдатели на каждом корабле будут считать, что другой корабль в два раза короче, часы на нем идут в два раза медленнее, продолжительность часа в два раза больше, и масса тел стала больше в два раза.

Если бы корабли смогли достичь относительной скорости, равной скорости света, наблюдатели на каждом корабле считали бы, что другой корабль сократил свою длину до нуля, приобрел бесконечно большую массу, время на другом корабле полностью остановилось.

Связь между энергией и массой неизбежно следует из закона сохранения энергии и того факта, что масса тела зависит от скорости его движения. Это видно из простого примера. При нагревании газа в сосуде ему сообщается определенная энергия. Скорость хаотического теплового движения молекул зависит от температуры, и увеличивается с нагреванием газа. Увеличение скорости движения молекул согласно формуле означает увеличение массы всех молекул. Следовательно, масса газа в сосуде увеличивается при увеличении его внутренней энергии. Между массой газа и его энергией существует связь.

Формула Эйнштейна. С помощью» теории относительности Эйнштейн установил замечательную по своей простоте и общности формулу связи между энергией и массой: E=mc2

Энергия тела или системы тел равна массе, умноженной на квадрат скорости света.

Если изменяется энергия системы, то изменяется и ее масса.

Квантовая физика.

Квантовая оптика.