3 Задача!!!!

Билет 16

1.Внешний фотоэлектрический эффект. Фотоэлектрические явления возникают при поглощении веществом электромагнитного излучения оптического диапазона. К этим явлениям относится и внешний фотоэффект. Внешним фотоэффектом называют явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света.

Опыты Столетова. Явление внешнего фотоэффекта открыто в 1887 г. Герцем, а детально было исследовано Столетовым.(установка: вакуумная лампа с холодным катодом)

При освещении катода из него вырываются электроны и в цепи устанавливается электрический ток.

q·U = m·V²_max/2.

Законы внешнего фотоэффекта.

1 закон: Фототок насыщения прямо пропорционален интенсивности света, падающего на катод.

2 закон: Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов прямо пропорциональна частоте света и не зависит от интенсивности.

3 закон:

Для каждого вещества существуют минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен:

Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Применение фотоэффекта в технике. На явлении фотоэффекта основано действие фотоэлектронных приборов, получивших разнообразное применение в различных областях науки и техники. В настоящее время практически невозможно указать отрасли производства, где бы не использовались фотоэлементы — приемники излучения, работающие на основе фотоэффекта и преоб­разующие энергию излучения в электрическую.

2. Кристаллическое и аморфное состояние вещества.

Кристаллическое состояние характеризуется наличием четко выделяемых естественных граней, образующих между собой определенные углы. Примерами веществ в кристаллическом состоянии могут служить соль, сахарный песок, сода и др.

Если весь кусок вещества представляет собой один кристалл, то такое тело называется монокристаллом или просто кристаллом. Второй вид твердого состояния твердых тел - аморфное состояние. В этом состоянии невозможно обнаружить даже малые области, в которых наблюдалась бы зависимость физических свойств от направления. Некоторые вещества могут находиться в любом из этих двух состояний.

Плавление и кристаллизация

При плавлении наблюдается поглощение тепла без повышения температуры тела. Необходимое количество тепла (Q плав) может быть рассчитано по формуле (где l — удельная теплота плавления):

Q плав = Q крист = l m

Эта энергия необходима для разрушения связей между частицами крис- таллов. При нормальных условиях кристаллизация начинается при той же температуре, что и плавление.

3 задача!!!

Билет 17

Эксперимент и теории в процессе познания природы – Эксперимент — более сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов.  Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объектановые, неизвестные свойства. Результатом такого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имевшихся знаний об объекте исследования. Примером могут служить эксперименты, поставленные в лаборатории Э.Резерфорда, которые привели к обнаружению ядра атома, а тем самым и к рождению ядерной физики.

Моделирование явлении объектов природы-

Научные гипотезы-

Взаимодействие тока- Движущиеся заряды образуют электрический ток. Следовательно, магнитное поле — это поле, создаваемое электрическим током. Оно осуществляет взаимодействие электрических токов.Между неподвижными электрическими зарядами действуют силы, определяемые законом Кулона. Согласно теории близкодействия это взаимодействие осуществляется так: каждый из зарядов создает электрическое поле, которое действует на другой заряд, и наоборот. Однако между электрическими зарядами могут существовать силы и иной природы. Их можно обнаружить с помощью следующего опыта. Возьмем два гибких проводника, укрепим их вертикально, а затем присоединим нижними концами к полюсам источника тока . Притяжения или отталкивания проводников при этом не обнаружится'. Но если другие концы проводников замкнуть проволокой так, чтобы в проводниках возникли токи противоположного направления, то проводники начнут отталкиваться друг от друга . В случае 1 Проводники заряжаются от источника тока, но заряды проводников при разности потенциалов между ними в несколько вольт ничтожно малы. Поэтому кулоновские силы никак не проявляются. токов одного направления проводники притягиваются . Взаимодействия между проводниками с током, т. е. взаимодействия между движущимися электрическими зарядами, называют магнитными. Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами.

Взаимодействие токов Неподвижные электрические заряды создают вокруг себя электрическое поле. Движущиеся заряды создают, кроме того, магнитное поле. Его мы и начинаем изучать Начнём с вопроса о взаимодействии токов. Возьмём два гибких проводника, укрепим их вертикально, а затем присоединим нижними концами к полюсам источника тока. Притяжения или отталкивания проводников при этом не обнаружится, что соответствует рисунку 1. Если другие концы проводников замкнуть проволокой так, чтобы в проводниках возникли токи противоположного направления, то проводники начнут отталкиваться друг от друга, что видно на рисунке 2 (наведи стрелку мыши на рисунок). В случае токов одного направления проводники взаимно притягиваются (см рисунок 3). Взаимодействия между проводниками с током, т.е. взаимодействия между движущимися электрическими зарядами, называют магнитными. Силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга, называют магнитными силами.

19:53:21

Действие магнит поля на проводник с током-

Магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в нем. Если проводник, по которому протекает электрический ток подвесить в магнитном поле, например, между полюсами магнита, то магнитное поле будет действовать на проводник с некоторой силой и отклонять его.Направление движения проводника зависит от направления тока в проводнике и от расположения полюсов магнита.

Закон ампера- закон взаимодействия электрических токов. Впервые был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током

Магнитный поток- — поток   как интеграл вектора магнитной индукции   через конечную поверхность  . Определяется через интеграл по поверхности

при этом векторный элемент площади поверхности определяется как

где   — единичный вектор, нормальный к поверхности.

Также магнитный поток можно рассчитать как скалярное произведение вектора магнитной индукции на вектор площади:

где α — угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости площади.

Магнитный поток через контур также можно выразить через циркуляцию векторного потенциала магнитного поля по этому контуру:

Задача

Билет 18

Давлением света называется давление, которое производят электромагнитные световые волны, падающие на поверхность какого-либо тела. Давление света объясняется возникновением механических сил,действующих на электроны освещаемого тела со стороны электрического и магнитного компонента электромагнитного поля.

2.Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называю силой Лоренца.

Сила Лоренца. Модуль F_L силы находится по формуле

где В — модуль индукции магнитного поля, в котором движется заряд, q и v — абсолютная величина заряда и его скорость,  - угол между векторами v и В. Эта сила перпендикулярна к векторам v и В, её направление находится по правилу левой руки: если руку расположить так, чтобы четыре вытянутых пальца совпадали с направлением движения положительного заряда, линии индукции магнитного поля входили в ладонь, то отставленный на 90⁰ большой палец показывает направление силы. В случае отрицательной частицы направление силы противоположное.

Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то. она не совершает работу.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА

Магнитные свойства вещества объясняются согласно гипотезе Ампера циркулирующими внутри любого вещества замкнутыми токами:

внутри атомов, вследствие движения электронов по орбитам, существуют элементарные электрические токи, которые создают элементарные магнитные поля. Поэтому: 1. если вещество не обладает магнитными свойствами - элементарные магнитные поля несориентированы ( из-за теплового движения);

2. если вещество обладает магнитными свойствами - элементарные магнитные поля одинаково направлены (сориентированы) и образуется собственное внутреннее магнитное поле вещества.

ХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ СВЕТА I) Любое превращение молекул есть химический процесс. Химические процессы, протекающие под действием видимого света и ультрафиолетовых лучей, называются фотохимическими реакциями. Световой энергии достаточно для расщепления многих молекул. В этом проявляется химическое действие света. фотосинтез — это процесс образования углеводов под действием света с выделением кислорода в растениях и некоторых микроорганизмах. Химическое действие света лежит и в основе фотографии. Чувствительный слой фотопластинки состоит из маленьких кристалликов бромида серебра (AgBr), вкрапленных в желатин. Попадание фотонов в кристаллик приводит к отрыву электронов от отдельных ионов брома. Эти электроны захватываются ионами серебра, и в кристаллике образуется небольшое количество нейтральных атомов серебра.  Фотография получила широкое распространение в науке и технике. Современные достижения позволяют производить фотографирование не только при видимом свете, но и в темноте (в инфракрасных лучах). Фотографию применяют также для записи звука в кино.  Выцветание тканей на солнце и образование загара — тоже примеры химического действия света.

Понятие о корпускулярно волновом дуализме природы света-Согласно корпускулярной теории (или теории истечения) свет представляет собой поток частиц (корпускул), которые испускаются источником света. Эти частицы движутся в пространстве и взаимодействуют с веществом по законам механики. Эта теория хорошо объясняла законы прямолинейного распространения света, его отражения и преломления. Основоположником данной теории является Ньютон. Согласно волновой теории свет представляет собой упругие продольные волны в особой среде, заполняющей все пространство — светоносном эфире. Распространение этих волн описывается принципом Гюйгенса. Согласно современным представлениям, свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу. В одних явлениях свет обнаруживает свойства волн, а в других — свойства частиц. Волновые и квантовые свойства дополняют друг друга.

Действие маг поля на движущий заряд- сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся электрически заряженную частицу.

где q - заряд частицы; V - скорость заряда;  B - индукции магнитного поля; a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Задача.

Билет 19

Билет19

Резерфорд предложил применить зондирование атома с помощью α-частиц, которые возникают при радиоактивном распаде радия и некоторых других элементов. В своих опытах Резерфорд использовал α-частицы с кинетической энергией. α-частицы – это полностью ионизированные атомы гелия. Они были открыты Резерфордом в 1899 году при изучении явления радиоактивности. Этими частицами Резерфорд бомбардировал атомы тяжелых элементов (золото, серебро). Электроны, входящие в состав атомов, вследствие малой массы не могут заметно изменить траекторию α-частицы. Рассеяние, то есть изменение направления движения α-частиц, может вызвать только тяжелая положительно заряженная часть атома. От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, α-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка. Сцинтилляции (вспышки) на экране наблюдались глазом с помощью микроскопа. Наблюдения рассеянных α-частиц в опыте Резерфорда можно было проводить под различными углами φ к первоначальному направлению пучка. Было обнаружено, что большинство α-частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие α-частицы (приблизительно одна на десять тысяч) испытывали отклонение на углы, близкие к 180°. Бор. Каждая планета движется по своей орбите, так и электроны вращаются вокруг ядра атома. Каждая такая орбита для электрона получила название "уровень энергии". Энергия электронов в атоме может изменяться только скачкообразно. Т.е. электрон может перескакивать с одной орбиты на другую и обратно. Говорят, что энергетические состояния электронов в атоме квантованы. Энергия электрона зависит от радиуса его орбиты. Минимальная энергия у электрона, который находится на ближайшей к ядру орбите. При поглощении кванта энергии электрон переходит на орбиту с более высокой энергией (возбужденное состояние). И наоборот, при переходе с высокого энергетического уровня на более низкий - электрон отдает (излучает) квант энергии. Кроме того, Бор указал, что разные энергетические уровни содержат разное количество электронов: первый уровень - до 2 электронов; второй уровень - до 8 электронов. 2 постулата: 1.Атом может находиться в особых квантовых состояниях, каждому из которых соответствует своя определенная энергия.2. При переходе атома из одного состояния в другое он поглощает фото с энергией.

Уровни энергии. При каждом таком переходе излучается фотон с частотой, определяемой формулой или длиной волны. Переходы электрона с различных верхних уровней на определенный нижний образуют так называемые спектральные серии атома водорода. Все длины волн этой серии лежат в ультрафиолетовой области шкалы электромагнитных волн. Энергия возбуждения Е_воз – это энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы он из основного состояния (n = 1) перешел в возбужденное. Энергия ионизации Е_ион – энергия, необходимая для отрыва электрона, находящегося в основном состоянии (n = 1), от ядра, т.е. для перевода электрона на уровень с n =  . Последовательное. R=N*R1. Добавочное сопротивление- это сопротивление, которое включается в цепь последовательно вольтметру для расширения пределов его измерения. Параллельльное. R= R1/N. Шунт- это сопротивление. Которое подключается параллельно к амперметру для расширения пределов его измерения. Работа тока. A= U*I*t, A= U(квадрат)/R*t в джоулях. Мощность. P= A/t, P= U(квадрат)/R в ваттах. Дж. Ленц. Индукционный ток, возникающий в замкнутом контуре, всегда имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот индукционный ток.

Билет20

Происхождение спектра испускание

Спектр испукания. Непрерывный- получают от раскаленных, твердых или жидких тел; плазма. Все цвета спектра. Линейчатый- от раскаленных газов в атомарном состоянии. Набор линий или линия одного цвета. Полосатый- от раскаленных газов в молекулярном состоянии. Полосатая линия.

Спектр поглощения. Атомы данного вещества поглощают те световые волны, которые они сами испускают. На фоне сплошного спектра черная линия.

Люминесценция. Свечение, избыточное над тепловым излучением тела и продолжающееся после прекращения возбуждения в течение времени, значительно превышающего период световой волны. Т. е. люминесценция — процесс неравновесный и не относится к тепловому равновесному излучению тел равновесия. При люминесценции акты возбуждения и излучения света разделены во времени промежуточными процессами, что обусловливает относительно длительное время существования свечения вещества после прекращения возбуждения. Вещества, способные люминесцировать, называются люминофорами. По длительности свечения различают флуоресценцию (быстро затухающую люминесценцию) и фосфоресценцию (длительную люминесценцию). В зависимости от вида возбуждения люминофора различают фотолюминесценцию (возбуждение светом), катодолюминесценцию (возбуждение ускоренным потоком электронов), электролюминесценцию (свечение под действием электрического поля), рентгенолюминесценцию (возбуждение рентгеновским излучением), радиолюминесценцию ( возбуждение - и -частицами, протонами, осколками ядерного деления), хеми- и биолюминесценцию, при которых излучение света сопровождает химическую реакцию, лиолюминесценцию (возбуждение при растворении кристаллов) кандолюминесценцию (возбуждение при механических воздействиях, например, при разрушении кристаллической решетки). Луи де- Бройль.В 1924 г. Луи де-Бройль выдвинул смелую гипотезу, что дуалн-зм не является особенностью одних только оптических явлений, но имеет универсальное значение. Допуская, что частицы вещества наряду с корпускулярными свойствами имеют также и волновые, де-Бройль перенес на случай частиц вещества те же правила перехода от одной картины к другой, какие справедливы в случае света.Гипотеза де-Бройля вскоре была блестяще подтверждена экспериментально.

Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц. Основным детектором частиц долгое время была пластинка, с нанесенным на нее слоем сернистого цинка. Частицы регистрировались глазом по производимым ими в сернистом цинке вспышкам света. Черенковское излучение впервые наблюдалось визуально. Первая пузырьковая камера, в которой Глезер наблюдал треки -частиц была величиной с наперсток. Со временем экспериментальные установки становились все сложней. Развивалась техника ускорения и детектирования частиц, ядерная электроника. Детекторы служат как для регистрации самого факта наличия частицы так и для определения её энергии и импульса, траектории движения частицы и др. характеристик. Для регистрации частиц часто используют детекторы которые максимально чувствительны к регистрации определенной частицы и не чувствуют большой фон создаваемый другими частицами.

Механ резонанс,его учет в технике

Резонанс- это явление, при котором резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний. Резонанс наблюдается, когда частота собственных колебаний совпадает с вынужденной частотой. Чем меньше трение, тем больше возрастает амплитуда резонансных колебаний. Пример гроза.

Распространение колебаний в упругой среде- Среда называется упругой, если между ее частицами существуют силы взаимодействия, препятствующие какой-либо деформации этой среды. Когда какое-либо тело совершает колебания в упругой среде, то оно воздействует на частицы среды, прилегающие к телу, и заставляет их совершать вынужденные колебания. Среда вблизи колеблющегося тела деформируется, и в ней возникают упругие силы. Эти силы воздействуют на все более удаленные от тела частицы среды, выводя их из положения равновесия. Постепенно все частицы среды вовлекаются в колебательное движение. Тела, которые вызывают распространяющиеся в среде упругие волны, являются источниками волн.

Волны- распространение колебаний от точки к точке в пространстве с течением времени. Причины возникновения волн- 1) упругая среда 2) инертность частиц. Поперечные- это волны, в которых частицы среды колеблются перпендикулярно направлению частиц. Продольные- это волны, в 5которых частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны. Св-ва волн: отражение и преломление- на границе двух сред волна частично отражается и частично проникает в др. среду. Интерференция- устойчивая картина чередования максимумов и минимумов колебаний точек среды и наложения когерентных волн (волны с одинаковой частотой и с постоянной разностью фаз). Дифракция- отклонение направления распространения волн от прямролинейного у границы преграды. Поляризация- выделение колебаний поперечной волны строго одного направления.

Билет 21

21 билет

Естественная радиоактивность — самопроизвольный распад ядер элементов, встречающихся в природе.

Ее виды:

Альфа-излучение. В воздухе при атмосферном давлении альфа-излучение преодолевает лишь небольшое расстояние, как правило, от 2,5 до 7,5 см. В условиях вакуума электрическое и магнитное поля заметно отклоняют его от первоначальной траектории. Направление и величина отклонений указывают на то, что альфа-излучение - это поток положительно заряженных частиц, для которых отношение заряда к массе (e/m) в точности соответствует дважды ионизированному атому гелия (He++). Эти данные и результаты спектроскопического исследования собранных альфа-частиц позволили Резерфорду сделать вывод о том, что они являются ядрами атома гелия. Бета-излучение. Это излучение обладает большей проникающей способностью, чем альфа-излучение. Как и альфа-излучение, оно отклоняется в магнитном и электрическом полях, но в противоположную сторону и на большее расстояние. Это указывает на то, что бета-излучение является потоком отрицательно заряженных частиц малой массы. По отношению e/m Резерфорд идентифицировал бета-частицы как обычные электроны. Гамма-излучение. Гамма-излучение проникает в вещество гораздо глубже, чем альфа- и бета-излучения. Оно не отклоняется в магнитном поле и, следовательно, не имеет электрического заряда. Гамма-лучи были идентифицированы как жесткое (т.е. имеющее очень высокую энергию) электромагнитное излучение. Разделение радиоактивного излучения в магнитном поле на альфа-, бета- и гамма-лучи схематично показано на рисунке.

Закон радиоактивного распада — закон, открытый Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом экспериментальнымпутём и сформулированный в 1903 году. Современная формулировка закона:

2.

Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — электрическая машина, состоящая из набора индуктивно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе или без него и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока без изменения частоты систем(системы) переменного то

Передача и распределение электрической энергии

Передача электрической энергии от электрических станций до потребителей осуществляется по электрическим сетям. Электросетевое хозяйство — естественно-монопольный сектор электроэнергетики: потребитель может выбирать, у кого покупать электроэнергию (то есть энергосбытовую компанию), энергосбытовая компания может выбирать среди оптовых поставщиков (производителей электроэнергии), однако сеть, по которой поставляется электроэнергия, как правило, одна, и потребитель технически не может выбирать электросетевую компанию. С технической точки зрения, электрическая сеть представляет собой совокупность линий электропередачи (ЛЭП) и трансформаторов, находящихся на подстанциях.

ка^[1].

22 билет.

Ядро атома состоит из нуклонов, которые подразделяются на протоны и нейтроны.

Символическое обозначение ядра атома:

А- число нуклонов, т.е. протонов + нейтронов ( или атомная масса ) Z- число протонов ( равно числу электронов ) N- число нейтронов ( или атомный номер )

N = A - Z

ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ

- действуют между всеми нуклонами в ядре; - силы притяжения; - короткодействующие.

Нуклоны притягиваются друг к другу ядерными силами, которые совершенно непохожи ни на гравитационные, ни на электростатические. . Ядерные силы очень быстро спадают с расстоянием. Радиус их действия порядка 0,000 000 000 000 001 метра.  Для этой сверхмалой длины, характеризующей размеры атомных ядер, ввели специальное обозначение - 1 Фм ( в честь итальянского физика Э. Ферми, 1901-1954). Все ядра имеют размеры нескольких ферми. Радиус ядерных сил равен размеру нуклона, поэтому ядра - сгустки очень плотной материи. Возможно, самой плотной в земных условиях.  Ядерные силы - сильные взаимодействия. Они многократно превосходят кулоновскую силу (на одинаковом расстоянии). Короткодействие ограничивает действие ядерных сил. С ростом числа нуклонов ядра становятся неустойчивыми, и поэтому большинство тяжелых ядер радиоактивны, а совсем тяжелые вообще не могут существовать.  Конечное число элементов в природе - следствие короткодействия ядерных сил.