ТОП 10:

Пространственная и временная когерентность



Ест. свет- обрывки синусоидальных волн разных частот.

 

 

Радиоакт-ю. или радиоакт. распадом наз. самопроизв. превр. атомных ядер одного элем. в ядра другого. Радиоакт. явл. все элем. с атомн. номером более 83.

Изотопы-это атомы, имеющ. одинак. заряд, но разл. массу. Все изотопы одного и того же эл. облад. одинак. хим. св-вами, но могут отлич. радиоактивн.

Альфа-распадом наз. самопроизв. распад ядра (X) на альфа-частицу (ядро атома гелия 2He4) и ядро продукт (Y) по след. схеме” ZXA=2He4+Z-2YA-4, a-лучи обл. наим. проник. способн.

Бета-распад-явление эл. b-распада предст. собой превр. атомн. ядра (Х) путем испуск. эл. (е) по схеме: ZXA=-1e0+Z+1YA, проник. спос. b-част. (эл.)выше, чем а-частиц.

Гамма-лучи-это жесткое электромагн. излуч оч. выс. частоты. Из-за выс. частоты у g-лучей сильно выраж. квант. св-ва, и они ведут себя как поток частиц-g-квантов: g-лучи обл. наиб. проник. способн.

Протоны и нейтроны: ядро сост. из нуклонов-положит. заряж. протонов (р) с массой 1836me, и нейтр. нейтронов (n) с массой 1839 me , где me-масса электрона. Число прот. в ядре равно заряду ядра Z и опред. атомный номер эл. в период. системе.

Энергия связи атомн. ядер-это эн., необх. для полного расщепл. ядра на отдельн. нуклоны. При образов. ядра из отдельн. нуклонов его энергия оказ. меньше суммарной Е нуклонов на Е связи.

Ядерная р-ция-проц. превр. атомн. ядер при взаим. с элементарн. частицами или друг с другом. Для осуществ. таких р-ций необх. сближ. ядер и частиц на расст. порядка 10-15м (разм. ядра). В случае р-ции между ядрами треб. большая энергия для преод. их кулон. отталк. Эту энергию можно сообщ. ядрам с помощью ускорит. либо нагр. до оч. высоких темп.

Дел. ядер урана предст. собой особый вид ядерн. р-ций, при кот. ядро тяжелого эл. делится на две или реже 3-4 части с одноврем. испуск. 2-3-х нейтр., гамма-лучей и значит. выдел. энергии.

Ядерн. реактор-устройство, в кот. поддерж. управл. р-ция деления ядер. Основн. эл: -ядерн. горючее: U, Pu; -замедл. нейтронов (тяж. вода, графит) –теплонос. для вывода тепла –устр. для рег. скорости р-ции. Захват медл. нейтронов в сотни раз больше, чем быстрых.

Термояд. р-ции-это р-ции соед. легких атомн. ядер. Для соед. одноим. заряж. протонов необх. преод. кулон. силы, что возм.при достат. больших скор.

 

Строение атомного ядра Состоит из протонов и неётронов. Нуклоны- протоны + нейтроны. Нуклоны обл. собств. мех. моментом, значит и ядро обл. спином. ; I- внутр. квант. число Изотопы- ядра с одинаковым числом протонов Изотоны- ядра с одинаковым числом нейтронов Изобары- ядра с одинаковым числом нуклнов N=A-Z Чётно-чётные ядра: (Z-ч, N-ч): I=0; Чётно-нечётные:I=1/2,3/2,5/2,7/2,9/2. Нечётно-нечётные: I=1,2,3,4,5,6,7. Т.к. ядро обладает собств. мех. моментом, то оно обл. собств. магн. моментом Т.к. магн. момент ядра взаимодействует с магн. полем каждого электрона, то энерг. уровни электронов расщ. Это наз-ся сверхтонной структурой спектральных линий. ∆m=Zmp+Nmn-mя - дефект массы Есв=931,5∆m; Еуд=Есв/А Есв- энергия, кот-ую необходимо затратить на разделение ядра на отд. нуклоны. Особо прочными явл-ся ядра, число протонов или нуклонов которых=2,8,20,28,50,70,82,126. Если число протонов и нейтронов одновременно равно этим числам(магическим) , то ядра наз-ся дважда магическими.( Всего 5: He(2.4),O(8.16),Ca(20.40),Ca(20.48),Pb(82.206).) Ядерные силы – силы притяжения, действ. м/д нуклонами в ядре.   Св-ва ядерных сил: 1) не эл/магн. природы 2) самые интенсивные в природе 3) обл. зарядовой независимос. 4) короткодействующие 5) не центральные 6) св-во насыщения 7) зависят от взаимной ориентации спинов 8) силы обменного характера.   Модели ядра 1)Капельная модель: Ядро уподобляется капли некой жидкости. Эта жидкость явл-ся заряженной и подч. квант. з-нам. «+»:1. объясн. график Еуд=f (A). 2.позволяет объясн. радиоакт. распад и дел. тяж. ядер. 3.объясн. поляризацию ядер во внешнем поле. «-»: 1. яд. силы- не силы яд. приближения 2. не объясн. магн. св-в 3. предполгает наличие 2-х жидкостей «прот» и «нейтр». 2) Оболочечная модель: протоны и нейтроны распред. по энерг. уровням. Уровни с бдизскими энергиями обр. оболочку. Заполнение протонных и нейтронных оболочек идёт аналогично заполнению атомных . «+»: 1. Хорошо объясн. магические числа 2. позволяет объясн. магн. св-ва ядра.   Интерференция от тонких пленок. Примером интерференции света, набдюдающейся в естественных условиях, может служить радужная окраска тонких пленок(мыльных пузырей, пленок нефти или масла на поверхности воды). Образование частично когерентных волн, инерферирующих при наложении, происходит в этом случае вследсвие отражения падающего на пленку света в верхней и нижней ее поверхности. Результат интерференции зависит от сдвига фаз, приобретаемого накладывающимися волнами в пленке и зависящего от их оптической разности хода - разность оптических длин пути волн. Оптической длиной пути света называется произведение геометрической длины пути, пройденного светом в среде, на показатель преломления этой среды. Применяют, к примеру, в оптике, накладывая пленки на линзы, для уменьшения потерь интенсивности света.   Применение интерференции. Интерференцию применяют, например, для получения картины внутренних напряжений детали. При этом из прозрачного материала изготавливают точную копию детали. При приложении к детали внешних сил можно в местах деформации наблюдать интерференционную картину. Нанесение на линзы пленок для уменьшения потерь при прохождении света через объектив - наз. просветление оптики.     Прямолинейность распределения света согласно методу зон Френеля. С помощью принципа Гюйгенса-Френеля можно обосновать с волновой точки зрения закон прямолинейного распространения света в однородной среде. Разобъем поверхность S на небольшие кольцевые участки - зоны Френеля. Колебания, возбуждаемые в точке М двумя соседними зонами противоположны по фазе, т.к. разность хода от сходственных точек этих зон до точки М равна половине длины волны. Следовательно, амлплитуда колебаний в точке М равна А=А1-А2+А3-А4+.., где Аi - амплитуда колебаний, возбуждаемых в точке М вторичными источниками, находящимися в пределах одной зоны. С увеличением i увеличивается и расстояние от зоны до точки М, и угол между нормалью к поверхности зоны и направлением в точку М. Поэтому, согласно принципу Гюйгенса-Френеля A1 > A2 > A3 .., а Ai = (Ai+1 + Ai-1)/2, следовательно амплитуда колебаний в точке М равна А = А1/2, т.е. результирующее действие всего открытого волнового фронта равно половине действия первой (центральной) зоны Френеля, радиус к-рой очень мал. Таким образом можно считать, что свет распространяется из S в M прямолинейно. Дифракционная решетка. Дифракционная решетка представляет собой систему из большого числа одинаковых по ширине и параллельных дркг другу щелей в экране, разделенных также одинаковыми по ширине непрозрачными промежутками. Сумма ширина одного прозрачного и непрозрачного промежутка называется постоянной или периодом дифракционной решетки.   Дифракция от щели. Дифракцией света называется совокупность явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при его распространении в среде с резко выраженной оптической неоднородностью ( вблизи границ непрозрачных тел, в отверстиях экранов). В более узком смысле под дифракцией понимается огибание светом встречных препятствий, сравнимых с длиной волны. Различают два случая дифракции света : дифракцию Френеля(дифракция в сходящихся лучах) и дифракцию Фраунгофера(дифракция в параллельных лучах) - дифракция на щели.   Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Свет наз. естественным или неполяризованным, если направление колебания вектора Е не является преимущественным. Свет называется частично поляризованным, если в нем имеется преимущественные направление колебания вектора Е. Частично поляриз. свет можно рассматривать как совокупность одновременно распространяющихся в одном и том же направлении естественного и линейно поляризованного света. Поляризацией света назыв. выл=деление линейно поляризованного света из естественного или частично поляризованного. Для этой цели используют поляризаторы. Их действие основывается на поляризации света при его отражении и преломлении на границе раздела двух сред, а также на явлениях линейного лучепреломления и дихроизма. То же устройство можно использовать в качестве анализаторов, т.е. для определения характера и степени поляризации света. Закон Малюса : Ia = Ip*cos2(a), где Ia и Ip интенсивности линейно поляризованного света, пропущенного анализатором и падающего на него. Угол а - между главной плоскостью поляризатора и плоскостью в к-рой изменяется Е.   Атом водорода по теории Бора. Атом представляет собой положительно заряженное ядро. Электрон, движущийся вокруг него по круговой орбите, подчиняется второму закону Ньютона ma = Fk, где Fk - сила кулоновского притяжения к ядру, m - масса эл-на, a-центростреметильное ускорение. Для определения разрешенных орбит Бор ввел постулат - правило квантования : mVr = nh/2p, n=(1,2,..)   Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта. Поглощением света наз. явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе, происходящее вследствие преобразования энергии волны во внутреннюю энергию в-ва или в энергию вторичного излучения, имеющего другой спектральный состав и иные направления распространения. Поглощение света может вызывать нагревание в-ва, возбуждение и ионизацию атомов или молекул, фотохимические реакции. Поглощение света описывается законом Бугера-Ламберта, соглано к-рому интенсивность плоской волны монохроматического света уменьшается по мере прохождения через поглощающую среду по экспоненциальному закону : I = Io e-a'x, где Iо и I - значения интенсивности света на входе и выходе из слоя среды толщиной x, а а' - натуральный показатель поглощения среды, который зависит от природы и состояния поглощающей среды и от длины волны света. .Закон Стефана-Больцмана. Законы Вина. Закон Стефана-Больцмана : энергетическая светимость абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его абсолютной температуры. Закон смещения Вина - при повышении температуры тела максимум испускательной способности абсол. черного тела смещается в сторону меньших длин волн - Y = b/T, где Y - длина волны, а b=0.029 м*К - постоянная Вина . Вывод формулы Планка по Эйнштейну. В качестве теоретической модели абсолютно черного тела можно взять бесконечную систему гармонических осцилляторов со всевозможными общими частотами. Каждый из таких осцилляторов соответствует монохроматической компоненте черного излучения. Правильное выражение для средней энергии осциллятора удалось найти Планку путем введения квантовой гипотезы, совершенно чуждой классической физике - энергия осциллятора может принимать лишь определенные дискретные зачения, равные целому числу элементарных порций энергии - квантов энергии. Квант энергии ревен : Ео = hf, f - частота света, h - постоянная планка.  
 
 

Опыт Боте.

Тонкая металлическая фольга помещалась между двумя газоразрядными счетчиками. Фольга освещалас слабым пучком рентгеновских лучей, под действием к-рых она сама становилась источником рентгеновских лучей(явление рентгеновской флуорисценции). Вследствие малой интенсивности первичного пучка кол-во квантов, испускаемых фольгой было невелико. При попадании на счетчик вторичных рентгеновских лучей с фольги, он срабатывал и приводил в действие особый механизм, делавший отметку на движущейся ленте. Если бы излучаемая энергия распространялась равномерно во все стороны, как это следует из волновых представлений, оба счетчика должны были бы срабатывать одновременно и отметки на ленте приходились бы одна против другойю В действительности наблюдалось совершенно беспорядочное расположение отметок, это можно объяснить только тем, что в отдельных процессах испускания возникают световые частицы, летящие то в одном, то в другом направлениях - фотоны.

Интерференция света

Согласно представлениям волновой теории , свет-это эл. магн. волна с дл. волн=380-780нм.

В большинстве опт. явлений имеет значение только эл. сост. эл.магн. волны, поэтому E(напряжение) – световой вектор

E=Emcos(w0-kx+φ0); I=I1+I2+2√I1I2 cos ∆φ.

1)max: ∆φ=+-2Пk, k=0,1,2,3,…

L1

S1 L=ln-опт. длина

P хода луча

S2 l2 ∆max=2k*λ/2

 

2) min; ∆φ=+-(2k-1)П ∆min=(2k-1)* λ/2

 

 

Элементарные частицы Это частицы, нах-ся на самом глубоком уровне строения системы. К настоящему моменту =450. Многие из них- составные. Неделимые частицы – фундаментальные. Почти у всех частиц- античастицы.(отл. знаком к-либо из характер.). При взаимодействии частицы со своей анти…происходит аннигиляция(«уничтожение» частиц с обр. одного или неск. γ-квантов. Элемент классиф. по массе покоя: 1гр.: фотоны(γ) (m0=0). 2гр. :лептоны 3гр..мезоны (пионы,хаоны(К), мезон(ή). 4гр. Барионы(протон, нейтрон, гиперон, гинерон, ). 3+4гр. – адроны (участв. в сильном взаимод.) По совр. представл. Адроны состоят из кварков . Кварки обл. дробным эл. зарядом. Не существ. в своб. сост. Всегда соед. м/д собой. Это-конфаймент. 6 кварков: U(up), d(down), c(charm), S(strange), b(beauty), t(top, true). Совокупность хар-к кварка – аромат. Виды радиоактивности. 1) Деление тяж. ядер 2) одно-и двупротонная (исрускание 1 или 2 протон ядром) 3) Альфа-распадом наз. самопроизв. распад ядра (X) на альфа-частицу (ядро атома гелия 2He4) и ядро продукт (Y) по след. схеме” ZXA=2He4+Z-2YA-4, a-лучи обл. наим. проник. способн. 4) Бета-распад-явление эл. b-распада предст. собой превр. атомн. ядра (Х) путем испуск. эл. (е) по схеме: ZXA=-1e0+Z+1YA, проник. спос. b-част. (эл.)выше, чем а-частиц. 5) Гамма-лучи-это жесткое электромагн. излуч оч. выс. частоты. Из-за выс. частоты у g-лучей сильно выраж. квант. св-ва, и они ведут себя как поток частиц-g-квантов: g-лучи обл. наиб. проник. способн..   Периодическая система Д. И. Менделеева. В основе положено неск. принципов, один из кот. Признак неразличимости тождественных частиц. Частицы с целым спином подчиняются квантовой статистике Б озе-Эйнштейна. Частицы с полуцелым спином подчин. квантовой статистике Ферми, Дирона, и наз-ся фермионами . Принцип запрета Паули: В одном атоме не могут нах-ся 2 фермиона с одинак. набором квант. чисел Z(n, l, ml, ms)=1 или 0. Совокупность электронов с одинак. «n» обр. электронную оболочку (слой). Совокупность электронов с одинак. «n» и «l» обр. электронную подоболочку( подслой).  
n
Слой K L M    
Z(n)=2n2    
l    
Подслой 1S 2s 2p 3s 3p 3d    
Z(n,l)    
  При застраивании эл.оболочек должен выполн. принц. наименьшей энергии. Электрон занимает такое вакан. место , в к-ом его энергия будет наименьшей. При построении переод. системы, элементы располагают в порядке возрастания заряда ядра. При этом № элемента указывает на число Протов и число в нейтральном атоме. Правило отбора: В атоме возможны только такие эл. переходы, при к-ых орб. квант. число изм. на 1, а магн. орб. или не изм. или также на 1. Интерференция световых волн Условия усиления и ослабления света. Интерференция - устойчивое перераспределение интенсивности света при наложении когерентных волн.   .Интерференция Юнга. Зеркала и бипризма Френеля. Юнг вырезал две дырки в светонепроницаемой пластине и наблюдал интерференцию от одного источника. (очень похоже на увеличенную дифракционную решетку). Бипризма состоит из двух одинаковых трехгранных призм, сложенных основаниями и изготовленных как одно целое. Преломляющие углы при верхней и нижних вершинах бипризмы очень малы. Свет от источника S преломляется в бипризме и распространяется за ней в виде двух систем волн, соответствующих когерентеым мнимым источникам света S1 и S2. Интерференция этих волн наблюдается в области их перекрытия на экране Э. Методы получения интерфереционных картин Метод Юнга, Зеркало Френеля, Бимпризма Френеля, Зеркало Ллойда, Билинза Бийе.
 
 

b=λl/d- ширина интер. полосы.

 

Принцип Гюйгенса-Френеля.

Принцип Гюйгенса - все точки поверхности, через котрорые проходит фронт волны в некоторый момент времени t, следует рассматривать как источники вторичных волн, а искомое положение фронта в момент времени t+dt совпадает с поверхностью, огибающей все вторичные волны. При этом считается, что в однородной среде вторичные волны излучаются только вперед, т.е. в направлениях, составляющих острые углы с внешней нормалью к фронту волны. Принцип Гюйгенса является чисто геометрическим. Он не указывает способа расчета амплитуды волны. Поэтому принцип Гюйгенса недостаточен для расчета закономерностей распространения световых волн. Приближенный метод решения этой задачи, являющийся развитием принципа Гюйгенса на Основе предложенной Френелем идеи о когерентности вторичных волн и их интерференции при наложении, называется принципом Гюйгенса-Френеля. Этот принцип можно выразить так : 1. при расчете световых колебаний источник можно заменить эквивалентной ему системой вторичных источников - малых участков dS любой замкнутой вспомагательной поверхности S, проведенной так, чтобы она охватывала источник. 2. Вторичные источники когерентны между собой и поэтому возбуждаемые ими волны интерферируют при наложении.

 
 

Применение поляризации.

Для телеуправления затемнения стекол в навороченых тачках и президентских дачах.

 

 







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-20; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.170.78.142 (0.009 с.)