Распространение колебаний в упругих средах.Поперечные и продольные волны.

Распространение колебаний в упругих средах.Поперечные и продольные волны.

Механическая волна – это процес распространен колеб в среде сопровождающийся передач энерг колеблющегося тела от одной точки среды к другой. Перенос вещ-ва отсутствует. Механич волны в вакуме не могут распространяться. Основ характер волны:1. Фазовая поверхность – поверхность, точки котор колеблются в одинаковой фазе. 2. Волновой фронт – воображаемая поверхность, до которой дошло волновое возмущение в данный момент времени. 3. Луч – линия, проводим в направлен распространен волны перпендикулярн волновому фронту. Основные параметры: 1. А – амплитуда – мах отклонение точек среды при колеб из положения равновесия. 2. Т – период – время полного колебания. 3. ν – число гребней волн проходящих через определенную точку за единицу t. 4. υ – скорость волны при перемещении. 5. λ – длина волны – min расстояние между 2 точками колебания в котор происходят в одинаков фазе. υ=λν=λ/Т. Поперечн волны – волны, в которых колебания частиц происходят перпендикулярно направлен распространения волны (груз на пруж). Продольн волны – волны в котор частицы колеблются вдоль направлен распространения волны (брош мяч в воду). Сферич распростр во всех напр одинак. Плоская – вдоль поверхн.

Звуковые волны.Скорость звука.Ультразвук.

Звук волн-механ волн котор выз у человека ощущ звука. Для сущ звука необх: налич уха и упругой среды, звук волны с част от16 ло 20000 герц. Меньш 16 – инфрозвук, больш 20000 – ультразвук. Чем упругее среда там быстр распрост волна. Громкость-это субъективн хар. Интенсивность зв объективн хар, опред энерг котор перенос зв волн за ед времени. Тон - зв соответств определ частоте. Дополн тон –обертон -созд тембр звука. Шум - нельзя выдел основн тон. Ультразвук получил широк распространен в медицине в диагностических целях (УЗИ-сканеры), с их помощью так же соединяют мельчайшие проводники в микроэлектронике, где традиционная пайка исключена. Ультразвук безвреден для человека.

Электромагнитные волны.Свойства электромагнитных волн.

Эл-магнит волна – процесс распространен переменного магнитного и электрического полей. Свойства: 1. Поперечность 2. Могут распространят в вакууме 3. Распространен их в разных средах, где их скорость уменьшается в зависимости от характерист среды. 4. Свойственны все волновые явления, характерные для механических волн. Скорость электромагнитной волны в вакууме 3*10⁸ м/с.

Опыты Герца.Открыт колеб контур.

Эксперементал элмагн волны получил Герц. Если на пути элмагл волн встреч контур то он будет восприн внешн воздейст и по средств резонанса мож настроит на это воздейств. Колеб контур не может служ ист элмаг волн. Для излуч необход открыт кол контур(антенна). 2 проводн раздел изолятором расматр как конденсатор, след они явл отк колеб конт.

Изобретение радио А.С.Поповым.Принцип радиотелефонной связи.

1896 г Попов наглядно продемонстрировал передачу сигналов на расстояние 250 м передав 1 в мире радиограмму. Это и было 1 радио. Принцип радиотелефон связи: в передающей антенне настроенной в резонанс с генератором, возбуждаются высокочастотные токи. Электромагнитные волны, излучаемые этой антен достигают приемной антенны возбуждают токи той же частоты, которые могут быть усилены. В это принцип положена модуляция электромагнитной волны – изменение ее параметров (амплитуды, частоты или фазы). Телеф связ за счет модулиров из низ в выс част сигн.

Простейший радиоприемник.Понятие о радиолакации.

Радиоприемник – устройство предназначенное для приема информации передаваемой с помощью Эл-магнитных волн радиочастотного диапазона. 1-принимающая антенна, 2-перестраиваемый колебательный контур, Детектор-для выделения и усил сигнала. С1-конденсат перемен ёмк – настройка на частот передающ антены. С2-усил сигнала. Диод- роль фильтра. Радиолокация – обнаружение и определение положения различных объектов на метровых, дециметровых, сантиметровых и милиметровых волнах. Применяется в авиации, военной технике и т. п.

Свет как Эл-магнитные волны.Скорость света.Опыт Майкельсона.

Ньютон считал что свет – это поток частиц идущих от источника (корпускулярная теория). Гюйгенс считал что свет – это волны, распространяющиеся в эфире. Максвел заложил основы Эл-магнитной теории света. Свет – это Эл-магнитная волна. Свет распространяется прямолинейно – это объясняется тем что длины световых волн чрезвычайно малы по сравнению с размерами окружающих нас объектов. Наличие цветов объясняется различной частотой световых волн. Скорость света в вакууме = 3*10⁸ м/с. скорость света зависит от среды (абсолютн показ преломления среды). Дисперсия – явлен при котор показател преломл среды не зависит от угла падения но зависит от цвета светового пучка. Монохроматические волы- волны определенной частоты. При переходе света из одной среды в другую частота и цвет не меняются. Опыт Майкельсона заключается в определении скорости света. с=29792458 ±1,2м/с. использ метод вращ зеркал П - вращающаяся зеркальная призма, T - зрительная трубка, S - источник света.

8.Шкала Эл-магнитных волн (ИК, УФ, рентгеновское, γ-излучение).

ИК лучи испускают все тела. Этот вид излучения связан с тепловым движение атомов и молекул. Использ для сушки материалов, пищевых продуктов, для фотографирования в темноте, в приборах ночного видения. тепловизоры. Видимый свет (солнце, лампочки и т. д.). УФ лучи используются в фотографии. Загар вызывается облучением кожи УФ светом. Рентгеновский – диапазон в котором излучение и поглощение связаны с изменением внутреннего строения атома. Высокая прониваемость. Широко использ в медицине: диагностика разл. заболеваний, лечение опухолей, обнаружение в теле инородных предметов. Далее γ-лучи – изпускаются веществом при различных ядерных превращениях.

Спектры испускания и их виды.Спектры поглощения.

Спектр – распределение энергии излучаемой или поглощаемой вещ по частотам или длинам волн. Спектры испускания – спектры полученные от самосветящихся тел. Бывают линейчатые(имеют все в-ва в газобразном атомарном состоянии), полосатые(имеют газы состоящ из слабо связанных друг с другом молекул) и сплошные(имеют нагретые тела находящиеся в тв и жидком состояниях а также газы при высоком давлении). Прозрачные в-ва поглощают часть падающего на них излучения и в спектре полученном после прохождения белого света через такие в-ва появляются темные полосы. Такой спектр называется спектром поглощения.

Спектральный анализ, его положения.

Метод определения качественного и количественного состава в-ва основанный на получении и исследовании его спектров. Базируется на 2 положениях: каждый химический элемент или химическое соединение характеризуется определен спектром; интенсивность линий и полос в спектре зависит от концентрации того или иного элемента в веществе. Достоинства: высокую чувствительность, малое время измерения, малые количества вещества, дистанционность измерений (например, исследовать состав атмосферы далеких планет).

Интерференция света.Условия наблюден интерференц.Когерентность.

Интерференц – явлен сложения в пространстве 2 или более когерентн волн приводящ к образованию устойчивой картины чередующихся мах и min результирующ волнового возбужден. Разность фаз колебаний- дφ=k(l₁-l₂). Если разность хода = целому числу волн (условие мах). Складываясь волны усиливают друг друга и дают колебение с удвоен амплитудой. В случае когда разность хода = нечетному числу полуволн (условие max). В этом случае они гасят друг друга, т.е. дают колеб с 0 амплитудой. Когерентностью – наз явление согласованного протекания в пространстве и времени нескольких колеб или волнов процессов. Когерентными волны наз разность фаз котор в дан точке пространств не измен с теч врем.

Законы преломления света.

Изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела 2 сред наз преломлен света. Закон: лучи падающий и преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром проведенным в точке падения луча к плоскости границы раздела двух сред. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина постоянная для двух данных сред: sinα/sinβ=n₂/n₁=υ₁/υ₁

Построения в линзах.

Лучи паралел главн оптич оси преломивш в линзе проход через её фокус. Из обратимости хода лучей след что лучи идущ к линзе через её фокус после преломоен пойдут паралел главн оптич оси. Лучи проход через оптич центр не меняют своего направлен. АВ – изображ предмета. АК после преломлен пойдёт через глан фокус. AD через фокус после преломл пойдёт паралелн главн оптич оси. В точке их пересеч будет нах изображ А1 точки А.

Ход луча через призму.

Луч преломломл дважды, угол между 2 гран наз преломляющ углом. Угол φ отклон луча зависит от преломл угла призмы, показ преломлен, материала призмы и угла падения.

Квантовая природа света.Гипотеза Планка.Энерг маса и ампулс фотона.

В 1900г Планк выдвин гипотезу что излуч света веществом происход не непрерывн а порциями или квантами. Согласно ей наименьш порция энерг которую несёт излучен с частот ν опред по формул: E=hν, р – постоян планка 6,63*10-34 Дж*с. Эта энерг мож быт выраж чер циклич частот ω: E=hv=hω здес h=1.05*10^-34.

Эйнштейн дополнил теорию предположением о том что свет не только излучается квантами но и распространяется и поглощается тоже квантами. Т. е. явл набором движущихся элементарн частиц – фотонов. При взаимодействии света с вещ-ом фотон передает Е электронам вещ а сам при этом исчезает. Электрон может испускать фотон при этом он теряет часть своей энергии. Св-ва фотона: 1. Не имеет состояния покоя. 2. Безмассовая 3. Электрически нейтрален 4. Е фотона пропорциональна частоте соответствующего электромагнитного излучения E=hν. 6. Импульс фотона = отношению его Е к скорости p=E/c=hν/c=h/λ. Свет обладает двойственной природой – корпускулярно-волновой дуализм. С одной стороны свет – это поток частиц с другой – элмагнитные волны. Для полного понимания природы света необходимо учитывать как корпускулярные так и волновые св-ва потому что они дополняют друг друга.

Законы фотоэфекта.

1. Фототок насыщения (I_н) – мах число фотоэлектронов вырываемых из катода за единицу t - прямо пропорционально интенсивности падающего излучения. 2. Мах кинетическая энергия фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего излучения I и линейно возрастает с увелич частоты падающего света.

3. Для каждого вещ-ва существует граничная частота ν_min такая что излучение меньшей частоты не вызывает фотоэфекта какой бы не была интенсивность падающего излучения.

Применение фотоэфекта.

Находит широкое применен в науке и технике. На основе внешнего фотоэфекта созданы и применяются приемники излучения преобразующие световые сигналы в вакумные фотоэлементы. Главн недостаток вакумных фотоэлементов заключ в том что в них возникают малые токи. Этот недостаток устраняется в фотоэлектронных умножителях (ФЭУ). Современная спектрометрия и фотометрия (спектральный анализ вещ регистрация ИК спектров измерение слабых световых потоков) немыслимы без применения фотоэлементов. Фотоэлементы широко использ в современной промышлен (фотореле состоящие из фотоэлемента усилителя фототока и электромагнитного реле) напр включение освещения на улицах. Фотоэлементы прим в фототелеграфе для передачи изображений в кино и телевидении – при передаче изображений и воспроизведен звука в фототелефонах работающих на ИК лучах в пультах дистанцион управлен.

Свойства молекул.

Молекулы состоят из связанных между собой атомов. Эт связь осуществляется валентными электронами. Внутрен электроны расположен наиболее близко к ядрам в образовании молекул не участвуют. При образовании молекулы из атомов система энергетических уровней валентных электронов значительно усложняется, т.к. электороны взаимодействуют между собой. Каждый тип молекул обладает характерным спектром, который можно использовать для идентификации молекул и определения их структуры. 2 типа связи атомов в молекулах: ионная: при переходе электронов от одного атома к другому сопровождается выделен энергии (NaCl; KCl; RbI). Ковалентная: наиболее часто встречается у органических соединениях (H₂O; NH₃; H₂).

Адиабатный процесс.

Термодинамический процесс идущий без обмена теплотой между системой и окружающей средой наз адиабатным. Т. е. Q=0 => ΔU=A, т. е. работа, совершаемая газом = убыли его внутренней энергии. При сжатии газа A>0 ΔU>0, т. е. T – повышается, при расширении газа А^', ΔU=- А^', ΔU<0, T - понижается. Поскольку при адиабатном сжатии температура повышается, то то давление газа с уменьшением объема растет быстрее, чем при изотермическом. Повышение температуры при адиабатном расширении приводит к тому что давление газа убыват быстрее, чем при изотермическом расширении.

Ое начало термодинамики.

Второе начало – не осуществим термодинамический процесс, в результате которого происходила бы теплопередача от одного тела к другому, более горячему, без внешних воздействий. Всю полученную теплоту раб тело не может преобразовать в работу, то какое-то кол-во теплоты оно будет терять, т.е. отдавать холодильнику. Это означает, что КПД тепловой машины никогда не может быть равным 1. =>нельзя создать вечный двигатель второго рода в котором КПД равно 1 т.е. все подводимое тепло переходит в работу. Краткая формулировка 2-ого начала термодинамики: нельзя построить вечный двигатель 2-ого рода.Речь идет о невозможности циклического обратимого процесса, т. е. нециклический процесс в ходе которого все кол-во подведенной извене теплоты преобразуется в работу, в природе существовать может.

Аморфные тела.

Аморфные тела – тела у которых отсутствует строгая периодичность расположения структурных частиц. Аморфные тела можно считать «охлажденными» жидкостями с очень большой вязкостью. Св-ва аморфных тел: 1) изотропия – независимость физических свойств от направления в пространстве (равноправность всех направлений внутри в-ва по физическим свойствам); 2) нет определенной температуры плавления; 3) при низких температурах – твердость, при высоких – текучесть. Примеры аморфных тел: стекло, янтарь, битум.

Жидкие кристаллы.

В таком состоянии вещ-во одновременно обладает физическими св-вами как твердого тела так и жидкости. Жидкокристаллические вещ-ва широко используются для создания дисплеев. Преимущество в малом потреблении электричества, долгий срок службы и компактность.

Полимеры.

Полимеры – вещ-ва молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся групп атомов соединенных между собой химическими связями. Свойства: выдерживают большие механические нагрузки и деформации, чувствителен к изменению t и частоты внешнего воздействия. К полимерам приодного происхождения относятся натуральный каучук, белок, клетчатка, крахмал. Многие полимеры синтезированы для нужд человека.

Ядерные реакции.

Радиоактивные излучения возникают при распаде атомных ядер. Неустойчивыми являются как ядра у которых протонов намного больше чем нейтронов вследствие избытка Е кулоновского взаимодействия так и ядра у которых число нейтронов намного больше числа протонов вследствие избыточной массы нейтронов. Многие нестабильные изотопы встречаются в природе. Их радиоактивность наз естественной радиоактивностью. Ядерными реакциями наз процессы изменения атомных ядер вызванные их взаимодействиями с элементарными частицами или друг с другом. В большинстве реакций участвуют 2 ядра и 2 частицы; 1 пара ядро – частица наз исходной, а другая – конечной. Суммарный электрический заряд и число нуклонов в ходе реакции должны сохраняться. Символически ядерные реакции записываются в следующем виде: А+а→В+b. Здесь А – исходное ядро, а – бомбардирующая частица, В – конечное ядро, b – испускаемая частица. Для осуществления ядерной реакции под действием положительно заряженной частицы, необходимо, чтобы частица обладала кинетической Е достаточной для преодоления сил кулоновского отталкивания. Исторически 1 ядерной реакцией под действием α-частиц считается реакция в результате которой был открыт протон:¹⁴₇N+⁴₂He→¹⁷₈O+¹₁p. Нейтрон был открыт в реакции радиоактивного превращения ядер бериллия в изотоп углерода при бомбардировке α-частицами: ⁹₄Be+⁴₂He→¹²₆C+¹₀n. Ядерные реакции бывают двух типов: эндотермические (с поглощением энергии); экзотермические (с выделением Е). Если сумма масс исходного ядра и частиц, вступающих в реакцию больше суммы масс конечного ядра и испускаемых частиц, то Е выделяется и наоборот. Е высвобождающаяся при ядерной реакции наз энергетическим выходом ядерной реакции. Энергетический выход может быть до сотен мегаэлектронвольт, что в миллионы раз превышает выход Е при химических реакциях.

Поглощенная доза излучения.

Поглощенная доза определяется Е излучения и его ионизирующей способностью. Исторически 1 единицей дозы был рентген. Дозой поглощенного излучения D наз величину = отношению энергии W, поглощенной телом, к его массе m: D=W/m. В СИ единицей поглощенной дозы является грей (1 Гр). [D]=1Гр=1Дж/кг. Коэффициент, показывающий, во сколько раз поражающее действие данного излучение больше, чем рентгеновского, при одинаковой дозе поглощенного излучения, наз коэффициентом относительной биологической эффективности (КОБЭ) или коэффициентом качества k. Биологическое действие поглощенной дозы характеризует величина Н = произведению поглощенной дозы на коэффициент относительной биологической эффективности, называемая эквивалентной дозой: H=Dk. В СИ единицей эквивалентной дозы является зиверт (1 Зв). На практике используется внесистемная единица эквивалентной дозы – бэр. 1 Зв=100 бэр. Экспозиционной дозой излучения D_S наз величину = отношению суммарного заряда q ионов одного знака, образованных излучением, к массе тела m: D_S=q/m. В СИ 1D_S=1Кл/1кг. Мощностью поглощенной дозы N наз доза, отнесенная к единице времени: N=D/t.

Распространение колебаний в упругих средах.Поперечные и продольные волны.

Механическая волна – это процес распространен колеб в среде сопровождающийся передач энерг колеблющегося тела от одной точки среды к другой. Перенос вещ-ва отсутствует. Механич волны в вакуме не могут распространяться. Основ характер волны:1. Фазовая поверхность – поверхность, точки котор колеблются в одинаковой фазе. 2. Волновой фронт – воображаемая поверхность, до которой дошло волновое возмущение в данный момент времени. 3. Луч – линия, проводим в направлен распространен волны перпендикулярн волновому фронту. Основные параметры: 1. А – амплитуда – мах отклонение точек среды при колеб из положения равновесия. 2. Т – период – время полного колебания. 3. ν – число гребней волн проходящих через определенную точку за единицу t. 4. υ – скорость волны при перемещении. 5. λ – длина волны – min расстояние между 2 точками колебания в котор происходят в одинаков фазе. υ=λν=λ/Т. Поперечн волны – волны, в которых колебания частиц происходят перпендикулярно направлен распространения волны (груз на пруж). Продольн волны – волны в котор частицы колеблются вдоль направлен распространения волны (брош мяч в воду). Сферич распростр во всех напр одинак. Плоская – вдоль поверхн.