Шпаргалка по "Физике"

Амплитуда результирующей волны в точке В по  равна A²=

Так как  для когерентных источников разность начальных фаз (j₁ – j₂) = const, то результат наложения двух волн в различных точках зависит от величины D = r₁ – r₂, называемой разностью хода волн.

В точках, где (1)наблюдается интерференционный максимум: амплитуда результирующего колебания А=A₀/r₁ + A₀/r₂. В точках, где (2),наблюдается интерференционный минимум: амплитуда результирующего колебания А=|A₀/r₁+A₀/r₂|; m=0, 1, 2, ..., называется соответственно порядком нтерференционного максимума или минимума.

Условия (1) в (2) сводятся к тому, что (3)

Частным случаем  интерференции явл. стоячие волны-волны, образующиеся при наложении двух бегущих волн, распространяющиеся навстречу друг к другу с одинаковыми частотами и амплитудами, а в случае поперечных волн еще и с одинаковой поляризацией   (4)

Сложив эти  уравнения и учитывая, что k=2v/X (см. (154.3)), получим уравнение стоячей волны: (5)

Из уравнения  стоячей волны (5) вытекает, что в  каждой точке этой волны происходят колебания той же частоты w с амплитудой A_ст=|2А cos (2pх/l)|, зависящей от координаты х рассматриваемой точки.

В точках среды, где (6)амплитуда колебаний достигает максимального значения, равного 2А.  и наз. это пучность

В точках среды, где (7)амплитуда колебаний обращается в нуль. Точки, в которых амплитуда колебаний максимальна (А_ст=2А), называются пучностями стоячей волны, а точки, в которых амплитуда колебаний равна нулю (A_ст=0), называются узлами стоячей волны. Точки среды, находящиеся в узлах, колебаний не совершают.

 

53. Тонкие линзы. Формула тонкой линзы. Изображение предметов с помощью линз. Аберрация 

Раздел оптики, в котором з-ны распространения света рассматрив. на основе представлений о световых лучах наз-ся геометрической оптикой. Под световыми лучами понимают перпендикуляр к волновым поверхностям,вдоль кот. распространяется потоу световой энергии. Линзы  - прозрачные тела, ограниченные 2-мя поверхностями,преломляющими световые лучи,способные формировать оптическое изображение предметов. Линзы: оптические и рассеивающие. Тонкая линза – линза, толщина которой значительно меньше по сравнению с радиусом поверхности, ограничивающей линзу. Прямые,проходящие через центры кривизны поверхностей линзы – главная оптическая ось. Существует точка, называемая оптическим центром линзы, обладающая свойством, что лучи проходят сквозь нее не преломляясь. Принцип Ферма (наименьшего времени): действительный путь распространения света( траектория светового луча) – есть путь, для прохождения которого свету требуется наименьшее время. (N-1) ( =   - формула тонкой линзы, где N =   - относительный показатель преломления, где n – абсолютный показатель преломления линзы; - абсолютный показатель преломления окружающей среды. Если а=∞, то   =(N-1) ( - лучи падающие на линзу параллельным пучком. Соответствующий этому случаю   b=OF=f   наз-ся фокусным расстоянием линзы. f = . Если b=∞, то (N-1) ( = = Ф. Ф-оптическая сила линзы, Ф = [диоптрия   дптр = ]. Линзы с положительной оптической силой – собирающие, с отрицательной – рассеивающие. Плоскости, проходящие через фокусы линзы перпендикулярные к ее главной оптической оси наз-ся фокальными плоскостями.      = - формула линзы. Отношение линейных размеров изображения и предмета называется линейным увеличением линзы. В реальных оптических системах возникает искажения изображений, называемые аберрациями(погрешностями): сферическое( кома), дисторсии, хроматические, астегматизм).

 

54. Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн.

Волновая теория основывается на принципе Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени. Необходимое условие интерференции волн – когерентность (согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебаний или волновых процессов). Этому условию удовлетворяет монохроматические волны, неограниченные в пространстве волны одной определенной и строго постоянной частоты. У волн, излучаемых источниками S1 и S2 разность фаз все время неизменна, т.е. источники когерентны. Зеркала Френеля: создают когерентные источники на основе отражения света от 2-х плоских зеркал, установленных под углом α близким к 180°. При этом результат интерференции волн будет зависеть от разности хода лучей.  ∆L (разность хода лучей). ∆L = n* = 2n , где n=0,1,2… - условие интерференционного максимума. Если в разности хода укладывается нечетное число полуволн  ∆L = n* = (2n+1) , то наблюдается минимум света (условие интерференционного минимума. Явление интерференции обусловлено волновой природой света и его количественные закономерности зависят от длины волны.

 

 

 

 

 

 

 

 

55.Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Явление непрямолинейности распространения света вблизи преграды (огибания преграды) называется дифракцией света, а получающаяся на экране картинка – дифракционная.

Источники когерентны, поэтому исходящие  из них лучи будут интерферировать  между собой, и в зависимости  от разности хода на экране возникнут  максимумы и минимумы освещённости.

Дифракцией света обусловлена  разрешающая способность оптических приборов, т.е. способность этих приборов давать раздельные изображения мелких близкорасположенных друг к другу  предметов.

56.Метод зон Френеля. Дифракционные спектры. Дифракционная решетка. Дифракция на кристаллах.

Рассмотрим пучок лучей, дифрагирующих от щели под таким углом = 1 , что разность хода  Δ  l  между крайними лучами пучка будет равна длине световой волны.

Δ  l    = 2λ/2. Тогда  весь пучок  можно разделить на такие две равные зоны 1 и 2, называемые зонами Френеля, для которых разность хода между каждым лучом первой зоны и соответствующим лучом второй зоны, окажутся равной  λ/2. Лучи, собранные линзой в точке О1  проинтерферируют и взаимопогасятся (тёмная полоса , дифракционный минимум).

= 2  ; Δ l    = 3λ/2.

Дифракционные решётки

d=a+b – постоянная дифракционной решётки;

Формула Вульфа- Брэггов:

2d = m λ, (m = 1,2,3…) – для более тонких лучей.

Из выше сказанного сделаем вывод: радуга – дифракция.

 

63. Строение атома. Постулаты  Бора. Строение атома                                                         

   Резерфорд предложил ядерную  (планетарную) модель строения  атома, согласно которой, весь  положительный                     

 заряд  и почти вся масса атома  сосредоточены в атомном ядре, размер которого уничтожительно мал.

   Вокруг ядра по замкнутым  эллиптическим орбитам движутся  электроны образуя электрическую оболочку атома. Заряд ядра равен суммарному заряду электронов.

   Заряд (q) ядра выражается в элементарных зарядах (е) равному порядковому номеру Z химического элемента в периодической таблице Менделеева. Равен числу электронов в электронной оболочке атома   q/e=Z

   В действительности атомы  представляют собой весьма устойчивые образования, характеризующие линейчатым спектром излучения. В видимой части спектра излучения водорода, Бальмер обнаружил серию линий, которые выражаются по формуле (1):    v= R( 1/2²-1/n²)          (1);

v-частота, R - постоянная Ридберга

   Линейчатый спектр излученя и поглащения атомов,говорит о том,что атом может излучать ипоглащать энергию не в любых количествах,а только вполне определенными пропорциями.Отсюда следует,что атом может находится лишь в определенных (дискретных) энергетических состояниях.Переходя из одного состояния в другое он излучает или поглащает квант энергии равной разности энергий начального и конечного состояний.

                    Постулаты Бора:

1)электроны могут двигаться  в атоме не по любым орбитам,  а только по орбитам вполне  определенного радиуса.На этих орбитахназываемых стационарными или устойчивыми момент импульса электрона кратен h/(2π)-условие квантования радиуса орбит                   mvr=nh/(2π)              (2);

2)движение электронов по стационарным  орбитам не сопровождается излучением  (поглощением )энергии.

3)переход электрона с одной  стационарной орбиты на другую  сопровождается излучением кванта  энергии-условие частот.

     hv = E1 – E2     (3);

 

64.Дискретность  энергетических уровней атомов. Испускание и поглощение.

 Центростремительной силой  удерживающей электрон на орбите  является Кулоновская сила притяжения  между электроном и ядром.

meν² /r = Ze² /4πε0r ²                                 (1)

Выражение радиуса стационарных орбит  атома водорода: rn = r² (h’²*4πε˳/meZe² )   (2)

n-квантовое число  r1 – 52,8 пм.

Полную энергию электрона в  атоме определяем из суммы кинетической энергии поступательного движения электрона по орбите.  Ек = mv²/2 = e²/8πε˳r          (3)

Потенциальная энергия:    Еп = -е²/4πε˳r     (4)

E = mev²/2 - Ze²/4πε˳r – полная энергия   (5)