Мини-шпаргалки по физике (1 курс)

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Мини-шпаргалки по физике (1 курс)

Мини-шпаргалки по физике (1 курс)

-------------------------------------------------------------------

.t =∆t  V=скорость  u=фи  μ=мю

sina=sin альфа  siny=sinгамма

~ток=переменный ток

T ~тока — период переменного тока   V ~тока — напряжение переменного тока

-------------------------------------------------------------------

1. Открытие МП. Магнитная индукция. Вихревой хар-р МП

МП обнаружил Х. Эрстед в 1819 г.

МП-особая форма материи, посредство которой осуществляется взаимодействие

между движущимися харяженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом. МП порождается электрич.током. Индикатор МП-замкнутый контур малых размеров или простоянный магнит. МП — вихревое, т.к силовые линии МП замкнуты. МП изображается через магнитные силовые линии.

Плотность линий магнит.индукции характеризует значение магнитной индукции — B

B=Fl/IS [B]=H*м/А*м2 =Тл (Тесла)

Модуль магнитной индукции-отношение максимальн.вращаюшего момента, действующего на контру с током в МП к магнитному моменту этого контура. B=Mмах/pm

2. Напряженность МП. Закон Б-С-Л

МП в вакууме характеризуется напряженностью H

H=Bo/μo  μo=4П*10-7 Гн/м  Bo= μoH  и Bo=B/ μ тогда B=μμoH – связь магнитной инд. И напряжен.

Закон Б-С-Л: .H=I.l*sina/4Пr2 + РИС 13.8 на стр.207

Напряженность поля, создава. Элементом тока, текущего по участку .l в точке, располож. На r прямопроп. Силе тока и длине проводника и обр.проп.квадрату расстояния.

3. Магнитные поля прямолин.проводника,кругового тока, соленоида

прямолин.пров:  H=I/2Пr  B==μμoI/2Пr

кругового тока:  B=μμoH=μμoI/2r

соленоида H=In  B=μμoIn n-число витков на ед.длины соленоида

4. Закон Ампера. Взаимодействие токов

Закон Ампера: F=BI.l*sina На проводник с током, помещен.в однород.МП индукции B действует сила, пропорц.длине отрезка .l , силе тока I и индукции МП B

a=угол между направлен.тока и ветрока B

Сила, с которой 1ый проводник действ.на 2ой пропорц.произведен.силы токов и обр.проп расстоянию между ними F21=μμoI1I2l/2Пd + РИС 13.11 на стр.210

Если проводники притягиваются — сила между ними отрицательная

5. Магнитный поток. Работа по перемещ.проводника с током в МП

Магнитный поток -физич.велиина, равная произведению проекции вектора магнитной индукции на площадь поверхности .Ф=Bn*.S=B.S*cosa  a-угол между нормалью и B

Магнитный поток характеризует число линий магнитной индукции, проход.через данную поверхность. Магнитный поток через замкнутую поверхность=0

Изменить магнитный поток можно: 1)изменяя B  2)изменяя ориентацию контура отностительно B, т.е вращая контур в МП.

[.Ф]=Вб(вебер)  1Вб=1 Тл*м2

При движении проводника в МП соверх.работа .A=F.x=BIl.x

.A=IB.S=I.Ф Работа, совершаемая силами Ампера при движ.проводника с током в МП=произвед.силы тока на магнитный поток + РИС 13.13 на стр.212

6. Действие МП на движ.заряд. Сила Лоренца

Движущиеся эл.заряды создают вокруг себя МП. Сила, с которой поле действует на каждый заряд (Сила Лоренца): Fл=F/n=BQ * .l/.t * sina  т.к .l/.t=V — средняя скорость заряда, то

Fл=BqV*sina  a-угол между вектором V и B  Сила лоренца направлена перпендикулярна V и B. 1) Если скорость заряда=0, то Fл=0 – МП не действует на заряд  2)Если a=0, то sina=0, Fл=0 -  МП не действует на заряд  + РИС 13.14 на стр.213

7. Удельный заряд. Магнитосфера Земли

Пропуская заряжен.частицы чере электрическое и магнитное поля, определяют их уд.заряд. mV2/2=Q(u1-u2), отсюда V=√2Q(u1-u2)/m  Удельный заряд: Q/m=2(u1-u2)/R2B2

Приборы для разделения заряженных частиц по их уд.зар — масс-спетрографы

Магнитосфера-область околоземного пространства, свойсва и размеры которой определяются МП Земли и его взаимодействием с солнечным ветром.

Магнитосфера может удерживать заряж.частицы — они образуют радиационные пояса Земли.

8. Магнитные св-ва вещества. Природа диа-пара-ферромагнитизма

Магнетики-вещ-ва, способные намагничиваться во внешнем МП, т.е создавать свое собственное МП. Магнетики бывают слабомагнитные и сильномагнитные. К слабомагнитным относятся парамагнетики и диамагнетики. К сильномагнитным -ферромагнетики. Паромагнитные св-ва вещ-ва объясняются орбитальным движением электронов вокруг ядер атомов — создают собственное МП молекул. Парамагнетики: кислород, алюминий, патина. Для них μ зависит от температуры. У диамагнетиков μ не зависит от t'. Диамагнетики: золото,стекло,медь,мрамор,серебро,вода... Ферромагнетик состоит из множества самопроизвольно намагниченных обастей очень малых рамером — называются домены. + РИС 13.20 на стр.220 Ферромагнетики: железо,никиль,кобальт.  Температура Кюри — t', при которой у ферромагнетика исчезают его ферромагнитные свойства — он становится паромагнетиком. Петля гистерезиса-замкнутая кривая индукции, которая образуется при периодическом перемагничивании ферромагнетика ~ током

9. Э-м индукция. Законы. Правило Ленца.

Э-м индукцию обнаружил Фарадей в 1831 г. Ток, возникающи при Э-м индукции-индукционный. Э-м индукция-возникновение индукционного МП в проводящем контуре, который либо перещается в постоянном МП, либо неподвижен в ~МП. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции-тем больше индукц.ток. Причина возникнов.инд.тока-изменен.магнитного потока. .Ф=Bn*.S    N-кол-во витков

.Ф=B.S*cosa  .Ф=NB.S*cosa  I=.Ф/.t – cкорость изменения магнитного потока. Закон Фарадея: + РИС 14.1 на стр.227 ЭДС индукции в замкнутом контуре=по величине скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятую с противоположным знаком.

ε=Аст/q  ; Aст=Fл=Fл*l/q=BVl*sina

Правило Ленца: Возникающий в замкнутом контуре инд.ток своим МП противидействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван или инд.ток всегда противодействует причине, вызвавшей его

Явление Э-м индукции-в основе работы электрич.генераторов

10. Понятие Э-м теории Максвелла. Вихревое эл.поле...

Cв-ва индуцированного электрич.поля: 1)с зарядом не связано 2)линии напряженности замкнуты, его называют вихревым  3)истоков индуцированного поля указать нельзя  4)работа индуцированного поля вдоль замкнутого пути=0   A=Q=I2*R*.t

5)индуцированное эл.поля возникает независимо от наличия замкнутого проволочного контура. Положение Максвелла: Сущность явления Э-м индукции заключается не столько в появлении индукционного тока, сколько в возникновении вихревого электрич.поля.

Вихревое эл.поле можно применять для ускорения заряженных частиц. Токи Фуко-короткозамкнутые индукц.токи, возникающ.в массивном проводнике с малым R, движущимся в МП. Эти токи нагревают проводник (используются в электропечах, счетчиках электроэнергии).

11. Самоинд.Индуктивность

Любой проводник,по котороу теч.эл.ток находится в собств.МП. Изменяя

его можно получить ЭДС индукции. Самоиндукция-возникновение ЭДС

индукц.в проводнике, по которому течет перем.ток

Индуктивность-физ.вел.,числ.=ЭДС самоинд,возник.в контуре при измен.

I на 1А за 1 с. L=εis .Δt/ΔI  [L]=Гц  Для удлин.соленоида: L=μμon2S/l

 n=N/l – число витков на ед.длины. L=μμoN2S*l/l*l    L=μμoN2V V-объем сол.

12. ЭНЕРГИЯ МП. ОБЪЕМНАЯ ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ

Собств.энергия тока находится в МП, созданном проводником с током.

Wм=LI2/2   L=μμoN2V  , то  Wм= μμoN2VI2/2=μμoH2V/2-энергия МП солен.

Через магн.инд. Wм=μμoB2 V/2μ2μo2 =B2*V/2μμo

Энергия Э-м поля соленоида: W=Wэ+Wм=εεo E2*V/2 + μμoH2/2 *V

Объемная плотность энергии: ω=W/V   ωм=μμoH/2=B2/2μμo

ωэ= εεo E2/2 + μμoH2/2

13. КОЛЕБ.ДВИЖ.ХАР-КА КОЛ.ДВ

Кол.дв-движ точно повтор.через равные промеж.времени

Полное колеб.-1 законченный цикл кол.дв. T-время 1 полного кол. 

 ν-число полных кол. В ед.врем.   ν=1/T ω – кругов.частота — полные колем.

за время 2П ω=2Пν  А-амитуда-макс.отклон.от равновесия.

Гармонич.кол.-колеб.движ.опис.по закону sin или cos    S=Asin(ωot+uo)

Скор. кол.Vx=dS/dt=Aωot Vx=Vocosωot Ускор.ax=dV/dT=-Aωo2sinωot=-Vo2S

14. Свободные ЭМ колебания. Кол.контур.Превращ.энергии

Эм колеб-периодич.изменения зарядов,токов, напряжений.

Своб.кол-соверш. Без вн.воздействия-конденс.особожд.заряд

ωo2=1/LC  wo=1/√LC  T=2П/ωo =2П√LC По гарм.кол.изм.напряж,сила тока:

  U=Q/C=Qo*Sin(ωot+uo)/C=Uo*Sin(ωot+uo)

   I=dQ/dT=QoωoCos(ωot+uo)=Io(ωot+uo) При откл.ист.тока в цепи=ЭДС

самоинд. ε=-LdI/dT = q/C  -LdI/dT=Q/C  d2q/dt2+1Q/LC=0  1/LC=ωo2  

d2q/dt2 + ωo2q=0 =>ток достиг.макс.знач,если Q(U)на обкл.конд.=0

Превр.энерг.:При зарядке конд-появл.эл.поле, энергия Wэ=CU2/2

При разрядке — МП Wм=LI2/2 В идеальном контуре CU2/2= LI2/2

Энергия заряж.конд.периодич. измен.по закону Wэ=Qo2sin2(ωot+uo)/2C

т.к ω2 =1/LC, то  Wэ=ωo2LQo2 sin2(ωot+uo)/2  Wм=LIo2cos2(ωot+uo)/2  Io=Qoωo

Wм=ωo2 LQo2cos2(ωot+uo)/2  Полная энерг. Э-М поля: W=Wэ+Wм=ωo2 Lqo2/2

В ид.контуре суммарная энергия сохр, Э-м колебания незатухающие.

15. ЗАТУХАЮЩИЕ КОЛЕБАНИЯ...

В реальном кол.контуре есть R=0 => энергия в начале запасенная в контуре

расходуется на выделение тепла. A уменьш, колеб.затухают.

εis=U+IR  (U-на конд. IR-на провод)  εis=-Ld2q/dt2  U=q/C   I=dq/dt

-Ld2q/dt2=q/C+dq/dt * R    d2q/dt2 +R/L *dq/dt + 1/LC * q = 0

ωo2=1/LC      ς=R/2L – коэф.затух.   d2q/dt2 +2ς dq/dt + ωo2q=0

q=qme-ςt sin (ωt+ uo)  ω=√ωo2 -  ς2  =  √ ωo2 -R2/4L

qt=qme-ςt  =>А зат.кол уменьш.С теч.врем по экспоненциальному закону ωo > ς

Время релаксац.-промежуток времени, в теч.которого A зат.кол. Уменьш в e раз

τ=1/ς   V затух.клеб в контуре характеризуется дискрементом затухания Θ

Θ=ln qt/q(t+T)=ςT + РИСУНОК ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНЗИСТОРЕ

16. ВЫНУЖДЕННЫЕ Э-м КОЛЕБАНИЯ

-колебания,возник.под действ.внешн.переодич.измен.ЭДС

Чтоб в колеб.конт.возникли вынужд.колеб.надо подвести к нему внешн.период.

Изм.ЭДС или переме.напряжен.

L dI/dt + IR + Q/C = U0sin ωt (:L)=>dI/dt +RI/L +Q/LC=Uo/L * sin ωt

а т.к I=dQ/dt   ω20=1/LC  δ=R/2L то d2Q/dt2 + 2δ * dQ/dt + ω20Q = Uo/L * sin ωt

решение: Q=Q0 * sin (ωt + φ) =>вын.кол.Происх. С частотой=ω и= гармонич.

I в конт.: I=dQ/dt = ωQo * cos(ωt -  φ) =>колебан.Q и I сдвинуты по ф. На п/2

Амплитуда и фаза: Qo=Uo/w*√R2+(wL-1/wC)2               tg φ=R/1/wC-wL

Резонанс-резкое +A, когда v вын.колеб->к v собств.кол.сист — wo  РИС

17. ~ток. Генератор ~ тока

~ток-эл.ток, извен.со времен. Он - результат вынужд. Э-м колебаний.

Вынужд.колеб.созд. Генератором ~тока, работ.на электростанц.

 S-площ.плоского.витка φ-угол между B и n (с векторами)

ф-магн.поток через S РИС

 Ф=BS*cos φ ( φ=2П*υ*t) =>Ф=BScos2П*υ*t=BSωt

По закону Фарадея: ε=-.Ф/.t = -dФ/dt=-Ф' а т.к  εi=-(BScosωt)=BSωsinωt =>

εm=BSω и  εi=εm*sinωt  ЭДС индукц. Максим. При sinωt=1, a=ωt=П/2

Мгновенное знач.~тока: I=εi/R=εo/R *sinωt   Io=εo/R=BSw/R 

I=Io*sinwt   ε=εo*sinwt   Колеб тока и эдс=по фазе  РИС

T ~тока-промеж.времени, в теч.которого перемен.ЭДС соверш.1 полн.колеб.

V ~тока — число полных колеб, соверш. За 1 сек.

18. ЕМКОСТНОЕ И ИНДУКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

U и Q на обклад.конд.измен.по закону: U=Uo*sinωt; Q=CU=CUo*sinωt а т.к I=dQ/dt

I=CωUo*sin (ωt + п/2)=Io*sin (ωt + п/2)=>~ток опереж.по фазе на П/2

Если цепь, в котор.включ.конденсатор, обл.сопротивлен Xc-емкостным, то

Io=Uo/Xc Емкостное r обр.проп.емкости и круговой частоте ~тока Xc=1/ωC

Ток возбуждает в катушке ЭДС самоиндукц: ε=-L*dI/dt dI/dt=ωIo*sin(ωt+п/2),

Uo=ωLIo, то  ε=-ωLIo*sin(wt+п/2)=-Uo*sin(wt+п/2)  U=Uo*sin(wt+П/2)

Закон ома для амплитуд.знач: Io=Uo/XL индуктивн.R пропор.индукт. и круг.част

XL=ωL                XL и Xc-реактивные сопротивления 2РИС

19. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЭЛЕКТИЧ.ЦЕПИ ~ТОКА

Если эл.цепь сост. Из послед.соед. Активного R, емкости C и индуктивности L, то

полное напряжение можно найти из векторной диаграммы

значение угла  φ зависит от соотношения UL и Uc

если UL=UC, то φ=0 -I и U = по фазе Значение Uo можно найти по т.Пифагора

Uo=√(U2R+(UL-Uc)2  Полное сопрот.:Z=√(R2+(wL-1/wC)2

Закон Ома для амплитуд.знач. Io и Uo: Io=Uo/√(R2+(wL-1/wc)2

Амплитуда силы ~тока пропорц.амплитуде напряжения и обр.проп.полному R цепи

Если индукт.R=емкостному, то в цепи-резонанс, закон Ома Io=Uo/R Полное R=

активному. Сила тока в цепи наибольшая и по фазе совпадает с напряж.

20. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ~ТОКА

Мощн.пост тока: P=IU=I2R    Мощность ~тока зависит еще и от сдвига фазы.

Между U и I  т.е P=IU cos φ   Еси  φ=90', то cos φ=0 Мощность=0, незав.от U и I

Мгновен.мощность ~тока: Pt=IU=IoUosin2wt , а т.к sin2wt=1/2*(1-cos2wt),то

pt=IoUo(1-cos2wt) I,U-мгнов, Io, Uo-амплитуд.  Работа за время T:

A=IoUo ⌠(1-cos2wt)dt , а т.к w=2П/Т, то A=IoUo⌠(1-cos4П/T *t)dt=IoUoT/2 [от 0 до T]

Aт=1/2 * Io Uo T  Средняя мощность ~тока: Pcр=Aт/T=IoUo/2

Действующ.сила тока Iэф и действ. Uэф — такие I и U пост.тока, что при прохожд.

Которого по той же цепи а то же время выделяется кол-во теплоты, что и при

данном ~токе.  МОЩНОСТЬ: P=Iэф Uэф=RI2эф=U2эф/R  Iэф=Io/√2  Uэф=Uo/√2

ε=εo/√2   P=IUcosu Cosu характериз.потере E в цепи  Надо стремится к + cosu

21. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ~ТОКА. ТРАНСФОРМАТОР. ПЕРЕДАЧА И...

Трансформатор-выполненный из мягкого ферромагнетика сердечник

замкнутой формы, на котором 2 обмотки: первичная и вторичная

Концы первичной-вход, концы вторичной-выход(к потребителю_

Основа работы трансформ.явление Э-м индукции:на вход подается

~напряжение. В сердечнике возникает магнитный поток, пронизы-

выющий первичную и втор.обмотки.На них возникает ЭДС самоинд:

ε1=-N1 * dФ/dt        ε2=-N1 * dФ/dt    N1 и N2-число витков обмотки

U1=I1R1-ε1 = I1R1+N1 * dФ/dt    U2=I2R1-ε2 = I2R2+N2 * dФ/dt

1) Холостой ход: ε1~U1  ε2~U2  => U1/U2 = N1/N2

P1=P2   I1U1=I2U2   U1/U2 = I2/I1  2)Втор.обмотка замкнута:

n=P2/P1=I2U2/I1U1   n(КПД) достигает 99%

Типы трансформат.: Автотрансформатор, ЛАТР, катушка Румкорфа

----

Производство электроэнергии — на 3-х типах станций: ТЭС, ГЭС, АЭС

Передавать ток низкого напряж невыгодно-большие потери в проводах

Ток низкого U подается на трансформатор, он преобр.его в высокое U

По линиям переходит к месту потреблен.Трансформ. преобр. U обратно

22. Э-М волны  как своб. Вид материи. Э-м волны

Максвелл разработал теорию Э-м поля: ~электр.поле пораждает МП.

Энегрия Э-м поля — сумма энергий МП и эл.поля: W=Wэ+Wм

Плотность энергии: ω= ωэ+ωм=εεoE2 /2  + B2/2μμo

Э-м волны-распространяющееся в пространстве Э-м поле

Скорость волны: V=1/√εεoμμo  В вакууме: c=1/√εoμo=3*108 м/c

Длина волны — расстояние, на которое перемещается Э-м

волна за время=одному периоду колебания: λ=c/V

Если волна переходит из вакуума в др.среду — длина волны и скорость

уменьшаются, а частота остается прежней:  λ=c/v

Э-м волны — поперечные. Вектор магнитной индукции перпендикулярен

вектору напряженности и направлению распростран.волны

+РИСУНОК (16.3) СО СТРАНИЦЫ 270

Э-м волна монохроматич.-то E и B соверш.гарм.колеб с постоян.частотой

Свойства Э-м волн: поглащение,отражен,преломлен,интерференц,дифрац.

23. ОТКРЫТЫЙ КОЛЕБ.КОНТУР. СВОЙСТВА Э-м ВОЛН

Герц создал открыт.колеб.контур -ввел в закр.кол.контур искровой промежут.

Искра замыкала контур — совершалась серия Э-м колебаний

В этом кол.контуре ~электрич. поле существовало снаружи контура и было

затухающим (существовало сопротивление и Э-м волны теряди энергию)

Чтобы получить нехатух.колеб — нужно открыт.кол.контур соединить

с генератором на транзисторе    +РИСУНОК (16.6) СО СТРАНИЦЫ 272

т.к v=1/T и T=2П√LC, то для повышен.частоты нужно уменьшать L и C

Свойства Э-м волн: поглащение,отражен,преломлен,интерференц,дифрац.

Все свойства Э-м волн совпадают со свойствами света. Свет=Э-м излучение

25. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОСВЯЗИ. ИЗОБРЕТЕНИЕ РАДИО ПОПОВЫМ

Радиосвязь-передача информации с помощью радиоволн, охватывающих широ-

кий диапазон: частота от 3*104 до 3*1011  ; Длина волны от 0,0001 до 1000 м

 Принцип радиосвязи: ~ток высокой частоты создается в передающ.антенне и

вызывает в пространстве быстроменяющееся Э-м поле. Достигая приемной

антенны, Э-м волна вызывает в ней ~ток той же частоты

Попов создал 1ый радиоприемник — на когерер действовали Э-м волны-

под влиянием Э-м волн металлич.опилки в когерере слипались и  через

когерер шел ток (цепь замкнута). После этого, ток течет через реле, звонок

разрывает церь и приемник возвращается в первоначальное состояние

Радиопередатчик излучает незатух.колебаний высокой частоты.

Приемник принимает Э-м волны, входит в резонанс, детектор выделяет

НЧ колебания из моделируемых колебаний ВЧ.

25. Э-м природа света. V распространения света.

Оптика — изучает видимый свет и короткие Э-м волны

Геометрич.оптика на рассматривает вопросов о природе света, т.е

изучает отражение и преломление.  Физич.оптика изуч.природу света.

Существовало 2 теории: Ньютон считал, что свет=поток частиц

Гюйгенс, что свет=волна, распространяющ. Со скоростью V=c/√εμ

Док-во теории Ньютона: преломление и отражение света

Док-во теории Гюйгенса: интерференция, дифракция, поляризация

Свет имеет корпускулярно-волновую природу!

Свет-Э-м излучение, воспринимаемое чел.глазом. Длина волны видимого

света от 0,38 до 0,76 мкм. 

Фотометрия-раздел физ.оптики, изучающ.изменен Э-м излуч.оптич.диспазона

Майкельсон установил, что 1)Скорость света в вакууме больше,

чем в др.средах  2)Скорость света на зависит от скорости его источника

26. Световой поток. Сила света

1)Световой поток: Ф=PV  Ф=IΩ  [Ф]=Лм (люмен). Это мощность видимой части

излучения, распространяющегося внутри телесного угла. Оценивается по

действию этого излучения на норм.глаз.

1 люмен=сила света,испускаемая с поверхн.S=1/60000 м2 полного излуч.

в перпенд.направлении при t излучателся=tзатвер.платины при p=101325 Па

2) Сила света: I=Ф/Ω  I=Ф/4П   [I]=Кд (Кандела) Это свечение источ.видимого

излуч. В не котор.направл.

Точечный источник света-если его размеры принебрежимо малы по сравнен. С расст,

на котором оценивается его действие.  

Ω=4Пср — угол, охватывающий все пространство вокруг ТИ.

Телесный угол-отношение площади поверхности, вырезанной на сфере конуса

с вершиной в т.О к квадрату радиуса сферу.  [ Ω ] =ср

1ср=телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности

сферы S=S квадрату со стороной=R сферы.

27. .Законы освещ. Светимость звезд. Абсолютная звезд.велич

E=Ф/S  [E]= лм/м2 = лк(люкс)  1люкс-освещен,созд.свет.потоком 1 люмен при

равномерном его распределении по S=1м2

1ый закон:освещен.в кажд.точке поверх,на которой перпен.падает свет, пропорц.

Силе света и обр.проп.квадрату расстояния до ист. E=I/R2

док-во: E=Ф/S=I Ω/4ПR2=I4П/4ПR2=I/R2

2ой закон: Освещен. Поверхн.,создав.|| лучами прямопроп.cos'у угла падения лучей

E=I/R2 * cosa  док-во Ф=ES Ф=EoSo  So=Scosa  Ф=EoScosa  ES=EoScosa  E=Eocosa

т.к So перпен. No, Eo=I/R2

Звезд.велич: m=-2,5lgФ+C  Если наблюдатель находится на R расстоянии, окружим

звезду сферой радиусом R, то Ф=L/S=L/4ПR2  m=-2,5lgL/4ПR2+C

Абсолютная зв.велич-зв.велич,которую имела бы звезда на R=10 ПК

M=-2,5lgL/4П100 + C   -2,5lgL/4П100 + C + 2,5lgL/4ПR2 – C = -2,5lgL+2,5lg4П100+2,5lgL-

-2,5lg4ПR2 = 2,5lg4П+2,5lg100-2,5lg4П-2,5lgR2 = 2,5*2-2,5*2lgR=5-5lgR  M=m-5lgR+5

28. Принцип Гюйгенса. Док-ва законов отражения

Принцип Гюйгенса:каждая точка среды,до которой вошло возмущение, сама становит-

ся источ.втор.волн. Законы отраж:1)Падающ.луч,отражен.луч и перпен,восставленный

в .падения луча к границе 2х сред, лежат в 1 плоскости. 2)a=b

док-во: плоская волна,огранич.лучами АO и BC падает на гран.разд.2х сред MM'

Угол паден-угол a между перпенд. NN1 и падающим лучом AO к поверхности MM'

Фронт волны OC достигнет MM' в .О. Когда луч BC придет в .D, около .О возникнит

сферическая волна радиуса OF=CD. Построим огибающую DF вторичных сферических

волн. Она=касательной,провед.из .D к полусфере в точке O и к любой другой полусфере.

т.е касательная DF=фронт плоской отраженной волны. Луч, отраженный в .O, пойдет

отратно под углом b и перпендик. Фронту волны DF. OFD и OCD имеют

равные катеты OF=CD и общ.гипотенузу OD. т.е угол FDO=углуCOD =>а=b чтд

29. Док-ва законов преломления. Физ.смысл n. Полное отражение.

Законы преломл.:1)Падающ.луч,преломленный.луч и перпен,восставленный

в .падения луча к границе 2х сред, лежат в 1 плоскости.  2)отнош sin угла падения

к sin угла преломл=пост.велич.для данн.2х сред.  sina/siny=n

док-во: Свет.волна,огранич.AO и BC(||ы| имеет скорость света в среде V1 во второй V2

Фронт волны JC достигает раздела 2х сред в .O. Около .O будет распростр.сферич.волна

со скоростью V2.  Расстнояние CD свет пройдет за t=CD/V1 Во 2ой среде OF=V2t

Построим касательн.DF, исход.их .D к сфере OE=OF=V2t. Угол y = дополняющий до 90' углов

AOC и NOD, поэтому угол COD=a. Рассмотрим ODF и N1OF. Эти углы= как углы со взаимно

перпендик.сторонами, а угол N1OF-угол y. У треуг.OCD и ODF OD-общая. То CD=OSsina

OF=ODsiny  CD/OF=sina/siny  т.к CD=V1t  OF=V2t, то CD/OF=V1/V2. Приравнивая,

 sina/siny=V1/V2=n

Полное отражен.когда свет распр.из более плотной в менее.  sina/siny=n2/n1  n2=1(возд)

sina/siny=1/n1  sin90'=1  sinao=1/n1  При a>ao преломлен.НВ = полное отражен.

N-относит.показат.преломл-пок.прелом.2ой среды относит.1ой.  Физсмысл:n-отношен.

Скоростей света в средах на границе между которыми происходит преломление.

n=V1/V2  т.к V1=c/n1  V2=c/n2  n=cn2/n1c=n2/n1  n1=c/V1  n2=c/V2-абс.пок.прел.

30. Интерференция.Когерентность.Монохроматичность

Интерференция-явление взаимного усиления и ослабл.колебан.

в разных точках среды,в рез-те наложен.когерентных волн

Принцип суперпозиц.:напряженность электрич(магнитного)поля

2х свет.волн, прох.через 1 точку,равна векторн.сумме эл(магн.)полей

каждой из вол в отдельн.: Амплитуда при слож.плоских когер.волн:

A2=A12+A22+2A1A2 * cos(u2-u1). Услов.MAX:б=2k(λ/2)=kλ

Услов.MIN:б=(2k+1) λ/2(нечет.число полуволн)

Монохроматич.волны-волны одной определен.частоты(дл.волны) и

пост.амплитуды

31. Дифракция света. На щели в || лучах

Дифракция-огибание волнами краев препятствий, размеры которых

~с длиной волны. Дифр.реш-совокупн.big числа узких щелей,

разд.непрозр.промеж. Формула дифр.реш:dsina=kλ (k=порядок MAX)

Для определ.рез-та дифр. В точке пространства-разбить волн.поверх

на отдельн.участки — зоны Френеля

Пусть на узкую щель, располож.на преграде MN, падает монохр.волна

Щель можно рассматр как множест.точечных когерентных источн.света.

Линза соберет лучит в F. Сюда они придут в одинак.фазе+усилят др.др.

Лучи, идущ.под углом a,линза собер.в P. Проведем перпенд AC к напр.

распростр.вторич.волн. Между лучами, идущих от A и B, обр.разн.хода

BC=asina. Отложим отрезк=половине λ на BC=б. Через эти точки провед.

Плоскости,||AC. Число зон зависит от λ и a. Четное число=MIN

Условие MIN asina=kλ Условие MAX BC=(2k+1)λ/2

32. Дисперсия. Цвета тел. Виды спектров

дисперсия-зависим. от λ скорости света в веществе, т.е показат.преломл.

Абсол.пок.прел: n=c/V;  nф=C/Vф ; nк=c/Vк ; nфVф=nкVк  nф/nк=Vк/Vф

т.к Vк>Vф, то nф>nк для одной среды.  νф>νк   λк> λф

При перех.в др.среду V и λ изменяется ν=const

Спектры: непрерывный, линейчатые, полосатые.  Спектр излуч-совокупн

 ν( λ),содерж в данном вещ-ве

Цвета тел обусловл. его окраской, свойствами поверх, св-ми ист.света.

Цвет тела объясняется теми цветами, которое оно отражает

33. Спектр.анализ. Фраунбофер.линии. Эффект Доплера-Физо

Спектр.анализ-исследов хим.сост.вещ-ва по спектру испуск&поглащен.

Фраунгоферовы линии — темные полосы в спектре звезд (вещ-ва в

атомосфере сами поглащают характерные для него лучи)

Приборы: спектроскоп (столик с призм, 2 линзы, трубки).Лучи станов.||

в линзе, затем-преломляются призмой и видны в выходе. Монохроматор-

выделяет пучек монохроматич.лучей.

Эффект Д-Ф если ист.света и приемник сближ-линии смещены к красному

34. Э-м волны в различных... \\\название:длина волны:частота///

Радиоволны: 103-10-4: 3*105-3*1012

ИК: 5*10-4-8*10-7:6*1011-3,75*1014

Видимое:8*10-7-4*10-7:3,75*1014-7,5*1014

УФ: 4*10-7-10-9:7,5*1014-3*1017

Рентген:менее 6*10-12: более 5*1019

Закон Мозли: частота спектров возраст.с увелич.порядков.номера элемента

35. Тепловое излучение.Закон Кирхгофа. Стефана. Вина

Хар-ки тепл.изл: 1)поток излуч: Фс=W/t  [Ф]=Дж/с

2)Энергетич.счетимость Rc=Ф/S  [Rc]=Вт/м2

3)Спектральн.плотн.энергетич.свет.:Гл=.Rc/.λ  [Гл]=Вт/м2*м=Вт/М3

4)Коэф.поглощ α=Фе'/Фе 5)Коэф.погл.для дан.интер.длин волн α1=.Ф'еλ/.Феλ

Закон Кирхгофа: rλ1/αλ1 =rλ2/αλ2  = f(λ, T)

Закон Стефана:Rc=δT4 ; δ=5,67*10-8 Вт/м2*К4 Закон Вина:λ=с'/T ; c'=2,898*10-3 м*К

36. Квантовая гипотеза Планка. Квант.природа света. Фотоны

E=hν – энергия Планка  h=6,63*10-34 Дж*с  ω=2Пν =>E=hω  h=1,06*10-34 Дж*с

Энергия Эйнштейна: E=mc2   и E=hν  m=hν/c2  λ=c/ν, то m=h/ν*c

импульс фотона: p=mc  p=hν/c2 *c =hv/c  или p=h/ λ ; чем больше  λ, тем больше p

37. Внешн.фотоэффект.Законы Столетова

Фотоэлектрич.эффект-вырывание e' из атомов или молекул под действием света

Внешний-если e' вылетает за пределы вещ-ва, внутренний-остается

Законы фотоэфф: 1)Max Eк фотоэлектронов линейно возрастает с увелич. ν света

и не зависит от интенсивн.свет.волны   2)существует min ν или max λ свет.волны,

при которой возможен фотоэфф.(красн.граница)  3)Кол-во e', вырываемых светом

из катода за 1 сек прямопроп.поглощаемой за это время энергии свет.волны

Ф1>Ф2   Iн=kФ  k-фоточувствит.освещ.пластны  +2РИС

Сила тока насыщен.-возник.при освещ.монохром.светом, пропорц.световому

потоку, падающ.на катод.  eUз=me*V2e/2 , отсюда  Ve=√2еUз/me

e=1,6*10-19 Кл  me=9,1*10-31 кг

38. Уравнение Эйнштейна...Внутр.фотоэффект

Эйнштейн установил: 1)свет имеет прерывист.структуру 2)излуч.порция света сохр.

Свою индивид. 3)поглотится может только вся порция 4)интенсивность света опред.

Число e', выбившихся из Me 5)Скорость e' опр-я только ν 6)Для каждого Me есть

красная граница фотоэф.  Работы для выбивания e': Авых=hνmin ; ν=с/ λ, то Aвых=...

E кванта идет на вырыван. E' с катода и на сообщен.ему Eк              me=9,1*10-31 кг

Осн.ур-е Эйнштейна: hν=Aвых+me*V2e/2 или hν=hνmin+eUз    e=1,6*10-19 Кл

Внутр.фотоэф-под действ.света электропроводим. Вещ-в увелич.(free носители)

e' нужно сообщеть E, чтоб перевести его в зону проводимости  1эВ=1,6*10-19 Дж

Мехнанизм фотопровод:при освещ.поверх.фотопроводника,фотон отдает E

валентным e'

При освещ.поверхн, для которой hν<E активизации, фотоэффекта не будет

39. Эффект Комптона. Давление света. Хим.действ.света.

Фотоэфф-взаимод.гамма кванта с вещ-вом, когда γ квант исчезает и передает

свою E и p электронам и атомам. Фотоэф. Невозможен на free e'

Падающ.волна частотой ν вызывает вынужд.колеб e' той же частоты

Эти e' излучают вторичные Э-м волны с ν=ν'=рассеянное излучение

Угол рассеивания = Θ   λ рассеян.излуч= λ'=c/v' ,т.к  v'<v, то  λ'> λ

Закон сохр.E для фотона: hv+Eo=hv'+E   Eo=moc2

Закон сохр.импульса для фотона: p+0=p'+pe  ;  p=hv/c ; p'=hv'/c ; p=h/ λ ; p=h/ λ'

Измен. λ рассеян.из: .λ= λ'- λ=2 λк sin2 Θ/2  .λ завис.от  Θ, не зав.от  λ пад.вещ-ва

λк=h/me*c   λк=6,63*10-34/9,1*10-3 * 3*108 = 2,4*10-10 — Комптоновская  λ электрона

e',на котором рассеив.γ квант получ E=разности E падающ.и рассеив.квантов .E=hv-hv'

поглощ.света .p=mV отражен .p=2mV   .p=p2-p1=mV-(-mV)=2mV

Лебедев: 1)падающ.пучок света произв.давлен. Как на отраж,так и на погл.вещ-ва

2)давлен.света прямопроп.энергии падающ.света на ед.площади в ед.времени

Давление света: p=Ee*(1+ρ)/c  Ee-энергетич.освещ.поверхн.   Ρ-коэф.отраж.света

пусть на поверх S падает n фотонов, то  ρN-отразится, (1- ρ)N-поглотится

p фотона: hv/c, то  hvN/c  -  hvρN/c  -импульс поглощ.фотонов

2hv/c  *   ρN   - импулься отражен.фотонов

2hv/c *  ρN  +   hvN/c   -  hvρN/c  = hvρN  +  hvN/c   =  hvN/c   *  ( ρ+1)-полный импульс

Свет.давлен: p=p/S = hvN/cS *  ( ρ+1)  p=Ee/c  *  ( ρ+1)

40. МОДЕЛИ АТОМОВ РЕЗЕРФОРДА И БОРА. ПОСТУЛАТЫ БОРА.

Резерфорд предложил планетарную модель строения атома: весь + заряд и

масса атома-в ядре, вокруг него движутся e. Однако по моделе Резерфда,

e через некоторое время должен упасть на ядро, чего не должно быть.

Бор ввел идеи квантовой теории в модель Резерф. 2 положения Бора:

1)e могут двигаться в атоме только по опред.орбитам,находясь на которых,

они,несмотря на наличие у них a, не излучают. 2)Атом излуч.или поглощ.

квант Э-м энергии при переходе e из одного стационарного состоян.в другое

Орбиты e опр-я условием: meVnrn=nh/2П   На e со стороны ядра действ.кулун.сила

(1)mV2/rn=1/4Пεo* e2/rn2  Правило квантования:  meVnrn=nh/2П, отсюда Vn=nh/2Пrnme

Подставим это в (1):m*n2 h2/rn4П2rn2me2 = e2/4Пεorn2  отсюда, rn=n2  *  h2εo/mee2

если n=1,то rб=0,528*10-10=R Бор.орб.-MIN расст,до которого e может прибл.к ядру

41. УРОВНИ E В АТОМЕ. ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПКТРЫ

(3)Полная E атома=Eк+Eп  Eк=mV2/2   (2)meVn2/rn=1/4Пεo* e2/rn2  Найдем отсюда Vn2:

Vn2=e2/4Пεo rn me Подставим в (2): Eк=me* e2/4Пεo rn me2 = e2/8Пεo rn  ;Eп=-1/4Пεo * e2/rn

Подставим в (3):E=e2/8Пεo rn -  e2/4Пεo rn  =  e2/8Пεo rn  -  2e2/8Пεo rn  = -e2/ 8Пεorn

E на любом энергетич.уровне: -e2/ 8Пεorn = -e2*П*me*e2/ 8Пεon2*h2*εo = -me*e4/8h2εo2n2

En=-1/n2  *  me*e4/8εo2h2    ЛИНЕЙЧАТЫЕ СПЕКТРЫ:При переходе e с одного

энерг.уровня на другой, выделяется или поглощ.квант E:   

hv=E2-E1 ; E2= -1/n2 * me*e4/8h2εo2  ; E1= -1/n2  * me*e4/8h2εo2 ,

то hv=me*e4/8εo2h2 * (1/n12  -  1/n22),то v=me*e4/8εo2h3 * (1/n12  -  1/n22) -формула Байлера

R= me*e4/8εo2h3 – постоянная Ридберга = 3,29*1015

(4)v=R(1/n12  -  1/n22) ; v=c/λ – подст.в(4): λ=с/R(1/n12  -  1/n22) ,то 1/λ = R(1/n12  -  1/n22)/c

1/λ =1,097 * 107(1/n12  -  1/n22)  ;  n=1-серия Лаймана,n=2-серия Баймера,n=3-Пашема

42. ЕСТЕСТВЕННАЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ. ЗАКОН РАДИОАКТИВ.РАСПАДА

Естеств.радиоактивн-самопроизвольное превращение атомных ядер неустойчивых

изотопов в устойчивые, при этом — испускание частиц и излучение энергии

Закон радиоактивного распада: N=Noe-λt  e~2,72   Период полураспада-время,

за которое начальн. число атомов радиоакт. вещ-ва уменьш.в 2 р. T1/2=0,693/λ

Активность радиоактивного вещ-ва — число распадов ядер за 1 с  (в СИ: Беккерель)

Постоянная радиоактивного вещ-ва — вероятность распада каждого отдельного

атома за секунду (λ)  T=1/λ — среднее время жизни радиоакт. изотопа

43. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ...БИОЛОГ.ДЕЙСТВИЕ...

Методы: 1)Газоразр.счетчик Гейгера (регистрир. Бета-излуч, альфа — нет)

Состоит из: стеклян.трубка, внутри-метал.слой=катод, тонкая метал.нить-анод

Газ аргон. Основа работы-ударная ионизация.

2)Камера Вильсона. Состоит из герметич.закрытого сосуда, поршня, пары воды/спирта,

близкие к насыщен. Основа работы-конденсация перенасыщен.пара на ионах, с образован.

Капелек воды. Эти ионы создают трек.   3)Пузырьковая камера. Состоит из камеры с поршнем,

жидкого водорода/пропана, высокое давленик, предохраняющ.жидкость от закипания,t жидкости

>t кипен. При pатм. Основа работы-частица создает ионы, на которых возникают пузырьки пара.

4)Толстослойная фотоэмульсия. Основа работы-частица отрывает e отдельных атомов брома.

Эффект Вавилова-Черенкова:e, движущийся со скроростью Ue, обгоняет свое собственное

Э-м поле и начинает им тормозиться.

Биолог.действие: альфа-частицы проникают в кожу чел-ка на несколько микрометров и задерж.

Бета-частицы-на несколько миллиметров и поглощаются. Гамма частицы-не задерж.

Экспозиционная доза излучения-мера ионизации воздуха под действием данного излучения.

В СИ (Кл/кг)  Биологическая доза облучения: Dб=kDo для гамма-лучей,e, рентген.лучей, k=1

для медлен.нейтронов, k=5, для быстрых нейтр, и альфа частиц, k=10

44. СТРОЕНИЕ АТОМНОГО ЯДРА. ДЕФЕКТ МАССЫ. ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ

В 1932 году ученым Д.Д. Иваненко предоложил протонно-нейтронную модель атома: ядро

состоит из протонов и нейтронов. Массовое число-сумма нейтронов и протонов: A=N+Z

У всех хим.элементов есть изотопы, т.е ядра, имеющие один и тот же Z при разл. A

Физич.свойства изотопов отличны от стабильных элементов.

Радиус атомных ядер=линейные размеры области, где действуют яд.силы.  

Энергия связи ядра — энергия, которая нужна для расщепления ядра на нуклоны.

Ecв=.mc2  Дефект массы-разность между суммой масс протонов и нейтр.

И массой составленного из них ядра: .m=Zmp + Nmn – Мя ; Мя<Zmp + Nmn

Удельная энергия связи-энергия, приходящ.на 1 нуклон: .Eуд=.Eсв/A

45. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ. ПРАВИЛА СМЕЩЕНИЯ.

Св-ва яд.сил: 1)=сила притяж 2)короткодейств.силы 3)св-ва зарядовой независимостью

4)не центральные 5)обладают св-ми насыщения.

Правила смещения: 1)альфа распад: на 2 клетки влево по табл.Менд:

azX-> A-4Z-2Y + α + (hv) ,т.е альфа распад уменьшает число ядра на 4, а заряд — на 2

2) бета-распад: на 1 клетку вправо:  AZX-> AZ+1Y+0-1e  т.е массовое число ядра не изменяется.

Вместе с e, из ядра вылетает еще одна частица — нейтрино. Она не имеет заряда и массы

покоя, но имеет спин, равный спину e +- ½  Распределение E между e и нейтрино:

Eбета=Ev=Emax

При прохожд. Бета-частиц через вещ-во, они теряют свою T на ионизацию и тормоз.излуч.

47. Виды космич.излучения. Эл.частицы, их классификация

космич.излучение бывет первичным и вторичным. Первичное-галактическое проис-

хождение. Энергия частич — 1010 Эв. Более 90% первичного излучения=протоны.

Вторичное изл-когда первичные частицы сталкиваются с ядрами атомов в слоях

атмосферы Земли. С.Пауэлл открыл особые частицы — Пионы. Они образуются,

когда первичное излуч.взаимодействует с атомными ядрами.

В 1900 г. Планк открыл фотоны (его масса=0, он может существ. только в движении.)

Резерфорд открыл протон(1911 г.). Андерсон открыл позитрон-в составе космич.лучей

В 1932 г. открыт нейтрон, в 1931-1935 открыт нейтрино. Андерсон и Ниддермейер

открыли мюоны, Пауэлл-П-мезоны. Открты резонансы-частицы с очень малым времен.

Жизни. Каждой элем.частицы соответствует свою античастицы-заряд противипол.знака

4 типа взаимодейств.частиц: сильное,слабое,Э-м,гравитационное. Хар-ки эл.частиц:

масса,спин,электр.заряд,время жизни. Частицы делятся на лептоны(легкие),мезоны

(средние),барионы(тяжелые). В 1964 г. открыты Кварки-из них состоят все мезоны

и барионы.

48. Ядерные реакции. Деление тяжелых атомных ядер. Упр.цеп.реакция

Яд.реакции — превращение атомных ядер при из взаимодействии друг с другом и с

ядерными частицами.Экзотермические-выделение энергии. Эндотерм.-поглощение.

A+a->C->B+b  C – новое ядро, b+B- продукты реакции. Первая ядерная реация:

147N+42a->189F->178O+11p Ядерные реакции классифицируются: 1)по E вызывающих их

частиц 2)по виду участвующих в них ядер  3)по природе бобмардирующ.частиц 4)по

характеру ядерных превращений.  В 1932 г. -доказано существование в ядре нейтронов

94Be+42a->146C+10n  Нейтрон радиоактивен. Период его полураспада 12 мин.

Искусственная радиоактивность-при добавлении в легкие ядра избыточных нейтронов.

AzX->AZ-1Y+0-1e+v – происходит бета радиоактивность. При бомбардировке урана(U)

происходит деление его ядер на 2 осколка+выделение энергии. Если кулоновские

силы отталкивания между протонами<ядерных сил — ядро излучит квант или нейтрон

и на распадется. Если силы отт.>ядерных сил — ядро разделится на 2 части. + из ядра

вылетают 2-3 нейтронов. Осколки радиоактивны. Управляемая Цепная яд.реакция-в яд.

Реакторах. Топливо-Уран 235. Коэффициент размножения нейтронов: k=Ni/Ni-1

49. Термояд.синтез

Это получении энергии при слиянии легкия ядер в тяжелые. Для реакций нужна большая T.

В рез-те слияния — выделение энергии. Водородная бомба: 31H+21H->42He+10n. Проблема-

получить высокую T и удержать ее до 1/10 с.

50. Строение Солнца и звезд.

Основа — термояд.реакции. Топливо-Водород и гелий. Солнце состоит из: зоная яд.реакц.,

зона переноса энергии излучением, Фотосфера,Хромосфера,корона.

4 ядра водорода превращаются в 1 ядро гелия: 11H+11H->21H+01e+v

                                                                                  21H+11H->32He+y                   

                           Протон-протонный цикл ->           32He+32He->42He+211H

+РИС НА СТР.418

51. Наша звездная система-Галактика...

Млечный путь-светлая серебристая полоска на небе. Ядро-гигантское шаровое скопление.

T обращения Солнца вокруг ядра Галактики-200 млн.лет Скорость=220 Км/с

Виды галактик:спиральное,эллиптическое,чечевицеобразные,иглообразные,неправильные

Радиогалактики-излучают радиоизл. Квазары-излучают Э-м излуч. Закон Хаббла: V=HR

H=50-80 км c-1  Мпс-1