Учимся вместе

Физика атома и атомного ядра.

Опыты Резерфорда:

Планетарная модель атома:

d_ядра ≈ 10^-14 ÷ 10^-15 м

d_атома ≈ 10^-10 м

m_p / m_n ≈ 1836,1

M_a ≈ M_я

Постулаты Бора

1. Постулат стационарных состояний:

Атомная система может находиться только в особых стационарных, или квантовых, состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия Е_n; в стационарном состоянии атом не излучает.

2. Постулат об излучении (поглощении) света:

Излучение (поглощение) света происходит при переходе атома из одного стационарного состояния с энергией E_k в другое стационарное состояние с энергией Е_n. Энергия излученного (поглощённого) фотона равна разности энергий стационарных состояний.

Теоретическая модель атома водорода

Правило частот:  |E_k – Е_n|= hν_kn

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Физика атома и атомного ядра (ссылка на файл будет указана ниже).

Квантовая физика.

Гипотеза Планка - атомы излучают электромагнитную энергию отдельными порциями квантами.

Фотон - световая частица, квант электромагнитного излучения

где Е – энергия фотона, h - постоянная Планка, h = 6,62∙10^-34 Дж∙с

Свойства фотонов:

• электрически нейтрален (q = 0);
• существует только в движении  m0 = 0 (m0  - масса покоя фотона);
• скорость движения равна скорости света (с = 3∙10⁸ м/с).

Т. к.  Е = mс²   m = E / c² = hν / c² = h / cν ; р = mс = hν / c = h / λ; λ = h / p,  где

m - масса фотона, р - импульс фотона,  λ - длина волны фотона

Доказательства корпускулярных свойств света:

1. Фотоэффект – явление вырывания электронов из вещества под действием света.

1) схема опыта Столетова.

2) график зависимости фототока от приложенного напряжения

1) кривая 2 соответствует большей интенсивности светового потока.

2) I_н1 и I_н2 – токи насыщения,

3) U_З – запирающий потенциал.

Законы фотоэффекта.

I закон Столетова: cила фототока (число фотоэлектронов за 1с) прямопропорционально интенсивности падающего света.

IIзакон Столетова: максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно зависит от частоты и не зависит от интенсивности света.

IIIзакон Столетова: каждому веществу соответствует минимальная частота света, называемая  красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен.

уравнение Эйнштейна для фотоэффекта: hν = А_В+ (m_eV²) / 2

А_В= h∙v_min = hc / λ_mах; v_min= A / h ,   λ_mах = c / v_min , где А_В - работа выхода электроновνmin (λ_mах)– частота (длина волны ) красной границы фотоэффекта

Eк = m_eV² / 2 = eUз           

где Ек – кинетическая энергия фотоэлектронов
Uз – задерживающее напряжение - напряжение, при котором фототок прекращается

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Квантовая физика (ссылка на файл будет указана ниже).

Электромагнитные колебания и волны.

Электромагнитные колебания – это процесс периодического изменения электромагнитных величин, характеризующих ускоренное движение электрического заряда.

Амплитуда – это максимальное значение (по модулю) изменяющейся физической величины.
Период – это время совершения одного полного колебания.    СИ [Т]= 1 c
Частота – это число колебаний за одну секунду.                     СИ   [ν]= 1 c^-1 = 1 Гц 

Циклическая частота – это число колебаний тела за 2π секунд. [ω] = 1 рад/с

 ω = 2πν = 2π/T

Формула Томсона для колебательного контура 

 W_э = (Cu²) / 2; W_м = (Li²) / 2; (Cu²) / 2 +  (Li²) / 2 = const; W_э + W_м = W_эmax = W_мmax

Если R ≠ 0, то наблюдаются затухающие колебания.   W_эл = Q Если R=0, то наблюдаются гармонические колебания.

Гармонические колебания -  колебания заряда на конденсаторе, которые происходят по закону косинуса (или синуса).

q = q_mcos ωt q_m= CU_m – амплитуда заряда

i = q´  производная

i = I_m cos (ωt + π/2) I_m = q_mw - амплитуда силы тока

u = U_mcos ωt         U_m =q_m/С - амплитуда напряжения

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Электромагнитные колебания и волны (ссылка на файл будет указана ниже).

Волновая оптика.

Свет – электромагнитные волны, длины волн которых удовлетворяют условию 
4,5·10^-7 м  <  λ света <  7,5·10^-7 м
Дисперсия – зависимость показателя преломления света от частоты колебаний. 
При переходе волны из одной среды в другую частота волны не изменяется: ν = const в вакууме:  λ = c / ν   в среде λ = v /ν ⇒ λ / λ = c / v = n

Следствием дисперсии является разложение белого (полихроматического) света в спектр.

Принцип Гюйгенса – Френеля:
 

• каждая точка среды, до которой дошло волновое возмущение, становится точечным источником вторичных волн (Гюйгенс).
• возмущение в любой точке пространства является результатом интерференции когерентных вторичных волн (Френель).

Интерференция света – сложение когерентных волн, в результате которого в пространстве возникает устойчивая во времени картина усиления или ослабления результирующих колебаний.

Когерентные волны (источники) имеют одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз их колебаний (Δφ=const, ν₁=ν₂)

d₁ - путь волны от источника 1;
d₂ - путь волны от источника 2;
Δd - разность хода волн.

условие максимумов:     Δd = kλ = 2k (λ / 2) условие минимумов:    Δd = (2k+1) (λ / 2)

где k = 0; ±1; ±2; ±3; …  - порядок максимумов или минимумов.

Дифракция – огибание волнами препятствий, размеры которых соизмеримы с длиной волны.

Дифракционная решётка – оптический прибор, имеющий совокупность большого числа очень узких щелей.

d - период  решётки (ширина щели + расстояние между щелями)

d = 1 / N, где N- число щелей на единицу длины.

условие главных максимумов  d∙sinφ = kλ

условие минимумов     d∙sinφ = (2k+1) (λ / 2)

Поляризация - явление выделения поляризованного света из естественного. Свет (электромагнитные волны) содержит волны со всевозможными направлениями вектора Такой свет неполяризован.  Поляризация – доказательство поперечности электромагнитных волн.
 

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Волновая оптика (ссылка на файл будет указана ниже).