Учимся вместе

Основы специальной теории относительности.

1. Принцип относительности: любые физические процессы протекают одинаково в различных инерциальных системах отсчёта (при одинаковых начальных условиях).

2. Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника и наблюдателя.     с = 3·108 м/с
Следствия из постулатов теории относительности.

1) Относительность расстояний – длина тела сокращается в направлении движения.

а) υ≪с, то l = l0               б) υ ≈ с, то  l < l

2) Относительность промежутков времени – в движущихся системах отсчёта время течёт медленнее.

а) υ≪с, то τ = τ0               б) υ ≈ с, то τ > τ

 

3) Релятивистский закон сложения скоростей.

а) υ ≪ с и υ₁ ≪с, то   б) υ₁ = с, то υ₂ = с, где
υ – скорость подвижной системы отсчёта относительно неподвижной
υ1 – скорость тела относительно подвижной системы отсчёта
υ2 – скорость тела относительно неподвижной системы отсчёта

4) Масса тела.

а) υ ≪ с, то  m = m               б) υ ≈ с, то m > m

 

5) Импульс тела.

 

 

 

6) Связь между массой и энергией. 

Энергия покоя тела  Е = mс²
Вещество имеет массу и обладает энергией; поле имеет энергию и обладает массой, и они могут переходить друг в друга.

Основной закон релятивистской динамики 

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 Основы специальной теории относительности (ссылка на файл будет указана ниже).

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).