Резонанс

Резонансом називають явище швидкого зростання амплітуди вимушених коливань якої не будь системи, коли частота змушуючої сили наближається до резо­нансної частоти системи.

Резонансна частота системи дорівнює частоті її вільних коливань; коли сили опору малі, то можна вважати, що вона дорівнює власній частоті.

Явище резонансу можна спостерігати і за допомогою маятника, підвішеного на нитці, якщо періодично розгойдувати точку підвісу в такт з вільними коливаннями маятника.

Використання та усунення резонансу в техніці

Амплітуда коливань системи під час резонансу великою мірою залежить від сил опору середовища і тертя. Чим менші ці сили, тим більша амплітуда коливань системи. Особливо великі амплітуди коливань під час резонансу бувають тоді, коли сили опору малі. У цьому разі коливання під час резонансу можуть зруйнувати всю коливну систему.

21. Практичне значення резонансу в природі і техніці дуже велике. Резонанс буває не тільки в механічних явищах. Його використовують в електротехніці, оптиці, ядерній фізиці. На резонансі ґрунтується робота радіоприймачів, телевізорів тощо.

Часто резонанс завдає і шкоди. Наприклад, при певних частотах звуку корпус радіоприймача іноді деренчить, передчасно спрацьовуються фундаменти, на яких установлюють машини, що працюють ритмічно, тощо. В авіації явище резонансу може призвести навіть до руйнування літака під час його польоту. Тому нові моделі літаків випробовують на різних режимах роботи двигунів і різних швидкостях польоту в найрізноманітніших умовах.

48. Природа звуку. Звукові хвилі. Швидкість поширення звуку в різноманітних середовищах: Швидкість поширення звуку в повітрі при 0 °С дорівнює 332 м/с і зростає при підвищенні температури. Швидкість звуку залежить від середовища. Наприклад, швидкість звуку у воді становить 1450 м/с, а в сталі 5 000 м/с.
Сила і гучність звуку: Одна з якостей звуку, які ми відрізняємо — це його гучність. Гучність звуку — поняття суб'єктивне, той самий звук одній людині може здаватися гучним, а іншій — тихим.
Об'єктивною оцінкою гучності є інтенсивність (або сила) звуку. Інтенсивність звуку вимірюють енергією, яку переносять звукові хвилі за одиницю часу через одиницю площі поперечного перерізу, перпендикулярного до напряму поширення хвиль. (Позначають літерою – І, одиниця вимірювання – ват поділений на метр квадратний (Вт/м2)) (N - потужність джерела звуку).
Висота тону і тембр звуку: Звук, який відповідає точно певній частоті коливань, називають тоном. Якість звуку, яка визначається частотою коливань, характеризують висотою тону, при цьому більшій частоті коливань відповідає вищий тон або вищому тону відповідає коротша довжина хвилі.
Якість звуку, яка дає змогу визначати джерело звуку, називають тембром.
Відбивання і поглинання звуку: Відбивання звукових хвиль від межі поділу двох середовищ має дуже велике практичне значення. Цікавий випадок відбивання звуку можна спостерігати, коли відбивна поверхня розміщена перпендикулярно до напряму поширення хвиль. У цьому разі звукова хвиля, відбившись, повертається назад до свого джерела.

Повертання звукової хвилі до свого джерела після відбивання називається луною
Ультра та інфразвуки і їх застосування в техніці: Механічні хвилі з частотою коливання, більшою від 20 000 Гц, людина не сприймає як звук. їх називають ультразвуковими хвилями або ультразвуком.
Ультразвукові хвилі можуть поширюватися на значні відстані тільки в твердих тілах і рідинах. Оскільки енергія, яку переносять хвилі, пропорційна густині середовища і квадрату частоти, то ультразвук може переносити енергію, набагато більшу, ніж звукові хвилі.
Властивості ультразвуку використано в ехолоті —приладі для визначення глибини моря.
Механічні хвилі з частотою коливань, меншою від 16 Гц, називають

інфразвуковими хвилями або інфразвуком.

49. Електромагнітні коливання. Коливальний контур: Для отримання електромагнітних коливань утворюють коливальний контур. У найпростішому випадку коливальний контур складається із паралельно з’єднаних котушки індуктивністю L і конденсатора ємністю C.
Коливання в ідеальному контурі(R=0) є гармонічними, тобто описуються за законом синуса або косинуса.
Затухаючі електромагнітні коливання: Реальний контур завжди має активний опір, а отже існують втрати енергії і вільні коливання завжди є затухаючими.
Електричний резонанс, резонансна частота коливань: Якщо частота вимушених коливань наблизиться до власної частоти контуру настає електричний резонанс тобто різко зростає сила струму і відповідно напруга на активному опорі. (зростання можливе у сотні разів!)

50. Електромагнітні хвилі. Електромагнітні хвилі; їхні властивості, швидкість поширення у різних середовищах: Електромагнітною хвилею називають електромагнітні коливання, які поширюються у просторі із скінченою швидкістю.
Випромінюють електромагнітні хвилі відкритим коливальним контуром, тобто контуром, в якому пластини конденсатора розсунуто на порівняно велику відстань.
Електромагнітні хвилі поширюються у вакуумі та у середовищі.
Найбільшою є швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі. Вона складає приблизно

300000км/с. Цю швидкість називають швидкістю світла.
Швидкість поширення електромагнітних хвиль у середовищі завжди менша ніж у вакуумі і залежить від електричних та магнітних властивостей самого середовища.
Величину, яка показує у скільки разів швидкість поширення електромагнітних хвиль у вакуумі більша ніж у середовищі, називають абсолютним показником заломлення даного середовища.
Поняття про радіолокацію: Відбивання електромагнітних хвиль від корабля встановив у 1897 р. під час дослідів з радіозв'язку О. С. Попов. Радіолокація — виявлення і визначення місцеположення в просторі тіл, які відбивають електромагнітні хвилі.
Дія радіолокаційної установки ґрунтується на вловлюванні «електромагнітної луни», тому така установка повинна випромінювати електромагнітні хвилі і вловлювати їх після відбивання.
Стільниковий зв’язок: Стільнико́вий зв'язо́к — один із видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа. Особливість стільникового зв'язку полягає в тому, що зона покриття ділиться на «стільники», що визначається зонами покриття окремих базових станцій. Стільники частково перекриваються й разом утворюють мережу. На ідеальній (рівній і без забудови) поверхні зона покриття однієї базової станції являє собою коло, тому складена з них мережа має вигляд шестикутних зон.
Супутникове телебачення: Супу́тникове телеба́чення — система передачі телевізійного сигналу від передавального центру до споживача через штучний супутник Землі, розташований на геостаціонарній навколоземній орбіті над екватором.

51. Змінний струм. Поняття про генератори змінного струму: Змінним струмом називають такий струм, який періодично змінюється за значенням і напрямом. Найпростішим є гармонічний, або синусоїдний, закон зміни. Електричні машини в яких механічна енергія перетворюється в електричну, завдяки явищу електромагнітної індукції, називають індукційнимиь генераторами.
Діючі значення сили струму та напруги: Ефективним (або діючим) значенням сили змінного струму називають силу постійного струму I, який за один період змінного струму виділяє стільки ж тепла, скільки змінний виділяє за той самий час.

Повний опір в колах змінного струму: У колі змінного струму заряд конденсатора (q=C*U) внаслідок зміни напруги безперервно змінюється. Сила струму буде тим більша, чим більша ємність конденсатора і чим частіше він перезаряджається, тобто чим більша частота змінного струму.
Індуктивність ємність у колі змінного струму: Опір, зумовлений наявністю електроємності в колі змінного струму, називають ємнісним опором Хс.
Очевидно, що котушки індуктивності є дуже великим опором для струму високої частоти і невеликим для струму низької частоти, а конденсатори — навпаки. Індуктивний ХL і ємнісний Хс опори називають реактивними.

Якщо індуктивний опір кола дорівнює ємнісному, то в колі буде резонанс, при цьому реактивний опір кола дорівнює нулю, повний опір кола - активному опору.

Резонанс напруги: В електротехніці резонанс в колі послідовно з'єднаних опорів, ємності та індуктивності назвали резонансом напруг, бо напруга на котушці індуктивності і конденсаторі в резонансі може значно перевищувати напругу на вході кола.
Трансформатори: Прилад для перетворення напруги і сили змінного струму при незмінній частоті називають трансформатором.
Трансформатор складається із замкнутого осердя, виготовленого з м'якої сталі або фериту, на якому є дві ізольовані одна від одної котушки (їх називають обмотками) з різним числом витків.
Первинну обмотку вмикають у мережу змінного струму, а вторинну — з'єднують із споживачем.
Режим роботи трансформатора при розімкненому колі вторинної обмотки називають холостим ходом трансформатора.
Якщо число витків у вторинній обмотці N2 більше, ніж у первинній N1, то трансформатор називають підвищувальним, а якщо N2 менше, ніж N1,— знижувальним.

53. Між двома довільними точками однорідного середовища світло поширюється по найкоротшій відстані із сталою швидкістю, яка залежить від електричних властивостей середовища. Дане твердження лежить в основі геометричної оптики – розділу оптики в якому рух світла можливо описувати за допомогою світлових променів, не враховуючи його фізичної природи. Фактично геометрична оптика розглядає закони, що описують явища які відбуваються на межі розподілу двох середовищ. 2. На межі розподілу двох оптично прозорих середовищ світло частково відбивається і частково переходить α β у інше середовище, змінюючи напрям І середовище поширення. Кутом падіння (α) ІІ середовище називають кут між падаючим променем та перпендикуляром, поставленим в точку падіння. Кутом відбивання (β) називають кут між відбитим γ променем та перпендикуляром, поставленим в точку падіння. Кутом заломлення (γ) називають кут між заломленим променем та перпендикуляром, поставленим в точку падіння відбуваються на межі розподілу двох середовищ. 3. Закони відбивання.. І. Падаючий промінь, відбитий промінь α β та перпендикуляр, поставлений в точку падіння, лежать в одній площині. ІІ. Кут падіння рівний куту відбивання (α = β) 4. При переході із одного середовища в інше світло змінює швидкість поширення, що в свою чергу призводить до зміни довжини хвилі та напрямку поширення. В такому випадку кажуть що промінь заломлюється. Зауважимо, що частота коливань залишається незмінною. І серед. Закони заломлення. ІІ серед. І. Падаючий промінь, заломлений промінь та перпендикуляр, поставлений в точку падіння, лежать в одній площині. ІІ. Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для даної пари речовин є величиною сталою, яку називають відносним показником заломлення 5. відносний показник заломлення визначається відношенням абсолютних показників заломлення і показує у скільки разів швидкість світла у першому середовищі більша за швидкість світла у другому середовищі 6. Повний математичний вираз для другого закону заломлення має вигляд:7. При переході променя із більш оптично густішого середовища в менш оптично густіше середовище існує кут падіння при якому промінь не переходить у менш оптично густіше середовище, а рухається по межі розподілу двох середовищ. Явище відбивання променя від межі розподілу двох оптично різних середовищ при його русі із більш І серед., оптично густішого у менш оптично густіше називають повним відбиванням ІІ серед. Кут, при якому відбитий промінь рухається по межі розподілу двох середовищ називають граничним кутом повного відбивання. 8. Закон заломлення для граничного кута повного відбивання має вигляд Якщо світло походить із довільного середовища у повітря то попередній вираз приймає вигляд: 9. Плоске дзеркало. Плоским дзеркалом називатимемо оптично прозоре плоско – паралельне середовище, в якому одна із площин повністю відбиває світлові хвилі.

54Лінзою називають однорідне оптично – прозоре середовище обмежене сферичними поверхнями. Збиральна лінза. 2. Оптичний центр лінзи – точка перетину головної оптичної осі та перпендикулярної до неї площини, що проходить через краї лінзи. 3. Через оптичний центр лінзи проходить безліч осей. 4. Промінь, що проходить через оптичний центр лінзи не заломлюється! 5. Промені, що ідуть паралельно оптичній осі, після проходження лінзи перетинаються в одній точці яку називають фокусом лінзи 6. Промені, що ідуть паралельно головній оптичній осі, після проходження лінзи перетинаються в одній точці яку називають головним фокусом лінзи (F) 7. Усі фокуси лінзи утворюють фокальну площину, яка перпендикулярна до головної оптичної осі.

Величину обернену до фокусної відстані лінзи називають оптичною силою лінзи

55Явище взаємного підсилення і ослаблення коливань у різних точках середовища внаслідок накладання когерентних хвиль називається інтерференцією. 2. Вивчаючи явище інтерференції, Френель розробив методи одержання когерентних джерел світла – когерентними можуть бути тільки промені, створені тим самим джерелом світла. Другою ознакою хвильової природи світла є явище дифракції. Дифракцією називають огинання хвилями перешкод. 10. Дифракція відбуватиметься за умови, що розмір перешкоди буде спів розмірний з довжиною хвилі -. 11. Явище дифракції на практиці зручно спостерігати за допомогою дифракційної решітки. Дифракційною решіткою називають велику кількість паралельних і дуже близько розміщених вузьких щілин, які пропускають або відбивають світло. Голографія – це відносно новий напрям в когерентній оптиці, розвиток якого пов'язаний з появою і вдосконаленням джерел когерентного випромінювання – лазерів. В голографії, як і у фотографії, вирішується питання записування інформації, яку несе світлова хвиля, відбита від об'єкта. Інформація про об'єкт міститься частково в амплітуді (амплітудна інформація), частково у фазі (фазова інформація). Прифотографуванні на фотопластині фіксується інтенсивність хвилі і тим самим реєструється амплітудна інформація про об'єкт. Фазова інформація при цьому втрачається. Проте якщо хвиля має високу когерентність, то на фотопластині можна записати як амплітудну, так і фазову інформації, застосувавши метод голографії («голографія» перекладається як «повний запис»).

У основі методу голографії лежить інтерференційний принцип, згідно з яким для виявлення фазової інформації, що міститься в хвилі, треба створити інтерференцію досліджуваної (об'єктної) хвилі з деякою допоміжною (опорною) хвилею. Амплітуда результуючої хвилі міститиме інформацію як про амплітуду, так і про фазу об'єктної хвилі. При цьому обидві хвилі, що інтерферують, повинні мати високу когерентність, щоб забезпечити достатньо чітку інтерференційну картину на фотопластині (голограмі).

Поляризація світла, одна з фундаментальних властивостей оптичного випромінювання (світла), що полягає в нерівноправ'ї різних напрямів в плоскості, перпендикулярній світловому променю (напряму поширення світлової хвилі). П. с. називаються також геометричні характеристики, які відображають особливості цього нерівноправ'я. Вперше поняття о П. с. було введено в оптику І. Ньютоном в 1704—06, хоча явища, обумовлені нею, вивчалися і раніше (відкриття подвійного променезаломлення в кристалах Е. Бартоліном в 1669 і його теоретичний розгляд Х. Гюйгенсом в 1678—90). Сам термін «П. с.» запропонований в 1808 Е. Малюсом. З його ім'ям і з іменами Ж. Біо, О. Френеля, Д. Араго, Д. Брюстера і ін. зв'язаний початок широкого дослідження ефектів, в основі яких лежить П. с.

56.Д исперсія світла — залежність показника заломлення (або діелектричної проникності) середовища від частоти світла. Внаслідок зміни показника заломлення змінюється також довжина хвилі. Біле світло не є простим, воно є сумішшю всіх кольорів спектра.

Показник заломлення світла залежить від його кольору. Це явище називають дисперсієюсвітла.

Додаванням різних кольорів спектра можна отримати біле світло.

ризма розкладає біле світло на сім різних кольорів, по-різному їх заломлюючи. Чим більша довжина хвилі, тим сильніше вона заломлюється, отже, найдовші хвилі після заломлення падають на відстані від коротких.

Ультрафіолетове випромінювання (від лат. ultra — «за межами»), скорочено УФ-випромінювання або ультрафіолет — невидиме оком людини електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між видимим і рентгенівськимвипромінюваннями в межах довжин хвиль 400-10 нм.

Інфрачерво́не випромі́нювання (від лат. infra — нижче, скорочено ІЧ) — оптичне випромінювання з довжиною хвилібільшою, ніж у видимого випромінювання, що відповідає довжині хвилі, більшій від приблизно 750 нм.

Людське око не бачить інфрачервоного випромінювання, органи чуття деяких інших тварин, наприклад, змій та кажанів, сприймають інфрачервоне випромінювання, що допомагає їм добре орієнтуватися в темряві.

Інфрачервоні промені випромінюються всіма тілами, що мають температуру вищу за абсолютний нуль, максимум інтенсивності випромінювання залежить від температури. При підвищенні температури максимум зміщується в бік коротших хвиль, тобто в напрямку видимого діапазону. У зв'язку із залежністю спектру та інтенсивності інфрачервоного випромінювання від температури його часто називають тепловим випромінюванням.

Приблизно 52% загальної інтенсивності випромінювання Сонця над поверхнею моря в сонячний день припадає на інфрачервоний діапазон.

571. Відповідно до гіпотези Планка енергія випромінюється і поглинається певними порціями – квантами, енергія яких визначається формулою:, де Е - енергія кванта, - частота коливань електромагнітного випромінювання і h - сталий коефіцієнт, однаковий для всіх хвиль і квантів, який називають сталою Планка. У СІ h має таке числове значення: h = 6,62·10 -34Дж · с. Таким чином, енергія кванта прямо пропорційна частоті коливань електромагнітного випромінювання. Оскільки то тобто енергія кванта обернено пропорційна довжині хвилі випромінювання у вакуумі. 2. Квант світлової енергії називають фотоном. 3. Ейнштейн об’єднав масу і енергію, тобто кожному тілу масою відповідає енергія Е яка визначається виразом і відповідно будь якій енергії відповідатиме певна маса 4. Масу кванта (фотона) визначають: або 5. Дослід показав, що, поки фотон існує, він рухається з швидкістю с (у вакуумі) і ні за яких умов не може сповільнити свій рух або зупинитись. У момент зустрічі з речовиною він може поглинутись частинкою речовини. Тоді сам фотон зникає, а його енергія цілком переходить до частинки, яка його поглинула. Фотон не має маси спокою. Ця цікава особливість фотонів відрізняє їх від частинок речовини, наприклад від протонів або електронів. 6. Імпульс фотона визначають:, або 7. Падаючи на довільну поверхню світло спричиняє тиск, який визначають: - для дзеркальної поверхні: - для темної поверхні: Таким чином тиск світла на дзеркальну поверхню у два рази більший ніж на темну. Першим виміряв тиск світа у 1900 році М. П. Лебедєв. (тиск сонячних променів на квадратний метр темної поверхні Землі складає 4,5 · 10 -6 Па

57.

1 ) Гіпотеза Планка - гіпотеза, висунута 14 грудня 1900 Максом Планком і полягає в тому, що при тепловому випромінюванні енергія випускається і поглинається не безупинно, а окремими квантами (порціями). Кожна така порція-квант має енергію \ mathcal {E}, пропорційну частоті ν випромінювання:

2) Стала Планка — елементарний квант дії, фундаментальна фізична величина, яка відображає квантову природу Всесвіту. Загальний момент кількості руху фізичної системи може змінюватись лише кратно величині сталої Планка. Як наслідок уквантовій механіці фізичні величини виражаються через сталу Планка.

Стала Планка позначається латинською літерою h. Вона має розмірність енергії, помноженої на час.

Частіше використовується зведена стала Планка

.

3) Масса фотона- выводится из формулы E=mc².

m

масса фотона,

кг

4) Світлови́й тиск — тиск, який світло чинить на тіло, в якому поглинається, або від якого відбивається.

Теоретично існування світлового тиску передбачив Максвелл в 1871 році, а експериментально дослідив П. М. Лебедєв у 1900.^[1]

Світло складається з фотонів, кожен з яких має імпульс

,

де — частота, — зведена стала Планка, c — швидкість світла у вакуумі.

За законом збереження імпульсу при поглинанні фотона цей імпульс передається тілу, що його поглинуло.

5) Дослідт Лебедєва - Для вимірювання світлового тиску він спрямував інтенсивний світловий потік на легкі металеві пластинки, підвішені на тонкій нитці в балоні, з якого було викачано повітря. Пластинки лівого ряду підвісу були чорними, а пластинки правого — блискучими. Тому тиск світла на пластинки лівого ряду р = Е/с був меншим, ніж на пластинки правого ряду, де р= Е/с (1 + ρ). Унаслідок цього під впливом падаючого світла підвіс повертався на певний кут, за значенням якого можна було визначити силу закручування і, отже, світловий тиск

58.

1) Зовнішній фотоелектричний ефект- називається явище виривання електронів з поверхні речовини під дією світла.

2) Дослід Столєтова -26 лютого 1888 року російський учений Олександр Григорович Столєтов (1839–1896) здійснив дослід, що наочно продемонстрував зовнішній фотоефект і показав істинну природу та характер впливу світла на електрику. Перші досліди з світлом Столєтов проводив із звичним електроскопом. Освітлюючи електричною дугою Петрова цинкову пластину, заряджену негативно і сполучену з електроскопом, він виявив, що заряд швидко зникав, тоді як позитивний заряд не знищувався.

Припустімо, що при опроміненні світлом з поверхні вилітають електрони. Тоді при освітлені негативної цинкової пластинки електрони вилітають і ще додатково відштовхуються електричним полем пластинки. Тому негативний заряд швидко зникає. Інша річ із позитивним зарядом. Якщо електрон вилетів, то його з одного боку притягує електричне поле пластинки, з другого його виліт не зменшує, а збільшує позитивний заряд пластинки.

Столєтов назвав відкритий ефект активно-електричним розрядом. Електронна природа фотоефекту була показана в 1899 році Дж. Дж. Томсоном і в 1900 році

3), Ейнштейн отримав рівняння фотоефекту: або

(називають формулою Ейнштейна, є законом збереження енергії)

4) Закони фотоефекту-

а ) фотострум насичення пропорційний освітленості фотокатода;

б) енергія вибитих електронів і максимальна їх швидкість залежать лише від частоти падаючого світла. Із збільшенням частоти енергія фотоелектронів лінійно зростає;

в) число фотоелектронів пропорційне інтенсивності світла.

5) Застосування фотоефекту - У фотореле під дією світла змінюється напруга на базі транзистора і спрацьовує електромагнітне реле. Воно може включати турнікет в метро, ​​пристрій для рахунку деталей на конвеєрі, працювати в різних схемах автоматики і телемеханіки.Фотоелементи безпеки-пульти для шлагбаумівУ кіно фотоелемент читає оптичну запис, записану на кіноплівці та відтворює її за допомогою підсилювача і динаміка. Світло від лампи концентрується на звуковій доріжці кіноплівки, в тому місці, де нанесена оптична запис. Світловий потік, проходячи через звукову доріжку, змінюється і потрапляє на фотоелемент. Чим більше світла проходить через доріжку, тим голосніше звук в динамі

59.

1) Будова атома - Атоми складаються з елементарних частинок (протонів, електронів, та нейтронів). Маса атома в основному зосереджена в ядрі, тому більша частина об'єму відносно порожня. Ядро оточене електронами. Кількість електронів дорівнює кількості протонів у ядрі, кількість протонів визначає порядковий номер елемента вперіодичній системі. У нейтральному атомі сумарний негативний заряд електронів дорівнює позитивному зарядові протонів. Атоми одного елемента з різною кількістю нейтронів називаються ізотопами.

2) Моде́ль То́мсона - (іноді називають «Пудингову модель атома») - модель атома, запропонована в 1904 році Джозефом Джоном Томсоном. Після відкриття їм в 1897 році електрона, Томсон припустив, що негативно заряджені «корпускули» (так Томсон називав електрони, хоча ще в 1894 році Дж. Дж. Стоуні запропонував називати «атоми електрики» електронами [1]) входять до складу атома і запропонував модель атома, в якому в хмарі позитивного заряду, рівного розміру атома, містяться маленькі, негативно заряджені «корпускули», сумарний електричний заряд яких дорівнює заряду позитивно зарядженого хмари, забезпечуючи електронейтральність атомів. «Корпускули» у цій моделі розподілені всередині позитивно зарядженого хмари з однаковою за обсягом щільністю заряду, подібно родзинок в тесті пудингу. Звідси стався термін «Пудингову модель атома».

3) Планетарная модель атома, или модель Резерфорда - історична модель будови атома, яку за-пропонував Ернест Резерфорд в результаті експерименту з розсіюванням альфа-частинок. За цією моделлю атом складається з невеликого позитивно зарядженого ядра, в якому зосереджена майже вся маса атома, навколо якого рухаються електрони, - подібно до того, як планети рухаються навколо Сонця. Планетарна модель атома відповідає сучасним уявленням про будову атома з урахуванням того, що рух електронів має квантовий характер і не описується законами класичної механіки. Історично планетарна модель Резерфорда прийшла на зміну «моделі сливового пудингу» Джозефа Джона Томсона, яка постулює, що негативно заряджені електрони поміщені всередину позитивно зарядженого атома.

До 1904 року японський фізик Нагаока розробив ранню, помилкову «планетарну модель» атома («атом типу Сатурна») [1]. Модель була побудована на аналогії з розрахунками стійкості кілець Сатурна (кільця врівноважені через дуже великої маси планети). Модель Нагаока була невірна, але два наслідки з неї виявилися

4) Постулати Бора - 1. Атомна система може перебувати тільки в особливих стаціонарних, або квантових станах, кожному з яких відповідає певна енергія . У стаціонарному стані атоменергію не випромінює.

2. У стаціонарному стані атома електрон повинен мати дискретні (квантовані) значення моменту імпульсу. Радіуси орбіт електронів задовольняють умову:

,

де - маса електрона, - зведена стала Планка.

3. Перехід атома з одного стаціонарного стану в інший супроводжується випромінюванням чи поглинанням фотонів, енергію яких визначають за формулою:

,

де і - цілі числа (номери стаціонарних станів), якщо фотон з частотою випромінюється, якщо - поглинається.

5) А́том во́дню — найпростіший із атомів хімічних елементів.

Він складається з позитивно зарядженого ядра, яке для основного ізотопа є просто протоном, і одного електрона.

Квантовомеханічна задача про дозволені енергетичні стани атома водню розв'язується точно. Зважаючи на цю обставину, хвильові функції, отримані як власні функції цієї задачі, є базовими для розгляду решти елементів періодичної таблиці. Саме тому атом водню має велике значення для фізики й хімії.

6 ) Енергетичні рівні в атомів - Електрони, що рухаються поблизу ядра, заслоняють (екранують) ядро від інших електронів, які притягуються до нього слабкіше і рухаються на більшій відстані від ядра. Так утворюються електронні шари в електронній оболонці атома. Кожний електронний шар складається з електронів з близькими значеннями енергії, тому електронні шари називають ще енергетичними рівнями. Число енергетичних рівнів дорівнює номеру періоду, в якому перебуває хімічний елемент. Отже, електронна оболонка атомів елементів першого періоду містить один енергетичний рівень, другого періоду — два, третього — три і т. д.

60.

1) Склад та характеристики ядра. Згідно з гіпотезою Д.Д. Іваненко (1932р.), що є тепер загальновизнаною, атомні ядра всіх елементів складаються з протонів та нейтронів.

Протон () має позитивний заряд, що дорівнює заряду електрона, та масу, кг. Нейтрон не має електричного заряду. Його маса кг. Загальна назва цих частинок – нуклони.

2) Ізотопи -Різновиди атомів одного хімічного елемента, які мають однакове протонне число, але відрізняються один від одного числом нейтронів, і, відповідно, нуклонним числом (масою ядра), називають ізотопами. Наприклад, хімічний елемент Гідроген має три ізотопи: протій (у ядрі один протон і немає нейтронів), дейтерій або (в ядрі один протон і один нейтрон) і тритій або (в ядрі один протон і два нейтрони). Багато елементів у природі мають по кілька ізотопів. Тому відносна атомна маса елемента вираховується значеннями відносних атомних мас ізотопів з урахуванням їх масової частки у природі.

3) Ядерні сили та їх характеристики- Ядерні сили діють незалежно від наявності в нуклонах електричного заряду. Внаслідок цього в атомному ядрі утримуються електронейтральні нейтрони і не розлітаються однойменно заряджені протони. Експериментальні дослідження сил ядерної взаємодії протон-протонних, протон-нейтронних і нейтрон-нейтронних пар показали, що в усіх випадках вони однакові і не залежать від типу нуклона. Ядерні сили — короткодіючі, оскільки проявляють себе на відстанях у межах атомного ядра (10^{-15 м)Обмінний характер ядерної взаємодії подібний до ковалентного зв'язку між атомами в молекулі, де роль такого «посередника» відіграють валентні електрони.}

4)Дефе́кт ма́си — різниця між масою спокою атомного ядра даного ізотопу, вираженої в атомних одиницях маси, і сумою мас спокою складових його нуклонів (масовим числом). Позначається .

Згідно із формулою Ейнштейна дефект маси і енергія зв'язку нуклонів в ядрі еквівалентні:

5) Енергією зв'язку- називають різницю між сумою енергій складових частин, взятих окремо й енергією системи у зв'язаному стані.

61.

1) Радіоактивністю називають самовільне (спонтанне) перетворення одних атомних ядер в інші, що супроводжується випромінюванням елементарних частинок. До радіоактивних процесів відносять -розпад, -розпад і -випромінювання, спонтанний поділ важких ядер, протонну радіоактивність.

2) Альфа – розпад протікає за схемою .

Буквою позначено хімічний символ материнського ядра. Буквою символ дочірнього ядра. (При -розпаді випромінюються -промені – потік ядер гелію. Дочірні ядра, як правило, випромінюють -промені. Зі схеми видно, що атомний номер дочірнього ядра на 2 одиниці, а масове число на 4 одиниці менше ніж у початкового ядра. Таким чином, при -розпаді хімічний елемент зміщується в періодичній системі на два номери ліворуч, а його масове число зменшується на 4 одиниці. Кінетична енергія -частинок, що випромінюються при -розпаді, затрачується на іонізацію молекул середовища, врешті решт вони зупиняються. Їх пробіг у повітрі складає лише кілька сантиметрів).

3). Бета-розпад має три різновиди. В одному випадку перетворення ядра супроводжується емісією електрона (), в другому – позитрона ( -частинкою, що має масу електрона та позитивний заряд, рівний за величиною заряду електрона), в третьому – ядро поглинає електрон.Перший вид розпаду протікає за схемою ,

де — символ антинейтрона.

(При цьому дочірнє ядро має атомний номер на одиницю більший, ніж у материнського, масові числа у обох ядер однакові. Отже при -розпаді елемент зміщуєтья в періодичній системі на один номер праворуч без зміни масового числа. Іонізуюча здатність -частинок (електронів) в середньому у 100 разів менша ніж у -частинок, а проникна здатність у стільки ж разів більша. Побіг -частинок високої енергії досягає у повітрі 40м, в біологічній тканині – 5 см.)17.

3)Гамма-промені виявляють жорстке електромагнітне випромінювання -потік-фотонів високої частоти( Гц). Енергія -фотонів сягає 1МеВ.

(Поглинання гама-квантів у речовині обумовлене здебільшого трьома процесами: фотоефектом, ефектом Комптона, та утворенням електронно – позитронних пар. Останній процес полягає в тому, що -фотон, який має енергію МеВ, пролітаючи поблизу атомного ядра, може (під впливом поля ядерних сил) перетворитися на пару – електрон – позитрон. Іонізуюча здатність -променів невелика; в повітрі вона має порядок 100 пар іонів (в средньому 1-2 пари іонів на 1см пробігу). Гамма-промені є одним з найбільш проникаючих випромінювань. Жорсткі -промені проходять через шар свинцю товщиною 5 см або через шар повітря товщиною кілька сот метрів; людське тіло вони пронизують наскрізь.)

62.

1) Реакція поділу це- ядерна реакція, при якій ядро важкого елементу розпадається на менші ядра, часто виділяючи при цьому гамма-кванти й вільні нейтрони.

2) Реакція синтезу-це процес, під час якого два атомних ядра об'єднуються, формуючи важче ядро.Для зближення атомних ядер на відстань, достатню для того, щоб почала діяти сильна ядерна взаємодія і відбулася ядерна реакція, потрібна деяка кількість енергії.

3). Ядерний реактор – пристрій, в якому відбувається неповна ядерна реакція поділу з коефіцієнтом . Ядерні реактори використовують в наукових дослідженнях та для промислового отримання енергії.

4) Ядерна енергетика України -За кількістю ядерних реакторів Україна посідає дев'яте місце у світі та п'яте в Європі. Всі реактори типу ВВЕР. В Україні діють 4 атомних електростанцій з 15енергоблоками, одна з яких, Запорізька АЕС з 6 енергоблоками загальною потужністю в 6000 МВт є найпотужнішою в Європі. У 2009 році відсоток ядерної енергетики склав 48% від усього виробництва електроенергії в Україні. Загальна потужність АЕС склала 13 835 МВт.

Дата добавления: 2015-05-24