Геометрическая оптика и фотометрия. 1. Оптическаясила — величина, характеризующая преломляющую способность осесимметричных линз и

центрированных оптических систем из таких линзD=n/f

2. Оптическая сила линзы — величина, обратная к фокусному расстоянию линзы, выраженному в

метрах.D=1/F=1/d+1/f

3. Сферическая преломляющая поверхность, В обоих случаях фокусное расстояние сферического зеркала

равно по модулю половине радиуса кривизны зеркала|F| = R / 2. Величина, обратная фокусному

расстоянию, называется оптической силой зеркала

4. Если на линзу направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после прохождения через

линзу лучи (или их продолжения) соберутся в одной точкеF, которая называется главным фокусом линзы

5. Параксиальные лучи, параллельные главной оптической оси выпуклого сферического зеркала, так же как и

продолжения параксиальных лучей, параллельных главной оптической оси вогнутого сферического зеркала,

пересекаются в одной точке, называемой его фокусом. Он расположен посередине между центром и

полюсом зеркала, то есть расстояние (f) его до зеркала равно половине радиуса (R):

6. См.2

7. 8. Воздушная двояковогнутая линза в воде – собирающая

9. Двояковыпуклая стеклянная линза в воздухе – собирающая

10. Воздушная двояковыпуклая линза в воде – рассеивающая

11. Собирающая линза: если предмет нах между f и 2f – изображение увеличенное, перевернутое,

реальное; расстояние до предмета меньше f – изображение увеличенное, прямое, мнимое.

Рассеивающая линза: предмет нах до фокуса – изображение мнимое, увеличенное, прямое.

12. Сферические зеркаладают увеличенное изображение для действительного предмета, если он нах

до фокуса (мнимое, прямое, увеличенное), если между f и 2f (реальное, перевернутое,

увеличенное).

13. Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит

некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента

отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент

отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.

14. Световой поток — физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в

соответствующем потоке излучения. Иными словами, «световой поток является величиной,

пропорциональной потоку излучения, оценённому в соответствии с относительной спектральной

чувствительностью среднего человеческого глаза».

Обозначение:

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): люмен

15. Не знаю

16. Сила света — физическая величина, одна из основных световых фотометрических величин.

Характеризует величину световой энергии, переносимой в некотором направлении в единицу времени.

Количественно равна отношению светового потока, распространяющегося внутри элементарного телесного

угла, к этому углу.

Единица измерения в Международной системе единиц (СИ): кандела (кд).

17. См.16

18. Освещённость — световая величина, равная отношению светового потока, падающего на малый участок

поверхности, к его площади. СИ: лк (люкс) Люкс равен освещѐнности поверхности площадью 1 м²

при световом потоке падающего на неѐ излучения, равном 1 лм.

19. Светимость — это световая величина, представляющая собой световой поток излучения, испускаемого с

малого участка светящейся поверхности единичнойплощади. Она равна отношению светового потока,

исходящего от рассматриваемого малого участка поверхности, к площади этого участка

,

где dΦv — световой поток, испускаемый участком поверхности площадью dS. Светимость

в Международной системе единиц (СИ) измеряется в лм/м². 1 лм/м² — это светимость поверхности

площадью 1 м2, излучающей световой поток, равный 1 лм.

Аналогом светимости в системе энергетических фотометрических величин является энергетическая

светимость (излучательность). Её определение аналогично определению светимости, но вместо светового

потока Φv используется поток излучения Фе. Единица энергетической светимости в СИ — Вт/м².

20. Яркость источника света — это световой поток, посылаемый в данном направлении, деленный на малый

(элементарный) телесный угол вблизи этого направления и на проекцию площади источника на плоскость,

перпендикулярную оси наблюдения. Иначе говоря - это отношение силы света, излучаемого поверхностью,

к площади еёпроекции на плоскость, перпендикулярную оси наблюдения. В канделах на м2

21.

где — сила света в канделах; — расстояние до источника света; — угол падения лучей света

относительно нормали к поверхности.

22. Яркость, излучаемая поверхностью под углом к нормали этой поверхности, равняется отношению

силы света , излучаемого в данном направлении, к площади проекции излучающей поверхности на

плоскость, перпендикулярную данному направлению

Общие свойства волновых процессов. 23. Не поняла

24. Продольные волны: К поперечным волнам относят, например, волны в струнах или упругих мембранах,

когда смещения частиц в них происходят строго перпендикулярно направлению распространения волн, а

также плоские однородные электромагнитные волны в изотропном диэлектрике или магнетике; в этом

случае поперечные колебания совершают векторы электрического и магнитного полей.

Поперечные волны:Продольными волнами называются волны, в которых колебания совершаются вдоль

направления распространения. Примером таких волн могут быть акустические (упругие) волны, в редких

случаях существуют примеры продольных электромагнитных волн (в сильно диспергирующих средах)

25. Скалярные:

Векторные

26. Бегущая волна - волна, которая при распространении в среде переносит энергию (в отличие от стоячей

волны). Примеры: упругая волна в стержне, столбе газа, жидкости, электромагнитная волна вдоль длинной

линии, в волноводе

Стоячие: Примерами стоячей волны могут служить колебания струны, колебания воздуха в органной

трубе; в природе — волны Шумана.

27. Длина волны— расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в

одинаковых фазах.

28. Радиоволны: 1м, 103м

Рентгеновское: 10нм – 5пм

Гамма-излучение: <5пм

29. Видимое излучение: 780-380 нм

30. Инфракрасное: 1мм – 780 нм

Ультрафиолетовое: 380 – 10 нм

31. ВОЛНОВАЯ ПОВЕРХНОСТЬ — совокупность точек среды, в которых в данный момент времени фаза волны

имеет одно и то же значение.

32. - Для аморфных сред эта поверхность имеет форму сферы. Свет распространяется одинаково во всех

направлениях.

- Для кубических кристаллов эта поверхность также имеет форму сферы.

- В кристаллах средних сингоний происходит двулучепреломление. Свет, вошедший в кристалл,

распадается на обыкновенный и необыкновенный лучи. Поэтому поверхность показателей преломления

состоит из эллипсоида вращения и сферы. В том случае, если сфера вписана в эллипсоид, кристалл

называется оптически отрицательным, если же эллипсоид вписан в сферу, кристалл называется

оптически положительным.

- В кристаллах нижних категорий тоже происходит двулучепреломление. Свет, вошедший в кристалл,

распадается на два необыкновенных луча. Волновая поверхность имеет сложную форму. Оптический знак

определяется по виду индикатрисы.

33. Волновой фронт сферической – сфера, а плоской – бесконечные плоскости, начинающиеся на -∞ и

заканчивающиеся на +∞.

34. Определение: волновым числом k называется быстрота роста фазы волны φ по пространственной

координате. СИ: м-1

35. Фаза волн - Фаза колебания (в электросвязи для периодического сигнала f(t) с периодом T) — это дробная

часть t/T периода T, на которую t сдвинуто относительно произвольного начала координат. Началом

координат обычно считается момент предыдущего перехода функции через нуль в направлении от

отрицательных значений к положительным.

36. Амплитуда — наибольшее значение, которое принимает какая-либо величина, изменяющаяся по

гармоническому закону. СИ нм

37. Волновой вектор — вектор, направление которого перпендикулярно фазовому фронту бегущей волны, а

абсолютное значение равно волновому числу. СИ м-1

ВОЛНОВОЙ ВЕКТОР - вектор k, определяющий направление распространения и пространственный

период плоской монохроматич. волны

где - постоянные амплитуда и фаза волны, - круговая частота,r - радиус-вектор.

38. Период колебаний — наименьший промежуток времени, за который осциллятор совершает одно

полное колебание. СИ с.

39. Циклическая частота электромагнитных волн – это количество колебаний, совершаемых

осциллятором за 2π секунд. СИ рад/с.

40. См.36

41. См.35

42.

43.

44.

45.

46.

47.

48. Фазовая скорость — скорость перемещения точки, обладающей постоянной фазой колебательного

движения, в пространстве вдоль заданного направления.

49. Основная формула, определяющая фазовую скорость (монохроматической) волны в одномерном

пространстве или фазовую скорость вдоль волнового вектора для волны в пространстве большей

размерности:

которая является прямым следствием того факта, что фаза плоской волны в однородной среде есть

для одномерного случая

или для размерности, большей единицы

50. Суперпозиция волн, мало отличающихся друг от друга по частоте, называется волновым пакетом или

группой волн

51. Если свойства среды не изменяются под действием возмущений, создаваемых волной, то к ним

применим принцип суперпозиции (наложения волн) при распространении в такой среде нескольких

волн, каждая из них распространяется так, как будто другие волны отсутствуют, а результирующее

смещение частицы среды равно геометрической сумме смещений частиц.

Принцип суперпозиции (наложения) волн заключается в следующем: в линейных средах волны

распространяются независимо друг от друга, то есть волна не изменяет свойства среды, и другая волна

распространяется так, будто первой волны нет. Это позволяет вычислять итоговую волну как сумму всех

волн, распространяющихся в данной среде.

52. Спектр сигнала — в радиотехнике это результат разложения сигнала на более простые

в базисе ортогональных функций. В качестве разложения обычно используютсяпреобразование Фурье,

разложение по функциям Уолша, вейвлет-преобразование и др.

53. На сколько волна монохроматична, то есть, не ограничена в пространстве с одной определенной и строго

постоянной частотой.

Общие свойства электромагнитных волн (ЭМВ)

54. Из уравнений Максвелла для однородной среды. Уч. Стр. 42

55. Уч. 44

56. Уч. 44

57. Уч. 44 Ротор - По теореме Коши-Гельмгольца распределение скоростей сплошной среды вблизи точки О

задаѐтся уравнением

где — вектор углового вращения элемента среды в точке О, а — квадратичная форма от

координат — потенциал деформации элемента среды.

58. Относительным показателем преломления второй среды относительно первой называется физическая

величина, равная соотношению синуса угла падения луча к синусу угла преломления.

Абсолютным показателем преломления среды называется физическая величина, равная отношению

синуса угла падения луча к синусу угла преломления при переходе луча из вакуума в эту среду.

59. Уч.66

60. Уч. 46

61. Уч. 47

62. I A2 уч. Стр. 51

63. Уч. 22, Вт/м2

64. Уч. 51 Вектор Пойнтинга (также вектор Умова — Пойнтинга) — вектор плотности потока

энергии электромагнитного поля, одна из компонент тензора энергии-импульса электромагнитного поля.

Вектор Пойнтинга S можно определить через векторное произведениедвух векторов:

(в системе СГС),

(в системе СИ),

где E и H — векторы напряжённости электрического и магнитного полей соответственно.

65. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D1%8D%D0

%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D

0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F

Двухлучевая интерференция 66. Уч. 51, 67, 92-93 http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter2/section/paragraph6/theory.html

67. Уч. 92-92

68. Уч. 51

69. Уч. 92

70. Оптический ход луча – это путь, который преодолевает волна от источника до экрана. Равна произведению

коэффициента преломления среды и пройденному расстоянию.

71. НЕ ЗНАЮ

72. Уч. 94-95

Оптическая разность хода- это разность оптических длин путей световых волн, имеющих общие

начальную и конечную точки.

73. Уч. 95

74. Там где интенсивность максимальная.

75. Уч. 94-95

ПОРЯДОК ИНТЕРФЕРЕНЦИИ - величина, равная разности хода интерферирующих лучей, выраженной в

длинах световых волн

76. mλ

77. (m+1)λ/2

78. Видность интерференционной картины по определению равна

Здесь - интенсивность света в середине светлой полосы, - в середине

ближайшей темной полосы. Более строго можно ввести понятие видности, используя

понятие модуля комплексной степени когерентности [2, 3].

Видность интерференционной картины меняется в пределах от 0 до 1. Нулевая

видность соответствует условию , при котором полосы просто отсутствуют

(равномерно освещенная область экрана). Видность равная единице соответствует

условию .

79. Уч. 95-96

Ширина интерференционных полос - это расстояние на экране между двумя соседними светлыми или

двумя темными полосами.

80. Уч. 96

81. Квазимонохроматические волны -близкие к хроматическому; такие, у которых длина волны изменяется в

узком диапазоне.

82. Не знаю

83. Не знаю

84. Не знаю

85. Не знаю

86. Уч. 101

87. Уч. 98

88. Уч. 104

89. Уч. 100-101

90. Уч. 100-101

91. Уч. 100

92. Уч. 103

93. http://900igr.net/prezentatsii/fizika/Interferentsija-voln/033-Uslovija-prostranstvennoj-kogerentnosti-dvukh-voln-

1-postojannaja-vo.html

94. См. 78

95. Никак

96. Никак

97. Бред

98. Бред

99. Радиусом когерентности (или длиной пространственной когерентности) называется

максимальное, поперечное направлению распространения волны расстояние, на котором

возможно проявление интерференции.

Таким образом, пространственная когерентность определится радиусом когерентности:

rког λ/φ,

где λ – длина волны света, φ – угловой размер источника.

100. Все пространство, занимаемое волной, можно разбить на части, в каждой из

которых волна приблизительно сохраняет когерентность. Объем такой части

пространства, называемый объемом когерентности, по порядку величины равен

произведению длины временной когерентности на площадь круга радиуса ρког.

101. Уч. 97

102.

103.

104. Уч. 105

105. Легко

106. Уч. 106

107. Уч. 105-107

108. См. выше

109. Что бы все лучи отклонялись на практически одинаковые углы

110. Уч. 108

111. Уч. 109

112. Ллойд

113. Уч. 118

114. Не знаю

115. Уч. 111-113

116. Уч. 112

117. Уч. 112-113

Дифракция

118. Уч. 135

119. Уч. 152 Основными параметрами, существенно определяющими характер дифракционных явлений,

являются: длина волны , размер отверстия , расстояние до плоскости (или до точки наблюдения) .

Как показывает дальнейший анализ (?) тот или иной характер дифракционных явлений существенно

зависит от значения волнового параметра.

- область геометрической оптики

- область дифракции Фраунгофера

- область дифракции Френеля

120. Не уверена

121. Одна зона Френеля

122. Р <<1

123. На расстоянии равном фокусу

124. На расстоянии много большем длины волны???

125. Нет

126. При помощи спирали Френеля

127. Не отличается

128. См. выше

129. Самая большая интенсивность при открытии первой зоны, затем третьей, пятой и самая маленькая при

волновом фронте

130. Практически равны

131. Интенсивность с диафрагмой много меньше интенсивности пятна Пуассона

132. Уч. 161

133. Уч. 154

134. Уч. 157

135. Уч. 164

136. Уч. 166

137. При разности хода между щелями

N щелей дают минимуминтенсивности

где

138. Будет 2 максимума и 2 побочных минимума

139. Увеличится количество максимумов в 2

140. Побочные минимумы: 3N-1

141. Уменьшится максимумы в 2 раза

142. Количеством и распределением максимумов и побочных минимумов

143. Уч. 170

Угловая дисперсия дифракционной решетки:

. (4.7)

Линейная дисперсия дифракционной решетки:

; (4.8)

, (4.9)

где F – главное фокусное расстояние линзы, собирающей на экране дифрагирующий свет. 144. http://pskgu.ru/ebooks/sav3/sav3_04_25.pdf

145. Уч. 170

146. Уч. 172

147. Сав 150

Рентгеновская спектроскопия, получение рентгеновских спектров испускания и поглощения и их

применение к исследованию электронной энергетической структуры атомов, молекул и твѐрдых тел.

К Р. с. относят также рентгено-электронную спектроскопию, т. е. спектроскопию рентгеновских фото-

и оже-электронов, исследование зависимости интенсивности тормозного и характеристического

спектров от напряжения на рентгеновской трубке (метод изохромат), спектроскопию потенциалов

возбуждения.

(рентгенодифракционный анализ) — один из дифракционных

методов исследования структуры вещества. В основе данного метода лежит

явление дифракции рентгеновских лучей на трехмерной кристаллической решѐтке.

148. Уч. 174-175

149. Уч. 176

150. Пар. 5.10, уч. 177

Поляризация 151. Уч. 189-191

152. Пропустить свет через поляризатор, кристалл

153. Уч. 191

154. Уч. 192

Закон Малюса — физический закон, выражающий зависимость интенсивности линейно-

поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между

плоскостями поляризации падающего света и поляризатора.

где — интенсивность падающего на поляризатор света, — интенсивность света, выходящего из

поляризатора, —коэффициент пропускания поляризатора.

155. По закону Малюса

156. Сав 156, внизу

157. Уч. 196, сав 161

158. См. выше

159. См. выше

160. Фаза изменяется при отражение на λ/2

161. Угол Брюстера – угол полной поляризации. При падение луча под этим углом он полностью поляризуется.

162. Уч. 120

Просветление оптики, уменьшение отражения коэффициентов поверхностей оптических деталей

путѐм нанесения на них одной или нескольких непоглощающих плѐнок. Без таких (просветляющих)

плѐнок потери на отражение света могут быть значительными; так в видимой области спектра (длина

волны l= 400—700 нм)даже при нормальном падении лучей на границе воздух — оптическая среда

они могут составлять до 10% от интенсивности падающего излучения

Просветление оптики — это нанесение на поверхность линз, граничащих с воздухом, тончайшей плѐнки или

нескольких плѐнок одна поверх другой. Это необходимо для увеличения светопропускания оптической системы.

Показатель преломления таких плѐнок меньше показателя преломления стѐкол линз.

Просветляющие плѐнки уменьшают светорассеяние и отражение падающего света от поверхности оптического

элемента, соответственно улучшая светопропускание системы и контраст оптического изображения.

Основы кристаллооптики

163. Изотропия, изотропность - ςοσ «равный, одинаковый, подобный» + τρόποσ «оборот,

поворот; характер») — одинаковость физических свойств во всех направлениях, инвариантность, симметрия

по отношению к выбору направления (в противоположность анизотропии; частный случай анизотропии —

ортотропия).

Изотропная среда — такая область пространства, физические свойства (электрические, оптические...)

которой не зависят от направления. Например, показатель преломления оптически изотропной среды

одинаков во всех направлениях.

164. Анизотропная среда – среда, свойства которой отличны в разных направлениях.

165. Уч. 197

166. Уч. 197

167. Уч. 198

168. Уч. 198

169. Уч. 204

170. При помощи поляризатора

171. При помощи компенсатора

172. Уч. 205

173. Станет линейно поляризованным

174. Останется эллиптическим

175. Свет с произвольной поляризацией, проходя через торец призмы испытывает двойное лучепреломление,

расщепляясь на два луча — обыкновенный, имеющий горизонтальную плоскость поляризации (AO) и

необыкновенный, с вертикальной плоскостью поляризации (АE). После чего обыкновенный луч испытывает

полное внутреннее отражение от плоскости склеивания и выходит через боковую поверхность.

Необыкновенный беспрепятственно выходит через противоположный торец призмы.

176. Станет эллиптически-поляризованным

177. Станет эллиптически-поляризованным

178. Оптически активные вещества — среды, обладающие естественной оптической активностью. Оптическая

активность — это способность среды вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через неё

оптического излучения. Метод исследования оптической активности — поляриметрия.

179. См. выше

180. Удельное вращение — это константа оптически активного вещества.

Удельное вращение *а+ определяют расчетным путем как угол поворота плоскости поляризации

монохроматического света на пути длиной в 1 дм в среде, содержащей оптически активное вещество, при

условном приведении концентрации этого вещества к значению, равному 1 г/мл.

Поляриметрия — методы физических исследований, основаны на измерении степени поляризации света

и угла поворота плоскости поляризации света при прохождении его через оптически активные вещества.

Угол поворота в растворах зависит от их концентрации; поэтому поляриметрия широко применяется для

измерения концентрации оптически активных веществ.

Основы теории дисперсии

181. Уч. 229

182. Не понятно

183. Уч. 230

184. Уч. 234

185. Уч. 229

186. Уч. 229

187. Уч. 236

Групповая скорость — это величина, характеризующая скорость распространения «группы волн» - то

есть более или менее хорошо локализованной квазимонохроматической волны (волны с достаточно узким

спектром)

188. В одномерных средах без дисперсии групповая скорость формально совпадает с фазовой скоростью лишь

в случае одномерных волн.

В диссипативных (поглощающих) средах групповая скорость уменьшается с увеличением частоты в случае

нормальной дисперсии фазовой скорости и, наоборот, увеличивается в средах с аномальной дисперсией.

189. См. выше

190. См. выше

191. Уч. 240 Закон Бугера — Ламберта — Бера — физический закон, определяющий ослабление

параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.

Закон выражается следующей формулой:

,

где — интенсивность входящего пучка, — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, —

показатель поглощения (не путать с безразмерным показателем поглощения , который связан с

формулой , где — длина волны).

Показатель поглощения характеризует свойства вещества и зависит от длины волны λ поглощаемого света.

Эта зависимость называется спектром поглощения вещества.

192. Уч. 240

Квантовая оптика

193. ИСПУСКАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ (лучеиспускательная способность, излучательная

способность) - осн. характеристика теплового излучения, испускаемого с поверхности нагретого

тела, мерой к-рой является поток энергииизлучения, испускаемого за единицу времени с

единицы поверхности тела. И. с. в данном направлении В (наз. также энергетич. яркостью

поверхности) рассчитывается на единицу телесного угла; И. с. во всех направлениях е (наз.

также светимостью) при выполнении Ламберта закона равна pВ. И. с. зависит от темп-ры

поверхности Т и характеризуется при каждой темп-ре определ. спектральным составом

испускаемого излучения. Сав 246 начало.

194. ПОГЛОЩАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ тела - отношение поглощаемого теломпотока

излучения к падающему на него монохроматич. потоку излучения частотыv; то же, что

монохроматический поглощения коэффициент. П. с. зависит от вещества, из к-рого тело

состоит, от формы тела и от его темп-ры. Если П. с. тела в нек-ром диапазоне частот и темп-р

равна 1, говорят, что оно при этих условиях является абсолютно чѐрным телом. Сав 247 вверху

195. Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для

всех тел при данной температуре для даннойчастоты и не зависит от их формы и химической природы. Сав

249

196. Сав 247

Абсолютно чѐрное тело — физическая идеализация, тело, поглощающее всѐ падающее на

него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название,

абсолютно чѐрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально

иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чѐрного тела определяется только его температурой.

Абсолютно чѐрных тел в природе не существует, поэтому в физике для экспериментов

используется модель. Она представляет собой замкнутую полость с небольшим отверстием. Свет,

попадающий внутрь сквозь это отверстие, после многократных отражений будет полностью поглощѐн, и

отверстие снаружи будет выглядеть совершенно чѐрным. Но при нагревании этой полости у неѐ появится

собственное видимое излучение. Поскольку излучение, испущенное внутренними стенками полости, прежде,

чем выйдет (ведь отверстие очень мало), в подавляющей доле случаев претерпит огромное количество

новых поглощений и излучений, то можно с уверенностью сказать, что излучение внутри полости находится

в термодинамическом равновесии со стенками. (На самом деле, отверстие для этой модели вообще не

важно, оно нужно только чтобы подчеркнуть принципиальную наблюдаемость излучения, находящегося

внутри; отверстие можно, например, совсем закрыть, и быстро приоткрыть только тогда, когда равновесие

уже установилось и проводится измерение).

197. RЭ (интегральная энергетическая светимость) - энергетическая светимость определяет количество

энергии, излучаемой с единичной поверхности за единицу времени во всем интервале частот от 0 до ∞ при

данной температуре Т.

- связь энергетической светимости и лучеиспускательной способности

[RЭ + =Дж/(м2·с) = Вт/м2

198. Закон Й. Стефана (австрийский ученый) и Л. Больцмана (немецкий ученый)

199. где

σ = 5.67·10-8

Вт/(м2· К

4) - постоянная Стефана-Больцмана. Сав 252

200. Лаба 14

201. Не знаю

202. По формуле Эйнштейна

203. Внешним фотоэффектом называют явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света.

204. Уч. 19

205. Уч. 20

206. Уч. 25

Боровская теория атома

207. Уч. 40

208. Уч. 42

Непрерывный (сплошной) спектрдают тела, находящиеся в твердом состоянии, а также сильно сжатые газы, нагретые до высокой температуры. Характер спектра объясняется сильным взаимодействием отдельных атомов и молекул. А так же АЧТ. Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии

(свечение паров вещества в пламени или свечение газового разряда). В этом случае атомы практически не

взаимодействуют друг с другом, а изолированные атомы излучают строго определенные длины волн,

характерные для каждого химического элемента.

При увеличении плотности атомарного газа отдельные спектральные линии расширяются, и при сильном

сжатии газа, когда взаимодействие атомов становится существенным, эти линии перекрывают друг друга,

образуя сплошной спектр.

Полосатые спектры дают газы, молекулы которых слабо связаны друг с другом. При этом спектр состоит из

отдельных полос, разделенных темными промежутками. Каждая полоса представляет собой совокупность

большого числа очень тесно расположенных линий, обусловленных взаимодействием атомов в молекуле.

209. Каждый атом, молекула имеет свою структуру энергетических уровней... Если молекула поглотит

излучение, квант которого равен разнице энергий соседних уровней, то частица перейдет на более

высокий возбужденный уровень... долго на этом уровне не будет находиться, время жизни в

возбужденном состоянии 10 в-7 сек, опять вернется на основной уровень, но запасенную энергию

отдаст в виде излучения... Это резонансный переход, частоты поглощенного и испущеного кванта

будут равны....Вещество можно нагреть, свечение дугового разряда - эмиссионный спектр атомов

и инов металла... Кинь щепотку соли в огонь - будет желтое свечение - атомый переход - две

линии натрия... Приборы разные -спектрофотометр - мерим спект поглощения, спектрограф -

спектр излучения записываем на фотопластинку, ныне используются матрицы. Главное - спектры

излучения и поглощения вещества отпределяются строением энергетических уровней атомов или

молекул....Приборы - спектральные, конструкций много...

210. Спектральная серия — набор спектральных линий, которые получаются при переходе электронов с

любого из вышележащих термов на один нижележащий, являющийся основным для данной серии. Точно

также в поглощении при переходе электронов с данного уровня на любой другой образуется спектральная

серия.

211. Сав 293Спектральный терм или электронный терм атома, молекулы или иона — конфигурация

(состояние) электронной подсистемы, определяющая энергетический уровень. Иногда под

словом терм понимают собственно энергию данного уровня. Переходы между термами

определяют спектры испускания и поглощения электромагнитного излучения.

212. — основной закон спектроскопии, установленный

эмпирически Вальтером Ритцем в 1908 году. Согласно этому принципу всё многообразиеспектральных

линий какого-либо элемента может быть представлено через комбинации неких величин, получивших

название термы. Спектроскопическое волновое число (не путать с волновым вектором k) каждой

спектральной линии можно выразить через разность двух термов:

;

213. Уч. 43

214. Уч. 43

215. Уч. 44, сав 301

216. См. выше

217. Уч. 47

218. Уч. 47-…

219. Уч. 44-47

Элементы квантовой механики

220. Волновые св-ва частиц: длина волны и частота. Гипотеза де-Бройля:Французский физик де Бройль в

1924 г. высказал предположение, что сочетание волновых и корпускулярных свойств присуще не только

свету, но и любому материальному телу. Согласно де Бройлю, каждому телу массой m, движущемуся со

скоростью υ, соответствует волновой процесс с длиной волны уч. Стр.60

221. Для свободной частицы

222. (уч. стр. 63)

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%BF%D1%8B%D1%82_%D0%94%D1%8D%D0%B2%D0%B8%D1%81%D1%81%

D0%BE%D0%BD%D0%B0_%E2%80%94_%D0%94%D0%B6%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B0

223. уч. Стр. 68 http://novmysl.finam.ru/Quantum/ThomsonTartakovsky.html

224. При выполнении некоторых условий, пропуская пучок электронов через материал можно

зафиксировать дифракционную картину, соответствующую структуре материала. Поэтому процесс дифракции

электронов получил широкое применение в аналитических исследованиях различных материалов. Методы

изучения строения вещества, основанные на рассеянии ускоренных электронов на исследуемом образце, иногда

называют электронографией.

Нейтронография (от «нейтрон» и «граф» — пишу) — дифракционный метод изучения атомной и/или магнитной

структуры кристаллов, аморфных материалов и жидкостей с помощью рассеяния нейтронов.

225. УЧ. Стр. 72

226. Свойства волновой ф-ии: обладает св-вами классических волн. Волновая функция (функция

состояния, пси-функция, амплитуда вероятности) — комплекснозначная функция, используемая вквантовой

механике для описания чистого состояния квантовомеханической системы, имеющей протяжѐнность в

пространстве. В широком смысле — то же самое, что и вектор состояния.

227. Физический смысл волновой функции заключается в том, что согласно копенгагенской

интерпретации квантовой механики плотность вероятности нахождения частицы в данной

точке конфигурационного пространства в данный момент времени считается равной квадратуабсолютного

значения волновой функции этого состояния в координатном представлении.

228. Волновая функция по своему смыслу должна удовлетворять так называемому условию нормировки,

например, в координатном представлении имеющему вид:

Это условие выражает тот факт, что вероятность обнаружить частицу с данной волновой функцией где-либо

во всѐм пространстве равна единице. В общем случае интегрирование должно производиться по всем

переменным, от которых зависит волновая функция в данном представлении.

229.

230. уч. Стр. 73

Корпускулярно-волновая двойственность свойств частиц, изучаемых в квантовой механике, приводит к

тому, что в ряде случаев оказывается невозможным, в классическом смысле,

одновременно характеризовать частицу ее положением в пространстве (координатами) и

скоростью (или импульсом). Так, например, электрон (и любая другая микрочастица) не может иметь

одновременно точных значений координаты x и компоненты импульса . Неопределенности

значений x и удовлетворяют соотношению:

(4.2.1) Δх*Δрх ≥ħ

Из (4.2.1) следует, что чем меньше неопределенность одной величины (x или ), тем больше

неопределенность другой. Возможно, такое состояние, в котором одна их переменных имеет точное

значение ( ), другая переменная при этом оказывается совершенно неопределенной ( – ее

неопределенность равна бесконечности), и наоборот. Таким образом, для микрочастицы не существует

состояний, в которых ее координаты и импульс имели бы одновременно точные значения. Отсюда

вытекает и фактическая невозможность одновременного измерения координаты и импульса

микрообъекта с любой наперед заданной точностью.

231. Соотношение, аналогичное (4.2.1), имеет место для y и , для z и , а также для других пар

величин (в классической механике такие пары называются канонически сопряженными). Обозначив

канонически сопряженные величины буквами A и B, можно записать:

(4.2.2) ΔЕ * Δt ≥ ħ

Соотношение (4.2.2) называется соотношением неопределенностей для величин A и B. Это

соотношение ввѐл в 1927 году Вернер Гейзенберг.

232. Принцип дополнительности — один из важнейших принципов квантовой механики, сформулированный в

1927 году Нильсом Бором. Согласно этому принципу, для полного описания квантовомеханических явлений

необходимо применять два взаимоисключающих («дополнительных») набора классических понятий, совокупность

которых даѐт исчерпывающую информацию об этих явлениях как о целостных. Например, дополнительными в

квантовой механике являются пространственно-временная и энергетически-импульсная картины.

233. В квантовой теории принцип причинности выражается как отсутствие корреляции результатов измерений в

точках, разделѐнных пространственноподобным интервалом. В обычной трактовке это условие на операторы

квантованных полей — для этих точек они коммутируют, таким образом, зависящие от них физические величины

могут быть измерены одновременно без взаимных возмущений. В теории матрицы рассеяния мы не имеем дела с

измеримыми величинами от бесконечно удалѐнного прошлого вплоть до бесконечно удалѐнного будущего, так

что формулировка принципа причинности более сложна и выражается условием микро причинности Боголюбова.

состояние системы микрочастиц, определенное в квантовой механике, однозначно вытекает из

предшествующего состояния, как того требует принцип причинности.

234. Зависящее от времени уравнение Шрѐдингера

235. ,

236. Одномерное стационарное уравнение Шрѐдингера — линейное обыкновенное дифференциальное

уравнение второго порядка вида

237.

где — константы. Квантовая механика рассматривает решения уравнения , с

граничными условиями и .

238. уч. Стр. 89

239. Решение для частицы в одномерной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками

Если поместить частицу в потенциальную яму, то непрерывный спектр энергий становится дискретным. Для

уравнения с потенциальной энергией , которая равна нулю в интервале и становится

бесконечной в точках и . На этом интервале уравнение Шрѐдингера совпадает с . Граничные условия

, для волновой функции запишутся в виде

Ищем решения в виде . С учѐтом граничных условий получаем для собственных

значений энергии

и собственных функций с учѐтом нормировки

Уч. стр. 90

240. уч

241.уч

242. не знаю

243. Квантовые числа — энергетические параметры, определяющие состояние электрона и

тип атомной орбитали, на которой он находится.

244. СВЯЗАННОЕ СОСТОЯНИЕ - состояние системы частиц, при к-ром относит. движение частиц

происходит в ограниченной области пространства (является финитным) в течение длит. времени по

сравнению с характерными для данной системы периодами. Природа изобилует С. с.: от звѐздных

скоплений и макроскопич. тел до микрообъектов - молекул, атомов, атомных ядер. С. с. являются и

многие из т. н. элементарных частиц

245. уч. Стр. 94

246. уч. Стр. 94-95, 100

247. уч. Стр. 100В нерелятивистской квантовой механике коэффициент прохождения и коэффициент

отражения используются для описания вероятности прохождения и отражения волн, падающих на барьер.

Коэффициент прохождения представляет собой отношение потока прошедших частиц к потоку падающих частиц.

Он также используется для описания вероятности прохождения через барьер (туннелирование) частиц.

Коэффициент прохождения определяется в терминах тока вероятности j согласно:

где — ток вероятности падающей на барьер волны и — ток вероятности волны прошедшей барьер.

Коэффициент отражения R определяется аналогично как , где — ток вероятности волны

отражѐнной от барьера. Сохранения вероятности, а в данном случае оно эквивалентно сохранению числа

частиц накладывает условие на коэффициенты прохождения и отражения .

248. уч. 103

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%83%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD

%D1%8B%D0%B9_%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82

249. уч. Стр. 102

250. уч. 112

251. http://www.fipm.ru/samsopkv2.shtml

252. уч. 114

253. уч. 115

254. уч. 115

255. Коммутатором операторов и в алгебре, а также квантовой

механике называется оператор . В общем случае он не равен нулю. Понятие

коммутатора распространяется также на произвольные ассоциативные алгебры (не обязательно операторные). В

квантовой механике за коммутатором операторов также закрепилось название квантовая скобка Пуассона.

256. уч. 113

257. Гармонический осциллятор в квантовой механике представляет собой квантовый аналог

простого гармонического осциллятора, при этом рассматривают не силы, действующие на частицу,

а гамильтониан, то есть полную энергию гармонического осциллятора, причѐм потенциальная энергия

предполагается квадратично зависящей от координат. Учѐт следующих слагаемых в разложении потенциальной

энергии по координате ведѐт к понятию ангармонического осциллятора.

Уч. 96

258.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D1%8B%

D0%B9_%D0%B3%D0%B0%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81

%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BE%D1%81%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%BB%D1%8F%D1%8

2%D0%BE%D1%80

259. уч. 168 Опыт Штерна — Герлаха — опыт немецких физиков Отто Штерна и Вальтера Герлаха,

осуществлѐнный в 1922 году. Опыт подтвердил наличие у атомов спина (изначально в эксперименте участвовали

атомы серебра, а потом и других металлов) и факт пространственного квантования направления их магнитных

моментов.

Опыт состоял в следующем: пучок атомов серебра пропускали через сильно неоднородное магнитное поле,

создаваемое мощным постоянным магнитом.. При прохождении атомов через это поле, в силу обладания ими

магнитных моментов, на них действовала зависящая от проекции спина на направление магнитного поля сила,

отклонявшая летящие между магнитами атомы от их первоначального направления движения. Причѐм, если

предположить, что магнитные моменты атомов ориентированы хаотично (непрерывно), то тогда на

расположенной далее по направлению движения атомов пластинке должна была проявиться размытая полоса.

Однако вместо этого на пластинке образовались две достаточно чѐткие узкие полосы, что свидетельствовало в

пользу того, что магнитные моменты атомов вдоль выделенного направления принимали лишь два определѐнных

значения, что подтверждало предположение квантово-механической теории о квантовании магнитного момента

атомов.

Позднее с аналогичными результатами были проделаны опыты для пучков атомов других металлов, а также

пучков протонов иэлектронов. Эти опыты доказали существование магнитного момента у рассмотренных частиц

и показали их квантовую природу, явив собой доказательство постулатов квантовой теории.

260. уч. 169-170

261. спин электрона

http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F%

20%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0.%20%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BD%D0%B0%D1%

8F%20%D0%B8%20%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B

8%D0%BA%D0%B0.%20%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D

0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%D1

%86/07-4.htm

262. Гиромагнитноеотношение (магнитомеханическоеотношение) — отношение дипольного магнитного

момента элементарной частицы (или системы элементарных частиц) к еѐ механическому моменту.

263. Фермион — частица (или квазичастица) с полуцелым значением спина. Своѐ название получили в честь

физика Энрико Ферми.

Примеры фермионов: кварки (они образуют протоны и нейтроны, которые также являются

фермионами), лептоны (электроны, мюоны, тау-лептоны, нейтрино), дырки(квазичастицы в полупроводнике)[1]

.

Уч. 225

264. уч. 225

Бозон (от фамилии физика Бозе) — частица с целым значением спина.

265. http://ckto.narod.ru/fromPhizics/APhysics/5_3_2.htm

266. см. 265

267. уч. 52, 183

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%BD_%D0%91%D0%BE

%D1%80%D0%B0

Физика атомов и молекул

268.

269. уч. 131, 268 тоже

270. Принцип Паули (принцип запрета) — один из фундаментальных принципов квантовой механики, согласно

которому два и более тождественных фермиона (частиц с полуцелым спином) не могут одновременно находиться

в одном квантовом состоянии.

271. уч. 132

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BC_%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%

D0%B4%D0%B0

272. рис.

273. уч. 133

274. уч. 98, тетрадка

Правилами отбора в спектроскопии называют ограничения и запрет на переходы между уровнями

квантомеханической системы с поглощением или излучением фотона, наложенные законами сохранения и

симметрией.

http://lms.physics.spbstu.ru/mod/resource/view.php?id=1261

275. уч. 98-99

276.

277. http://www.phys.spbu.ru/library/studentlectures/chirtzov/lecture06.html

278. Здесь следует отметить, что работа Бора появилась в то время (1913 г.), когда атомные спектры многих

элементов были изучены и спектральный анализ нашел уже обширные применения. Так, с помощью

спектрального анализа были открыты благородные газы, причем гелий был сначала обнаружен в спектре Солнца

и только позже — на Земле. Было ясно, что атомные спектры представляют собой своеобразные «паспорта»

элементов. Однако язык этих «паспортов» оставался непонятным; были установлены лишь некоторые

эмпирические правила, которые описывали расположение линий в атомных спектрах.

279. В интервале между столкновениями не учитывается взаимодействие электрона с другими электронами и

ионами. Иными словами, принимается, что в отсутствие внешних электромагнитных полей каждый электрон

движется с постоянной скоростью по прямой линии. Далее, считают, что в присутствии внешних полей

электрон движется в соответствии с законами Ньютона; при этом учитывают влияние только этих полей,

пренебрегая сложными дополнительными полями, порождаемыми другими электронами и ионами.

Приближение, в котором пренебрегают электрон-электронным взаимодействием в промежутках между

столкновениями, известно под названием приближения независимых электронов. Соответственно

приближение, в котором пренебрегают электрон-ионным взаимодействием, называется приближением

свободных электронов.

280. Главное (радиальное) квантовое число — целое число, обозначающее номер энергетического уровня.

Характеризует энергию электронов, занимающих данныйэнергетический уровень. Является первым в ряду

квантовых чисел, который включает в себя главное, орбитальное и магнитное квантовые числа, а также спин. Эти

четыре квантовых числа определяют уникальное состояние электрона в атоме (его волновую функцию). Главное

квантовое число обозначается как . При увеличении главного квантового числа возрастает энергия электрона.

Главное квантовое число равно номеру периода элемента.

Наибольшее число электронов на энергетическом уровне с учѐтом спина электрона определяется по

формуле

Тетрадка

281. Орбитальное квантовое число — в квантовой физике квантовое число ℓ, определяющее форму

распределения амплитуды волновой функции электрона в атоме, то есть форму электронного

облака.Характеризует число плоских узловых поверхностей. Определяет подуровень энергетического уровня,

задаваемого главным (радиальным) квантовым числом n и может принимать значения

Является собственным значением оператора орбитального момента электрона, отличающегося от момента

количества движения электрона j лишь на оператор спина s:

Разность орбитального квантового числа и квантового числа полного момента не превосходит, по

абсолютной величине, (спин электрона). Азимутальное квантовое число определяет ориентацию

электронного облака в пространстве.

282. Магнитноеквантовое — параметр, который вводится при решении уравнения Шрѐдингера для

электрона в водородоподобном атоме (и вообще для любого движения заряженной частицы).

Иногда магнитное квантовое число определяют для проекции любого момента частицы (орбитального L,

спинового S, суммарного J=L+S). В этом случае оно принимает соответственно 2L+1, 2S+1, 2J+1 значений. Для

проекций спинового и суммарного моментов магнитное квантовое число может быть полуцелым.

283. СПИНОВОЕ КВАНТОВОЕ ЧИСЛО

- квантовое число, определяющее величину спина квантовой системы (атома, иона, атомного ядра, молекулы), т. е. собств. (внутр.) момента кол-ва движения (момента импульса). Спиновый момент

импульса s квантуется: его квадрат определяется выражением , где s - С. к. ч. (называемое часто просто спином). Проекция вектора s на произвольное направление z также квантуется:

для частиц с ненулевой массой (где ms - магнитное спиновое число), т. е. принимает2s + 1 значений. Число s может принимать целые, нулевые или полуцелые значения.

284. Электронная оболочка атома — область пространства вероятного местонахождения электронов,

характеризующихся одинаковым значением главного квантового числа nи, как следствие, располагающихся на

близких энергетических уровнях. Число электронов в каждой электронной оболочке не превышает определенного

максимального значения.

285.

286.

287.

288.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%

D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B1%D0%BB%D0%B8%D0%B6%D0%B5%D0

%BD%D0%B8%D0%B5

289. см. выше

290. Электронные конфигурации

Наша задача - разобраться в том, как заполняются электронные уровни, и как меняются при этом

свойства атома по мере его усложнения.

Состояние отдельного электрона в атоме характеризуется четырьмя квантовыми

числами:

1. Главным квантовым числом n = 1, 2, 3, 2. орбитальным квантовым числом l = 0, 1, ...n-1; 3. магнитным квантовым числом ml = -1, -1+1, ...l-1 (всего 2l+1 значений); 4. проекцией спина ms = +1/2, -1/2;

Порядок заполнения электронных состояний определяется двумя принципами:

принцип Паули: в атоме может быть только один электрон с данным набором квантовых чисел; принцип минимума энергии: в основном состоянии атома электрон занимает квантовое состояние с

наинизшей возможной энергией. Следует учесть, что вследствие взаимодействия электронов друг с другом значения энергии зависят не только от главного квантового числа n, но и от орбитального l.

Совокупность электронов атома с заданным значением главного квантового

числа n образует электронную оболочку атома (эти электроны объединяют близкие значения энергии и

средняя удаленность от ядра; из последнего родилось и название). В водородоподобных атомах

наиболее вероятное удаление от ядра зависит от n следующим образом

Различные оболочки атома обозначаются буквами: K (n=1), L (n=2), M (n=3),... Значение

орбитального квантового числа принято обозначать буквами:

Значение орбитального квантового числа 0 1 2 3 ...

Название состояния s p d f ...

291. Периодическое изменение свойств хим. элементов с точки зрения строения атомов можно

объяснить так:

Возрастание положительного заряда атомных ядер приводит к возрастанию числа электронов в атоме.

Число электронов в атоме равно заряду его ядра. Электроны же располагаются в атоме по

электронным слоям. Каждый электронный слой имеет определѐнное количество электронов. По мере

заполнения одного слоя начинает заполняться другой. А поскольку от числа электронов на внешнем

электронном слое в основном зависят свойства элементов, то и свойства периодически повторяются.

292.

293. Множитель Ланде определяется по формуле

где L — значение орбитального момента атома, S — значение спинового момента атома, J —

значение полного момента. Эта формула справедлива в случае LS-связи, то есть для лѐгких атомов.

294.

295.

296.

297.

298.

299.

300. Правила Хунда уч. 154стр.

Из всех возможных конфигураций электронов данной оболочки на и низшей энергией будут

обладать состояния с

1. Максимальным значением полного спина S, разрешенным принципом Паули.

2. Максимальным значением орбитального углового момента L для данного S (при

выполнении 1-го правила)

3. J = |L - S| когда оболочка заполнена менее чем на половину и J = L + S, когда оболочка

заполнена более чем на 1/2. Когда оболочка заполнена на 1/2 точно, то из 1-го правила

следует L = 0, так что J = S.

1-е правило - следствие принципа Паули. Согласно ему параллельно (↑↑) -

ориентированные электроны будут находиться на более далеком расстоянии, чем

антипараллельно (↑↓) - ориентированные электроны, поэтому кулоновская энергия

отталкивания -электронов будет меньше.

Пример: Mn2+ - имеет конфигурацию [Ar]3d5 (4s2 -внешние электроны удалены). 5

электронов на d-оболочке, заполняют ее на 1/2. Спины могут быть параллельными, если все

электроны будут на разных орбиталях с mL = 2, 1, 0, -1, -2. Спин будет равен S = 5/2, mL =

0 и соответственно, L = 0, что и наблюдается экспериментально.

2-е правило - подтверждается экспериментально. 3-е правило Хунда определяется знаком

спин-орбитального взаимодействия, которое снимает (2L + 1)(2S + 1)- вырождение и в

гамильтониане может быть описано членом

(L·S). (12.40)

Для одиноких на орбите электронов λ > 0. Для оболочек, заполненных более чем на

половину, λ<0. За счет спин-орбитального взаимодействия при λ <0 выгодно состояние с

максимальным значением J (орбитальный момент параллелен спиновому), при λ > 0 выгодно

состояние с минимальным значением J (орбитальный момент антипараллелен спиновому).

Пример:

а) Ce3+(церий) (Ce = [Xe] 4f35d06s2 Ce3+ [Xe]4f1). Ce3+ имеет 1 электрон на f-оболочке, l = 3,

S = 1/2. Поскольку f-оболочка заполнена менее чем на 1/2, значение J = |L - S| = 3 - 1/2 = 5/2.

б) Pr3+[празеодим]{Pr=[Xe]4f35d06s2] → [Xe]4f2}. По 1-му правилу S = 1, по 2-му -

L = 3 + 2 = 5. J = |L - S| = 5 - 1 = 4.

301. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D0%BD-

%D0%BE%D1%80%D0%B1%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B2%D0%B7%D

0%B0%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B8%D0%B5

302. уч. 141

303. уч. 148

304. уч. 141

МУЛЬТИПЛЕТЫ

частиц - группы элементарных частиц (дублеты, триплеты, октеты, декуплеты и др. объединения частиц с

большим числом составляющих), обладающих одинаковым спином, а в случае, когда они образованы адронами,

также и одинаковой внутр. чётностью. Частицы, входящие в M., как правило, имеют близкие по значению

величины масс. Существование M. является отражением наличия определ. свойств симметрии у взаимодействий

элементарных частиц.

305. уч. 144-146

306. см. выше

307. Мультиплетность рассчитывается по формуле:

,

где — число электронов в молекуле или атоме, — спиновое квантовое число (проекция спина, которая

может быть меньше нуля) каждого электрона.

Так как большинство электронов в молекулах спарено, то для большинства веществ в основном состоянии

характерен нулевой суммарный спин, то есть (синглетное) состояние (исключением является,

например, кислород, у которого основное состояние триплетное).

Мультиплетность (от лат. multiplex — многократный), число возможных ориентаций в пространстве

полного спина атома или молекулы. Согласно квантовой механике, М. c = 2S + 1, где S — спиновое

квантовое.

308. см. 305

309. см. 305

310. см. 305

311. см. 305

312. уч. 145

313. Когда энергия бомбардирующих анод электронов становится достаточной для вырывания электронов из

внутренних оболочек атома, на фоне тормозного излучения появляются резкие

линии характеристического излучения. Частоты этих линий зависят от природы вещества анода, поэтому их и

назвали характеристическими. Уч. 156

314. уч.160

http://ens.tpu.ru/POSOBIE_FIS_KUSN/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F%

20%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0.%20%D0%90%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BD%D0%B0%D1%

8F%20%D0%B8%20%D1%8F%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B

8%D0%BA%D0%B0.%20%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D

0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%BD%D1%8B%D1%85%20%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%D1

%86/02-6.htm

315. уч. 159-160, выше, отличаются тем, с какой линии переходят

316. см. выше

317. уч. 158

Согласно Закону Мозли, корень квадратный из частоты спектральной линии характеристического излучения

элемента есть линейная функция его порядкового номера :

где — постоянная Ридберга, — постоянная экранирования, — главное квантовое число. На диаграмме

Мозли зависимость от представляет собой ряд прямых (К-, L-, М- и т. д. серии, соответствующие значениям n =

1, 2, 3,...).

Закон Мозли явился неопровержимым доказательством правильности размещения элементов в периодической

системе элементов Д. И. Менделеева и содействовал выяснению физического смысла .

В соответствии с Законом Мозли, рентгеновские характеристические спектры не обнаруживают периодических

закономерностей, присущих оптическим спектрам. Это указывает на то, что проявляющиеся в характеристических

рентгеновских спектрах внутренние электронные оболочки атомов всех элементов имеют аналогичное строение.

318. уч. 159

319. не знаю

320. 321. Уч. 159

322. уч. 167, не уверена

http://teachmen.ru/work/moments/index.php

323. уч. 170, см. 293

Множитель Ланде (гиромагнитный множитель, иногда тж. g-фактор) — множитель в формуле

для расщепления уровней энергии в магнитном поле, определяющий масштаб расщепления в относительных

единицах. Частный случай более общего g-фактора.

324. уч. 171

ЭффектЗеемана — расщепление линий атомных спектров в магнитном поле.

Эффект обусловлен тем, что в присутствии магнитного поля квантовая частица, обладающая спиновым

магнитным моментом, приобретает дополнительную энергию пропорциональную его

магнитному моменту Приобретѐнная энергия приводит к снятию вырождения атомных состояний

по магнитному квантовому числу и расщеплению атомных линий.

325. с. выше

326. см. ниже

327. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) — резонансное поглощение или излучение электромагнитной энергии

веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле, на частоте ν (называемой

частотой ЯМР), обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер.

ПМЭР

328. Двухатомная молекула — молекула, составленная из двух атомов одного или разных элементов. Атомы

связаны при помощи ковалентной связи.

Всего восемь элементов могут существовать в виде двухатомных молекул:

Водород H2

Азот N2

Кислород O2

Фтор F2

Хлор Cl2

Бром Br2

Иод I2

Астат At2

329. Энергии химической связи двухатомной молекулы соответствует энергия еѐ термической диссоциации,

которая составляет порядка сотен кДж/моль.

Энергия связи (для данного состояния системы) — разность между энергией состояния, в котором

составляющие части системы бесконечно удалены друг от друга и находятся в состоянии активного покоя и

полной энергией связанного состояния системы:

где — энергия связи компонентов в системе из N компонентов (частиц), — полная энергия i-го

компонента в несвязанном состоянии (бесконечно удалѐнной покоящейся частицы) и — полная энергия

связанной системы.

330. не знаю

331. см. pdf+ уч. 99

332. pdf+ уч. 99

333. pdf+ уч. 99

334. pdf+ уч. 99

335. pdf + уч. 99

336. pdf + уч. 99

337. не знаю

338. не знаю

339.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BC%D0%B1%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%

D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%81%D0%B5%D1%8F%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D1

%81%D0%B2%D0%B5%D1%82%D0%B0

340.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%8B%D0%BD%D1%83%D0%B6%D0%B4%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%

D0%B5_%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

341. см. выше

342. см. выше

343. см. выше

344. Таким образом, в случае термодинамического равновесия, состояние с низкой энергией намного популярней

возбуждѐнного состояния, и это является нормальным состоянием системы. Если удастся каким-либо способом

обратить ситуацию, т. е. сделать N2/N1 > 1, то тогда можно будет сказать, что система перешла в состояние с инверсией

электронных населённостей.

345. Принцип действия оптического квантового генератора заключается в следующем. Свет

определенной длины волны, направленный на вещество, содержащее атомы,

способные находиться на различных энергетических уровнях, возбуждает эти атомы, т. е. передает им

дополнительную энергию. После прекращения освещения возбужденные атомы, возвращаясь на

исходный уровень, выделяют эту энергию в форме электромагнитного излучения определенной длины

волны, обычно в пределах диапазона волн видимого света. При этом кроме генерации излучения имеет

место его усиление, что делает оптический квантовый генератор источником излучения высокой

удельной мощности.

Эффектом возбуждения (стимулирования) излучения, его усиления и генерации обладают различные

материалы.

Физика твердого тела. Квантовые статистики 346. http://znaniya-sila.narod.ru/phisics/phisics_atom_02.htm

347. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D

0%B0_%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8_%E2%80%94_%D0%94%D0%B8%D1%80%D0%B0%D0%BA%

D0%B0

348. Плотность состояний — величина, определяющая количество энергетических уровней в интервале

энергий на единицу объѐма в трѐхмерном случае (на единицу площади — в двумерном случае). Является

важным параметром в статистической физике и физике твѐрдого тела. Термин может применяться к

фотонам, электронам, квазичастицам в твѐрдом теле и т. п. Применяется только для одночастичных задач,

то есть для систем где можно пренебречь взаимодействием (невзаимодействующие частицы) или

добавить взаимодействие в качестве возмущения (это приведѐт к модификации плотности состояний).

349. БОЗЕ-ЭЙНШТЕЙНА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ - функция распределения по уровням

энергии тождеств. частиц с нулевым или целочисл. спином при условии, что

взаимодействие частиц слабое и им можно пренебречь, т. е. ф-ция распределения идеального квантового газа, подчиняющегося Бозе - Эйнштейна статистике.

В случае статистич. равновесия ср. число таких частиц в состоянии с энергией

ei при темп-ре T выше вырождения температуры определяется Б--Э.

р.

где - набор квантовых чисел, характеризующих состояние частицы, - хим. потенциал.

350. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%D

0%B0_%D0%A4%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8_%E2%80%94_%D0%94%D0%B8%D1%80%D0%B0%D0%BA%

D0%B0

http://foez.narod.ru/7.htm

351. ВЫРОЖДЕННЫЙ ГАЗ, св-ва к-рого отличаются от св-в классического идеального газа вследствие взаимного

квантовомеханич. влияния ч-ц газа, обусловленного неразличимостью одинаковых ч-ц в квантовой

механике (см. ТОЖДЕСТВЕННОСТИ ПРИНЦИП). В результате такого влияния заполнение ч-цами возможных

уровней энергии зависит от наличия на данном уровне др. ч-ц. Поэтому зависимость теплоёмкости и

давления В. г. от темп-ры Т иная, чем у идеального классич. газа; по-другому выражаются энтропия,

термодинамич. потенциалы и др. параметры.

352. Ионная, металлическая, ковалентная

353. Они перекрываются

354. При ширине уровня 1 эВ и количестве атомов в 1 см3, равном 1023 атомов/см3, расстояния между

подуровнями чрезвычайно малы, и такую область можно рассматривать как энергетическую зону с

квазинепрерывным спектром энергетических состояний. Следовательно, моноэнергетический уровень

расщепляется в энергетическую зону, получившую название зоны разрешенных энергий. Зоны

разрешенных энергий отделены друг от друга зонами запрещенных энергий.

355. Легко

356. Pdf

357.

358. При ненулевой температуре ферми-газ не будет являться вырожденным, и населѐнность уровней будет

плавно уменьшаться от нижних уровней к верхним. В качестве уровня Ферми можно выбрать уровень,

заполненный ровно наполовину (то есть вероятность находящегося на искомом уровне состояния быть

заполненным частицей должна быть равна 1/2).

Энергия Ферми свободного ферми-газа связана с химическим потенциалом уравнением

где — энергия Ферми, — постоянная Больцмана, и — температура. Следовательно, химический

потенциал приблизительно равен энергии Ферми при температурах намного меньше

характерной температуры Ферми . Характерная температура имеет порядок 105 K для металла,

следовательно при комнатной температуре (300 K), энергия Ферми и химический потенциал фактически

эквивалентны. Это существенно, потому что химический потенциал не является энергией Ферми, которая

входит враспределение Ферми — Дирака.

359. Не знаю

360. Энергия Ферми

Энергия Ферми - максимальная энергия электронов при температуре в 0 К. Энергия

Ферми растет с увеличением количества электронов в квантовой системе и,

соответственно, уменьшается с уменьшением количества электронов (фермионов).

Это обусловливается возникающим интенсивным обменным и электростатическим

взаимодействием в области перекрытия зарядовых плотностей волновых функций электронов

при росте количества электронов.

Энергия и импульс Ферми есть граничными энергией и импульсом перехода электрона в

свободное состояние. Поверхность в пространстве импульсов при 0 К, под которой все квантовые

состояния заняты (то есть, нахождение электронов на заполненных орбиталях),

есть поверхностью Ферми.

При увеличении температуры возникает корреляция атомов и выделяются фононы, которые

поглощаются электронами. В результате импульс электронов превышает граничный импульс

Ферми, и они переходят в разрешенную зону (формально, есть квазисвободными частицами).

Уровень Ферми в полупроводниках различных типов проводимости

Следует заметить, что в любом полупроводнике при стремлении температуры к абсолютному

нулю уровень Ферми находится посередине запрещенной зоны. Но при повышении температуры

в примесных полупроводниках он смещается либо вверх, либо вниз. Причина этого - в переходе

электронов с валентной зоны в зону проводимости или наоборот, что обусловливает изменение

энергии зоны проводимости и последующее смещение уровня Ферми (что Вас, собственно, и

интересует).

В случае с беспримесными полупроводниками, уровень Ферми при любой температуре

проходит по середине запрещенной зоны.

В случае с n-полупроводниками, количество электронов в зоне проводимости больше, чем у

беспримесных полупроводников, поэтому средняя энергия электронов в зоне проводимости, в

силу того же роста суммарной энергии системы при увеличении количества фермионов,

повышается. Из-за этого, чтобы покинуть валентную зону и перейти в зону проводимости,

электрону в n-полупроводнике требуется больше энергии, чем электрону из беспримесного

полупроводника. Потому уровень Ферми находится выше средины запрещенной зоны.

Формально, уровень Ферми в n-полупроводниках лежит посередине между дном зоны

проводимости и донорным уровнем.

В случае с p--полупроводниками, наблюдается обратная ситуация: чем большая концентрация

акцепторов (например, атомов In), тем меньшая средняя плотность энергии электронов в зоне

проводимости полупроводника, тем меньше средняя энергия на один электрон, и тем меньшая

энергия требуется электрону, чтобы перейти в зону проводимости. Потому уровень Ферми

находится ниже средины запрещенной зоны.

361. см. выше

362. Эффективная масса определяется из аналогии со вторым законом Ньютона . С

помощью квантовой механики можно показать, что для электрона во внешнем электрическом поле E:

где — ускорение, — постоянная Планка, — волновой вектор, который определяется

из импульса как = , — закон дисперсии, который связывает энергию с волновым вектором . В

присутствии электрического поля на электрон действует сила , где заряд обозначен q. Отсюда

можно получить выражение для эффективной массы :

Для свободной частицы закон дисперсии квадратичен, и таким образом эффективная масса является

постоянной и равной массе покоя. В кристалле ситуация более сложна и закон дисперсии отличается от

квадратичного. В этом случае только в экстремумах кривой закона дисперсии, там где можно

аппроксимировать параболой можно использовать понятие массы.

363. Эффективная масса зависит от направления в кристалле и является в общем случае тензором.

— термин физики твѐрдого тела, характеризующий сложную

природу эффективной массы квазичастицы (электрона, дырки) в твѐрдом теле.Тензорная природа

эффективной массы иллюстрирует тот факт, что в кристаллической решѐтке электрон движется не как

частица с массой покоя, а как квазичастица, у которой масса зависит от направления движения

относительно кристаллографических осей кристалла. Эффективная масса вводится, когда имеется

параболический закон дисперсии, иначе масса начинает зависеть от энергии. В связи с этим

возможна отрицательная эффективная масса.

По определению эффективную массу находят из закона дисперсии[1]

где — волновой вектор, — символ Кронекера, — постоянная Планка.

364. НЕ ЗНАЮ

365. Дырка — квазичастица, носитель положительного заряда, равного элементарному заряду,

в полупроводниках.

366. Лаба 14

367. Лаба 14

368. Лаба 14

369. Донорные примеси - атомы химических элементов, внедренные в кристаллическую решетку

полупроводника и создающие дополнительную концентрацию электронов.Донорными примесями

являются химические элементы, внедренные в полупроводник с меньшей, чем у примеси,

валентностью.

Акцепторные примеси - атомы химических элементов, внедренные в кристаллическую решетку

полупроводника и создающие дополнительную концентрацию дырок.Акцепторными примесями

являются химические элементы, внедренные в полупроводник с большей, чем у примеси,

валентностью.

370. Прямопропорционально, лаба 14

371. Прямопропорционально, лаба 14

372. Обратно пропорционально, лаба 14

373. Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям

в твѐрдых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений. Он

проявляется в изменении концентрации носителей зарядов в среде и приводит к

возникновению фотопроводимости иливентильного фотоэффекта.

Фотопроводимостью называется увеличение электрической проводимости вещества под действием

излучения.

374. Закон Дюлонга — Пти (Закон постоянства теплоёмкости) — эмпирический закон, согласно

которому молярная теплоёмкостьтвёрдых тел при комнатной температуре близка к 3R[1]:

где R — универсальная газовая постоянная.

Закон выводится в предположении, что кристаллическая решетка тела состоит из атомов, каждый из

которых совершает гармонические колебания в трех направлениях, определяемыми структурой решетки,

причем колебания по различным направлениям абсолютно независимы друг от друга. При этом

получается, что каждый атом представляет три осциллятора с энергией E, определяемой следующей

формулой:

375. — квазичастица, введѐнная советским учѐным Игорем Таммом. Фонон представляет

собой квант колебательного движения атомов кристалла.

http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4346.html

376. Модель Дебая

377. p-n- (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный),

или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа,

в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для

полупроводниковыхдиодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной

характеристикой.

378. ТЕРМОЭДС - электродвижущая сила U, возникающая в электрич. цепи, состоящей из неск.

разнородных проводников, контакты между к-рыми имеют разл. темп-ры (Зе-ебека эффект)

379. Эффект Пельтье — термоэлектрическое явление, при котором происходит выделение или поглощение

тепла при прохождении электрического тока в месте контакта (спая) двух разнородных проводников.

Величина выделяемого тепла и его знак зависят от вида контактирующих веществ, направления и силы

протекающего электрического тока:

Q = ПАBIt = (ПB-ПA)It, где

Q — количество выделенного или поглощѐнного тепла;

I — сила тока;

t — время протекания тока;

П — коэффициент Пельтье, который связан с коэффициентом термо-ЭДС α вторым

соотношением Томсона [1]

П = αT, где Т — абсолютная температура в K.

380. Куперовская пара — связанное состояние двух взаимодействующих через фонон электронов. Обладает

нулевым спином и зарядом, равным удвоенному заряду электрона. Впервые подобное состояние было

описано Леоном Купером в 1956 году, рассмотревшим лишь упрощенную двухчастичную задачу.

Коррелированные пары электронов ответственны за явление сверхпроводимости.

Физика атомного ядра. Фундаментальные взаимодействия

381. Из протонов и нейтронов

382. 10Е-15

383. Массовое число – суммарное число протонов и нейтронов в атомном ядре. 384. ЗАРЯДОВОЕ ЧИСЛО — физическая величина, равная числу протонов в атомном ядре и числуэлектронов в

нейтральном атоме. Совпадает с атомным номером химического элемента. При этом электрический заряд

ядра равен Ze, где Z — З.ч., а е — элементарный электрический заряд. Обычно указывается слева внизу у

символа химического элемента (напр.: 2Не) Ср. массовое число.

385. ИЗОТОПЫ

разновидности атомов химического элемента, имеющие одинаковое число протонов, но разное число

нейтронов в ядре. У изотопов данного элемента одинаковый атомный номер (равный числу протонов) и

почти одинаковые химические свойства, но разные массовые числа (определяемые числом протонов и

нейтронов) и немного различающиеся физические свойства.

386. Спин (от англ. spin — вертеть*-ся+, вращение) — собственный момент импульса элементарных частиц,

имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спином называют

также собственный момент импульса атомного ядра или атома; в этом случае спин определяется как

векторная сумма (вычисленная по правилам сложения моментов в квантовой механике) спинов

элементарных частиц, образующих систему, и орбитальных моментов этих частиц, обусловленных их

движением внутри системы.

387. У протона есть заряд

388. Невозможно выстраивать что либо

389. По той же причине

390. Т.к. нейтроны - стабильные частицы

391. Уч. 184

392. Энергия связи ядра – минимальная энергия, необходимая для того, чтобы разделить ядро на

составляющие его нуклоны (протоны и нейтроны).

393. Уч. 188

Удельной энергией связи ядра называется энергия связи, приходящаяся на

один нуклон Есв/А. На рис. 20 представлен график зависимости удельной энергии

связи от массового числа. Анализируя этот график, можно сделать следующие выводы:

1. Удельная энергия связи не является постоянной величиной для различных ядер, т.е.

прочность связи нуклонов в различных ядрах различна. Наиболее

прочно нуклоны связаны в ядрах с массовыми числами в диапазоне примерно от 40 до

100. Для этой группы ядер удельная энергия связи равна примерно 8,7 МэВ/нуклон.

2. Удельная энергия связи ядер с массовым числом А > 100 уменьшается и для урана

составляет 7,6 МэВ.

3. В легких ядрах удельная энергия связи уменьшается с уменьшением

числа нуклонов в ядре. Характерным для кривой удельной энергии связи в этой

группе ядер является наличие острых максимумов и минимумов. Максимальное

значение удельной энергии связи приходится на ядра а минимальное –

на ядра

394. (англ. massexcess) — разность между суммой масс покоя нуклонов, составляющих ядро

данного нуклида, имассой покоя атомного ядра этого нуклида, выраженная в атомных единицах массы.

Обозначается обычно .

395. Согласно соотношению Эйнштейна, энергия связи пропорциональна дефекту массы:

где — дефект массы и с — скорость света в вакууме.

396. Уч. 188

397. Уч. 195

Во всех случаях, когда отделяли один из радиоактивных продуктов и исследовали его активность

независимо от радиоактивности вещества, из которого он образовался, было обнаружено, что активность

при всех исследованиях уменьшается со временем по закону геометрической прогрессии.

398. ПОСТОЯННАЯ РАСПАДА (λ) — статистическая вероятность распада атома за единицу времени; П.

р. обратно пропорциональна средней продолжительности жизни (τ) атома изотопа λ= Связана с

периодом полураспада Т½ соотношением λ= П. р. — величина постоянная для каждого

радиоактивного изотопа и одна из основных его характеристик (константа распада).

399. Уч. 196

Период полураспада – время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер. Эта

величина, обозначаемая T1/2, является константой для данного радиоактивного ядра (изотопа).

400. Величина T1/2 наглядно характеризует скорость распада радиоактивных ядер и эквивалентна двум другим

константам, характеризующим эту скорость: среднему времени жизни радиоактивного ядра τ и

вероятности распада радиоактивного ядра в единицу времени λ.

Период полураспада может изменяться от миллиардных долей секунды до 1019 и более лет.

401. Бета-распад (β-распад) — тип радиоактивного распада, обусловленный слабым взаимодействием и

изменяющий заряд ядра на единицу без изменения массового числа. При этом ядро излучает бета-

частицу (электрон или позитрон), а также нейтральную фундаментальную частицу с полуцелым спином

(электронное нейтрино или электронное антинейтрино, соответственно). Если распад происходит с

испусканием электрона и антинейтрино он называется «бета-минус-распадом» (β−). В случае распада

с испусканием позитрона и нейтрино — «бета-плюс-распадом» (β+). Кроме β−

и β+-распадов, к бета-

распадам относят также электронный захват, когда ядро захватывает атомный электрон и испускает

электронное нейтрино. Альфа-распад — вид радиоактивного распада ядра, в результате которого происходит испускание

дважды магического ядра гелия 4He -альфа-частицы

[1]. При этом массовое число ядра уменьшается на 4,

а атомный номер — на 2. Альфа-распад наблюдается только у тяжѐлых ядер (атомный номер должен

быть больше 82, массовое число должно быть больше 200). Альфа-частица испытываеттуннельный

переход через кулоновский барьер в ядре, поэтому альфа-распад является

существенно квантовым процессом.

402. Уч. 197

403. Уч. 199

404. В β−-распаде слабое взаимодействие превращает нейтрон в протон, при этом испускаются электрон и

электронное антинейтрино:

.

405. Уч. 200

В β+-распаде протон в ядре превращается в нейтрон, позитрон и нейтрино:

406. Во всех случаях, когда β+-распад энергетически возможен (и протон является частью ядра, несущего

электронные оболочки либо находящегося в плазме со свободными электронами), он сопровождается

конкурирующим процессом электронного захвата, при котором электрон атома захватывается ядром с

испусканием нейтрино:

407. Уч. 202Гамма-излучение (гамма-лучи, γ-лучи) — вид электромагнитного излучения с чрезвычайно

малой длиной волны — менее 2·10−10

м — и, вследствие этого, ярко выраженнымикорпускулярными и

слабо выраженными волновыми свойствами

408. Поскольку нейтрон тяжелее протона, то он может распадаться в свободном состоянии. Единственным

каналом распада, разрешѐнным законом сохранения энергии и законами сохранения электрического

заряда, барионного и лептонного квантовых чисел, является бета-распад нейтрона на протон, электрон и

электронное антинейтрино (а также, возможно, гамма-квант). Время жизни, приблизительно равное 15

минутам

409. Уч. 208-209

Ядерная реакция деления

Ядерная реакция деления — процесс расщепления атомного ядра на два (реже три) ядра с близкими массами,

называемых осколками деления. В результате деления могут возникать и другие продукты реакции: лѐгкие ядра

(в основном, альфа-частицы), нейтроны и гамма-кванты. Деление бывает спонтанным (самопроизвольным) и

вынужденным (в результате взаимодействия с другими частицами, прежде всего, с нейтронами). Деление

тяжѐлых ядер — экзоэнергетический процесс, в результате которого высвобождается большое количество

энергии в виде кинетической энергии продуктов реакции, а также излучения.

Деление ядер служит источником энергии в ядерных реакторах и ядерном оружии.

Ядерная реакция синтеза

Ядерная реакция синтеза — процесс слияния двух атомных ядер с образованием нового, более тяжелого ядра.

Кроме нового ядра, в ходе реакции синтеза, как правило, образуются также различные элементарные частицы и

(или) кванты электромагнитного излучения.

Без подвода внешней энергии слияние ядер невозможно, так как положительно заряженные ядра испытывают

силы электростатического отталкивания — это так называемый «Кулоновский барьер». Для синтеза ядер

необходимо сблизить их на расстояние порядка 10−15

м, на котором действие сильного взаимодействия будет

превышать силы электростатического отталкивания. Это возможно в случае, если кинетическая энергия

сближающихся ядер превышает кулоновский барьер.

Такие условия могут сложиться в двух случаях:

Если атомные ядра (ионы, протоны или α-частицы), обладающие большой кинетической энергией, встречают

на своем пути другие атомные ядра. В природе это возможно, например, при столкновении частиц

ионизированного газа, например, в ионосфере Земли, с частицами космических лучей. Искусственно такие

реакции реализуются в вакуумных камерах с использованием естественных источников высокоэнергетических

α-частиц (впервые 1919, Э.Резерфорд), а также ускорителях заряженных частиц (впервые 1931, Р.Ван-де-

Грааф)[4]

и установках наподобие фузора или реактора «Поливелл», в которых кинетическая энергия

заряженным частицам придается электрическим полем. Таким путем были получены первые искусственные

ядерные реакции синтеза и многие искусственно синтезированные химические элементы.

Если вещество нагревается до чрезвычайно высоких температур в звезде или термоядерном реакторе.

Согласно кинетической теории, кинетическую энергию движущихся микрочастиц вещества (атомов, молекул

или ионов) можно представить в виде температуры, а, следовательно, нагревая вещество, можно достичь

ядерной реакции синтеза. В таком случае говорят о термоядерном синтезе или термоядерной реакции.

Термоядерная реакция

Термоядерная реакция — слияние двух атомных ядер с образованием нового, более тяжелого ядра, за счет

кинетической энергии их теплового движения.

Для ядерной реакции синтеза исходные ядра должны обладать относительно большой кинетической энергией,

поскольку они испытывают электростатическое отталкивание, так как одноименно положительно заряжены.

Согласно кинетической теории, кинетическую энергию движущихся микрочастиц вещества (атомов, молекул или

ионов) можно представить в виде температуры, а, следовательно, нагревая вещество, можно достичь ядерной

реакции синтеза.

Подобным образом протекают ядерные реакции естественного нуклеосинтеза в звездах.

Реакции синтеза между ядрами легких элементов вплоть до железа проходят экзоэнергетически, с чем связывают

возможность применения их в энергетике, в случае решения проблемы управления термоядерным синтезом.

Прежде всего, среди них следует отметить реакцию между двумя изотопами (дейтерий и тритий) весьма

распространенного на Земле водорода, в результате которой образуется гелий и выделяется нейтрон. Реакция

может быть записана в виде:

+ энергия (17,6 МэВ).

Выделенная энергия (возникающая из-за того, что гелий-4 имеет очень сильные ядерные связи) переходит в

кинетическую энергию, большую часть из которой, 14,1 МэВ, уносит с собой нейтрон как более лѐгкая частица[5]

.

Образовавшееся ядро прочно связано, поэтому реакция так сильно экзоэнергетична. Эта реакция

характеризуется наинизшим кулоновским барьером и большим выходом, поэтому она представляет особый

интерес для управляемого термоядерного синтеза[1]

.

Термоядерная реакция также используется в термоядерном оружии.

Фотоядерная реакция

При поглощении гамма-кванта ядро получает избыток энергии без изменения своего нуклонного состава, а ядро с

избытком энергии является составным ядром. Как и другие ядерные реакции, поглощение ядром гамма-кванта

возможно только при выполнении необходимых энергетических и спиновых соотношений. Если переданная ядру

энергия превосходит энергию связи нуклона в ядре, то распад образовавшегося составного ядра происходит

чаще всего с испусканием нуклонов, в основном, нейтронов. Такой распад ведѐт к ядерным реакциям

и , которые и называются фотоядерными, а явление испускания нуклонов в этих реакциях — ядерным

фотоэффектом.

410. Уч. 210

Ядерные реакции сопровождаются энергетическими превращениями. Энергетическим выходом ядерной

реакции называется величина

Q = (MA + MB – MC – MD)c2 = ΔMc2.

где MA и MB – массы исходных продуктов, MC и MD – массы конечных продуктов реакции.

Величина ΔM называется дефектом масс. Ядерные реакции могут протекать с выделением (Q > 0) или с

поглощением энергии (Q < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных

продуктов должна превышать величину|Q|, которая называется порогом реакции.

411. Много энергии уходит на энергию связи

412. Цепная ядерная реакция- самоподдерживающаяся реакция деления тяжелых ядер, в которой

непрерывно воспроизводятся нейтроны, делящие все новые и новые ядра.

где Ni - число нейтронов в i-поколении, Ni-1- число нейтронов в предыдущем поколении. Необходимое

условие протекания цепной ядерной реакции может быть выражено следующим образом: к >= 1.

413. 414. У них мало затрачивается энергии на связь

415. Частицы и античастицы различаются знаками электрического заряда и магнитного момента. Протон –

антипротон, нейтрон – антинейтрон, электрон – позитрон. Уч. 227

416. Гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия.

417. Гравитационное взаимодействие − самое слабое из четырѐх

фундаментальных взаимодействий. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона

сила гравитационного взаимодействия Fg двух точечных масс m1 и m2 равна

418. Электромагнитное взаимодействие - взаимодействие частиц, имеющих электрический заряд и

(или) магнитный момент. Примерами таких частиц являются электроны, протоны, атомные ядра.

Э.в. - дальнодействующее: с увеличением расстояния между частицами сила взаимодействия

плавно спадает, сохраняясь, в принципе, на сколь угодно больших расстояниях.

419. Сильное взаимодействие – короткодействующее фундаментальное взаимодействие,

связывающее кварки внутри нуклонов и других адронов. Сила этого взаимодействия намного

превосходит силу трёх других фундаментальных взаимодействий - электромагнитного, слабого и

гравитационного. Взаимодействие, связывающее нуклоны внутри ядер и называемое ядерным,

является проявлением (остатком) более фундаментального сильного взаимодействия.

Из фундаментальных частиц в сильном взаимодействии участвуют только кварки и глюон.

Глюон является переносчиком сильного взаимодействия, т.е. фундаментальным бозоном этого

взаимодействия. Кварки реализуют сильное взаимодействие, обмениваясь глюонами. Это

взаимодействие обусловлено наличием у кварков специфической квантовой характеристики,

называемой “цветом” или “цветовым зарядом” (не имеет прямого отношения к оптическому

цвету)

420. Слабое взаимодействие – короткодействующее фундаментальное взаимодействие между

элементарными частицами, ответственное за бета-распад атомных ядер и медленные распады

частиц. Слабое взаимодействие значительно слабее сильного и электромагнитного, но гораздо

сильнее гравитационного. В слабом взаимодействии участвуют все фундаментальные фермионы

(кварки и лептоны) и все адроны. Единственными частицами, которые участвуют только в слабом

взаимодействии являются три типа нейтрино νe, νμ, ντ и их античастицы e, μ, τ. В нем не

участвуют переносчики сильного, электромагнитного и гравитационного взаимодействий - глюон,

фотон и гравитон. В процессе слабого взаимодействия частицы обмениваются переносчиками

слабого взаимодействия промежуточными (фундаментальными) бозонами: имеющими

электрический заряд W± и нейтральным Z.