III. Справочные материалы. 3.1. Основные законы и формулы.
3.1. Основные законы и формулы.
К контрольной работе № 5:
Принятые обозначения:
с – скорость света в вакууме; n – показатель преломления среды;
λ – длина световой волны; ν – частота световой волны.
Закон преломления света:
где i 1 – угол падения; i 2 – угол преломления; n21 = n2/n1 – относительный показатель преломления второй среды относительно первой; n1 и n2 – абсолютные показатели преломления соответственно первой и второй сред; υ1 и υ2 – скорости распространения света в первой и во второй средах.
Оптическая сила тонкой линзы .
Формулой тонкой линзы
Коэффициент увеличения предмета .
Где АВ – величина предмета; А’В’ – величина изображения; а – расстояние от предмета до линзы; b – расстояние от линзы до изображения.
Уравнения плоской волны, распространяющейся вдоль оси х: Еу = Ео соs(ωt-kx+φо)
Hz = Hо соs(ωt-kx+φо)
где Ео и Hо – соответственно амплитуды (максимальные значения) напряженностей электрического и магнитного полей волны; ω = 2πν – циклическая (круговая) частота волны; k = 2π/λ – волновое число; х – координата, расстояние от источника волны (света) до точки, в которой происходит наблюдение волны; t – время, через которое, после начала излучения волны, происходит ее наблюдение; φо – начальная фаза колебаний в точках с координатой х=0 и t=0 (при рассмотрении волны начало отсчета координаты и времени обычно выбирают так, чтобы φо стала равной нулю, φо=0). Связь периода с частотой Т = 1/ν.
Длина волны λ, частота ν и скорость распространения волны с связаны соотношением с = λν или для периода с = λ/Т
Соотношение Н и Е для электромагнитной волны:
где ε0 и μ0 – электрическая и магнитная постоянные, ε и μ – электрическая и магнитная проницаемости среды.
Интенсивность электромагнитной волны
Среднее по времени значение вектора Умова – Пойнтинга пропорционально квадрату амплитуды вектора Е или амплитуды вектора Н: I = υ εoε Eо 2 или I = υ μoμ Hо 2, где S = [ EH ] – вектор Умова-Пойнтинга; Т – период колебаний, а τ – текущее время.
Скорость света в среде υ = c/n
Оптическая длина пути световой волны L = n l
где l - геометрическая длина пути световой волны в среде с показателем преломления n.
Оптическая разность хода двух световых волн
Δ = L1 – L2
Зависимость разности фаз от оптической разности хода световых волн ∆φ = 2π(Δ/λ)
Условие максимального усиления (maximum) света при интерференции Δ = ± k λ (k = 0, 1, 2, …)
Условие максимального ослабления (minimum) света при интерференции Δ = ± (2k + 1) λ/2 (k = 0, 1, 2, …)
Оптическая разность хода световых волн, возникающая при отражении монохроматического света от тонкой пленки (показатель преломления пленки n больше показателя преломления окружающей среды)
или Δ = 2dn cosβ ± λ/2
где d – толщина пленки; α – угол падения; β – угол преломления света в пленке.
Радиус светлых колец Ньютона в отраженном свете
rk = (k = 0, 1, 2, …)
Радиус темных колец Ньютона в отраженном свете
rk = (k = 1, 2, …)
где k – номер кольца; R – радиус кривизны линзы.
Радиус зоны Френеля для плоской волны
rф = (k = 1, 2, …)
где k – номер зоны Френеля; L – расстояние от диафрагмы до точки наблюдения.
Условие максимума при дифракции на одной щели
a sin φ = (2k+1)·λ/2 (k = 0, 1, 2, …)
Условие минимума при дифракции на одной щели
a sin φ = 2k·λ/2 (k = 0, 1, 2, …)
где а – ширина щели; k – порядковый номер максимума; φ – угол отклонения лучей, при котором выполняется условие максимума
Условие максимума при дифракции света на дифракционной решетке
d sin φ = ± k λ (k = 0, 1, 2, …)
где d – период дифракционной решетки; k – порядковый номер максимума; φ – угол отклонения лучей, при котором выполняется условие максимума (светлая полоса)
Разрешающая способность дифракционной решетки
R = λ/Δλ = kN
где Δλ – наименьшая разность длин волн двух соседних спектральных линий (λ и λ + Δλ), при которой эти линии могут быть видны раздельно в спектре, полученном посредством данной решетки; N – полное число щелей решетки.
Формула Вульфа – Бреггов
2d sinθ = k λ (k = 0, 1, 2, …)
где θ – угол скольжения (угол между направлением параллельного пучка рентгеновского излучения, падающего на кристалл, и атомной плоскостью в кристалле); k – порядковый номер максимума; d – расстояние между атомными плоскостями кристалла.
Закон Брюстера tgαБ = n21
где αБ – угол падения, при котором отразившийся от диэлектрика луч максимально поляризован; n21 – относительный показатель преломления второй среды относительно первой.
Закон Малюса I = I0 cos2α
где I0 – интенсивность плоско поляризованного света, падающего на поляризатор; I – интенсивность света, прошедшего поляризатор; α – угол между плоскостью колебаний вектора напряженности электрического поля в световой волне, падающей на поляризатор, и плоскостью пропускания поляризатора этих колебаний (если колебания вектора напряженности электрического поля падающего света совпадают с этой плоскостью, то поляризатор полностью пропускает свет без поглощения – без ослабления).
Угол поворота плоскости поляризации монохроматического света при прохождении через оптически активное вещество:
φ = [φуд] cd
где [φуд] – удельное вращение; с – концентрация оптически активного вещества в растворе (для твердого тела с = 1); d – длина пути, пройденного светом в оптически активном веществе или его растворе.
К контрольной работе № 6
Закон Стефана – Больцмана
где Rе –энергетическая светимость (излучательность) абсолютно черного тела (АЧТ); r*l,т - испускательная способность АЧТ; σ – постоянная Стефана – Больцмана; Т - термодинамическая температура по Кельвину.
Энергетическая светимость серого тела
где аТ – коэффициент поглощения.
Закон смещения Вина
где λm – длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения; b- постоянная Вина
Закон Вина. Зависимость максимальной испускательной способности АЧТ от температуры:
(r*l,T)макс.= С’×Т5
где С’ = 1,3 10-5 Вт/м3К5 - коэффициент пропорциональности
Радиационная температура серого тела
где Тр и Т – радиационная и истинная температуры тела; аТ – поглощательная способность серого тела.
Формула Рэлея-Джинса для испускательной способности АЧТ
где k -постоянная Больцмана.
Формула Планка для испускательной способности АЧТ
где h - постоянная Планка; n - частота фотона; с - скорость распространения света в вакууме; k - постоянная Больцмана; Т – термодинамическая температура
Энергия кванта (фотона)
где h - постоянная Планка; n - частота фотона; с - скорость распространения света в вакууме; λ - длина волны.
Масса фотона .
Импульс фотона
(здесь ).
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
где hn –энергия фотона, падающего на поверхность металла; n - частота падающего фотона; А – работа выхода электрона из метал ла; Тмакс . – максимальная кинетическая энергия вылетающего электрона.
«Красная граница» фотоэффекта:
где n о- минимальная частота света, при которой ещё возможен фотоэффект; λ о - максимальная длина волны света, при которой ещё возможен фотоэффект: h - постоянная Планка; с - скорость распространения света в вакууме.
Релятивистская масса частицы
где mо– масса покоя частицы; β = υ/с - скорость частицы, выраженная в долях скорости света.
Взаимосвязь массы и полной энергии релятивистской частицы
где Ео = mос2 – энергия покоя частицы; полная энергия свободной частицы Е = Ео +Т; Т – кинетическая энергия релятивистской частицы.
Кинетическая энергия релятивистской частицы
Импульс релятивистской частицы
где υ - скорость частицы; с- скорость света в вакууме.
Связь между полной энергией Е и импульсом р релятивистской частицы
где Ео = mос2 – энергия покоя частицы.
Связь между импульсом р и кинетической энергией Т релятивистской частицы .
Изменение длины волны при комптоновском рассеянии:
,
где λ, λ' -длина волн падающего и рассеянного излучения; m 0- масса покоя электрона; θ - угол рассеяния; = 2,426 · 10-12м - комптоновская длина волны.
Давление света при нормальном падении на поверхность
где Ее= Nhn - энергетическая освещённость (облучённость) поверхности, измеряемая световой энергией, падающей на единицу поверхности за единицу времени; N – число фотонов, падающих на единицу поверхности за единицу времени; ρ- коэффициент отражения; w -объёмная плотность энергии излучения.
Минимальная длина волны, получаемая при тормозном рентгеновском излучении
где е – заряд электрона; Uа – анодное напряжение.
3.2. ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ЕДИНИЦЫ В СИСТЕМЕ СИ
| Величина
| Размерность
| Е д и н и ц а
| Наименование
| Обозначение
| меж-нар.
| русское
| О с н о в н ы е е д и н и ц ы
| Длина
| L
| метр
| m
| м
| Масса
| M
| килограмм
| kg
| кг
| Время
| T
| секунда
| s
| с
| Сила электри-
| I
| ампер
| A
| А
| ческого тока
|
|
|
|
| Термодинами-
|
|
|
|
| ческая темпера-
| Θ
| кельвин
| K
| К
| тура
|
|
|
|
| Количество
| N
| моль
| mol
| моль
| вещества
|
|
|
|
| Сила света
| J
| кандела
| cd
| кд
| Д о п о л н и т е л ь н ы е е д и н и ц ы
| Плоский угол
| ---
| радиан
| rad
| рад
| Телесный угол
| ---
| стерадиан
| sr
| ср
| П р о и з в о д н ы е е д и н и ц ы
| Скорость
| LT-1
| метр в секунду
| m/s
| м/с
| Ускорение
| LT-2
| метр в сек за сек
| m/s2
| м/с2
| Угловая скорость
| T-1
| радиан в секунду
| rad/s
| рад/с
| Частота
| T-1
| герц
| Hz
| Гц
| Плотность
| ML-3
| к-гр на куб. метр
| kg/m3
| кг/м3
| Импульс
| MLT-1
| к-гр-метр в сек
| kg*m/s
| кг*м/с
| Сила
| MLT-2
| ньютон
| N
| Н
| Давление
| ML-1T-2
| паскаль
| Pa
| Па
| Работа, энергия
| ML2T-2
| джоуль
| J
| Дж
| Мощность
| ML2T-3
| ватт
| W
| Вт
| Удельная
| L2T-2Θ-1
| джоуль на кило
| J/(kg*K)
| Дж /
| теплоёмкость
|
| грамм-кельвин
|
| (кг*К)
|
ЗНАЧЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ВНЕСИСТЕМНЫХ ЕДИНИЦ В СИ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Величина
| Единица
| Содердит единиц СИ
| Длина
| ангстрем (Å)
| 10-10 м
|
|
| астрономическая единица (а. е.)
| 1,50 10+11 м
|
|
| световой год (св. год)
| 9,46 10+15 м
|
|
| парсек (пк)
| 3,09 10+16 м
| Масса
| атомная единица массы (а. е. м.)
| 1,66 10-27 Дж
| Площадь
| барн (б)
| 10-28 м2
| Объём
| литр (л)
| 10-3 м3
| Сила
| килограмм-сила (кгс)
| 9,81 Н
| Работа, энергия
| килограмм-сила-метр (кгс*м)
| 9,81 Дж
|
|
| киловат-час (кВт*ч)
|
| 3,6 10+6 Дж
|
|
| лошадиная сила-час (л. с.*ч)
| 2,65 10+6 Дж
|
|
| электрон-вольт (эВ)
|
| 1,60 10-19 Дж
| Мощность
| лошадиная сила (л. с.)
| 735 Вт
| Количество
|
|
|
|
|
| теплоты
| калория (кал)
|
|
| 4,19 Дж
| Температура
|
|
|
|
|
|
|
| Цельсия
| градус Цельсия (оС)
|
| t = T - 273,15
| Удельная
| калория на грамм-градус
|
|
|
| теплоёмкость
| Цельсия (кал/ (г*оС))
|
| 4,1868 10+3 Дж / (кг*К)
| Давление
| милиметр ртутного столба
|
|
|
|
|
| (мм рт. ст.), торр (Торр)
| 133 Па
|
|
|
| физическая атмосфера (атм)
| 101000 Па
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дата добавления: 2015-09-27 | Просмотры: 674 | Нарушение авторских прав
|