ОТветы на билеты по физике ТОГУ

Электродинамика 1. Электрическое поле. З-н Кулона. Напряженность. Характеристики эл.поля 2. Работа при перемещении заряда в электрическом поле. Потенциал эл.поля 3. Проводники в эл.поле. Конденсаторы 4. Постоянный ток. З-н Ома для участка цепи, для замкнутой цепи. 5. З-н Ампера 6. Сила Лоренца 7. ЭМИ. З-н Фарадея 8. ЭМ колебания в колебательном контуре.Свободно затухающие ЭМ колебания 9. Вынужденные колебания Оптика 1. Интерференция света. Когерентность.

Условия максимума и минимума при интерференции 2. Кольца Ньютона 3. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля 4. Дифракция света на решетке 5. Поляризация света. З-н Малюса 6. Тепловое излучение и его законы 7. Фотоэффект 8. Теория Бора и атома водорода 9. P-n переход. В-А зависимость Электрическое поле. З-н Кулона.

Напряженность. Характеристики эл.поля. Эл. заряд - скалярная физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия. Эл. заряд обнаруживается только по силовому действию на другие заряженные тела и частицы. [q]=[Кл]=[Кулон] 1 Кл – это заряд, проходящий за одну секунду через поперечное сечение проводника при силе тока в 1А. Минимальный заряд, существующий в природе – заряд электрона. Заряд всех элементарных частиц, если он не равен нулю, одинаков по модулю.

З-н Кулона – сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, прямопропорциональна произведению модулей зарядов и обратнопропорциональна квадрату расстояния между ними, и направлена по прямой, соединяющей заряды. , где k=109 Н*м2/Кл2 Эл. поле – материальный передатчик взаимодействия эл. зарядов, которые существуют вокруг наэлектризованный тел. Характеристики эл. поля: 1) действует на заряд с силой 2) порождается зарядом 3) способно совершать работу по перемещению заряда 4) напряженность [Н/Кл] Напряженность – векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой эл.поля. Показывает силу, с которой поле действует на единичный пробный заряд, помещенный в данную точку поля. Пробный заряд – заряд, который вносят в поле для его исследования.

Он всегда положительный и по величине мал, чтобы своим полем не исказить то поле, которое с его помощью исследуется.

Работа при перемещении заряда в электрическом поле. Потенциал эл.поля

Потенциал эл.поля. поэтому эл.поле может совершать работу по перемещению этого заряда ІІ. Пусть заряд +q перемещается под действием эл.поля, Е из В в С под угло... ІІІ. Электростатическое поле – потенциальное.

Проводники в эл.поле. Конденсаторы

Проводники в эл.поле. Конденсаторы. Характеристика проводников: 1) в-ва, проводящие ток-проводники 2) мета... З-н Ома для участка цепи, для замкнутой цепи. За направление эл.тока принимают направление движения положительно зар...

З-н Ампера

amp;#913;-угол между направлением тока в проводнике и вектором магнитн... Сила Лоренца перпендикулярна скорости.. Если левую руку расположить так, чтобы составляющая м/и перпендикулярн... З-н Ампера. на все заряды, действующие в проводнике, то сила Лоренца – это сила ма...

ЭМИ. З-н Фарадея

ЭМИ. Индукционный ток – ток, который появился в рез-те изменяющегося магнит... создаются внешним источником энергии. Интерференция света. Интерференция света – сложение двух и более когерентных волн, вследств...

выводы для проходящего света.

Кольца Ньютона Кольца Ньютона образуются при интерференции световых волн, отраженных от границ тонкой воздушной прослойки, заключенной между выпуклой поверхностью линзы и плоской стеклянной пластинкой. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля Дифракция волн – отклонение направления распространения волны у границы преград (огибание волнами препятствия). Дифракция света – явление огибания светом препятствий, размеры которого соизмеримы с длиной световой волны.

Согласно принципу Гюйгенса, каждую точку фронта волны можно рассматривать как самостоятельный источник колебаний. Френель дополнил этот принцип, введя представления о том, что волновое возмущение в любой точке пространства можно рассматривать как результат интерференции вторичных волн от фиктивных источников, на которые разбивается волновой фронт.

Френель выказал предположение, что эти фиктивные источники когерентны и могут интерферировать в любой точке пространства, в результате чего элементарные волны могут гасить или усиливать друг друга. Для того, чтобы определить р-т дифракции в некоторой точке пространства, Френель предложил разбивать волновую поверхность на отдельные участки (зоны Френеля), расположенные таким образом, чтобы волны, посылаемые двумя соседними зонами в данную точку пространства, приходили в противофазе.

Математические операции показывают, что площади зон равновелики, а следовательно, содержат одинаковой количество когерентных источников света. Таким образом, колебания, возбуждаемые в данной точке пространства двумя соседними зонами, противоположны по фазе и при наложении должны взаимно ослаблять друг друга. Зоны Френеля, участки, на которые можно разбить поверхность световой (или звуковой) волны для вычисления результатов дифракции света (или звука). Впервые этот метод применил О. Френель в 1815—19. Суть метода такова.

Пусть от светящейся точки Q (рис.) распространяется сферическая волна и требуется определить характеристики волнового процесса, вызванного ею в точке Р. Разделим поверхность волны S на кольцевые зоны; для этого проведём из точки Р сферы радиусами PO, Pa = PO + l/2; Pb = Pa + l/2, Pc = Pb + l/2, (О — точка пересечения поверхности волны с линией PQ; l — длина световой волны). Кольцеобразные участки поверхности волны, «вырезаемые» из неё этими сферами, и называется З. Ф. Волновой процесс в точке Р можно рассматривать как результат сложения колебаний, вызываемых в этой точке каждой З. Ф. в отдельности.

Амплитуда таких колебаний медленно убывает с возрастанием номера зоны (отсчитываемого от точки О), а фазы колебаний, вызываемых в Р смежными зонами, противоположны. Поэтому волны, приходящие в Р от двух смежных зон, гасят друг друга, а действие зон, следующих через одну, складывается. Если волна распространяется, не встречая препятствий, то, как показывает расчёт, её действие (сумма воздействий всех З. Ф.) эквивалентно действию половины первой зоны. Если же при помощи экрана с прозрачными концентрическими участками выделить части волны, соответствующие, например, N нечётным зонам Френеля, то действие всех выделенных зон сложится и амплитуда колебаний Uнечёт в точке Р возрастёт в 2N раз, а интенсивность света в 4N2 раз, причём освещённость в точках, окружающих Р, уменьшится.

То же получится при выделении только чётных зон, но фаза суммарной волны Uчёт будет иметь противоположный знак. Такие зонные экраны (т. н. линзы Френеля) находят применение не только в оптике, но и в акустике и радиотехнике — в области достаточно малых длин волн, когда размеры линз получаются не слишком большими (сантиметровые радиоволны, ультразвуковые волны). Метод З. Ф. позволяет быстро и наглядно составлять качественное, а иногда и довольно точное количественное представление о результате дифракции волн при различных сложных условиях их распространения. Он применяется поэтому не только в оптике, но и при изучении распространения радио- и звуковых волн для определения эффективной трассы «луча», идущего от передатчика к приёмнику; для выяснения того, будут ли при данных условиях играть роль дифракционные явления; для ориентировки в вопросах о направленности излучения, фокусировке волн и т.п. Дифракционная решетка Дифракционная решетка – это совокупность большого числа узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют периодом дифракционной решётки. Обозначают буквой d. Если известно число штрихов (N), приходящихся на 1 мм решётки, то период решётки находят по формуле: d = 1 / N мм. Условия интерфереционных максимумов дифракционной решётки, наблюдаемых под определенными углами, имеют вид: где d — период решётки, α — угол максимума данного цвета, k — порядок максимума, λ — длина волны.

Поляризация света. З-н Малюса Если в поперечной волне колебания совершаются только в одном каком-либо определенном направлении, то волну называют плоскополяризованной или поляризованной.

Поляризация света - ориентация векторов напряженности электрического поля и магнитной индукции световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Обычно поляризация возникает при отражении и преломлении света, а также при распространении света в анизотропной среде.

Различают линейную, круговую и эллиптическую поляризацию света.

Закон Малюса — зависимость интенсивности линейно-поляризованного света после его прохождения через поляризатор от угла между плоскостями поляризации падающего света и поляризатора. где I0 — интенсивность падающего на поляризатор света, I — интенсивность света, выходящего из поляризатора. Установлен Э. Л. Малюсом в 1810 году. Свет с иной (не линейной) поляризацией может быть представлен в виде суммы двух линейно-поляризованных составляющих, к каждой из которых применим закон Малюса.

По закону Малюса рассчитываются интенсивности проходящего света во всех поляризационных приборах, например в поляризационных фотометрах и спектрофотометрах.

Тепловое излучение Тепловое излучение – это ЭМ излучение, испускаемое нагретыми телами за счет своей внутренней энергии. Оно ведет к уменьшению внутр. энергии и, следовательно, к снижению температуры тела, к его остыванию. Х-ки теплового излучения: 1) излучение характеризуют его энергией W. Поток излучения Фе – отношение энергии излучения ко времени t, за которое оно произошло: 2) отношение потока излучения, испускаемого телом, к площади S поверхности излучателя, называется энергетической светимостью тела: [Вт/м2] З-н Кирхгофа: Если система состоит из нескольких тел, нагретых до различной температуры, то спустя некоторое время произойдет выравнивание температур, даже если передача теплоты конвекцией и теплопроводностью исключена.

Горячие тела, излучая, передают холодным энергии больше, чем получают от них, так происходит до тех пор, пока не наступит равновесное состояние.

Фотоэффект Фотоэффект – это явление вырывания электронов из твердых и жидких в-в под действием света. Возникающий в цепи эл.ток называют фототоком, а вырванные электроны – фотоэлектронами. Фототок возникает даже при разности потенциалов между анодом и катодом. З-ны фотоэффекта: 1) фототок насыщения прямопропорционален интенсивности света, падающего на катод. 2) максимальная кинетич. энергия фотоэлектронов прямопропорциональна частоте света и не зависит от его интенсивности 3) для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен 4) работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для удаления электрона из металла.

З-н сохранения энергии называют уравнением Эйнштейна для фотоэффекта: Теория Бора и атома водорода В основе боровской теории атома лежат два основных постулата: 1) Электроны могут двигаться в атоме только по определенным орбитам, находясь на которых они, несмотря на наличие у них ускорения, не излучают.

Эти орбиты соответствуют стационарным состояниям электронов в атоме и определяются условием где rп — радиус n-й орбиты; — скорость электрона на этой орбите; те — масса электрона; —момент импульса электрона на этой орбите; п— целое число (п≠О). 2) Атом излучает или поглощает квант электромагнитной энергии при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое. Энергия кванта равна разности энергий стационарных состояний электрона до (E2) и после (E1) перехода; Рассмотрим простейший атом — атом водорода.

Он состоит из ядра, в со¬став которого входит один протон, и одного электрона, вращающегося вокруг ядра по круговой орбите. На электрон со стороны ядра действует кулоновская сила притяжения, сообщая ему центростремительное ускорение. Поэтому где е — заряд электрона и протона, — электрическая постоянная. P-n переход. В-А зависимость p-n-перехо́д (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный), или электронно-дырочный переход — разновидность гомопереходов, Зоной p-n перехода называется область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости от электронной n к дырочной p. Электронно-дырочный переход может быть создан различными путями: в объёме одного и того же полупроводникового материала, легированного в одной части донорной примесью (n-область), а в другой — акцепторной (p-область); на границе двух различных полупроводников с разными типами проводимости.

Если p-n-переход получают вплавлением примесей в монокристаллический полупроводник, то переход от n- к р-области происходит скачком (резкий переход). Если используется диффузия примесей, то образуется плавный переход.

Схема p-n-перехода: чёрные кружки — электроны; светлые кружки — дырки.