Конденсацияланған күй

2.8. Конденсацияланған күй

 

1. Рентген сәулесінің спектрінің ерекшеліктері қандай?

Рентгендік сәулеленудің спектрлік құрамын зерттеу, оның спектрі күрделі құрылымға ие және электрондардың энергиясынан калай тәуелді болса, дәл солай анодтың материалынан тәуелді екенін көрсетеді. Спектр бірыңғай спектр шекарасы деп аталатын лямбда минимум шекарасымен шектелетін бірыңғай спектрлердің енгізілуімен және бірыңғай спектрлердің фонында пайда болатын сызықтық спектрлермен сипатталады.

Зерттеулер бірыңғай спектр анодтың материалынан мүлде тәуелді емес екенін көрсетті, ал керісінше ол бомбалаушы анод электрондардың энергиясымен анықталады.

Яғни классикалық сәулелену теориясы бойынша, қозғалыстағы зарядтардың тежелуі кезінде сәулелену бірыңғай спектрмен жүру керек.

2. Атомдық спектрлердің ерекшеліктері қандай?

Атомдық спектрлер – сызықтық, белгілі бір толқын ұзындығымен және қарапайым атомдар үшін спектрлік серияларға топталуымен сипатталатын жеке спектрлік сызықтардан тұрады.

3. Молекулалық спектрлердің ерекшелігі қандай?

Молекулалық спектрлер, шығару және жұтудың оптикалық спектрлері, сонымен қатар, еркін немесе нашар байланысқан молекулаларға жататын комбинациялық сәуле шашырауының оптикалық спектрлері

4. Дюлонг және Пти заңдары

Бұл жылусыйымдылықтың тұрақтылық заңы. Эмпирикалық заң. Осы заңға байланысты қатты денелердің молярлық жылусыйымдылығы бөлме температурасында 3R-ге жақын. С_v=3R. Мұндағы R- универсал газ тұрақтысы.

5. Эйнштейн мен Дебайдың кванттық жылусыйымдылығының негізгі айырмашылықтары?

Эйнштеинның жылусыйымдылығының кванттық теориясы жылусыйымдылықтың температурадан тәуелділігін эксперимент жүзінде көрсету мақсатымен 1907 жылы ашылды, теорияны дайындау кезинде Эйнштеин келеси болжамдарға сүйенди:

* Кристалдық тордағы атомдар озин бир-биримен байланыспайтын гармоникалық осцилляторлар сияқты ұстайды.

* Барлық осцилляторлардың тербелу жиілігі бірдей болады

* 1 моль заттағы осцилляторлардың саны 3Na-ға тең.

* Олардын квантталу энергиясы ε=nhω

Эйнштеинмен ұсынған модельге байланысты абсолюттік ноль температурада жылусыйымдылық жоғарғы температурада о-ге ұмтылады, керісінше, Дюлонг-Пти заңы орындалады. Алайда Эйнштеиннин теориясы эксперименттин корсетилимимен сайкес келмеди, әсіресе, осцилляторлардың тербеліс жиілігінің теңдігіне байланысты болжамы. Аса дәл теорияны 1912 жылы Дебай ашты. Дебайдың моделі кристалдық торлардың тербелісін квазибөлшектер фонондардың газы ретінде қарастырады. Бұл модель Т³-ке тура пропорционал төменгі температурадағы жылусыйымдылықты дәл көрсетеді.

6. Дебайдың сипаттаушы температурасы

Дебай температурасы – берілген қатты денедегі тербеліс модаларының қозуы жүретін температура. Температураның одан әрі өсуі тербелістің жаңа модаларының пайда болуына алып келмеиді,ал керісінше амплитудалардың өсуіне алып келеді. Тербелістің орташа энергиясы температура өскен сайын артады.

Дебайт температурасы – қатты денелердің көптеген қасиеттерін (жылусыйымдылық, электрөткізгіштік жылу өткізгіштік) сипаттайтын заттың физикалық константасы. Дебай температурасы келеси формуламен анықталады: ???

7. Асқын ағынның және асқын өткізгіштіктің пайда болу себептері.

Белгілі бір жағдайларда асқын ағын жартылай бүтін спинді атомдардан тұратын фермиондардың жүйесінде де жүзеге асады. Бұл фермиондардың арасында байланысқан жұп фермиондардың пайда болуына алып келетин тартылыс күші болған жағдайда болады. Бұларды Купер жұптары бүтін спинге ие, сондықтан Бозэ-кондетсат. тудыра алады.

Мұндай түрдегі асқын ағын электрондар үшін кейбір металдарда болады және ол асқынөткізгіштік деп аталады. Микроскопиялық көзқарас тұрғысынан бүтін спинді атомдардан тұратын сұйықтықтағы асқын ағыннын Т<T1 атомдар санының нолдік импульс күйіне ауысуымен байланысты. Бұл құбылыс Бозэ –Эйнштеин конденсация деп аталады.

Асқын өткізгіштік электрондардың кристалдық тормен өзара әсерлесуімен байланысты.

8. Жеке атомдардың кристал торына біріккен кезінде энергиялық зоналардың қалыптасу механизмі қандай?

Қатты денелердің зоналар теориясы – кристалдық тордың периодтық өрісіндегі электрондар қозғалысының теориясы. Осыған сәйкес, қатты денелердің физикалық қасиеттері кристалдың барлық көлемі бойынша бір атомнан басқасына қарай қозғалатын және мүмкін болатын энергия денгейлері энергетикалық зоналарды тудыратын сыртқы электрондармен анықталады. Қатты денелерді жасау процесі. Атомдар изоляцияланған күйде болғанша, яғни бір-бірінен макроскопиялық қашықтықта болғанша олар энергетикалық денгеилердің сәйкес келетін сызбаларына ие болады. Модельді кристалдық торға дейін қысуға байланысты атомдардың ара қашықтығы бірдей болғанда, атомдардың бір-бірімен әсерлесуі энергетикалық зоналардың зоналарға ығысуына, ыдырауына алып келеді. Яғни, зоналық энергетикалық спектр пайда болады.

9. Өткелдік теория бойынша металл, жартылай өткізгіш және диэлектриктер арасындағы айырмашылықты түсіндір.

Қатты денелердің зоналар теориясы бір көзқарас жүйесінен металдардың, диэлектриктердің және жартылай өткізгіштердің болуын талқылауға мүмкіндік береді. Металдар, диэлектрктер және жарт.өткізгіштердің зоналық теория тұрғысынан ерекшелігі О К температурада металдардың өткізгіштік зонасында электрондар болады, ал диэлектриктердің өткізгіштік зонасында олар болмайды. Дэлектриктер мен жарт.өткізгіштердің айырмашылығы запрещенный зоналарының енімен сипатталады. Электриктер үшін ол аса кең, жартылай өткізгіштердікі – тар.

10.Жартылай өткізгіштің меншікті өткізгіштігі дегеніміз не?

Жартылай өткізгіштің меншікті өткізгіштігі деп - химиялық таза жартылай өткізгіштің электроөткізгіштігі аталады.

11.Қандай қоспалар акцепторлы деп аталады? Электрондарды валенттік зонадан қармап алатын қоспалар

12. Алаған (акцепторлы) қоспа енгізілгенде энергиялық өткелдер қалай ауысып орналасады?

Айталық біз кремнии торына үш валентті электроны бар қоспалы атом енгіздік, мысалы бор. Зоналар теориясына байланысты, үшвалентті қоспаны кремнийдің торына енгізсе, бұл запрещенный зонадағы электрондармен толтырылмаған қоспалы энергетикалық деңгейдің пайда болуына алып келеді. Кремнии мен бор қоспасы жағдайында бұл деңгей валенттік зонаның үстінгі жағынан биік орналасады. Мұндай қашықтықта: ∆Е_А=0,08эВ. Бұл деңгейлердің валенттік зонаға жақын болуы салыстырмалы температурада валенттік зонадағы электрондардың қоспалы деңгейге ауысуына алып келеді.

13.Береген (донорлы) деп қандай қоспаларды айтады?

Электрондардың көзі болып табылатын қоспалар.

14. Береген қоспа енгізгенде энергиялық белдеулер (зоналар) қалай ауысп орналасады?

Жартылай өткізгіштерге валентті атомдарды енгізеді. Мысалы, германий атомын бесвалентті мышьяк атомымен орнын басады. Бұл процессті келесідегідей елестетуге болады. Қоспаның енгізілуі тордың өрісін бұрмалайды. Бұл мышьяк валенттік электрондарының запрещенный зонасында қоспа деңгейінің пайда болуына алып келеді. Германии жағдайында мышьяк коспасымен бұл деңгей зонаның өткізгіштік түбінен мынандай қашықтықта орналасады: ∆Е_д=0,013эВ. Ол осыған байланысты: : ∆Е_д<kT.

15. Жартылай өткізгіштің өткізгіштігінің температураға тәуелділігі.

Температураның жоғарылауымен жартылай өткізгіштің өткізгіштігі тез артады. Себебі, ток тасушылардың концентрациясы өседі. Жартылай өткізгіштердің электроөткізгіштігінің тәуелділігі келесі қатынаспен беріледі: σ=σ₀exp(-∆Е/2KT)

16. Рентген түтігінің электродтарына U=60кВ потенциаладр айырымы берілген. Түтіктен алынған рентген сәулесінің ең аз толқын ұзындығы =20,6 нм. Осы берілгендерді пайдаланып Планк тұрақтысын анықтаңыз.

17. Гамма сәлесінің толқын ұзындығы =4нм. Толқын ұзындығы осындай рентген сәулесін алу үшін рентген түтігіне қандай потенциалдық айырымы U беру керек?

18. рентген сәулесінің жартылай әлсіреу(жұтылу) қабатының қалыңдығын анықтаңыз. Жұтылудың сызықтық коэффициенті 1,4*10³м^-1- ге те.

19. Аллюминидегі рентген сәулесінің жартылай жұтылу қабатының қалыңдығы 0,5 мм-ге тең. Сызықтық коэффициенті қандай?

20. Классикалық теорияны пайдаланып Al кристалының жылусыйымдылығын анықтаңыз.

21. Классикалық теорияны пайдаланып Cu кристалының жылусыйымдылығын анықтаңыз.

22. Классикалық теорияны пайдаланып NaCl кристалының жылусыйымдылығын анықтаңыз.

23. Классикалық теорияны пайдаланып CaCl кристалының жылусыйымдылығын анықтаңыз.

24. Дебай теориясы бойынша 8К температурадағы күмістің меншікті жылусыйымдылығын анықтаңыз. Т<<Ө_Д шарты орындалды деп есептеңіз және Ө_Д=225К тең. Жылусыйымдылық шекті жағдайда С=234 R(T/Q_Ө)³

25. Молибденнің 20К температурасындағы мольдік жылусыйымдылығы 0,6 Дж/моль*К.Дебайдың сипаттамалық температурасын есептеңіз. Т<<Ө_Д шарты орындалған, жылусыйымдылық шекті жағдайда С=234R(T/Q_Ө)³

26. Массасы 50г магний үлгісі 0 ден 20К дейін қыздырылады. Қыздыруға қажетті жылуды анықтаңыз. Дебайдың сипаттамалық температурасы магний үшін 400К және Т<<Ө_Д шарты орындалды деп есептеңіз.

27. Кремнийдің температурасы 0-тан 18температураға дейін қыздырғанда оның меншікті өткізгіштігі 4,24 есе ұлғаяды. Кремнийдің рұқсат етілген белдеуінің (өткелінің) енін анықтаңыз.

28. Германий 0⁰С тан 17⁰С қа дейін қыздырылады. рұқсат етілген белдеуінің (өткелінің) ені 0,72 эВ болса оның меншікті өткізгіштігі қанша есе ұлғаяды.

29. Егер Т₁ және Т₂ температуралардағы сәйкес кедергілері R₁ және R₂ болса, өзіндік жартылай өткізгіштіктің рұқсат етілген белдеуінің (өткелінің) енін анықтаңыз.

 

2.7. Кванттық статистика элементтері

 

1.Фазалық кеңістік дегеніміз не?

N бөлшектерден тұратын жүйенің күйі. 6N- 3координата және 3 қатысты импульс проекциялары алмасуымен анықталады. Сәйкесінше кеңістіктегі өзара перпендикуляр координата осьтерінің саны 6N-ға тең. Бұл 6N өлшемді кеңістік фазалық кеңістік деп аталады.

2. Ферми-Дирака таралуы

Фермиондардан құралған идеал газ – Ферми Газ Ферми-Дирактың кванттық статистикасымен сипатталады. Энергиялар бойынша таралуы мынадай түрде болады: <N_i>=1 / e^{(Ei-μ) / kT} + 1

3. Бозе-Эйнштейн таралуы

Бозондардан құралған идеал газ- Бозе-Газ Бозе-Эйнштеин кванттық статистикасымен сипатталады. Бозондардың энергиялар бойынша таралуы Гиббстың үлкен канондық таралуынан ұқсас бозондардың саны берілген кванттық куйде кез-келген болуы мүмкін шартта ғана болады: <N_i>=1 / e^{(Ei-μ) / kT} - 1

4. Күйіне қарай микробөлшектерді таралуын сипаттағанда нені есепке алу керек?

Спин

5. Шекті жағдайда Бозе-Эйнштейн және Ферми-Дирак таралулары таралудың қай түріне ауысады?

Егер e^{(Ei-μ) / kT} >> 1 болса, онда Б-Э және Ф-Д таралуы классикалық Максвелл-Больцман таралуына ауысады: <N_i>=А e ^{Ei / kT}

6.Фермиондар дегеніміз не? Мысалы. Жартылай спинді бөлшектер, антисимметриялы толқындық қасиетпен сипатталады және Ферми-Дирак статистикасына бағынады. Бұл бөлшектерді фермиондар деп атайды. Мысалдары: (индекс астында және үстінде жақшада) p{1.1}, n{0.1}, e{-1.0}

7. Бозондар дегеніміз не? Мысалы. Нолдік және бутин спинді (п-мезондар, фотондар), симметриялы толқын функцияларымен сипатталады және Б-Э статистикасына бағынады.

8. Ферми дегеніміз не? Т=О К кезінде металдағы өткізгіш электрондарында болатын максималды кинетикалық энергия және Е_F деп белгіленеді.

 

 

2.6. Кванттық электроника элементтері

 

1. Қандай сәуле шығару тұтқиыл (спонтанным) делінеді?

Спондандық сәуле шығару – электромагниттік сәулеленудің өздік еркін атомдармен, қозған энергия деңгейіндегі кванттық жүйелермен спонтандық шығаруы.

2. Қандай сәуле шығару еріксіз делінеді? Еріксіз сәуле шығару – кванттық жүйелермен оларға түсетін сәулеленудің әсерімен болатын электромагниттік сәулелену, индукцияланған сәулелену.

3. Еріксіз сәуле шығару кезінде бірінші фотон екінші фотоннан өзгеше ме?

Олар ерекшеленбейді, олардың жиіліктері және фазалары бірдей.

4. Қандай күй инверсиялық қоныстану (населенности) деп аталады?

Физикадағы инверсиялық қоныстану оларды құрайтын бөлшектерін құрайтын аса үлкен энергия деңгейлері төменгі деңгейлеріне қарағанда бөлшектермен көбірек қоныстанған заттың күйі.

5. Лазерлердегі нығыздау қалай жүргізеді?

Лазердегі нығыздау – энергияның сәулеленуі болу үшін инверсиялық қоныстануды жасау болып табылады.

6. Белсенді ортаға байланысты лазерлердің түрлері қандай?

Қатты денелі, жартылай өткізгіштік, сұйықтық және газдық.

7. 3-суретте лазердің жұмыс істеуі, лазер маркасы көрсетілген.

--------------------------------------------------------

8. Лазерлердегі оптикалық резонаторлар не үшін жұмыс істейді?

Лазердегі оптикалық резонатор инверсиялық қоныстануды құрау үшін жұмыс істейді.

9.Лазер сәулесінің қасиеттері. Монохроматтылығы, когеренттілігі, үлкен сәулелені қуаттылығы, дәл бағытталуы,

11. Импульс ұзақтығы 10^-12с лазер сәулесінің кеңістіктегі ұзындығы қандай? Егер лазер қызыл сәуле шығарса, осы импульс кезінде қанша тербеліс жасайды?

12. Комната температурадағы термодинамикалық тепе-теңдік кезінде рубин кристалындағы жұмыс деңгейлерінің салыстырмалы қоныстануын анықтаңыз.

2.5. Кванттық теориядағы атом және сутегі молекуласы

 

1. Сутегі атомындағы электрон мен ядроның өзара әсерлесуінің потанциялдық энергиясы қаншаға тең?

U=-e²/4πrε₀ , e- электрон заряды, π-пи саны, r-электронның ядроға дейінгі қашықтығы, ε₀-диэлектрлік тұрақтылық

2. Сутегіге ұқсас атомдағы электрон үшін жазылған Шредингердің стационарлық теңдеуінің ХБ жүйесіндегі түрі...=0. Әріптермен белгілегендерді сипатта.

∆- Лаплас операторы, ψ-толқындық функция, m – микробөлшектің массасы, h –Планк тұрақтысы, Е-бөлшектің толық энергиясы, Z-заряд саны, е-электрон заряды, π-пи саны, r-электроннын ядродан қашықтығы, ε₀- диэлектрлік тұрақтылық.

3. Сутегіге ұқсас атомдағы электронның энергиясы мына өрнекпен анықталады. ; сутегі атомындағы негізгі деңгейде тұрған электронның энергиясын осы өрнек арқылы көрсет.

ν=E_n-E_m / h h ν= E_n-E_m E_f=E_m-E_n

E_f=-ml²e⁴ / 32 π² ε₀²η²3² + ml²e⁴ / 32 π² ε₀²η²1² = me⁴ / 32 π² ε₀²η² (1-1/9)

Константалардың мәнін тендеуге қою. Жауабы Дж немесе эВ пен жазылады.

4. Атомның иондану энергиясы деп нені түсінеміз? Атомның ионизациялану энергиясы – электрондардың +1,+2 дәрежесімен қозбаған катиондардан эойылу энергиясы. Электроннын еркін атомнан жойылуға қажетті аз мөлшерлі энергиясын анықтайды.

5. Сутегі атомындағы электронның толқындық функциясының түрі . Кванттық сандар қаншаға тең? n=1, l=0, m=0

6. Кванттық сан n-нің физикалық мәні қандай? Бұл бас квант саны. Бөлшектің энергиясын анықтайды.

7. Кванттық сан l-нің физикалық мәні қандай?

Бұл орбиталдық кванттық сан. Бөлшектің импульс моментінің шамасын анықтайды.

8. Кванттық сан m-нің физикалық мәні қандай?

Магниттік кванттық сан. Z cыртқы магнит өрісі бағытына электронның импульс моментінің проекциясын анықтайды.

9. Электронның үш кванттық сандары n, l, m белгілі. Электрон импульсінің орбиталық момент векторының шамасы неге тең?

L_i= h, h-Планк тұрақтысы, l-орбиталды квант саны, l=0,1,2, n-1

10.Электронның үш кванттық сандары n, l, m белгілі. Орбита момент векторының сыртқы магнит өрісінің бағытына Z проекциясы неге тең? L_iz=hm, h-Планк тұрақтысы, m-магниттік квант саны. m=0,±1,2

11. Электрон импульсінің меншікті механикалық моментінің векторының модулі қандай қатынас арқылы анықталады?

12. Спиннің сыртқы магнит өрісінің бағытына проекциясы мына қатынас арқылы анықталады - ... L_sz=hm_s ,

13. Қандай бөлшектер теңдес деп аталады? Массалары, зарядтары, спиндері және басқа да сипаттамалары бірдей электрондар

14. Теңдес бөлшектердің айырмасыздық ұстанымының мәні неде?

Эксперименталдық тендес бөлшектерді айыру мүмкін емес.

15. Бас кванттық санмен анықталатын күйде тұрған электрондардың ең көп саны қандай?

n	Күйдегі электрондардың саны
s(l=0)	p(l=1)	d(l=2)	f(l=3)
		-	-	-
			-	-
				-

16. Паули ұстанымын тұжырымдаңыз. Бір атомда бірдей 4 квант саны жинақталған бірден аса электрондар бола алмайды. Z(n,l,m) =0 немесе 1

17. Мағниттік кванттық сан үшін іріктеу ережесінің мәні неде?

m=0, ±1,2..(l-орбиталды квант саны)

18. күйде тұрған электрондардың ең көп саны неге тең?

l=1, n=2. Электрондардың максималды саны 8ге тең

19. Орбиталық кванттық сан үшін іріктеу ережесінің мәні неде?

l=0,1,2 .. n-1. (n-бас квант саны).

20. Егер электронның күйі 2 S және 2 P таңбалары арқылы белгіленсе олардың бас және орбиталық кванттық саны неге тең?

2s-n=2, l=0. 2p-n=2, l=1. l-орбиталды квант саны, n-бас квант саны.

21. Қандай кванттық сандар электрондық бұлттың өлшемдері мен пішінін сипаттайды?

Бас квант саны электрон бұлтының өлшемін, орбиталды формасын сипаттайды.

22. Электронның толқындық функциямен анықталатын күйінде тұр. Осы электронның импульсінің орбиталық моментінің векторлық модулін анықта?

l=0 L_i= h, h-Планк тұрақтысы, l-орбиталды квант саны, l=0,1,2, n-1

L_i= h= h=0

23. Электрон орбиталық кванттық саны l=2 анықталатын күйде тұр. Оның орбиталық моментінің векторының модулі неге тең?

l=2, L_i= h, h-Планк тұрақтысы, l-орбиталды квант саны, l=0,1,2, n-1

L_i= h= h=1.05*10^-34*2.4=2.52*10^-34

24. Электронның күйі толқындық функциямен анықталады. Электрон импульсінің орбиталық моментінің векторлық шамасы неге тең?

, L_i= h, h-Планк тұрақтысы, l-орбиталды квант саны, l=0,1,2, n-1

l=1, , L_i= h= h=1,05 *10^-34

25. Электронның күйі толқындық функциямен анықталады. Электрон импульсінің орбиталық моментінің векторының сыртқы магнит өріснің бағытына проекциясы неге тең?

L_iz=hm, h-Планк тұрақтысы, m-магниттік квант саны. m=0,±1,2

m=0. L_i=h*0=0

26. Кванттық сан (n=4) үшін орбиталық кванттық сан l және магниттік кванттық сан m-нің мүмкін болатын мәндерін жазыңыз.

При n=4, l=0,1,2,3, m=0,±1,2,3,1

27. . L – электрондары үшін z осіндегі импульстің толық моментінің проекциясының ең үлкен мәні неге тең?

L=1, L=mh, m_max=l, L=l*h

28. M – электрондары үшін z осіндегі импульстің толық моментінің проекциясының ең үлкен мәні неге тең?

L=2, M=mh, m_max=1, m=2h

29. N – электрондары үшін z осіндегі импульстің толық моментінің проекциясының ең үлкен мәні неге тең?

L=3, N=mh, m_max=1, m=3h

30. Натрий (калий) атомының негізгі күйіндегі сыртқы (валенттілік) электрондар қандай кванттық сандарға ие?

Атомдағы электрондардың таралуы оның электрондық конфигурациясын анықтайды. Атомның электрондық конфигурациясын көрсету үшін қатарға ядроға ең жақынынан бастап, электрон қабаттарын толтыратын символдар жазады. Үстіңгі оң жақ индекспен қабаттағы осы күйдегі электрондардың санын жазады. Мысалы, натрий атомында 2311Na, мұндағы Z=11-кестедегі реттік номері, атомдағы электрондар саны, ядродағы протондар саны. А=23-массалық саны. Электрондық конфигурациясы: 1s2 2s2 2p6 3s1 яғни, n=1 және l=0 қабатында 2 s электрон, n=2 және l=0 қабатында 2 s электрон, n=2 және l=1 - 6 p электрон, n=3 және l=0 – жалғыз s электрон.

31. f – күйде тұрған L электрондардың импульсінің орбиталық моментінің P күйдегі электрондардан неше есе көп екенін анықтаңыз.

Р-күйі l=1, f-күйде l=3.

32. Электрон атомда f – күйде тұр. Атомдағы электронның орбиталық қозғалысының импульс моментінің L_iz сыртқы магнит өрісі бағытына проекциясының мүмкін болған мәнін анықтаңыз. f – күйде l=3 L_iz=hm. m=0, ±1…±3, L_z=0, ±h,±2h,±3h

33. Кейбір элементтің орбиталық орналасу саны 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P¹. Бұл қандай элемент? Бұл алюминий 1327Al

34. Негізгі күйдегі неон атомының электрондарының орналасу симболын жазыңыз. Ne z=10, 1s2 2s2 2p6

35. Электрон атомда d күйде орналасқан. Атомдағы электронның орбиталық қозғалысының импульс моментінің L_iz сыртқы магнит өрісі бағытына проекциясының мүмкін болған мәнін анықтаңыз.

L_iz=hm, m_max=±l, L_z=±2l

36. d күйдегі атомдағы электрон үшін орбиталық кванттық санның мәні неге тең? z=11, 1S² 2S²2P² 3S² , сыртқы электрон=1, n=3, l=0, m=0,s=±1/2. D-күйдегі электрон үшін орбиталды квант саны 2-ге тең. l=2.

37. 3P күйдегі электронның бас және орбиталық кванттық сандары неге тең? n=3, l=1

Микробөлшектердің толқындық қасиеттері. Де Бройль толқыны және оның қасиеттері. Тұрғылықты күйдегі Шредингер теңдеуі

 

1.Жарық табиғатының корпускульді толқындық теориясы .

Жарық бір жағдайда толқындық қасиет көрсетеді. Мысалы: интерференция, дифракция, дисперсия, поляризация. Ал басқа жағдайларда корпусклярлық. Мысалы: фотоэффект, жылулық сәулелену, Комптон эффектісі

2. Де Бройль формуласы, ол нені дәлелдейді?

Ол корпусклалық-тоқындық дуализм универсалды сипатта болады және заттың бөлшектері толқындық қасиет көрсетуі мүмкін деп болжады.

 

3. Фотондар үшін Е=Һn, Р = Һ/l формулалары орындалады. Осы формула электрон үшін орындала ма? Мұндағы Е, Һ,Р, l,n қалай аталады?

 

 

Де-Броиль бойынша толқын ұзындығы бөлшектің импульсімен және Планк тұрақтысымен байланысты. Және де ол мынадай түрде болады:

E – энергия фотона, h – постоянная Планка, u - частота света, l - длина волны, р – импульс фотона.

 

4. Де Бройль формуласы бойынша микробөлшектің жылдамдығы артқан сайын оның толқын ұзындығы қалай өзгереді?

Азаяды

 

5. Гейзенбергтің анықталмаушылық принципінін мәні неде?

Микроәлемде толқындық қасиеттердің болмауынан бір мезгілдегі координаталар мен жылдамдықтың немесе импульстің мәндері болмайды: егер жылдамдық немесе импульс белгілі болса, онда бөлшектің орналасқан жері маңызды емес. Толқын ұзындығы түсінігінің мәні болмайды

Неопределённости измерения импульса p_x
на неопределённость измерения координаты x
не может быть меньше постоянной Планка

 

6. DЕ*Dz³Һ қатынасындағы DЕ және Dz қандай мағынасы бар.

Бұл жерде t микробөлшек энергияға ие болатын уақыт аралығын көрсетеді.

 

7. Неге микробөлшектердің күйін толқындық функцияның көмегімен анықтау ықтималдық сипатта.

Кванттық механикада бөлшектердің координаталары мен жылдамдықтары берілмейді, толқындық функция микрообъекттің координаты мен жылдамдығы жөнінде ақпаратқа ие болады.

 

8. Микробөлшектің dV көлемінің ішінде болуының ықтималдығы неге тең?

Сонымен, Микробөлшектің dV көлемінің ішінде болуының ықтималдығы мынамен беріледі:

dw = 2 dV

 

9.Толқындық функцияны нормалау шартын жаз?

² ықтималдық тығыздығы ұғымына ие болғандықтан, онда мына шарт орындалуы керек:

 

10.Микробөлшектің стационар күйі үшін Шредингер теңдеуін жаз және оны түсіндір?

= (x) – волновая функция, х – координата частицы, m – масса частицы, h – постоянная Планка, Е – полная энергия частицы, U – потенциальная энергия частицы.

 

11.Берілген бөлшек үшін Де Бройль толқын ұзындығы 2,2 нМ. Егер бұл бөлшек 10⁵ м/с жылдамдықпен қозғалса, оның массасы қандай?

 

12. Берілген бөлшек үшін Де Бройль толқын ұзындығы 2,2 нМ. Бұл бөлшектің массасы 3*10^{-24 кг болса, оның жылдамдығы қандай?}

 

13.Протонның жылдамдығы нейтронға қарағанда 2 есе аз. Олардың Де Бройль толқын ұзындықтарының қатынасы қанша?

 

14.Кинетикалық энергиясы 19,2*10^-19 дан электронның Де Бройль толқын ұзындығы қандай? m_e=9,11*10^{-31 кг, Һ=6,63*10-34} Дж*с

 

15.Массасы 1 кг щардың жылдамдығы 10 м/с. Де Бройль толқын ұзындығын табыңдар.

 

16.g сәулесінің тыныштықтағы массасы нешеге тең?

0-ге тең

17.Фотонның тыныштықтағы және қозғалыстағы массасы нешеге тең?

,

h – постоянная Планка, , u - частота света, l - длина волны.

 

18.Квант дегеніміз не?

Квант дегеніміз физикадағы қандай да бір шаманың бөлінбейтін ең ұсақ бөлшегі

 

19.Туннельдік эффект дегеніміз не?

Туннельдік эффект - нәтижесінде микрообъект потенциалдық барьердан өте алатын кванттық құбылыс.

 

20.Бір өлшемді тік бұрышты потенциалдық шұңқырдағы микробөлшектің энергиясын анықтыйтын формула: осындағы әріп таңбалар нені білдіреді?

n – главное квантовое число, h – постоянная Планка, m – масса частицы, l – высота ямы

 

Атом ядросы физикасының элементтері

 

1. - атом ядросы қандай бөлшектерден тұрады?

A,Z – нені білдіреді. Ядродағы нейтрон саны қалай табылады?

Z – зарядовое число, равно количеству протонов в ядре, количеству электронов в нейтральном атоме;

А – массовое число, равно количеству нуклонов в ядре;

N=А-Z – количество нейтронов в ядре.

2.Ядросы таңбасымен белгіленген атомның құрамында қанша электрон бар?

Число электронов равно зарядовому числу Z.

3.Сутегі изотоптары - прорий, - дейтерий, - тритий ядролары қандай бөлшектерден тұрады?

- (1 протон, 0 нейтронов) (1 протон, 1 нейтрон) (1 протон, 2 нейтрона).

4.Ядроның байланыс энергиясы дегеніміз не?

Ядроның жеке нуклондарға бөлінуіне қажет энергия

 

5. Ядроның «кемтік» массасы қандай формуламен анықталады?

Дефект массы ядра – разность суммарной массы всех нуклонов и массы ядра. Определяется по форм,

где Z-атомный номер, - масса протона, A - массовое число, - масса нейтрона - масса ядра.

6.Ядродағы нуклондардың байланыс энергиясы қандай формуламен анықталады? Е_св=∆mc², где ∆m – дефект массы ядра, с – скорость света в вакууме.

 

7. Меншікті байланыс энергиясы дегеніміз не?

Энергия связи, приходящаяся на один нуклон.

 

8. Ядролық күштердің сипаттамалары қандай?

1) они являются только силами притяжения

2) они являются короткодействующими ~ 10^{-15 м}

3) обладают зарядовой независимостью

4) они имеют свойство насыщения: каждый нуклон может взаимодействовать только с ограниченным числом ближайших к нему нуклонов

5) они не являются центральными

6) они зависят от взаимной ориентации спинов

 

9. Радиоактивтілік дегеніміз не?

Элементарлық бөлшектерді шығарумен жүретін бір атом ядроларының басқаға өзіндік еркін айналуы.

 

10. Радиоактивтік сәуле шығарудың a,b,g түрлері. Олардың қайсысы электр және магнит өрістерінде бағытын өзгертеді?

- излучение,- излучение

 

11. Радиоактивтік ыдырау заңын жаз.

: N-число ядер оставшихся к времени t, -число ядер в t=0, первоначальное количество ядер., -постоянная радиоактивного распада, t-время распада.

 

12. a ыдырау үшін ығысу заңын жаз.

A-массовое число, Z-атомный номер (или заряд), X – материнское ядро, Y- дочернее ядро, - атом гелия

 

13. b ыдырау үшін ығысу заңын жаз.

A-массовое число, Z-атомный номер (или заряд), X – материнское ядро, Y- дочернее ядро, e-электрон, - антинейтрино

 

14. Аннигиляция заңы берілген +. Осындағы таңбалар нені білдіреді?

-электрон, -позитрон, және 2 γ- квант

 

15. Ыдыраудың тізбекті реакциясының жүруінің негізгі шарты.

чтобы к>=1, к – коэффициент размножения нейтронов.

 

16. Табиғаттағы іргелі 4 өзара әсерлесу түрлері бар. Олар қандай?

Сильные, слабые, гравитационные, электромагнитные

 

17. Радиоактивтік ядроның жартылай ыдырау периоды 8 тәулік. Бұл нені білідіреді?

За 8 суток распадается половина первоначального количества ядер.

18. Мына ялролық реакцияны толық жаз +?

Не

 

19. Жартылай ыдырау периоды деп нені түсінеміз?

Бірінші ретті ядролардың саны ыдырайтын уақыт аралығы

 

20. Термоядролық реакцияны аяғына дейін жаз?

нейтрон

 

21. Мына ялролық реакцияда не бөлінеді ?

протон

 

22. Радоннан бөлінген a ыдырау реакциясын жаз.

23. g сәулесінің заряды нешеге тең?

Заряды 10^-4 тен 0,1нм-ге дейін

24. a-сәулесі дегеніміз не? Оның заряды бар ма? Бар болса нешеге тең?

поток ядер гелия Не

 

Кванттық механикадағы сутегі атомы.

1. Сутегі атомындағы электронның ядромен байланысының потенциалдық энергиясын жаз.

U=-e²/4pr₀, е – заряд электрона, p - число Пи, r - расстояние электрона от ядра, ₀ - диэлектрическая постоянная

 

2. Сутегі тәріздес атомдардың электрондары үшін Шредингер теңдеуі ΔΨ+2m/h²*(E+2e²/4πε₀r)*ψ=0 мұндағы әріптер нені білдіреді.

-оператор Лапласа, - волновая функция, m - масса микрочастицы, - постоянная Планка, E – полная энергия частицы, z – зарядовое число, е – заряд электрона, p - число Пи, r - расстояние электрона от ядра, ₀ - диэлектрическая постоянная

 

 

3. Сутегі ұқсас атомдардың электрондарының энергиясы

Осы өрнекті сутегі атомынан элетронның ең төменгі негізгі деңгейі үшін жазыңыз.

Для основного состояния n=1. Подставив в уравнение значения констант, получим

4. Атомды иондау энергиясы дегенді қалай түсінесіз

Атомның ионизациялану энергиясы – электрондардың +1,+2 дәрежесімен қозбаған катиондардан эойылу энергиясы. Электроннын еркін атомнан жойылуға қажетті аз мөлшерлі энергиясын анықтайды.

 

5. Бас кванттық сан n нені анықтайды.

Определяет энергию частицы.

6. Орбитаның кванттық сан l нені білдіреді.

Определяет величину момента импульса частицы.

7. Магниттің кванттық сан m_i нені анықтайды

Определяет проекцию момента импульса электрона на направление z внешнего магнитного поля.

 

8. Спин нені анықтайды? Спин-элементар бөлшектің қозғалыс санының өзіндік моменті. Спиннің кеңістіктік квантталуы s квант санын анықтайды:

9. Паули принціпін(ұстанымын)тұжырымында

Бір атомда бірдей 4 квант саны жинақталған бірден аса электрондар бола алмайды. Z(n,l,m) =0 немесе 1

10. Атомдық спектрге қандай спектр жатады. Атомдық спектрлер – сызықтық, белгілі бір толқын ұзындығымен және қарапайым атомдар үшін спектрлік серияларға топталуымен сипатталатын жеке спектрлік сызықтардан тұрады және Бальмер формуласымен анықталады:

 

11. Молекулалық спектрге қандай спектр жатады. Молекулалық спектрлер, шығару және жұтудың оптикалық спектрлері, сонымен қатар, еркін немесе нашар байланысқан молекулаларға жататын комбинациялық сәуле шашырауының оптикалық спектрлері

 

12. Электрон энергиялық деңгейінен (-57В) энергиялық (-97В)денгейіне ауысқанда фотонның шығаратын толқын ұзындығы қандай? h=6.63*10^-34Дж*с;c=3*10⁸м/с

13. Сутегіге ұқсас атомының электронның энергиясы мына формуламен анықталады:

Егер электрон 3-деңгейден 1-деңгейге ауысса сыртқа шығарған квант энергиясы қалай жазылады

эв

 

14. Сутегі атомының негізгі күйдегі энергиясы Е₁=-13,6 эВ. Ол толқын ұзындығы λ = 121,5 нм жарық квантын жұтты. Беймаза күйге түскен атом энергиясы қандай

15. Сутегіге ұқсас атомдардың электрондарын энергиясы осы өрнекті пайдаланып гелийдің Не атомының электроны екінші деңгейден бірінші деңгейге ауысқандағы шығарған фотон энергиясының өрнегін жаз.

16. Электронның күшінің орбиталық кванттық саны l=2. Оның орбиталық моментінің векторының модулін анықта

l=2, (орбитальное квантовое число).

– постоянная Планка, l – орбитальное квантовое число, l=0,1,2,…,n-1. (n – главное квантовое число).

 

17. Сутегі атомы толқын ұзындығы λ =660нм тең квант шығарды. Атом энергиясының өзгерісін ΔЕ анықта.

18. Рентген түтігінің электродтарына берілетін потенциалдар айырмасы U=60кВ. Рентген түтігінен алынатын толқын ұзындығы λ =20,6нм. Осы берілгендерді пайдаланып Планк тұрақтысын анықта

19. Толқын ұзындығы λ =4нм рентген сәулесін алу үшін рентген түтігіне қандай кернеу беру керек

20. Зат арқылы өткен рентген сәулесінің қаттандығынан өзгеру зандылығы І=І₀е^-μх; рентген сәулесін жұтудың сызықтық коэффиценті μ=1,4*10³болса, қарқындылығы 2 есе кемуінің қалыңдығын х табындар.

21. Алюминдағы рентген сәулесінің қарқындылығының екі есе кемуінің қалыңдығы 0,5 мм болса, оның сызықтық коэффициентін анықтандар

22. Суретте атомның энергиялық деңгейлері көрсетілген. Ең үлкен жиілікті фотон шығаратын электронның ауысуын көрсет

3-ши ауысу

23. Суретте атомның энергиялық деңгейлері көрсетілген . Қандай цифр ең үлкен фотонды жұтуыды көрсетеді? Кванттық оптика

1. Энергиялық жарқырау дегеніміз не? Энергиялық жарқырау – сәулелену көзінің аумағынан шығарылатын сәулелену ағынының оның ауданына қатынасы.

[Вт/м2]

 

где — коэффициент отражения поверхности.

2. Энергиялық шарқыраудың спектрлік тығыздығы дегеніміз не?

Э.ж.с.т. болғанда –жарықтын күш денгейінін үстіндегі аудан бірлігінін жиілік интервалына байланысты

3. Жұту коэффициенті дегеніміз не?

Жарық толқыны энергиясының сол толқынның затқа енуіне байланысты кемуін жарықтың жұтылуы деп атаймыз. Егер біртекті заттың бетіне түскен монохромат жарық шоғының интенсивтігі I₀ болса, оның сол заттан өткеннен кейінгі интенсивтігі I_l мына формула арқылы анықталады:

I_l=I₀*e^-x*l, мұндағы тұрақты шама х-жұтылу коэффициенті. Әр түрлі заттың жұтылу коэффициенттері түрліше болады. Сол сияқты барлық заттардың жұтылу коэффициенттері жарық толқындары ұзындығына тәуелді болады.

4.Шағылу коэффициенті дегеніміз не? -Шағылу коэффициенті дегеніміз не?

Шағылған же түске толқынның ампле‑ң 10дық квадраттық қатынасы бөлшектін потенц шағылуы серпілу ықтималдығын анықтайтың оны шағылу коэфф д.а.

 

5. Жылу шығарудың Кирхгоф заңы кирхгоф заңы деп аталады.

Дененің сәуле шығарғыштық қабілетін сәуле жұту қабілетін дененің табиғатына байл. болмай, барлық денелерге бірдей сәуленің ұз-ғы мен t-на тәуел.универ,ф‑я болады.

 

6. Кирхгофтың универсал (әмбебап) функциясының физикалық мәні

Кирхговтың универсалды функциясы абсолют қара дененің сәуле шығару мүмкіндігі болып табылады.

7. Абсолют қара дене дегеніміз не ?

Егер дене бетіне келіп түскен сәулелік энергияны талғамай толық жұтатын болса, ондай дене абсолют қара дене деп аталады.

Стефан- Больцман заңы

Автрия физигі И.Стефан 1879 жылы эксперименттердің нәтижелерін зерттей келе және Л.Больцман 1884 жылы термодинамикалық әдісті қолданып теория жүзінде бір-біріне тәуелсіз абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілетінің температураға тәуелділігін анықтады. Ол Стефан-Больцман заңы деп аталды: R=σT⁴

8. Виннің ығысу заңы . 1877 жылы неміс физигі В.Вин термодинамика және электродинамика заңдарына сүйене отырып ε_λ,т функциясының максимум мәніне сәйкес келетін λ_max толқын ұзындығының Т температураға тәуелділік заңдылығын ашты. Сонда абсолют қара дененің спектрлік сәуле шығарғыштық қабілетінің максимал мәніне сәйкес келетін толқын ұзындығы _max оның Т абсолют температурасына кері пропорционал болады, яғни: λ_max=С/Т, мұндағы С=2,9*10^-3м*К тәжірибесімен табылған Вин тұрақтысы.

Сондықтан сәулелік энергияның максимум шамасы толқын ұзындығына сәйкес ығысып отыратындықтан өрнекті Виннің ығысу заңы деп атайды.

9. Температураның әртүрлі екі мәндері үшін абсолют қара дененің энергиялық жарқырауының спектрлік тығыздығының U (λ,T) толқын ұзындығына тәуелділігінің графигін сыз, қайсысы үлкен температураға сәйкес келеді

 

 

10. Рэлей- Джинс заңы

Рэлей мен Джинс классикалық физика заңдарын жылулық сәулеленуге қолданды және Кирхгов функциясы ушин аналитикалық шаманы алды: f(λ,T) ~ kT/λ⁴, f(λ,T) ~ kTν³ .

11. Сыртқы фотоэффект дегеніміз не?

Электромаг сәулелену әсерінен электрондардынзаттан шығуын с ф д.а.

12. Ішкі фотоэффект дегеніміз не?

Кристалдарға не жартылай өткізгіштерге,жарық сәулелері түскенде жарық жұтылады да олрдын құрамындағы кейбір электрондар сыртқа ұшып шықпағанымен толық зоналардан өткізгіштін зоналарға ауысып қозғаладысоның нәтижесінде өткізгіштін электрлік кедергісі кемиді де, электр өтк. артады.

 

13. Фотоэффект үшін Эйнштейн теңдңеуі

hν=A+mν²/2

14. Фотоэффектінің вольтамперлік сипаттамасын сыз. Суреттен қанығу тоғын және бөгеуші патенциал айырымын (кернеуді ) көрсет

15. Фотоэффектің қызыл шегі дегеніміз не?

Егер жарық жиілігі кейбір металдарға қатысты қызыл шекара деп аталатын ν_min –нан аз болса, фотоэффект туындамайды.

16. Фотоэлектронның кинетикалық энергиясы мен бөгеуші кернеу арасындағы байланысты тап.

eU_з=(m_eν²)/2

17. Сыртқы фототэффектерде қанығу тогы неге тәуелді ?

Катодқа түсетін жарықтың өзгермейтін спектрлік құрылымы кезінде қанығу фототогының күші жарық ағынына тура пропорционал.

18. Фотоэлектронның кинетикалық энергиясының түскен жарық жиілігіне тәуелдігінің графигін сыз

19. Фотон массасының формуласын жаз

m=hv/c²

20. Фотон энергиясының формуласын жаз

W=hv

21. Фотон импульсінің формуласын жаз

P=hv/c

 

22. Комптон эффектісінің мәні неде?

Универсалды Кирхгов функциясы абсолютті қара дененің сәулелену мүмкіндігі болып табылады, яғни f(λ,T)=u_λ,T , мұндағы u_λ,T – Абсолютті қара дененің сәулелену мүмкіндігі. Сондықтан кез-келген дененің сәулелену мүмкіндігінің оның жұтылу спектрлік коэффициентіне қатынасы дәл сол температурадағы дәл сол толқын ұзындығына тең абсолют қара дененің сәулелену мүмкіндігіне тең.

r_λ,T/ α_λ,T= u_λ,T – Кирхгоф заңының дифференциалдық күйі.

Сұр денелердің жарықтануының олардың жұтылу коэффициентіне қатынасы температураның универсалды функциясы болып табылады.

R/ α_λ,T= f(T)

23. Комптондық шашыраудың қандай бұрышына түскен сәуленің ең үлкен толқын ұзындығының өзгерісі сәйкес келеді? Sin90

 

24. Комптондық шашыраудың қандай бұрышына түскен сәуленің ең кіші толқын ұзындығының өзгерісі сәйкес келеді?

∆λ=h/m₀c*(1-cosθ)=2h/m₀c*sin²θ/2. Sin0⁰

 

25. Еркін электрондардың комптондық шашырауы кезіндегі сәуле шығарудың толқын ұзындығының ең үлкен өзгерісін көрсететін өрнекті жаз

∆λ=h/m₀c*(1-cosθ)=2h/m₀c

26. Жарық қысымының формуласын жаз

p=(Ee/c)*(1+ρ), или p=w(1+ρ),

где Ee — облученность поверхности; с — скорость электромагнитного излучения в вакууме; w — объемная плотность энергии излучения; ρ — коэффициент отражения.

27. Сәулелену дегеніміз не?

 

 

Кеңістіктегі энергия толқындарының таралуы.

28. Толқын ұзындығына сәйкес келсе 16 см ² абсолют қара дене 1 минутта қанша энергия шығарады?

λ_max=b/T. T=λ_max/b. T=0.58*10^-6/2.898^-3=0.2*10^-3K. R_e=Ф_е/S. Ф_е=W/t. R_e=W/(St). R_e=σT⁴. σT⁴= W/(St). W= σT⁴*(St)=5.67*10⁸*0.2⁴*10^-12*16*10⁴*60=8.64*10^-24дж

29. Қандай температурада энергиялық жарықтанудың спектрлік тығыздығының максимумы 0,642 мкМ толқын ұзындығына сәйкес келеді?

Λ_max=C/T. T= Λ_max/C=0.642*10^-6/2.898*10^-3=0.22*10^-3K

30. Егер энергиялық жарықтанудың спектрлік тығыздығының сәйкес толқын ұзындықтары λ₁=720 нм ден λ₂ = 400 нм ге өзгерсе , қара дененің сәуле шығаруының қуаты қанша есе өзгереді?

Λ_max=C/T. T= Λ_max/C. P=R_e*S= σT⁴*S. P₂/P₁=( σT₂⁴*S)/ ( σT₁⁴*S)=T₂⁴/ T₁⁴=λ₁⁴/λ₂⁴=269/25.6=10.5

31. Қара денені Т₁= 600 к нан Т ₂ = 2400 к дейін қыздырды. Энергиялық жарқыраудың спектрлік тығыздығының максимумына сәкес келетін толқын ұзындығы қаншаға өзгереді?

32. Жылулық сәуле шығаратын екі абсолют қара денелердің біреуінің температурасы 2500 К . Егер екінші қара дененің сәуле шығарғыштық қабілетінің максимумына сәйкес келетін толқын ұзындығы бірінші денемен салыстырғанда, 0,5 мкм көп болса, онда екінші дененің температурасы қандай?

 

33. Энергиясы 3 эВ фотонның толқын ұзындығы қандай?

34. Толқын ұзындығы 720 нм қызыл сәуленің фотонының импульсі қнша?

35. Энергиясы 50*10^-19 Дж фотонның сәулесінің жиілігі қанша?

36. Жарық толқынының жиілігі 2 есе ұлғайса фотон импульсі қалай өзгереді ?

37. Толқын ұзындығы 500 нм көрінетін фотон массасы қандай ?

38. Толқын ұзындыығы 0,7*10^-6 нм қызыл сәуленің фотонының массасын анықта

39. Тыныштық күйден үдемелі 3,3 В патенциялдар айырымының көмегімен қозғалған электронның кинетикалық энергиясына тең болатын фотон энергиясының толқын ұзындығын анықта

40. Фотонның масасасы 3,31 *10^{-36 кг} жарық толқынның тербеліс жиілігін анықта

41. Еркін электрон мен протондарда фотондар шашыраған кездегі олардың толқын ұзындықтарының максимум комптондық өзгерілулерінің қатынасын табындар

θ=180⁰. ∆λ_m=2 λ_k

42. Толқын ұзындығы 15 пм фотон электронда шашырады. Комптондық шашыраған фотонның толқын ұзындығы 16 пм шашырау бұрышын анықта

43. Фотонның еркін электрондар шашырауының комптондық Δλ ығысуы 1,2 пм шашырау бұрышын тап

44. Егер рентген сәленің комптондық шашырау бұрышы 60 градус шашыраған сәуленің толқын ұзындығы 57 нм болса, онда рентген сәуленің толқын ұзындығын анықта

45. Металл табақшаға түскен жарық жиілігі 2*10¹⁵ Гц . Егер шығу жұмысы 13,2 *10^-19 Дж болса , табақшадан шыққан фотоэлектронның кинетикалық энергиясын анықта

46. Калий элементінде фотоэффект құбылысы байқалатын толқын ұзындығы λ₁=6,2*10^{-5 см . Электронның шығу жұмысын анықта}

А=hc/λ=6.62*10^-34*3*10⁸/6.2*10^-7=3.2*10^-19дж

47. Электронның платинаддан шығу жұмысы 9,1*10^-19 Дж. Жарықтың электронды платинадан бөліп шығаратын толқын ұзындығы 0,5 мкм болса , фотоэлектронның кинетикалық энергиясы қандай?

48. Толқын ұзындығы λ=3*10^-7 м жарық зат бетіне түседі . Оның фотоэффектісінің қызыл шегі υ= 4,3 * 10¹⁴ Гц . Фотоэлектронның кинетикалық энергиясын анықта.

49. Толқын ұзындығы 490 нм монохраматты жарық шоғы бетке перпендикуляр түсіп, оған 4,9 мкПа жарық қысымын түсіреді. Бұл беттің бірлік ауданына 1 секундта қанша фотон түседі. Фотонның шағылу коэффиценті 0,25.

50. Толқын ұзындығы 500 нм монохраматты жарық бетке перпендикуляр түсіп , 0,12 мкПа қысым түсіреді. 1 м ² ауданға 1 секундта түсетін фотон санын анықта

N=

51. Ауданы 5 см² идеал шағылдыратын бетке 3 минутта перпендикуляр түсетін монохраматты жарықтың энергиясы 9 Дж жарықтың сәулеленуді (олученность) анықта

 

 

3.4Дифракция

1. Гюйгенс-Френель принципінің тұжырымын жазыңыз.

Толқындық фронттың әрбір элементін екінші ретті сфералық толқындарды туғызатын екінші ретті ауытқу центрі ретінде қарастыруға болады, ал кеңістіктің әрбір нүктесіндегі қорытқы жарық өрісі осы толқындардың интерференциясымен анықталады.

2. Гюйгенс принципінің көмегімен жарықтың жолындағы бөгетің көлеңке жағына өтуін түсіндіріңіз.

Толқындық фронт аймағының саңылауымен белгіленетін әрбір нүкте, саңылаудың ернеуін айналдыратын екінші ретті толқындардың көзі болып табылады. Осы толқындық фронттың барлық нүктелері толқындық фронт қозғалысы жағына қарай тарайтын екінші ретті сфералық толқындардың когерентті көздері болып табылады.

3. Дифракция дегеніміз не. Оған мысал келтіріңіз.

Дифракция-жарық толқындарының таралу жолындағы бөгеттерін орағытып өту құбылысы.

4. Френель дифракциясы мен Фраунгофер дифракциясына анықтама беріңіз.

Френель дифракциясы . Егер жарық толқыны шектеусіз үлкен болып, жарық еркін таралса, онда жарық толқынының бір нүктеге түсіретін әсері Френель орталық зонасының жартысының әсеріндей болады да, жарық түзу сызық бойымен таралады. Ал жарық еркін таралмай, оның алдынан бөгет кездессе, жарықтың толқындық бетінің бір бөлігі бөгеледі, сөйтіп жарық сәулелері ауытқып бөгетті орай бұрылады, жарықтың түзу сызықпен таралу заңы бұзылады да дифракция құбылысы байқалады. Мұның мысалдарына жарық жолындағы кішкене экранның шеткі жиектері және тағы басқалар жатады. Егер жарық дифракцияланатын бөгет жарық көзі мен бақылау нүктесіне жақын болса, онда байқалатын жарық дифракциясы Френель дифракциясы деп аталады.

Фраунгофер дифракциясы. Егер бөгет жарық көзінен өте алыс болса, онда сол бөгетке түсетін жарық шоғы параллель болады, өйткені шексіз қашық толқындық бетті жазық бет деп санауға болады. Егер осындай жазық жарық толқыны дифракцияланғаннан соң жарық сәулелері бұрынғыша параллель болып таралса, онда байқалатын құбылыс Фраунгофер дифракциясы деп аталады.

5. Дифракциялық тордың ажырата алу қабілеті дегеніміз не?

Дифракциялық тордың негізгі бір сипаттамасы оның ажыратқыштық қабілеті. Спектрлік құралдың ажыратқыштық қабілеті деп оның толқын ұзындықтарының айырымы өте аз екі сызықты ажыратып бақылау мүмкіндігін айтады. Тор көмегімен алынған әрбір спектрлік сызықтың дифракциялық максимумдары болады. Егер толқын ұзындықтары λ және λ+∆λ сызықтарға тән ұлы максимумдар бірін-бірі ішінара жапқан болса, онда оларды белгілі бір шарт орындалғанда ғана бір-бірінен ажыратып байқауға болады.

Дифракциялық тордың ажыратқыштық қабілеті тордың саңылауларының жалпы саны n санына пропорционал болады, яғни:

R=k*n, мұндағы к – спектрдің реттік саны

6. Жарық толқындарының жол айырымы мен фазалар айырымының арасындағы байланыс қандай?

Екі сәуленің оптикалық жол айырымы деп ∆s=s₁-s₂ (s-оптикалық жол ұзындығы) аталады. Біреуі l₁ жол ұзындығын жүретін, абсолютті n₁ сыну көрсеткіші бар ортада, ал екіншісі l₂ жолдан өтетін n₂ абсолютті сыну көрсеткіші бар ортада, s₁=n₁l₁ болғандағы бір көзден шыққан фазалар айырымы мынаған тең: ∆φ=2π/λ*(s₁-s₂)=2π/λ*∆s

7. Дифракциялық тордың периоды дегеніміз не?

Тордағы сызықтар қайталанатын аралықты дифракциялық тордың периоды деп атайды. Және d әрпімен белгілейді. Егер 1мм торға келетін N сызықтарының саны белгілі болса, тордың периодын мына формула бойынша анықтайды: 0,001/N.

8. Өзіне түскен сәуленің поляризация жазықтығын бұратын затты қалай атайды?

Оптикалық белсенді деп аталатын кейбір заттар (кварц, қант,қанттың су қоспасы, виндік қышқыл) поляризация жазықтығын бұра алады.

9. Егер дифракция торының периоды 3,6 мкм болса, дифракцияның 3-ретінде қандай толқын ұзындығы байқалады?

dsinφ= 2kλ, λ=d/k=3.6/3=1.2мкм

10. Дифракция торының штрихтарының арақашықтығы d = 4 мкм. Торға толқын ұзындығы λ = 0,6 мкм сәуле тік келіп түседі. Тордың максимумдарының ең көп реттік санын анықтандар.

11. Когерентті жарық көздерінің кезіккенде максимумдардың пайда болуының шартын жол айырымдары арқылы көрсет.

Фазалар айырымы көршілес саңылаулардан таралған жарық шоқтарының сәйкес екі шеткі сәулесінің жол айырымына байланысты болады, яғни: ∆=(a+b)sinφ=dsinφ . Егер осы жол айырымы жарты толқындардың жұп санына тең болса, φ бағыты бойынша таралған көршілес жарық шоқтары қосылғанда бірін-бірі күшейтеді де дифракциялық жолақ жарық болады, сөйтіп, дифракцияланған монохромат жарықтың күшею шарты(максимум)

dsinφ= 2kλ /2=kλ. Мұндағы к=1,2,3

 

12. Когерентті жарық көздері кезіккенде минимум болуының шартын жол айырымдары арқылы көрсет.

Егер де көршілес шоқтардың сәйкес екі сәулесінің жол айырымы жарты толқындардың тақ санына тең болса, онда жарық шоқтары бірін-бірі әлсіретеді де, дифракцияланған монохромат жарықтың нашарлау шарты (минимум) мынаған тең болады:

dsinφ= (2k+1)λ/2

мұндағы к=0,1,2,3

13. Саңылауға толқын ұзындығы λ монохроматты жарық сәулелері параллель келіп түседі. Саңылаудың ені 6 λ болса, спектрдің үшінші минимумы қандай бұрышпен көрінеді?

dsinφ=kλ, a=6λ, k=3, 6λsinφ=3λ, sinφ=0.5, φ=30⁰

14. Вульф-Бреггтердің кристалл заттар үшін формуласын жаз. Оған енетін өлшемдерді ата.

Кристалдан шағылған рентген сәулелерінің интенсивтігі өте зор болу үшін мына шарт орындалуға тиіс: 2dsinφ=kλ. где d —жазықтықтардың аралығы, φ— дифракциялық бұрыш , n — шағылу реті, λ — толқын ұзындығы. Осы теңдеу Вульф-Бреггер формуласы деп аталады. Мұндағы к=1,2,3... , яғни шағылудың реттік шартын көрсетеді. Вульф-Бреггер әдісі рентген сәулелерінің спектрі жайындағы ілімді және кристалл құрылымын зерттеуге мүмкіндік береді.

15. Егер дифракция торының периоды d = 2 мкм болса, онда, толқын ұзындығы λ = 5890 Ǻ сары спектр сызығының ең үлкен ретін анықта.

16. Спектрлік аспаптарда жарықты жіктеу үшін призма орнына дифракция торын пайдалануға болатынын түсіндір.

Торды ақ жарықпен жарықтандырған кезде экранда нолдік максимум реттің центрі байқалады, ал оның екі жағынан ішкі шетінің көк-күлгін түсінен сыртқы шеттің қызыл түсіне ауысатын 1,2 ретті және т.б. дифракциялық спектрлер кездеседі.

 

3.3Жарықтың затпен өзара әсерлесуі. Поляризация

 

1. Жарық дисперсиясы дегеніміз не?

-заттың сыну көрсеткішінің n түскен сәуленің жиілігіне н/е толқын ұзындығына тәуелділігін айтады. Жарық толқындары ұзарғанда, яғни тербеліс жиілігі азайғанда сыну көрсеткішінің кемуі қалыпты дисперсия деп аталады.

2. Аномальды дисперсияның қалыпты дисперсиядан айырмасы қандай?

Жарық тоқыны ұзарғанда, яғни тербеліс жиілігі азайғанда сыну көрсеткішінің кемуі қалыпты д.а. Ал жарық толқыны қысқарғанда, яғни тербеліс жиілігі артқанда сыну көрсеткішінің кемуі аномальды дисперсия д.а.

3. Жарық толқынының көлденең толқын екенін оның поляризация құбылысы арқылы қалай дәлелденеді?

Максвелл теориясының нәтижесінде жарық көлденең екенін білеміз: электр және магнит өрістерінің кернеуліктері бір - біріне перпендикуляр және толқын бағытына да перпендикуляр тербеледі. Көбінесе барлық тұжырымдамалар жарық векторы – электр өрісінің кернеулік веторы маңайында тұжырымдаланады. Өйткені, жарық затқа әсер еткенде электрондарға әсер ететін толқынның электр өрісі шешуші роль атқарады. Табиғи жарықтағы тербелістер сәулеге әрқашан перпендикуляр, бірақ әр түрлі бағытта болады.

 

4. Қандай жарық жазық поляризацияланған делінеді?

Поляризацияланған жарық - векторының тербелісі белгілі бір тәртіппен реттелген жарық. Егер жарық векторының тербелісі бір ғана жазықтықта өтсе, онда жарық жазық поляризацияланған деп аталады. Егер жарықта векторының тербелісінің басым (бірақ барлық емес) бөлігі бірдей бағытталса, онда оны поляризацияланған деп атайды.

(23)

мұндағы Р= поляризация дәрежесі;

І_мах және І_мін – анализатор арқылы өтетін жеке поляризацияланған жарықтың сәйкесінше максимал және минимал интенсивтілігі. Табиғи жарық үшін І_мах=І_мін, сәйкесінше Р=0; жазық поляризацияланған үшін І_мін =0, сондықтан Р=1.

 

 

5. Малюс заңын тұжырымда, формуласын жаз, және оған енетін физикалық шамалардын атын ата

Поляризатордан өткен жарық интенсивтілігі, поляризацияланған жарықтың поляризаторына түсетін интенсивтіліктің туындысына және түсетін жарық толқынының поляризация жазықтығы мен поляризаторды өткізу жазықтығының арасындағы бұрыштың косинусының квадратына тең.

I = I₀∙cos²

где I₀ – интенсивность падающей на поляризатор поляризованной волны, I – интенсивность прошедшей волны,  – угол между плоскостью поляризации падающей волны и плоскостью пропускания поляризатора

 

6. Поляризатордан өткен жарық қарқындылығы мен түскен сәуленің поляризация жазықтығы мен поляризатордың жарықты өткізу жазықтығының арасындағы бұрыштың косинусының квадратына (cos² α) тәуелділік графигін сыз

 

7. Поляризаторға жазық поляризацияланған сәуле түседі. Неге поляризаторды сәуле төңірегінде айналдырғанда өткен сәуленің қарқындылығы төмендейді?

Өйткені поляризатордың түскен жарық тербелісі мен өткізу тербелістері жазықтықтарының арасындағы бұрыш өзгереді.

8. Қай жағдайда анизатропты кристалдан сәуле өткенде оның қосарлану байқалмайды?

Кристаллдың оптикалық осі арқылы өткенде байқалмайды. Жарық оптикалық ось оған параллель болатын оптикалық бірості кристалдың жазық бетіне қалыпты түседі. Оптикалық ось сонда жатады. Осы жағдайда бөгде сәуле сынбайды, бірақ бағыты бойынша түсетін және кәдімгімен сәйкес келеді.

9. Брюстер заңының формуласын жазып тұжырымдаңыз. Суретпен сәуле жолдарын көрсетіңіз.

 

Егер екі диэлектриктің бөлімнің шекарасына түсу бұрышының тангенсі өзіне қатысты сыну көрсеткішіне тең болса, онда шағылған сәуле түсу жазықтығына перпендикуляр жазықтықта түгелдей поляризацияланған, яғни ортаның бөлімінің шегіне параллель болады. tg(Б)=n₂/n₁=n₂₁ . мұндағы Б – Брюстер бұрышы.

 

10. Сәуленің поляризация жазықтығының қандай орналасуында екі диэлектриктің шекарасына Брюстер бұрышымен түскен сәуленің шағылуы болмайды?

Толық сыну – бұл жазық поляризацияланған толқындардың түрлі ортадағы бөлімнің шекарасына түскенде көрінетін және шағылған толқындар жоқ кезде тоқтайтын эффект. Эффектті тік поляризацияланған толқынның ағынының Брюстер бұрышымен ортаның бөлімінің шекарасына түскенде бақылауға болады. Сонда сыну заңына байланысты, шағылған ағында тек қана көлденең поляризацияланған құрамнан тұрады, ал түскен ағынның құрамында көлденең поляризацияланған толқындар болмағандықтан, шағылған ағынның энергиясы 0-ге тең болады. Сонымен, түсетін ағынның барлық энергиясы сынған толқындарда болады.

11. Ауадан тұз кристалына түскен кездегі Брюстер бұрышы 60°. Осы кристалдағы жарық жылдамдығы қандай. С – вакуумдағы жарық жылдамдығы.

12. Қосарлана сындырушы кристалдан өткен кәдімгі және бөгде сәулелердің айырмашылығы қандай?

Кәдімгі сәуленің толқындық беті тұрақты жылдамдықпен таралады, ал бөгде сәуленікі жоқ. Сәулелердің әр түрлі сынуы олардың сыну көрсеткіштерінің бірдей емес екенін көрсетеді.

13. Қосарлана сыну құбылысының мәні неде?

Барлық мөлдір кристалдар қосарлана сыну қасиетіне ие, яғни оларға түскен әр жарық шоғы қосарланады. Заттардың түскен жарық сәулелерін қос сәулелерге ыдырату мүмкіндігі – әр түрлі бағытта, әр түрлі фазалық жылдамдықпен таралатын кәдімгі және бөгде, онда кристалдан екі кеңістіктік ажыраған сәулелер шығады. Бірінші жарық шоғы кристалға қалыпты түскенде, сынған шоқ екіге бөлінеді, сонымен қатар, олардың біреуі екіншісінің жалғасы болып табылады, ал екіншісі ауытқиды. Сонымен екіншісі бөгде, ал біріншісі кәдімгі деп аталады.

14. Заттың электромагниттік сәулелерді жұту заңын (Бугер заңын) жаз және оған енетін шамаларды ата.

Жарық жұтылуы (абсорбция) дегеніміз жарық толқыны энергиясының азаюы құбылысын айтамыз, яғни жарық толқыны энергиясының басқа энергия түрлеріне ауыса отырып, денеде таралып кетуі. Жұтылу нәтижесі: жарық интенсивтілігі азаяды.

Денедегі жарық жұтылуы Бугер заңымен сипатталады:

I = I ₀e-^αх

I ₀ және I – қалыңдығы х жұтушы дененің кіріс және шығысындағы жазық монохроматтық жарық толқыны интенсивтілігі; α – жұтылу коэффиценті, ол жарық толқынының ұзындығына, химиялық табиғатына және күйіне тәуелді, бірақ ол жарық интенсивтілігіне тәуелді емес. Егер х = 1/α болса, I жарық интенсивтілігі I ₀ – ға қарағанда е есе азаяды. Жұтылу коэффиценті толқын ұзындығына (немесе жиілігіне ω) тәуелді және әр зат үшін өзгеше.

15. Егер жарық қалыңдығы 30 мм заттан өткенде оның қарқындылығы 8 есе төмендесе, оның жарықты жартылай жұту қабаты dқандай?

16. Шынының бетіне сәуле 60° бұрышпен түседі. Бұл жағдайда шағылған сәуле толық поляризацияланады. Сәуленің сыну бұрышын β анықта.

 

17. Сәуле глицериннан шыныға өтеді. Шағылған сәуле толық поляризацияланады. Глицериннің және шынының абсолют сыну көрсеткіштері 1,45 және 1,5 сәйкес. Түскен сәуле мен сынған сәуле арасындағы бұрышты анықта.

18. Қалыңдығы d = 2 мм кварц пластинасын параллель нипольдар арасына орналастырғанда монохроатты жарықтың поляризация жазықтығы φ = 45°-қа бұрылды. Поляриметрде мүлде қараңғы болу үшін пластинканың қалыңдығын dx қандай етіп алу керек?

19. Кварц пластинкасын қиылысқан нипольдер арасына орналастырған. Кварц пластинкасының қалыңдығы қандай аз болғанда dmin никольдар арасы ең күшті жарықтанады? Кварцтың айналу тұрақтысы [α] = 27 град/мм.

20. Құрамында С1 = 10% қаныты бар ертінді құйылған ұзындығы l = 20 см түтік арқылы сәуле өткенде жарықтың поляризация жазықтығы φ1 = 10°-қа бұрылады. Құрамында С2 басқа қаныт ертіндісі бар ұзындығы

l2 = 15 см түтіктен сәуле өткенде поляризация жазықтығы φ2 = 5°-қа бұрылады. Екінші ертіндідегі қаныт құрамын С2 тап.

21. Екі поляроидтардың жарық өткізетін жазықтықтарының арасындағы бұрыш α = 60°. Осы нүктені түскен табиғи жарық жүріп өткенде ол қанша есе әлсірейді?

22. Судың бетінен шағылысқан жарық толық поляризациялану үшін күн сәулесі су бетіне горизонтпен қандай бұрыш жасап түсуі керек (Судың nсу = 1,3).

23.Глицирин құйылған шыны ыдысқа түскен сәуле оның түбінен шағылады. Қандай түсу бұрышында шағылған сәуле толық поляризацияланады? nгл = 1,45.

nгл = 1,45. ? n_гл = 1,45. tgα=n α=arctgn=55ֹ44’.

 

23. Брюстер заңын пайдаланып, шағылған сәуленің толық поляризациясы кезінде шағылған сәуле мен сынған сәуле арасындағы бұрыштың тік бұрыш (90°) болатынын көрсет.

Жарықтың поляризациялану бұрышының тангенсі жарық шағылатын ортаның сыну көрсеткішіне тең

тең tgi=n_2/1 α_Б-Брюстер бұрышы, n_2/1-1 және 2 ортамен салыст. сыну көрсеткіштері.

24. Беттің энергиялық жарықталынуы Ее = 120 Вт/м² кезінде жарық қысымы Р = 0,5 мкПа болса, шағылдыру коэффициентін К анықта.

p=(1+k)w k=(p-w)/w=4*10^-9

25. Айна жазықтығына α = 60° бұрышпен монохроматты жарық (λ = 590 нм) келіп түседі. Жарық шоғының энергиялық тығыздығы ω = 1 кВт/м². Жарқтың айна бетіне түсіретін қысымын Р анықта.

26. Егер поляризатор мен анализатор арқылы өткен табиғи жарық қарқындылығы 4 есе кемісе, поляризатор мен анализатордың бас оптикалық жазықтықтарының арасындағы бұрыш қаншаға тең?

W₂=W₁cos²α cos²α=1/4 cosα=1/2 α=60.

 

27. Ауадан тұз кристалына түскен Брюстер бұрышы 52°-қа тең. Осы кристалдағы жарық жылдамдығын табындар.

tgα=n=c/v v=c/.
Интерференция

28. Интерференция дегеніміз не ?

Жарық интерференциясы деп екі немесе бірнеше когерентті жарық толқындарын беттестіргенде кеңістіктегі жарық ағыны қайтатаралады, қорытындысында интенсивтіктің кейбір жерде – максимумы, ал кейбір жерде – минимумы пайда болуын айтамыз.

Әсіресе интерференцияланатын толқындардың екеуі де бірдей болған кезде, интерференция анық байқалады. Онда (7) формулаға сәйкес, минимумда , максимумда Когерентті емес толқындар үшін осы шартта барлық жерде бірдей жарықтану шығады.

 

29. Қарқындылығы бірдей екі толқынның максимум интерференциясы кезіндегі қарқындылығы 4 есе ұлғаятынын дәлелде.

φ2-φ1=0. Cos0=1. I=I2+I1. () cos(φ2-φ1)=I1+I1+2I2=4I

30. Когерентті толқындар дегеніміз не?

Егер тербеліс жиілігі екі толқында да бірдей, ал фазаларының айырмасы тұрақты болса, онда ол толқын когерентті деп аталады. Бұндай толқындардың көзі де когерентті деп аталады. Яғни когерентті толқын – тербелісі фазаларының айырмасының тұрақтылығымен ғана ажыратылатын, уақыт өтуі бойынша өзгермейтін, бірдей жиіліктегі толқындар. Бұл шартты монохроматты толқындар – кеңістіктегі шектеусіз бір анықталған және қатаң тұрақты жиілікті толқындар қанағаттандырады.

31. Жарық толқындары неге электромагниттік деп аталады?

Жарық өте күрделі құбылыс: кейде жарық электромагниттік толқын қасиеттерін көрсетсе, кейде ерекше бөлшектер (фотондар) ағыны ретінде байқалады. Максвелл электромагниттік толқын мен жарықтың табиғаты бір, яғни жарық дегеніміз электромагниттік толқындардың дербес түрі.

 

32. Неге екі табиғи жарық кездесіп беттескенде интерференция болмайды?

Себебі, табиғи жарық когерентті емес. Кеңістіктің кейбір нүктелері арқылы көзден әлдебір қашықтықта өтеді және толқындық айналымдар беттеседі, көздің әр - түрлі атомынан жіберілген және әр - түрлі жиілігі, амплитудасы және бастапқы фазасы болады. Бұндай толқындар когерентті емес толқындар болып табылады, ендеше тұрақты интерференциялық көрініс бермейді. Екі әр - түрлі жарықтың табиғи көздері арқылы жіберілетін толқындар когерентті емес болып табылады.

33. Жұқа пленкадан өткен және шағылған сәулелердің интерференцияларын бақылаған кезде олардың максимумы мен минимумының орнының неліктен ауысып көрінетінін түсіндір.

Сәулелердің арасындағы жүрістің әр түрлі болуы қосарланған АД ұзындығымен және ВС бөлігімен анықталады. Алайда мынаны еске алған жөн, пленка аса тығыз оптикалық орта болып табылады және ондағы жарық жылдамдығы да азырақ болады. Осының нәтижесінде жарықтың АД жолын өтуіне кететін уақыты n есе көп болады. Мұндағы n пленканың сыну көрсеткіші. Енді 1 және 2-ши сәулелердің оптикалық осінің әр түрлілігі ∆=2n(AD)-BC+λ/2. λ/2 шамасы 180 градуста фазаның толқындық өзгеруі болғандықтан қосылады. Ол жолдың λ/2 артуына эквивалентті. Егер ∆=(2n-1) λ/2 болса, онда 2Dfncosβ=nλ жарықтанудың минимум шартына сәйкес келеді, ал ∆=nλ=2Dfncosβ+ λ/2 – максимум шарты.

34. Неге көбелектің қанаттарының түсі құбылып тұрады?

Максимум шартына байланысты: 2d()+λ/2= λ/2π*2mπ немесе 2d()=(2m-1) λ/2

Минимум шартына байланысты: 2d()+λ/2=λ/2π*(2m+1) немесе 2d()=mλ

 

35. Екі когерентті жарық көзі (λ=600 нм ) интерференция картинасын береді. Біреуінен шыққан жарық жолына қалыңдығы d = 3 мкм (n = 1,6) шыны пластинка қояды. Интерференция картинасы қанша жолаққа ығысады?

S=n*d, S₁-S₂=rS,

=>kl=1,8=>k=3

36. Неге компьютер дискілері жарық түскенде түрлі - түсті сәулелер құбылады?

Интерференция құбылысына негізделген. Оны түсіндіру үшін дифракциялық торды қолданамыз. Ол сәулемен шағылысады

37. Сабын көбігіне (n = 1,3) ақ жарық сәулесі тік келіп түседі. Егер оның шағылған сәулесі жасыл (λ=550 нм) болып көрінсе сабын көбігінің қалыңдығы қандай?

n=1.3, גּ=0.55*10^-6м,d-? Δ=2dn+גּ/2, גּ=2m גּ/2, 2dn+גּ/2=2m גּ/2, m=1, 2dn=גּ/2, d=גּ/4n=0.1мкм

 

 

38. Юнг тәжірибесінде дөңгелек саңылауға толқын ұзындығы λ=6*10⁵ см монохроматы жарық түсірген. Екі саңылаудын арасы 1 мм, ал саңылау мен экран арасы 3 м. Бірінші ақ жолақтың орнын анықта.

39. Сабын көбігіне (n = 1,3) ақ жарық 45° бұрышпен түседі. Көбіктің көпіршігінің қалыңдығы қандай болғанда одан шағылған сәуле сары түсті (λ=6*10⁵) болады?

По условию отраженные лучи окрашены в желтый цвет. Это означает, что максимум отражения наблюдается в желтой части спектра.

. Используя соотношения

v с

АС=ВС =, а также применяя закон

преломления, получаем. Откуда При к = 1 минимальная толщина пленки n = 0,13-10^-6м.

 

40. Неге фотоаппараттың жарықтандырылған объективінің шынысы көкшіл күлгін түсті болып көрінеді ?

Жұқа мөлдір пленкалардың линзаларының алдыңғы беттеріне, призманың немесе линзаның сыну көрсеткішінен аз болатын абсолютті сыну көрсеткішін енгізу арқылы шағылуды болдырмайды. Пленканың қалыңдығын адам көзінің аса жақсы сезімталдығына сай, толқын ұзындығы λ=5,5*10^-7м болатын жарықтың шағылуының интерференциялық минимум шарты орындалатындай етіп таңдайды. Шағылған жарықта таралған линзалар көкшіл күлгін түске боялған болып көрінеді. Себебі, ондағы қызыл және көкшіл күлгін түсті жарықтың шағылуы айқын көрінеді.

41. Екі когерентті сәулелер көздері S1 және S2 монохроматты жарық (λ=6*10⁷) м шығарады. Егер S2А = (2 + 0,35*10^-7) м S1 А = (2 + 9,35*10^-7) м болса, белгілі бір А нүктесінде максимум бола ма, әлде минимум бола ма?

 

42. Когерентті жарық көздері S1 және S2 дегеніміз не?

Френельдің бипризмасы сыну бұрышы аз, табандары қосылған бірдей екі призмадан түрады. көзінен шыққан жарық - екі призмада да сынып, бипризманың арғы жағынанда және жорамал көздерден шыққандай болып жарық сәулелері таралады. және көздері когерентті болып табылады. Экранның бетінде (штрихталған аймақ ) когерентті толқындар беттесіп интерференция бақыланады.

Екі көзден шыққан интерференция көрінісінің есебі. Жарық интерференциясының жоғарыда қарастырылған әдістері бойынша интерфернеция көрінісінің есебін жасау үшін бір - бірінен ара қашықтықта паралель орналасқан және когерентті жарық көзі болып табылатын жіңішке саңылауларды (оптикалық жүйедегі көзінің нақты және жорамал бейнесі) пайдаланамыз.

 

1. Сыну көрсеткішінің физикалық мәні неде?

Сыну заңы: сынған сәуле түскен сәулемен екі ортаның бөлу шекарасы перпендикулярмен бөлінген бір жазықтықта жатады. Түсу бұрышынң синусының сыну бұрышының синусына қатынасы берілген орталар үшін тұрақты шама болып табылады.

- 2-ші ортаның 1-ші ортамен салыстырғандағы сыну көрсеткіші. Сыну көрсеткіші жарықтың бір ортадан екінші ортаға өткендегі жарық жылдамдығының қалай өзгеретінін көрсетеді, және 2 ортадағы жарық жылдамдығының қатынасымен анықталады.

2. Абсолюттік және салыстырмалы сыну көрсеткіштерінің өзара байланысының өрнегі

Егер жарық вакуумнан қандай да бір ортаға өтсе (вакуумдағы жарық жылдамдығы с әріпімен белгіленеді және ол -қа тең), онда осы ортаның вакуммен салыстырғандағы сыну көрсеткіші абсолю сыну көрсеткіші деп аталады.

 

яғни жарық жылдамдығы с болатын вакууммен салыстырғандағы осы орталардың абсолют көрсеткіштері болады.

Осы қатынасты қолдана отырып сыну заңын мына түрге келтіреміз:

 

3. Толық ішкі шағылу қандай жағдайда болуы мүмкін?

Толық ішкі шағылу:

Жарық тығыздығы үлкен ортадан тығыздығы кіші ортаға өткенде пайда болады.

4. Жарықтың толық ішкі шағылуының шекті бұрышының шартын жаз

Сыну көрсеткіші екі түрлі орталардан, сыну көрсеткіші төмен орта оптикалық аз тығыздалған деп аталады, ал сыну көрсеткіші жоғары орта – оптикалық көп тығыздалған.

Оптикалық көп тығыздалған ортадан аз тығыздалған ортаға өткенде сыну бұрышы түсу бұрышы –дан үлкен болады. Түсу бұрышы қандай да бір мәніне ие болған кезде, сыну бұрышы градусқа тең болады (3 сәуле).

Бұл жағдайда сынған сәуле орталардың шекара жазықтығы бойымен өтеді. Түскен бұрышы үлкен болған жағдайда, сынған сәуле болмайды, ал түскен сәуле орталардың бөлу шекарасынан толығымен шағылады. (4 сәуле.)

Толық ішкі шағылу құбылысы байқалады.

Толық ішкі шағылу кезінде сыну бұрышы болған шартта ғана шекті бұрыш анықталады, яғни , болғанда (8) өрнегін аламыз.

Толық ішкі шағылу құбылысы әр түрлі оптикалық приборларда (биноколь, перископ), сондай-ақ сыну көрсеткіштерін өлшеуде қолданылады.

5. Егер ортаның абсолют сыну көрсеткіші 1,5 болса, онда бұл ортадағы жарық жылдамдығы қандай?

n= c/ v 2*10⁸

6.Жарықтың оптикалық және геометриялық жол ұзыныдығы дегеніміз не және олар бір-бірімен қалай байланысты? Толқынның таралу қай ортада (дербес жағдайда вакуумде)болмасын , ол бірдей санды өркештері мен шұнқырлардан тұрады, яғни толқын ұзындығы болады.Сондықтан цугтін ұзындығы ортанын сыну көрсеткішіне тәуелді ж/е сыну көрсеткіші орта үшін ваккумен салыстырғанда ‑есе қысқа .Демек ортадағы s , жолы вакуумдагі жолына эквивалент.Олай болса ,ұзындық өлшемінің шамасы мынандай болады

Мұндағы ‑геометриялық жол ұзындығы, ал ‑оптикалык жол ұзындығы деп аталады.

(– толқынның вакуумдағы ұзындығы және тең деп алсақ). Берілген ортадағы жарық толқынының s жолы осы ортаның сыну көрсеткішіне қатынасының геометриялық ұзындығы L жолдың оптикалық ұзындығы деп аталады, ал – толқын арқылы өтетін жолдың оптикалық ұзындығының айырмасы оптикалық қадам айырмасы деп аталады.

7.Жарықтану және жарық көзінің ашықтығы (яркость) дегеніміз не?

Жарықтану (Е) – ауданы S болатын бетке түсетін жарық ағынының сол ауданға қатынасына тең болатын шама.

Егер беттің өлшемдері оның нүктелік жарық көзіне дейінгі арақашықтығынан кем болса, онда болады.

-тық жарық ағынының осіне перпендикуляр болатын жазықтыққа проекциясы.

пен арасындағы бұрыш. Сонда

S= ω r²/ cos α

Осы белгілеуді (27)- ге қойып және (24)формуланы есепке алғанда келесі формуланы аламыз:

Осылайша нүктелік жарық көзімен тудырылатын беттің жарықтануы жарық күшіне және жарықтың осы бетке түсу бұрышының косинусына тура пропорционал, ал бетке дейінгі арақашықтықтың квадратына кері пропорционал.

Жарықтанудың өлшем бірлігі – люкс (лк)

1 лк – 1 м² ауданға түсетін 1лм жарық ағынының шамасымен тең болатын беттің жарықтануы. 1лк=1лм/1м².

Жарықтанудың жарық сәулесінің түсу бұрышына тәуелділігі жыл мезгілінің ауысуымен түсіндіріледі: солтүстік жарты шарда жер бетінің жарықтануы жазда ең үлкен мәнге ие болады (Күн сәулесінің түсу бұрышы α кем болғанда) және қыста ең кіші мәнге ие болады (үлкен болғанда).

Жарықтанудың мұндай өзгерістері сәйкесінше Жер бетіндегі температураның өзгеруіне әсерін тигізеді.
Яркость. Светимость характеризует излучение (или отражение) света данным местом поверхности по всем направлениям. Для характеристики излучения (отражения) света в заданном направлении служит яркость L:

,

Где - элементарный телесный угол, опирающийся на светящуюся площадку dS и ориентированный в направлении .

Единицей яркости служит кандела на квадратный метр (кд/м2).

E1 = E2 =>