Томсон формуласы деп аталады. 4 страница

Егер S нү ктелік жарық кө зінің орыны, яғ ни а кесіндісі белгілі болса, (4) формула бойынша S' нү ктенің орынын, яғ ни а' кесіндісін табуғ а болады. Бұ л формулағ а сә уленің кө лбеулігін сипаттайтын h шамасы енбейді. Яғ ни, S нү ктесінен шық кан па­раксиаль сә улелер Σ сфералық бетте сынғ ан соң бас оптикалық остің бір S' нү ктесінде қ иылысады. Сондық тан осы S' нү ктесі S - тің кескіні болады. Осы (4) формулағ а қ арағ анда егер жарық кө зі S' нү ктесінде тұ рғ ан болса, оның кескіні S нү ктеде болар еді. Олай болса, S жә не S' нү ктелері тү йсік нү ктелер болып табылады. Параллель сә улелердің параксиаль шоғ ы да сфералық беттен сынып бас оптикалық остің бір нү ктесінде қ иылысады.

Ондай нү ктелер бас фокустар деп онымен сфералық бет тө бесінің аралығ ы бас фокус қ ашық тық тары деп аталады. Бас фокус орынын (4) формула бойынша табуғ а болады. Егер болса:

Сонда пен жарық сындырушы беттің бас фокус қ ашық тық тары болады. Ә детте — алдың ғ ы, f — артқ ы ұ лы фокус қ ашық тық тары деп аталады. Оғ ан сә йкес Ғ жә не Ғ ' нү ктелері алдың ғ ы жә не артқ ы бас фокустар деп аталады. Сонда (5) жә не (6) ө рнектерге қ арағ анда бас фокус қ ашық тығ ы сындырушы беттің қ исық тық радиусы мен сол бет бө ліп тұ рғ ан I жә не II ортаның сыну кө рсеткіштеріне тә уелді. Сыну кө рсеткіштері бірдей болмағ андық тан (п п'), сфералық беттің бас фокус қ ашық тық тары ө зара тең емес. Ал (4) формуланы жарық сфералық беттен шағ ылғ ан жағ дайда да қ олдануғ а болады. Ол ү шін екінші ортаның сыну кө рсеткішінің орнына бірінші ортаның сыну кө рсеткіші кері таң бамен алынуы тиіс, яғ ни п'= —п деп санау керек. Бұ л жағ дайда (4) формула мына тү рде жазылады:

(7)

Бұ л тең дік — сфералық айнаның формуласы. Бұ л айнаның бас фокус қ ашық тығ ын (5) формула бойынша табуғ а болады. Сонда п'=—п болғ андық тан:

(8)

Енді (7) формула мына тү рде жазылады:

(7a)

Осы формулаларды ә рі ойыс айнағ а, ә рі дө ң ес айнағ а қ олдануғ а болады. Сонда ойыс айнағ а қ олданылғ анда a, a', f, r шамалары оң таң балы болады. Кескін шын себебі ойыс айнадан шағ ылғ ан сә улелер бағ ыты он бағ ыт деп са­налады. Бірақ a < f болса, a'< 0 болады да кескін айнаның сыртында, яғ ни жорамал болады. Сонда бұ л шарт бойынша дө ң ес айнаның радиусы мен фокус арақ ашық тығ ы теріс таң балы бо­лады. Сонда а ә рқ ашан оң таң балы болғ андық тан а' барлық жағ дайда теріс таң балы болады да дө ң ес айнадағ ы кескін жора­мал кескін болады.

Сфералық айнадағ ы нә рсенің кескінін сызу ү шін нә рсенің ә рбір нү ктесінен, шағ ылғ аннан соң ғ ы бағ ыты белгілі, кем дегенде екі сә уле жү ргізіледі.

Сфералық айналар бірқ атар оптикалық қ ұ ралдарда кескін алу ү шін пайдаланылады.

Жарық ағ ынымен оны ө лшейтін шамалармен приборларды қ арастыратын оптиканың бір бө лімі фотометрия деп аталады.

Жарық ағ ыны - кө ру диапазонында бірлік ауданнан бірлік уақ ыт ішінде сә уле шығ ару кө зінен шық қ ан энергия ағ ынын айтады.

Ф₀=4π I.

Жарық кү ші – егер нү ктелік жарық кө зінен шық қ ан кө рінетін жарық барлық жақ қ а бірқ алыпты таралып, толық денелік бұ рышты қ амтитын барлық жарық ағ ыны болса, онда 1 страдианғ а тең болатын денелік бұ рышқ а келетін жарық ағ ыны жарық кү ші деп аталады.

I= Ф_v/4π

Жарық талыну – жарық тү сетін беттің ауданына сә цкес келетін жарық ағ ынын айтамыз.

E_v=Ф/S

E_v = _.

Билет

Идеал газ моделін нақ ты газдарды зерттегенде қ олдануғ а болады, себебі қ алыпты жағ дайда (мысалы, оттегі мен гелий) тө мен қ ысымда жә не жоғ ары температурада нақ ты газдардың қ асиеттері идеал газғ а жақ ын болады. Идеал газ теориясына молекуланың меншікті кө лемін жә не молекулалық кү штерді ескеретін тү зетулер енгізе отырып, нақ ты газдар теориясына кө шуге болады.
Молекулалық -кинетикалық теориядан бұ рын тә жірибе нә тижесінде идеал газды сипаттайтын бірнеше заң дар ашылды, соларғ а тоқ тала кетеміз.
тұ рақ ты температурада берілген газ массасы ү шін қ ысымның Бойль- Мариотт заң ы: кө лемге кө бейтіндісі тұ рақ ты шама:
рV = const (1.1)
T = const, m = const.
Тұ рақ ты температурада заттың қ асиетін сипаттайтын р жә не V шамаларының арасындағ ы тә уелділікті кө рсететін қ исық изотерма деп аталады. Изотермалар гипербола болып табылады, процесс кезінде температура жоғ ары болса, графикте гиперболалар да жоғ ары орналасады (сурет 1).
Сурет 1
Гей-Люссак заң ы: 1) тұ рақ ты қ ысымда берілген газ массасының кө лемімен температурасы сызық ты ө згереді:
(1.2)
р = const, m = const.
2) тұ рақ ты кө лемде берілген газ массасының қ ысымымен температурасы сызық ты ө згереді:
V = const, m = const. (1.3)
Бұ л тең деулердегі t –Цельсий шкаласы бойынша температура, -0°С –тағ ы қ ысым мен кө лем, коэффициент a = 1/273, 15.
Тұ рақ ты қ ысымда ө тетін процесс изобаралық процесс деп аталады. Координаталары V, t болатын диаграммада бұ л процесс изобара деп аталатын тү зу сызық пен бейнеленеді (сурет 2).

Газ моліне арналғ ан (1.8) тең деуінен массасы m газ ү шін жазылғ ан Клапейрон-Менделеев тең деуіне кө шуге болады. Егер берілген қ ысым мен температурада газдың бір молінің алатын кө лемі болса, онда сол жағ дайдағ ы массасы m газдың алатын кө лемі, мұ ндағ ы m- молярлық масса (заттың бір молінің массасы). Молярлық массаның ө лшем бірлігі - килограммның мольге қ атынасына (кг/моль) тең. Массасы m газ ү шін Клапейрон-Менделеев тең деуінің ө рнектелуі:
(1.9)
мұ ндағ ы - зат мө лшері.
Идеал газдың кү й тең деуін (1.8) Больцман тұ рақ тысын енгізу арқ ылы да жазуғ а болады:

Бір моль газ ү шін, сондық тан

Мұ ндағ ы - молярлық кө лем.
Менделеев-Клайперон тең деуі бойынша ө рнегін пайдаланып, орташа квадраттық жылдамдық ты табамыз.
(1.16)
Молярлық масса мен бір молекуланың массасы арасындағ ы байланысты ескере отырып, (1.16) тең деуін мына тү рде жазуғ а болады:
, (1.17)
Мұ ндағ ы - Больцман тұ рақ тысы, - бір молекуланың массасы, - Авогадро тұ рақ тысы. Осы ө рнек арқ ылы есептесек, бө лме температурасындағ ы оттегі молекулаларының орташа жылдамдығ ы 480 м/с, сутегі молекулаларының орташа жылдамдығ ы 1900 м/с болады. Ал сұ йық гелий температурасында оттегі жә не сутегі молекулаларының орташа квадраттық жылдамдық тары 40 жә не 160 м/с тең.
Идеал газдың бір молекуласының ілгерілемелі қ озғ алысының орташа кинетикалық энергиясы
(1.18)
тек қ ана термодинамикалық температурағ а тә уелді. Бұ л тең деуден T=0 болғ анда екендігі, демек 0 К температурада газ молекуласының ілгерілемелі қ озғ алысы тоқ талатынын, оның қ ысымының нольге тең болатынын кө рсетеді. Термодинамикалық температура идеал газ молекулаларының ілгерілемелі қ озғ алысының орташа кинетикалық энергиясының ө лшемі болып табылады жә не (3.8) формуласы температураны молекулалық - кинетикалық тұ рғ ыдан тү сіндіреді.

1.2 Зерттеудің статистикалық жә не термодинамикалық ә дістері
Физиканың молекулалық физика жә не термодинамика бө лімдері денелерді қ ұ райтын орасан кө п молекулалар мен атомдарғ а байланысты денелерде жү ретін макроскопиялық процестерді зерттейді. Бұ л процестерді зерттеу ү шін екі ә діс қ олданылады: статистикалық (молекулалық -кинетикалық) жә не термодинамикалық. Бірінші ә діс молекулалық физиканың негізінде, ал екінші ә діс термодинамиканың негізінде қ олданылады.
Молекулалық физика - заттың қ ұ рылымын жә не қ асиеттерін барлық денелер ү здіксіз хаосты (тә ртіпсіз) қ озғ алатын молекулалардан тұ ратынына негізделген молекулалық -кинетикалық тұ рғ ыдан зерттейді.
Молекулалық физика қ арастыратын процестер ө те кө п молекулалардың ә серінің нә тижесі болып табылады. Саны ө те кө п молекулалардың қ озғ алыс заң ы статистикалық заң дылық болғ андық тан статистикалық ә дістің кө мегімен зерттеледі. Бұ л ә діс макроскопиялық жү йенің қ асиеті жү йені қ ұ райтын бө лшектердің қ асиеттерімен, олардың қ озғ алыс ерекшеліктерімен жә не осы бө лшектердің динамикалық сипаттамаларының орташа мә ндерімен (жылдамдық, энергия жә не т.б.) анық талатындығ ына негізделген. Мысалы, дененің температурасы оны қ ұ райтын молекулалардың тә ртіпсіз қ озғ алысының жылдамдығ ымен анық талады, бірақ кез-келген уақ ыт аралығ ында тү рлі молекуланың жылдамдығ ы ә р тү рлі болғ андық тан оны молекулалардың қ озғ алыс жылдамдығ ының орташа мә ні арқ ылы ө рнектеуге болады. Демек, денелердің макроскопиялық сипаттамаларының молекулалардың саны ө те кө п болғ анда ғ ана физикалық мағ ынасы болады, бір молекуланың температурасы туралы айтуғ а болмайды.
2 сурак. Жарық дисперсиясы —) тә уелділігіn) тә уелділігі; жарық толқ ыны фазалық жылдамдығ ының жиілікке (l) не ұ зындығ ына (nзаттың сыну кө рсеткішінің (n) жарық толқ ынының жиілігіне (. Жарық дисперсиясы нә тижесінде ақ жарық спектрге жіктеледі (қ.Оптикалық спектрлер). Осы спектрді зерттеу арқ ылы И.Ньютон Жарық дисперсиясын ашты (1672-ның) арасында осындай заң дылық байқ алатын қ ұ былыс қ алыпты Жарық дисперсиясы деп аталады.l-дің (не n кемігенде) сыну кө рсеткіші де (n) артады. n мен l) артқ анда (n). Спектрдің берілген аймағ ы ү шін мө лдір денелерде жарық толқ ынының жиілігі (Аномаль кемігенде) сыну кө рсеткіші n кемиді. Оптикалық шыныларда қ алыпты Жарық дисперсиясы, ал жарық ө ткенде жұ тылу жолақ тары айқ ын білінетін газдар мен буларда аномаль Жарық дисперсиясы байқ алады. Затта жарық тың сынуы жарық тың фазалық жылдамдығ ының ө згеруі салдарынан болады. Мұ ндай жағ дайда заттың сыну кө рсеткіші (n) мына формуладан анық талады: n=c/cф, мұ ндағ ы cф — жарық тың берілген ортадағ ы фазалық жылдамдығ ы, с —l артқ анда (nЖарық дисперсиясы кезінде толқ ын жиілігі вакуумдағ ы жарық жылдамдығ ы. Жарық тың электрмагниттік — магниттік ө тімділік. Призмадан немесе басқ а бір мө лдір денеден ө ткен жің ішке ақ жарық шоғ ы тү рлі тү сті спектрге жіктеледі. Жеті тү рлі тү стен қ ұ ралғ ан бұ л спектрдің ең кө бірек бұ рылатыны жә не ең қ ысқ а толқ ындысы (жиілігі ү лкені) — кү лгінm — диэлектрлік ө тімділік, eтеориясы бойынша:, мұ ндағ ы сә уле, ал ең аз бұ рылатыны жә не ең ұ зын толқ ындысы — қ ызыл сә уле. Жарық тың классик. теориясы бойынша Жарық дисперсиясы жарық таралғ ан орта атомдарының (не молекулаларының) электрондары мен жарық толқ ындары туғ ызғ ан айнымалы электр ө рісінің ө зара ә серлесуі нә тижесінде пайда болады. Мө лдір денелердегі Жарық дисперсиясы спектрлік приборларды, ахроматикалық линзаларды жасау кезінде қ олданылады.

ЖАРЫҚ ТЫҢ ЗАТТА ТАРАЛУЫ

Жарық дисперсиясы дегеніміз ортадағ ы фазалық жыл-дам-дығ ының жиілікке тә уелділігі. тең болғ андық тан, (с-вакумдағ ы жарық жылдамдығ ы, -ортаның сыну кө р­сет­кі­ші) ортаның сыну кө рсеткіші жиілікке (толқ ын ұ зын­дық ­қ а ) тә уелді болады. Бұ л тә уелділік жарық шоғ ы мө лдір приз­мадан ө ткенде байқ алынады. Призмадан кейін орналасқ ан эк­ранда қ ызылдан кү лгінге дейін спектр байқ алады. Сон­дық ­тан, призма спектрлік қ ондырғ ы ролін атқ арады.

Сурет

5.1 суретте мө лдір заттар ү шін мен -ның ара­лы­ғ ын­да­ғ ы сапалық тә уелділік кө рсетілген. кемігенде n – сыну кө р­сет­кіші ө седі. Осы тә уелділікті қ алыпты дисперсия деп атайды. Қ а­лыпты дисперсияғ а сай (немесе ). болса (), онда жарық дисперсиясын қ алыпсыз дисперсия деп атай­ды. Бұ л қ ұ былыс заттың жұ тылу спектрінің маң айында кө ­рінеді.Жарық дисперсиясының сандық сипаттамасы ретінде ( ) сыну кө рсеткішінің дисперсиясы деп ата­ла­тын физикалық шама болып табылады. Призма жә не диф­рак­ция­лық тор кө мегімен алынатын спектрлер ө згеше болады.

1) Дифракциялық тор жарық ты толқ ын ұ зындығ ы бойын­ша, ал призма сыну кө рсеткіші бойынша жіктейді.

2) Призмалық спектрде кү лгін сә улелер қ ызылғ а қ а­ра­ғ ан­да кө бірек ауытқ иды, себебі кү лгін сә уленің сыну кө р­сет­кі­ші қ ызыл сә уленің сыну кө рсеткішінен артық. Ал диф­рак­ция­лық спектрде қ ызыл сә улелер кү лгін сә улелерге қ а­ра­ғ ан­да кө бірек ауытқ иды, себебі ауытқ у бұ рышы сә уленің тол­қ ын ұ зындығ ына пропорционал.

,

Сурет

Сызық тық Гармоникалық осциллятор.

3.5.1.молекуласының ядролардың мерзімді жылжуы молекулалық деп аталатын белгілі бір тепе-тең дік ұ станымын қ атысты дірілдің. Белгілі бір жең ілдіктерді бойынша внутримолекулярной қ озғ алыс бұ л тү рі а орнату odnonomernyh қ озғ алыстардың, оның ә рбір тү рінде ұ сынылуы мү мкін бостандығ ы, оның тербеліс градусқ а сә йкес келеді.

NBSP;

3.5.2. орталығ ының кең істіктік жылжуы бостандығ ы молекуласы жауапты 3 аударма дә режелі массасы. Оның қ озғ алысы ретінде бостандығ ы бү кіл матч айналу градус массасының орталығ ы. Олардың саны жазық кезекпен ең тө менгі қ ажетті санын анық тайды, кез келген кең істіктік бағ дар аударым молекуласының ү шін қ ажетті белгіленген массасы орталығ ында шығ атын, координаттар жү йесін қ атысты. Молекуласы кезекпен 3 жә не кө птеген ядролық ө зегін сызық тық емес тепе-тең дік геометрия Сонымен айналмалы еркіндік дә режелері жә не сызық тық геометрия молекулалар - тек екі айналу мен бостандық тарын екі вахталық дә режесін қ ажет.

Жалпы, сыртқ ы механикалық градус трансляциялық жә не айналмалы, молекулалардың немесе 6 қ амтиды бостандығ ы, 5. молекуласы толық механикалық ү шін N атомдары бар болса ядролық қ озғ алыс сипаттамасы бостандығ ы мен ү лесін 3N градус талап діріл жолында сызық тық молекулалардың жә не 3 N -5 ү шін 3N-6 болып табылады.

NBSP;

3.5.3. Бір ө лшемді молекулалық тербеліс Қ арапайым, ө те тиімді моделі гармоникалық тербелісі сипаттайды, вибраторсызық ты деп аталады немесе желісі осциллятор. Қ арапайымдылық ү шін, сипаттамасы барлық жерде болады сондай-ақ арнайы қ оспағ анда, генератор оғ ан жай ғ ана қ оң ырау жағ дайды қ арастырады.

Билет.