Де Бройль гипотезасы

1924 жылы француз физигі де Бройль жарық тың екі жақ тылық табиғ атына, заттың екі жақ тылық табиғ аты сә йкес келуі керек, яғ ни зат бө лшектерінің тек тү йіршіктік қ асиеті ғ ана емес, олардың толқ ындық қ асиеті болуы керек деген болжам айтты.

Кванттық механикада бө лшектің кү йін толқ ындық функциямен сипаттайды. Толқ ындық функция — координаталар мен уақ ыттың комплекстік функциясы, оның айқ ын тү рі Шредингер тең деуінің шешуінен шығ ады да, соң ында бө лшекке ә рекет ететін кү штердің сипатымен анық талады

Бұ л қ атынастарғ а қ арағ анда, мысалы, координаттың \ дә л мә ні болса, онда импульстің белгілі мә ні болмайды, (себебі \ сондай-ақ импульстің дә л мә ні болса, координатаның белгілі мә ні болмайды (себебі ).

Билет

. Кез-келген электр тогының немесе қ озғ алыстағ ы зарядталғ ан бө лшектердің айналасында магнит ө рісі болады. Магнит ө рісін сандық сипаттау ү шін физикалық векторлық шама магнит ө рісінің индукция векторы енгізілген. Магнит ө рісінің индукция векторы магнит ө рісінің кү штік сипаттамасы болып табылады. Ө лшем бірлігі Бағ ыты мен шамасы ө згермейтін магнит ө рісін біртекті магнит ө рісі деп атайды.

Магнит ө рісін кө рнекті тү рде бейнелеу ү шін магнит ө рісінің кү ш сызық тары немесе индукция сызық тары енгізілген. Ә рбір нү ктесіне жү ргізілген жанама сол нү ктедегі индукция векторының бағ ытымен сә йкес келетіндей магнит ө рісінде жү ргізілген сызық тарды магнит ө рісінің кү ш сызық тары деп атайды. Кү ш сызық тарының жиілігі – магнит ө рісінің шамасына тура пропорционал. Магнит ө рісінің индукция векторының бағ ыты бұ рғ ы ережесімен анық талады. Магнит ө ріс3нің кү ш сызық тары

тұ йық талғ ан сызық тар, яғ ни магнит ө рісі – қ ұ йынды ө ріс болып табылады.Тұ рақ ты магнитте екі полюс болады. Оның солтү стік полюсін - N, оң тү стік полюсін - S деп белгілейді. Тұ рақ ты магниттің магнит ө рісі оң тү стік полюстен солтү стік полюске қ арай бағ ытталады. Соленоид (грекше solen – тү тік жә не іdos – тү р) – ток жү ретін оқ шауланғ ан сымнан оралғ ан цилиндр тә різді индуктивті орама. Соленоидтың ішкі қ уысының орта бө лігінде (ұ зындығ ы Соленоид диаметрінен едә уір ү лкен) магнит ө рісі соленоид осінепараллель бағ ытталады жә не біртекті ә рі бұ л ө рістің кернеулігі ток кү шіне жә не орам санына (жуық шамамен) пропорционал болады. Соленоид тың сыртқ ы магнит ө рісі сырық ты магниттің ө рісіне ұ қ сас. Ішкі қ уысында темір ө зекшесі бар соленоид электрмагнит болып есептеледі. (СИ),

Фазалық тепе-тең дік — термодинамикалық тепе-тең діктегі фазалардың бір мезгілде кө п фазалық жү йеде болуы. Магниттелу осі бірдей, магниттелгіштігінің бағ ыты ә р тү рлі ферромагнетиктің екі фазасы (сыртқ ы магнит ө рісі болмағ анда), сыртқ ы магнит ө рісіндегі металдың қ алыпты жә не асқ ын ө ткізгіштік фазалары, т.б. тепе-тең дікте бола алады. Тепе-тең дік жағ дайда бө лшек бір фазадан екінші фазағ а ауысқ анда жү йе энергиясы ө згермейді, яғ ни ә рбір қ ұ раушының ә р тү рлі фазалардағ ы химиялық потенциалдары бірдей болады. Бұ дан Гиббстің фазалар ережесі шығ ады. Мысалы, екі қ ұ раушы жү йенің ү ш фазасы ә р тү рлі температура кезінде тепе-тең дікте бола алады. Бірақ қ ұ раушылардың қ ысымы мен концентрациясы толық тай берілген температурамен анық талады. Қ ысым шексіз аз ө згеретін фазалық ауысу кезіндегі (қ айнау, балқ у, т.б.) температураның ө згерісі Клапейрон-Клаузиус тең деуімен анық талады. Фазалық тепе-тең дік жағ дайларында бір термодинамикалық айнымалы шамалардың екінші термодинамик. айнымалы шамаларғ а тә уелділігін кескіндейтін графиктер тепе-тең дік сызық тары, ал олардың жиынтығ ы кү й диаграммалары деп аталады. Қ атты денелерде термодинамик. тепе-тең дікке келтіретін диффузия процестерінің баяулығ ынан тепе-тең фазалармен қ атар тепе-тең емес фазалар пайда болады. Бұ л жағ дайда фазалар ережесі орындалмауы мү мкін. Фазалар ережесі фазалар бір-бірінен ө згешеленетін сындар нү ктеде орындалмайды. Бө лшектердің арасында алыстан ә сер ететін кү штер болмайтын кө лемді ү лгілерде тепе-тең фазалар арасындағ ы шекара мейлінше аз болады. Фазалардың бө ліну шекарасының пішіні беттік энергияның ең аз болу шартымен анық талады.

Газ молекулаларының ө зара ә рекеттесу кү штері

Температураның ө згеруіне байланысты зат ү ш тү рлі кү йде: қ атты, сұ йық жә не газ кү йлерінде бола алады. Ә р тү рлі кү йдегі заттың қ асиеттері де тү рліше болады. Бө лме температурасында (+20°С) сынаптан ө зге металдар қ атты кү йде болса, ауадағ ы кө птеген газдар қ атты кү йге минус (-270°С) температура шамасында ауысады. Жер бетінде температура негізінен +40°С-дан -50°С-ка дейін ауытқ иды. Мұ ндай температурада азот, оттегі, сутегі сияқ ты заттар тек газ кү йінде болатындық тан, оларды газдар деп атап кеткен. Ал газ да ө те тө менгі температурада сұ йық жә не қ атты кү йге ө те алады. Мысалы, Жерге карағ анда Кү ннен ә лдеқ айда алыс орналаскан Сатурн, Уран, Нептун планеталары жағ дайында жоғ арыда аталғ ан газдар сұ йық жә не қ атты кү йде болады. Ол планеталарда температура ө те тө мен шамағ а (-270°С) жетеді. Бө лме температурасында сынап буланады, ал -30°С-та қ атады. Сұ йық сынап, ә сіресе, оның буы денсаулық қ а аса қ ауіпті. Сондық тан сынабы бар аспаптармен жұ мыс жасағ анда айрыкша сақ тық керек. Егер сынапты тө гіп алғ андай жағ дай туса, міндетті тү рде арнаулы қ ызмет орындарына айтып, кауіпсіздендіру шараларын шұ ғ ыл жү ргізу қ ажет.

ВАН-ДЕР-ВААЛЬС ТЕҢ ДЕУІ жә не қ ысымы p болатын кө лемі V газдың молі ү шін В.-д.-В. т. мына тү рде жазылады: (p + a/V2)(V—b)= =RT, мұ ндағ ы R —T— нақ ты (реал) газдардың кү йін сипаттайтын алғ ашқ ы тең деулердің бірі. 1873 ж. голланд физигі Я.Д. Ван-дер-Ваальс ұ сынғ ан. Темп-расы ә мбебап газ тұ рақ тысы, а жә не b — нақ ты газ қ асиеттерінің идеал газ қ асиеттерінен ауытқ уын кө рсететін тә жірибелік тұ рақ тылар. Ал a/V2 — молекулааралық ө зара ә сердің нә тижесінде пайда болатын молекулалар арасындағ ы тартылысты ескеретін мү ше (ө лшемділігі — қ ысым), b — молекулалардың бір-біріне жақ ын келген кездегі тебілісін ескере отырып, олардың (молекулалардың) меншікті кө леміне ендірілетін тү зету. Кө лем (V) ү лкен болғ ан жағ дайда (сондай-ақ, сиретілген газдар ү шін де) a жә не b тұ рақ тыларын ескермеуге болады да В.-д.-В. т. идеал газ кү йінің тең деуіне ауысады; қ. Клапейрон тең деуі. ^[1]

Ван-дер-Ваальс изотермалары – бір моль газ ү шін Ван-дер-Ваальс тең деуімен анық талатын температураның Т берілген мә ндеріндегі қ ысымның р молярлық кө лемге V_m тә уелділік қ исық тары.

Эффе́ ктом Джо́ уля — То́ мсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур.

Қ андайда бір - критикалық температурада изотермада тек қ ана бір майысу нү ктесі болады (бұ л нү ктеде оғ ан жү ргізілген жанама абсцисса осіне параллель). К нү ктесі - критикалық нү кте, ал осы нү ктеге сә йкес келетін кө лемі жә не қ ысымдары да критикалық деп аталады. кезіндегі изотермакритикалық изотерма деп аталады.

Нақ ты газдардың ішкі энергиясы ө рнегімен анық талады, мұ ндағ ы - молекулалардың қ осынды кинетикалық энергиясы, -молекулалардың қ осынды ө зара ә серлесу энергиясы. энергиясын анық тайық. Ол ү шін молекулалардың арасындағ ы тартылу кү шінің жұ мысы энергиясының кемуіне тең екенін ескереміз, яғ ни . Молекулалардың арасындағ ы тартылу кү ші ішкі қ ысыммен сипатталады. Сондық тан жә не .

Молекулалардың қ осынды кинетикалық энергиясы олардың қ озғ алысына тә уелді болады.

Билет

Магниттік момент ^[1] — заттың магниттік қ асиеттерін сипаттайтын негізгі шама. Электр-магниттік қ ұ былыстардың классикалық теориясына сә йкес магнетизмнің (Магниттік моменттің) кө зі электр макротоктар жә не микротоктар (атомдық) болып табылады. Магнетизмнің қ арапайым кө зі ретінде тұ йық ток алынады. Электр-магнит ө рістің классикалық теориясы жә не тә жірибелік деректер бойынша тұ йық токтың (тогы бар контурдың) магнит ә сері ток кү ші (і) мен контур ауданының (s) кө бейтіндісі (М) белгілі болғ анда ғ ана анық талады:

Максвелл теориясында электродинамиканың негізгі есебі шешілді, яғ ни берілген зарядтар мен токтар жү йесінің тудыратын электромагниттік ө рісінің сипаттамалары анық талады. Максвелл теориясы макроскопиялық теория болып табылады, яғ ни бұ л теорияда заттардың немесе орталардың ішкі қ ұ рылыстары қ арастырылмайды.

Максвелл теориясы негізінен 4 тең деуден тұ рады жә не ә р тең деу 2 тү рде: интегралдық жә не дифференциалдық тү рде беріледі.

Максвелдің дифференциалдық тең деулері интегралдық тең деулерінен векторлық анализдің екі теоремалары: Гаусс теоремасы жә не Стокс теоремаларының кө мегімен алынады.

Бұ л жағ дайда Максвелл электромагниттік индукция заң ын қ арастырды. Уақ ыт ө туімен ө згеретін айнымалы магнит ө рісі ө зін қ оршағ ан кең істікте қ ұ йынды электр ө рісін тудырады.

Тұ йық бет арқ ылы ө тетін кернеулік векторының циркуляциясы осы бетпен шектелген беттегі магнит ө рісінің индукция векторының теріс таң бамен алынғ ан ө згеру жылдамдығ ына тең болады.

Бұ л ө рнек Максвелдің интеграл тү ріндегі I- тең деуі деп аталады.

Атом ядросы ашылғ аннан кейін оның қ ұ рылымы қ андай деген мә селе қ ойылды. 1919 ж. Э. Резерфорд α -бө лшектермен жасағ ан тә жірибелерін жалғ астыра отырып, ядроның қ ұ рамына кіретін бірінші бө лшекті ашты.

Жабық ыдыс ішінде α -бө лшекті шығ арушы элемент Ra радий жә не мырыш сульфидімен қ апталғ ан мө лдір Э экран бар (8.3-сурет). Жабық ыдыстан ауа сорылып шығ арылғ ан. α -бө лшектер экранғ а соқ тығ ысып, жарқ ылдар туғ ызғ ан. Ол жарқ ылдарды М микроскопарқ ылы бақ ылағ ан. Келесі экспериментте ыдысты азот газымен толтырады. Енді а-бө лшектер ө зінің энергиясын азоттың атомдарыниондауғ а жә не оларды қ оздыруғ а жұ мсап, экранғ а жете алмайды. Дегенмен, сирек болса да, экранда жарқ ылдар байқ алғ ан. Ионданукезінде пайда болатын электрондар ондай жарқ ылдарды туғ ыза алмайды. Ендеше α -бө лшек азот атомымен соқ тығ ысқ анда оның ядросынан белгісіз бір зарядталғ ан бө лшекті ұ шырып шығ арғ ан.

Изотоптар - Ядроларында протондар саны бірдей, бірақ массалары ә ртү рлі белгілі бір элементті қ ұ райтын атомдар тү рі. Бір ғ ана элементтің ә ртү рлі изотоптарына тә н атомдар ө здерінің ядросына кіретін нейтрондар саны жағ ынан, ядролық қ асиеттері тұ рғ ысынан бір-бірінен анық ө згешеленеді, алайда олар, электронды қ абаттарық ұ рылысының бірдей болуына байланысты, бір-біріне ө те ұ қ сас химиялық қ асиеттерді иемденеді. Химиялық элементтердің кө пшілігі атомдық салмақ тары ә р тү рлі изотоп қ оспасынан тұ рады. Изотоптардың ө мір сү ру кезең і секундтың мың нан бір бө лігінен бірнеше миллион жылдарғ а дейін созылады Бү гінгі танда 264 тұ рақ ты изотоптар, 50 шамалы табиғ и радиоактивті изотоптар жә не 1000-нан астам жасанды радиоактивті изотоптар белгілі.^[1]

Атом ядросының негізгі сипаттамаларының бірі оның электр заряды болып табылады. Атом ядросының зарядын алғ аш рет 1913 жылыГ.Мозли ө лшеген. Ал ядроның зарядын тікелей ө лшеуді ағ ылшын физигі Дж.Чедвик 1920 жылы жү зеге асырды. Атом ядросының заряды элементар электр зарядының Менделеев кестесіндегі химиялық элементтің реттік нө міріне кө бейтіндісіне тең болады:

.

Сонымен, Менделеев кестесіндегі химиялық элементтің реттік нө мірі кез келген элемент атомының ядросындағ ы оң зарядтардың санымен анық талады. Сондық тан элементтің реттік нө мірін зарядтық caн деп атайды.^[1]

Атом ядросының массасы

Атом ядросының физикалық қ асиеттері оның зарядымен қ атар массасымен де анық талады. Ядроны сипаттайтын шамалардың ең маң ыздыларының бірі — масса. Ядролық физика иондар мен атом ядросының массасын кө бінесе масс-спектрографтың кө мегімен анық тайды. 8.2-суретте масс-спектрографтың сұ лбасы келтірілген.

Байланыс энергиясының шамасы бө лшектер арасындағ ы ө зара ә серге байланысты анық талады. Егер бө лшектер жиынтығ ы молекулақ ұ райтын атомдар болса, онда Байланыс энергиясы ретінде химикалық байланыстың, ал бө лшектер жиынтығ ы ядро қ ұ райтыннуклондар (протондар мен нейтрондар) болса, онда ядролық байланыстың энергиясы қ арастырылады.

Байланыс энергиясы — теріс таң балы шама. Ө йткені байланысқ ан жү йенің тү зілуі кезінде энергия бө лініп шығ ады. Байланыс энергиясының абсолют шамасы жү йе байланысының беріктілігін жә не жү йенің орнық тылығ ын сипаттайды. Басқ аша айтқ анда, Байланыс энергиясы артқ ан сайын жү йе берік болады, яғ ни жү йені оны қ ұ райтын бө лшектерге жіктеу ү шін жұ мсалатын энергия да кө п болады. Мысалы, молекулалардың химикалық Байланыс энергиясы бірнеше эВ болса, ядролық Байланыс энергиясы миллиондағ ан эВ-қ а дейін жетеді. Сондық тан атом ядросы ө те берік жү йе болып есептеледі.

Вариант

Электромагниттік индукция

Тұ йық контурды тесіп ө тетін магнит ағ ыны ө згергенде контурда электр тогы пайда болу қ ұ былысын электромагниттік индукция деп атайды.

Мысалы суретте кө рсетілген тұ йық тізбектің катушкасына тұ рақ ты магнитті енгізгенде немесе шығ арғ анда тізбекте электр тогы пайда болады.

Электромагниттік индукция қ ұ былысы кезінде пайда болатын электр тогын индукция тогы деп атайды, ал электр қ озғ аушы кү шін индукция электр қ озғ аушы кү ші деп атайды.

22.1.Фарадейдің электромагниттік индукция заң ы

Тұ йық контурды тесіп ө тетін магнит ағ ыны ө згергенде контурда пайда болатын индукция электр қ озғ аушы кү ші осы контурды тесіп ө тетін магнит ағ ынының ө згеру жылдамдығ ына тура пропорционал.

.

Индукция тогының бағ ыты Ленц ережесімен анық талады:

Индукция тогы ө зін тудырғ ан себептерге қ арсы бағ ытталады.

1)

2)

СИ жү йесінде к=1, сонда

Егер тізбекті тесіп ө тетін магнит ағ ыны бірқ алыпты ө згеретін болса

Тұ йық контурда пайда болатын индукция электр қ озғ аушы кү ші магнит ағ ынының ө згеру жылдамдығ ына тең.

Электромагниттік индукция қ ұ былысы келесі жағ дайда байқ алады:

1) Магнит ө рісіндегі контур деформацияланғ анда немесе контурдың ауданы ө згергенде.

2. Контур сыртқ ы магнит ө рісінде жиілікпен айналғ анда.

3. Контур айнымалы магнит ө рісінде орналасқ анда.

Айнымалы магнит ө рісі ө зін қ оршағ ан кең істікте қ ұ йынды электр ө рісін тудырады. Ө з кезегінде айнымалы электр ө рісі ө зін қ оршағ ан кең істікте қ ұ йынды магнит ө рісін тудырады.

Ө здік индукция қ ұ былысы

Айнымалы ток жү ріп тұ рғ ан контурды тесіп ө тетін магнит ағ ыны да айнымалы болады. Бұ л жағ дайда айнымалы ток жү ріп тұ рғ ан контурдың ө зінде индукция тогы пайда болады. Бұ л қ ұ былыс ө здік индукция деп аталады.

Магнит ағ ыны тізбектегі ток кү шіне тура пропорционал:

мұ ндағ ы: пропорционалдық коэффицент- контурдың индуктивтілігі немесе ө здік индукция коэффициенті деп аталады, ө лшем бірлігі

Жалпы жағ дайда ө здік индукция заң ы

Контурдың индуктивтілігі контурдың пішініне жә не контур орналасқ ан ортаның магниттік қ асиеттеріне тә уелді болады.

Соленоидтың (ұ зын катушка) индуктивтілігі келесі формуламен анық талады

Контурдың пішіні ө згермесе жә не контур ферромагнетик емес ортада орналасқ ан жағ дайда контур индуктивтігі тұ рақ ты болады жә не бұ л жағ дайда ө здік индукция заң ы:

ө здік индукция электр қ озғ аушы кү ші тізбектегі ток кү шінің ө згеру жылдамдығ ына тура пропорционал болады:

Максвелл тең деулері

XIX ғ асырдың 60-ы жылдары ағ ылшын ғ алымы Максвелл электр жә не магнетизмнен тә жірибе жү зінде ашылғ ан заң дылық тарды біріктіре келе, электромагниттік толқ ынның жалпы теориясын берді. Бұ л теорияда электростатиканың негізгі тең деуі, электр жә не магнит ө рістері ү шін Остроградский-Гаусс теоремасы, магнит ө рісі ү шін толық ток заң ы, электромагниттік индукция заң ы жә не тағ ы басқ а заң дар қ арастырылғ ан.

Максвелл теориясында электродинамиканың негізгі есебі шешілді, яғ ни берілген зарядтар мен токтар жү йесінің тудыратын электромагниттік ө рісінің сипаттамалары анық талады. Максвелл теориясы макроскопиялық теория болып табылады, яғ ни бұ л теорияда заттардың немесе орталардың ішкі қ ұ рылыстары қ арастырылмайды.

Максвелл теориясы негізінен 4 тең деуден тұ рады жә не ә р тең деу 2 тү рде: интегралдық жә не дифференциалдық тү рде беріледі.

Максвелдің дифференциалдық тең деулері интегралдық тең деулерінен векторлық анализдің екі теоремалары: Гаусс теоремасы жә не Стокс теоремаларының кө мегімен алынады.