Шпаргалки по физике за 2 курс, 2 сесестр (УГТУ-УПИ)

      Квантовая физика              штейн предложил,что энергия  это рассеяние является упругимU=n/mr =…=(ze2/4ПЕо)(1/Св-ва волновой функции:

                                                      передаётся и поглощается тагже т.е.выполняется закон сохране/n)=U1 /n   где  U1=e2/4ПEoh=    1)Это комплексная функция ко-

1.Тепловое излучение-излуч.элеквантами w=W==hv–энения импульса и энергии = =2 106м/с                                      ординаты времени 2)Это ампли

ктромаг.волн с поверхности на-ргия кванта где h=6,625 10-34Дж=1-=с(1-ws) – сме- Е=WK+Wp=(mU2/2)-(zee/4ПЕо r)туда вероятности нахождения

гретого тела(Т>0) =>все тела с => =h/2П=1,04 10-34Дж с -  щение длины волны при эф.Ком =        mz2e4           _      ze2mze2         микрочастиц в данном объёме

нагретые.                                      приведённая постоян.Планка   с=h/mec – длина волны Комп   16П2Eo22r22  4ПЕо4ПЕоr23)Это нормированная функция

Св-ва:1.Тепл.излуч.материално Формула Планка                        тона=2,426 10-12м.         Эффект= _        mz2e4                                  4)Это однозначная конечная и

(обладает энергией и массой) 2. f(w,T)=(w3 /4П2C2)(1/ew/Kt-Комптона подтверждает нали-        32П2Ео2r22       =>              и непрерывная функция 5)Пер- 

Единственый вид излучения ко—1)   где е(в степени)  w/Kt  чие у фотонов импульса.             E =E1 /n2  где  E1=…=-13,6эВ    вые производные от волновой

торое может находится в состо-Теоретич.формула Планка пол- 4. Давление света                      Е  эВ                                             функции по координатам и вре

янии термодинамического рав- ностью совпала с экспиремен-            Прибор Лебедева                                                                    мени должны быть непрерывн.

новесия с веществом.                  тальными данными.                                             Результат изме-                                                       6) II2 должна быть интегр.

Спектральная плотность энер-Формулы классической физики                          нения Лебедева                                                       3. Основные идеи квантовой

гетической светимости:           могут быть получены из форму                           совпал со значе                                                       механики:

      r(w,T)=            л квантовой физ, в виде частн.  нием светового давления полу-  hv=Em-En=(E1/m2)-(E1/n2) =>  Соотношение неопределённос

Интеграль.энергетическая све-случая.                                          ченной из теории Максвелла.    Сериальная Бальмера:               ти Гейзенберга: Произведение

тимость тела:                                                                                  Рф=hv/c;  P-давление;  Р=Fсила /\ v=(E1/h)(1/m2 – 1/n2) где  E1/h=неопределенностей значений 2

  Rc= ;   Rc=r(w,T)dw2.Фотоэлектрический эффект /Sплощадь <= F=Pимпульс /t = =R=3,29 10 25Гц – постоянная   сапряжёных величин не может

ó r(,T)=          это изменение энергетич.состо-=dp/dt  =>  P=dp/dts    где   dp= Редберта;      v=(R/m2 – R/n2)=быть меньше постояноя Планка

Спектральная поглощательная яния вещества под действием   =dpотр+ dpпог=2р(hv/c)N+(1-p)( =T(m)-T(n)   где T=R/n2 –спект-ХРх > ;YРy > ;

способность а(w,T)=dФпад /dS   падающего света:1)если свет паhv/c)N=(hvN/c)(2p+1-p)=(1+p)( ральный терм.                            ZРz > ;   Et >

1)Если а=0 => не поглощает => дает на вещество и выбивает с hvN/c)                                            Принц Ринца: Все линии излу- Принцип прочности в кванто

абсолютно белое тело                 его поверхности электроны, то  P=(1+p)hvN / cdts=(1+p)(W/cs чения данного атома могут бытвой механике:На основании из

2)Если 0<a<1 => серое тело       фотоэффект внешний     2)если dt)=(1+p)(Ec/c)  где Е-энергетичполучены путём всех возмож-  вестного состояния микрочасти 

3)Если а=0=>абсолютно чёрноепод действием света валентныеосвещённость.                             ных комбинаций его термов      цы в данный момент времени

тело(моделью АЧТ может слу-  электроны отрываются от ато-  Р=(1+р)(W/csdt) где cdt=l(рас- v=c/;  1/=V=(R/c)(1/m2 – можно определить её состояние

жить маленькое отверстие в бо-мов и остаются в нутрии веще стояние проходимое светом) => -1/n2); Rл=R/c=1,097 107м          в последующие моменты вре-

льшой полости).                          тва,то фтоэф.внутренний(толь- Р=(1+р)(W/V)=(1+p)w               Опыт Франка и Герца подтве-мени.

Законы теплового излучения:    ко в полупроводниках и диэлек По современным представленирдили дискретный характер пог4. Уравнение Шрёдингера

1. Закон Кирхгофа: отношение  триках.                                         ям свет обладает корпускуляр-лащения энергии.Теория не объВ квантовой механике состоя-

спектральной плоскости энергеЗакон внешнего фотоэффектаволновым дуализмом, в одних  яснила различную энтенсив-    ние микрочастицы описывается

тической светимости тела,к его 1. Закон Столетова: фототок   явлениях проявляются его вол-ность спектра.она использовалоеё волновой функцией. Волнов.

спектральной поглощающей      насыщения прямопропорц.па- новые св-ва, в других явлениях классическое и квантовое пред-функц.входит в уравнения полу

способности является универса дающему на катод световому   проявляются корпускулярные   ставление.Она тагже не объяс- ченые Шр.,поэтому это уравне-

ль.функции температуры и незапотоку(при всех прочих =усло-св-ва.                                            нила строение атома начиная с ние в квантовой мех.является

висит от природы тел.                виях опыта).                                                                                       гелия.                                           тем же самым,что и 2ой з.Нью-  

r1(w,T) =  r2(w,T)        = rn(w,T)   2. Max кинетическая энерг. вы-       Физика атома и ядра         2.Корпускулярно волновой дуатона в класич.мех.  

a(w,T)      a2(w,T) =…    an(w,T)=битых электронов независит от                                                      лизм                                              (-/2m)(2)+U=i(д

= r*(w,T)                                      интенсивности света, а опреде- 1) Строение атома и кванто- Рф=h /=> в=h/P –длина   /дt) где i=1; U=U(x,y,z) потен-

    a(w,T)  = f(w,T) = r*(w,T)        ляется только его частотой.       ваяя механика:                           волн де Бройля                            циал энергия микрочастица во

физич.смысл: спектральноизлу-3.Для каждого вещ-ва катода су1. Теория атома Резенфорда  Опытные подтверждения кор- внешнем силовом поле.Это ура

чательная способность АЧТ.     ществует красная граница фото и Бора                                          пускулярно волнового дуализма внение – обобщение опытных

2. Закон Стефана-Гольцмана:   эффекта, т.е. min частота или                                                         1)опыт Девиссона-Джермера   фактов, теоретич. не выводят.

Re*=T 4 где -коэфиц.проmax длина волны при которой          *                                                                         p=mU-импульсДвижение свободной микроча

порциональности(=5,67 10-8 Вт/фотоэффект ещё возможен.              d                Au                                                      Wк=mU2/2-ки-стицы в доль оси Х(U=0-свобо

/м2К4) ; То-темпер.окруж.среды Фотоэффект объясняется с по-                          э                                                        нет.энерг.элек.дная частица):

аТ-коэф.скорости чёрного тела  мощью фотонной теории света.В центре атома находится мале I                            Wк=р2/2m => +(2mE/2) =0   =>   =

Re=aTT 4;  Re=aT(T 4-To4) Фотон-квант света Wф=hv=hwнькое полржит.заряженое ядро;                             =>p=,/2mWк==Ae(в степени)(-i/)(Et-PxX)   Это

Пирометрия -определение тем-hv=Aв+(mUc2max /2) – Уравне- почти вся масса атома сосреда-                         ,/u =,/2meIuI         уравнение описывает плоскую

пературы удалённых нагретых  ние Эйнштейна для фотоэфек.точена в ядре, вокруг ядра, на 2dsin=kx => =2d sin/kмонохроматич.волну де Бройля

тел.     f(,T)=  r*(,T)           зависит только от v – частоты   значительном удаление враща- =0,165Hм;   в=h/P=0,167нН распростран.в доль оси х.Это со

-длина вол-                           mUc2max /2=hv-Aв=>mUc2ma / ются отрицательные электроны2)опыт Бибермана-Сушкина-    ответствует одинаковой плот-

ны,которую при                T2  T1  /2=0 => hvo=Aв => vo=Aв/h         ra ~10 -10м;      rЯ ~10 -15м          -Фабриканта: Изучили дифрак ности вероятности нахождения

ходится max фу                            vo –красная граница фотоэфек. Постулаты Бора:                    цию электромагнит.пучков =>  микрочастицы в разных облас-

нкции Кирхг.   0              Применение фотоэффекта:     1)Атом может находится в осо-развитие электронографии.       тях пространства.

3. Первый закон Вина(з.смещен)1)Фотоэлиментах 2)Фотоэлект-бых стационарных сост,в кото-…………………………………. 5. Микрочастица в потенци-

При увилич.темпер. АЧТ max    роные приборы 3)Звуковое ки-рых он не излучает энергию       По аналогии с механ.волнами  альной яме

функции Кирхг.смещается в ко-но 4)Телевидиние 5)Солнечны 2)При переходе из одного состодвижение микрочастиц тагже   U                 где l-ширина ямы

ротковолновую область.     С1 =батареи.                                        яния в другое атом излучает      должно описыватся некой вол-     U=0            0<x<l;    U=0

=где С1-первая пост.Ви- Ав1                       Ав1<Ав2 ; n1>n2    или поглощает квант энергии   новой функцией.Из опытов сле-  0    l            x<0, x>0;  U=

на С1=2,90 10-3мК                                                При освещении в                                   hv=Em-En дует,что в одних областях веро-Стационарное урав.Шрёдин-

4. rmax*(,T)=C2T 3 где C2=1,3 контакте 2ух полупроводников                                                       ятность обнаружения микрочасгера: 2+(2mE/2)(Е-U)

10-5Вт/м3К5                                   возникает фотоЭДС                                                                          >чем в других областях,т.к.ин- =0 где 2mE/2=k2 => +k2

Вид функции Кирхгофа:              3. Эффект Комптона             Правило квантования электро-тенсивность волны пропорцион=0         { 0<X<l =>-1

f(w,T)       -Реле и Джинс                    парафин                     ных орбит:электрон в атоме мо квадрату её амплитуды, то в                  {X<0, X>l => =0

                              -опыт                                                                    жет двигатся только по таким   этих областях интенсивность (0)= (l)=0

                                                                                                 орбитам на которых его моментволн де Бройля также больше. (x)=iAsin(kx+d), где   (0)=

Формула Реле и Джинса:         При рассеивании рентгеновск.  импульса кратен постоян.План-(она определяет плотность ве- = iAsind => d=0

f(w,T)=(w/4П2С2)КТ                    излучения на лёгко/углеводоро-ка.    mUrn=n    n=1,2,3….      роятности нахождения микро-  (l)=iAsin(kl+d)

Расхождение формулы Р.иД.с   дных соединениях происходит  n - главное квантовое число      частицы в данной области).       K2=(П2n2)/c2 => 2mE = П2n2

опытом в области высоких час-изменение длины волны(излуче Fy=FK  ó  mU2/r=eze /4ПЕо r2   Плотность вероятности f(V)=                              2       l2

тот называют “Ультрофеолетоние).Это изменение зависит от => U= n/mr  …………………=dp/dV=I (x,y,z,t)I2  где  E = П2n22  Энергия микрочас

вой катастрофой”. => Планк  угла рассеяния.При эфекте Ком радиус электронной орбиты:  -волновая функц.микрочастиц           2m l2      тицы в бесконеч-

предложил,что энергия излуча-птона происходит рассеяние фо   rn=(2 4ПEo /mze2)(n2)=r1 n 2   Волны де Бройля-волны вероят но глубокой яме.

ется не непрерывно,а отдельны тонов на практически свобод-   где r1=53,1Пм                              ности.

ми порциями – квантами. А Энных внешних электронах атома

Прохождение микрочас.через  9.Оптические квантовые гене

потенциальный барьер:            раторы (лазеры):

U=0  U0                  Ширина l ;                   Ет    Изучение кванта

             l                  Высота U0                hv         электромаг/энерг.

        0                  x                                               происходящие без

на границе обл.волны де Броля                 En   вне шних воздей-  

частично отражаются,частично ствий называется спонтанным

проходят через потенц/барьер –(самопроизвольное)

это противоречит представлени         hv    Em  Излуч.кванта про

ям классич.механ.Даже частица hv     hv          исходящее под

с энерг.E<U0 имеет вероятность                En   действием внеш-

пройти,такое явление называет-него излучения называется вы-

ся туннельным эффектом.      нужденым(индукцированным).

I-интенсивность волн де Броля Рубиновый лазер:

Д=Iпрох/Iпод –коэф.прозрачности

6. Атом водорода в квант/мех.

Результаты квант/мех.можно

применить к отдельному атому

водорода,а также для атомоводоОн работает в импульсном ре-

родных систем.                            жиме. Для того, чтобы создать

Потенциал.энерг.притяжения: вынужденное излучение необ-

U=-(Zl2)/4ПEo r2   Силовое полеходимо,чтобы большая часть

отдельного атома является центатомов находилась в нормаль-

ральносиметрич.=>ур.Шрёд.удоном состоянии.Такое состоян.

бно решать не в прямоуг.системвещ-ва назыв.инверсной заселё

а в сферической. Решая Ур.Шр.ностью энергетических уров-

  z                 в сферич.сист.мож-ней.Данное состояние получ.ме

    р   М        но получить собств.тадом лазерной накачки.

 0              у  значения энергии   Более простыми и экономичны-

                     электрона в атоме  ми являются Российские полу-

х   водорода. Е =_     z2me4       1 проводниковые лазеры.

энергия                 32П2Е022  n2 10. Строение атомного ядра

электронных состоян.в атоме Ядро состоит из протонов и

Квантовые числа:                      нейтронов.

1)Главное кван.число n=1,2..         qP=c=1,60 10-12Кл;   

(определяет уровень энерг.элек тР=1,612 10-27кг=1,00728а.е.м.

трона => атома)      2)Побочное mn=1,675 10-27кг=1,00867а.е.м.

квантовое число l=0,1,2,3…n-1           1а.е.м.=1,66 10-27кг

Орбитальное кван.чис.квантуетНуклоны обладают собственым

модуль орбитального момента  механическим моментом=>яд

импульса электрона  L=mUr      ро также обладает спином

3)Магнитное квантовое число    LЯ =,/I(I+1)

ml=+0;+1;+2…+l  (оно кванту-Классификация по спинам:

ет проекции вектора орбиталь-  N=A-Z =>  178O:   N=17-8=9     

ного момента импульса электро1)Чётно-чётное ядро(Z-чётн,N-

на на направление некой внеш- -чётное) I=0 (I-спин)

ней оси).                                       2)У чётно-нечёт.и нечёт-чёт.яд.

7. Периодическая система М.         I=1/2;3/2;5/2;7/2;9/2

В её основу положено несколко3)Нечёт-нечёт.ядра I=1,2,3,4,5,

принципов,один из них – прин-6,7

цип неразличимости тождес  Т.к.ядро обладает собственым

твенных частиц.Частицы с це магнитным моментом  МЯ =

лым спином подчиняются кван =+ qLЯ;    МЯдер=e/Lmp=5,05

товой статистики Бозе-Эйншт.и 10-27Дж/Тл

называются безонами(фотон,пи

мезон).Частицы с полученным

спином(электрон)подчиняются

квантовой статистики  Ферми –

-Дирака и назыв.фермионами.

При построении периодич.сист.

элименты распологают в поряд

ке возростания заряда ядра,при

этом номер элимента указывает

на число протонов в ядре и чис

ло электронов в нейтральном

атоме.

8. Рентгеновское излучение

Это коротковолновое элек/маг.

излучение с длинами волн в ди

апазоне  =10-8…10-12м

Различают 2вида рент.спект-

ров:

1)Сплошные(тормозной спектр)

возникают за счёт резкого тор-

можения электронов антикото-

дом.Коротквол.граница сплош-

ного рент.излуч. min=hc/eU

2)Линейные(характеристичес-

кие):они одинаковы для даного

хим.элим.независимо от того в

какие соединения они входят,

это связано с тем, что происхо-

дит во внутренних оболочках

атома.

Рент/спек.состоят из отдельных

серий(К,А,М,N,О…)В серию об

единяются переходы на подуро

вни одной и тойже оболочки.

Отдельные линии