Явление электромагнитной индукции

1. Закон электромагнитной индукции в интегральной форме располагает следующим математическим выражением:

2. Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока.

При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС.

3. Взаимоиндукция (взаимная индукция) — возникновение электродвижущей силы (ЭДС индукции) в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников. Взаимоиндукция — частный случай более общего явления — электромагнитной индукции. При изменении тока в одном из проводников или при изменении взаимного расположения проводников происходит изменение магнитного потока через (воображаемую) поверхность, "натянутую" на контур второго, созданного магнитным полем, порожденным током в первом проводнике, что по закону электромагнитной индукции вызывает возникновение ЭДС во втором проводнике. Если второй проводник замкнут, то под действием ЭДС взаимоиндукции в нём образуется индуцированный ток. И наоборот, изменение тока во второй цепи вызовет появление ЭДС в первой. Направление тока, возникшего при взаимоиндукции, определяется по правилу Ленца. Правило указывает на то, что изменение тока в одной цепи (катушке) встречает противодействие со стороны другой цепи (катушки).

4. Энергия магнитного поля

5. –

6. Уравнение называют первым уравнением Максвелла в интегральной форме.

7.

– второе уравнение Максвелла в интегральной форме. Изменение потока магнитной индукции, проходящего через незамкнутую поверхность s, взятое с обратным знаком, пропорционально циркуляции электрического поля на замкнутом контуре l, который является границей поверхности s. E, B – являются равноправными неизвестными величинами, определяемыми в результате решения уравнений.

8. Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора и катушки индуктивности.

9. Зависимость величины заряда на обкладках конденсатора колебательного контура от времени

10. –

11. Общая формула для добротности любой колебательной системы:

F₀ — резонансная частота колебаний — энергия, запасённая в колебательной системе — рассеиваемая мощность

12. Амплитуда затухающих свободных колебаний уменьшается со временем.

13. Формула томсона

14. Полное сопротивление цепи с активным сопротивлением, катушкой индуктивности и конденсатором:

15. Поток вектора магнитной индукции: физическая величина, равная плотности потока силовых линий магнитного поля, проходящих через бесконечно малую площадку d S.

В СИ единицей магнитного потока является вебер (Вб, размерность — Вб = В·с = кг·м²·с^-2·А^-1

16. Емкостное сопротивление цепи:

17. Индуктивное сопротивление цепи:

Волновая оптика

1. Характерное свойство волнового движения: - наличие локальной (близкодействующей) связи между возмущениями в соседних точках пространства.

2. Поперечная волна — волна, распространяющаяся в направлении, перпендикулярном к плоскости, в которой происходят колебания частиц среды (в случае упругой волны) или в которой лежат векторы электрического и магнитного поля (для электромагнитной волны).

3. Продольные волны — распространяющееся с конечной скоростью в пространстве переменное взаимодействие материи, которое обычно характеризуется двумя функциями ─ векторной, направленной вдоль потока энергии волны, и скалярной функцией. В упругих волнах (звуковых волнах) векторная функция описывает колебания скорости движения элементов среды распространения волны. В зависимости от вида продольных волн и среды их распространения, скалярная функция описывает разного рода изменения в среде или в поле, например, плотность вещества.

4. Волновая поверхность — геометрическое место точек, испытывающих возмущение обобщенной координаты в одинаковой фазе.

5. Волново́й фронт — поверхность, до которой дошел волновой процесс к данному моменту времени. В случае волнового процесса с гармонической временной зависимостью волновой фронт — поверхность, на которой значения фазы волнового процесса одинаковы (кратко: волновой фронт — это поверхность равных фаз). Волновой фронт является частным случаем волновой поверхности.

6. Принцип Гюйгенса:

7. Выражение связывающее волновое число и длину волны:

8. Уравнение плоской электромагнитной волны вдоль оси х:

9. –

10. Поток энергии - это количество энергии, переносимое через некоторую произвольную площадку в единицу времени.

11. Выражение раскрывающее физический смысл показателя преломления: он показывает во сколько раз скорость света в той среде, из которой луч выходит, больше скорости света в той среде, в которую он входит. где n – это относительный показатель преломления (иначе показатель преломления второй среды относительно первой)

12. –

13. Когерентные волны - когерентность волны означает, что в различных пространственных точках волны осцилляции происходят синхронно, то есть разность фаз между двумя точками не зависит от времени. Отсутствие когерентности, следовательно — ситуация, когда разность фаз между двумя точками не постоянна, а меняется со временем.

14. Оптическая длина пути между двумя точками среды — расстояние, на которое свет (оптическое излучение) распространился бы в вакууме за время его прохождения между этими точками.

Оптическая длина пути L в однородной среде с показателем преломления n равна произведению геометрической длины пути l, пройденного светом, на показатель преломления n. L=nl

15. R = n1s1 − n2s2 Оптическая разность хода - это разность оптических длин путей световых волн, имеющих общие начальную и конечную точки. В кристаллооптике разность хода обозначается R.

16. –

17. интерференция минимума

18. интерференция максимума

19. Дифра́кция — явление, которое проявляет себя, как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Она представляет собой универсальное волновое явление и характеризуется одними и теми же законами при наблюдении волновых полей разной природы.

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий.

20. Принцип Гюйгенса – Френеля: Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

21. –

22. Свет – поперечная волна

23. ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ СВЕТ, световые волны, электромагнитные колебания которых распространяются только в одном направлении.

24. –

25. Способы получения линейно поляризованного света:

Отражение света от диэлектрической пластинки.

Преломление света в стеклянной пластинке.

Преломление света в двоякопреломляющих кристаллах.

Поглощение света в дихроических пластинках.

26. Закон Брюстера: закон оптики, выражающий связь показателей преломления двух диэлектриков с таким углом падения света, при котором свет, отражённый от границы раздела диэлектриков, будет полностью поляризованным в плоскости, перпендикулярной плоскости падения. При этом преломлённый луч частично поляризуется в плоскости падения, и его поляризация достигает наибольшего значения (но не 100 %, поскольку от границы отразится лишь часть света, поляризованного перпендикулярно к плоскости падения, а оставшаяся часть войдёт в состав преломлённого луча). Угол падения, при котором отражённый луч полностью поляризован, называется углом Брюстера.

- показатель преломления второй среды относительно первой. - угол падения (угол Брюстера)

27. Для характеристики частично поляризованного света вводится величина, которая называется степенью поляризации световой волны Р

Р = Iполяр / Iпол,

где Iполяр - интенсивность света полностью поляризованной составляющей световой волны; Iпол - полная интенсивность световой волны.

28. –

29. Закон отражения света — устанавливает изменение направления хода светового луча в результате встречи с отражающей (зеркальной) поверхностью: падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью к отражающей поверхности в точке падения, и эта нормаль делит угол между лучами на две равные части. Широко распространённая, но менее точная формулировка «угол отражения равен углу падения» не указывает точное направление отражения луча. Тем не менее, выглядит это следующим образом:

30. Закон преломления света:

31. Среду с большим абсолютным показателем преломления называют оптически более плотной. Если свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную (например, из воздуха в воду или стекло), то угол падения больше угла преломления.

32. –

Тепловое излучение

1. Энергетическая светимость -

- физическая величина, одна из энергетических фотометрических величин. Характеризует мощность оптического излучения, излучаемого малым участком поверхности единичной площади. Равна отношению потока излучения испускаемого малым участком поверхности источника излучения, к его площади .

2. Испускательная способность - осн. характеристика теплового излучения, испускаемого с поверхности нагретого тела, мерой к-рой является поток энергии излучения, испускаемого за единицу времени с единицы поверхности тела.

3. Поглощательная способность тела - это безразмерная величина, показывающая какую часть излучения в интервале длин волн от λ до λ +dλ падающих на единицу поверхности тела, в единицу времени тело поглощает.

4. Отражательная способность - величина, характеризующая способность поверхности тела или границы раздела двух сред отражать падающий на неё поток эл.-магн. излучения.

5. Известно, что при падении электромагнитного излучения на некоторое тело часть его отражается, часть поглощается и часть может пропускаться. Доля поглощаемого излучения на данной частоте называется поглощательной способностью тела . С другой стороны, каждое нагретое тело излучает энергию по некоторому закону именуемым излучательной способностью тела.

6. Закон Кирхгофа для теплового излучения: Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.

7. –

8. Абсолютно черное тело - это тело, которое поглощает всю энергию падающего на него излучения любой частоты при произвольной температуре (черная дыра).

9. Закон стефана-больцмана: Полная объёмная плотность равновесного излучения и полная испускательная способность абсолютно чёрного тела пропорциональна четвёртой степени его температуры. Математически выражается в следующей форме для объёмной плотности равновесного излучения r: где — некая универсальная константа, — температура абсолютно чёрного тела.

10. Закон смещения вина: λ_max = b / T ≈ 0,002898 м·К × T ⁻¹ (K), где T — температура, а λ_max — длина волны излучения с максимальной интенсивностью. Коэффициент b, называемый постоянной Вина, в Международной системе единиц (СИ) имеет значение 0,002898 м·К.

устанавливает зависимость длины волны, на которой поток излучения энергии чёрного тела достигает своего максимума, от температуры чёрного тела.

Внешний фотоэффект

1. Внешний фотоэффект - испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком.

2. Законы внешнего фотоэффекта

Закон Столетова: при неизменном спектральном составе электромагнитных излучений, падающих на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещённости катода (иначе: число фотоэлектронов, выбиваемых из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности излучения): и Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.

Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света (зависящая от химической природы вещества и состояния поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.

3. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: A — т. н. работа выхода (минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из вещества); максимальная кинетическая энергия вылетающего электрона; частота падающего фотона с энергией ; h — постоянная Планка.

4. –

5. –

6. –

7. Вольт амперная характеристика фотоэлемента

вольт-амперная характеристика стремится к насыщению по мере увеличения разности потенциалов. С другой стороны, при некоторой отрицательной разности потенциалов — U _э вольт-амперная характеристика обращается в ноль.

Квантовая физика

1. Масса покоя фотона: кг.

2. Энергия фотона:

3. Формула Бальмера: где n = 3, 4, 5, 6; b = 3645,6 Å.

4. Постулаты Бора: Атом и атомные системы могут длительно пребывать только в особенных стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых отвечает определенная энергия. В стационарном состоянии атом не излучает электромагнитных волн.

Излучение света происходит при переходе электрона из стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей энергией. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных состояний.

5. Выражение для волны де – Бройля:

6. Физический смысл волновой функции: В координатном представлении волновая функция зависит от координат (или обобщённых координат) системы. Сама волновая функция физического смысла не имеет, но физический смысл приписывается квадрату её модуля который интерпретируется как плотность вероятности ω обнаружить систему в положении, описываемом координатами в момент времени t.

7. n – квантовое число определяемое энергию атома водорода.

8. Четыре квантовых числа, определяющие состояние атома водорода: s, p,d,f.

9. Принцип Паули: в пределах одной квантовой системы в данном квантовом состоянии может находиться только одна частица, состояние другой должно отличаться хотя бы одним квантовым числом.

10. Оптический квантовый генератор состоит из трех основных элементов: активного вещества, являющегося источником индуцированного излучения; источника возбуждения (подкачки), который снабжает внешней энергией активное вещество; резонансной системы, обеспечивающей фокусирование излучения.

11. монохромность (одноцветность) – все электромагнитные колебания потока имеют одинаковую частоту и длину волны;

когерентность (синфазность) - совпадение фаз электромагнитных колебаний;

поляризация - фиксированная ориентация векторов электромагнитного излучения в пространстве относительно направления его распространения;

направленность - малая расходимость потока излучения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: