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)
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
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