Электризация тел. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда.

Ответы по физике

Электризация тел. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда.

Электризация тел- возникновение в теле электрического состояния происходит при чрезвычайно разнообразных процессах, совершаемых с этими телами. Почти всякое механическое действие, производимое с твердым телом, как, напр., трение об это тело или надавливание на него другого тела, скобление, раскалывание, сопровождается развитием электричества.

Электрический заряд — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.

Заряд тела основная характеристика электрического поля, который является свойством тела в электромагнитные взаимодействия.

Свойства заряда:

1) Положительные/ отрицательные заряды

2) Дискретность электрического заряда

3) Адаптивность заряда

Закон сохранения заряда – в изолированной системе заряженных тел суммарный заряд остаётся величиной постоянной, при этом заряд может перераспределяться внутри системы.

Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость среды. Плотность заряда.

В 1758 году Кулон исследовал взаимодействие двух заряженных тел с помощью крутильных весов. Кулон пришёл к выводу, что силы взаимодействия между двумя точеными зарядами зависит от:

· F q₁

· F q₂

· F

В итоге

Диэлектрическая проницаемость среды ε— безразмерная физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды. Связана с эффектом поляризации диэлектриков под действием электрического поля. Величина ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха и большинства других газов в нормальных условиях близка к единице.

Плотность заряда — это количество заряда, приходящееся на единицу длины, площади или объёма, таким образом определяются линейная, поверхностная и объемная плотности заряда, которые измеряются в системе СИ. В отличие от плотности вещества, плотность заряда может иметь как положительные, так и отрицательные значения, это связано с тем, что существуют положительные и отрицательные заряды.

Работа электростатического поля по перемещению заряда.

Электростатическое поле - эл. поле неподвижного заряда. Fэл, действующая на заряд, перемещает его, совершая работу. В однородном электрическом поле Fэл = qE - постоянная величина.

Работа поля (эл. силы)не зависитот формы траектории и на замкнутой траектории = нулю.

Разность потенциалов. Связь между напряженностью и потенциалом. Эквипотенциальные поверхности.

Разность потенциалов.

Разность потенциалов между обкладками определяется как отношение работы по переносу пробного заряда к величине этого заряда; при этом предполагается, что пробный заряд значительно меньше заряда, находившегося первоначально на каждой из обкладок. Разность потенциалов между двумя точками пространства равна отношению работы, затрачиваемой на перемещение пробного заряда из точки с более низким потенциалом в точку с более высоким потенциалом, к величине пробного заряда. Снова предполагается, что пробный заряд достаточно мал и не нарушает распределения зарядов, создающих измеряемую разность потенциалов. Разность потенциалов V измеряется в вольтах (В) при условии, что работа W выражена в джоулях (Дж), а пробный заряд q – в кулонах (Кл).

Соединения проводников.

Электрическая цепь включает в себя источника тока и проводники (потребители, резисторы и др), которые могут соединятся последовательно или параллельно.

Смешанное соединение - комбинация параллельного и последовательного соединений.

При последовательном соединении конец предыдущего проводника соединяется с началом следующего.     Во всех последовательно соединенных проводниках сила тока одинакова: I1= I2=I   Сопротивление всего участка равно сумме сопротивлений всех отдельно взятых проводников: R = R1+ R2   Падение напряжения на всем участке равно сумме паданий напряжений на всех отдельно взятых проводниках: U= U1 +U2   Напряжения на последовательно соединенных проводниках пропорциональны их сопротивлениям.

При параллельном соединении проводники подсоединяются к одним и тем же точкам цепи. Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов, текущих в каждом проводнике: I = I1+ I2   Величина, обратная сопротивлению разветвленного участка, равна сумме обратных величин обратных сопротивлениям каждого отдельно взятого проводника:   Падение напряжения во всех проводниках одинаково: U= U1 = U2     Силы тока в проводниках обратно пропорциональны их сопротивлениям

Магнитный поток

По теореме Остроградского-Гаусса в общем случае поток любого вектора через поверхность S численно равен

Индукция - вектор в пространстве, поэтому можно применить понятие потока индукции . Если площадь фигуры, пересекающей силовые линии магнитного поля - площадь контура, по которому протекает ток, тогда - магнитный поток контура с током. Если имеется множество последовательно соединенных контуров, то есть соленоид, то общее количество магнитных силовых линий равно сумме силовых линий, образованных каждым контуром.

. =NФ_витков =Ф .

Магнитные свойства вещества

1. Диамагнетики — µ чуть <1. µ_{висмута}=0,9998 (свинец, цинк, азот и др.).
2. Парамагнетики — µ чуть>1. µ_{алюминия}=1,000023 (кислород, ни­кель и др.).

Для пара- и диамагнетиков намагниченность I прямо пропорциональна индук­ции B₀ магнитного поля в вакууме.

23. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем 29 августа 1831 года. Он обнаружил, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы (ЭДС) не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. Электрический ток, вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.

Закон электромагнитной индукции Фарадея является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов.

Правило Ленца - определяет направление пндукц. токов, возникающих в результате электромагнитной индукции; является следствием закона сохранения энергии. Л. п. установлено (1833) Э. X. Ленцем. Индукц. ток в контуре направлен так, что создаваемый им поток магнитной индукции через поверхность, ограниченную контуром, стремится препятствовать тому изменению потока, к-рое вызывает данный ток. Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

где Ф=Ф_е+Ф_i - магн. поток через поверхность S, опирающуюся на проводящий контур Л. п. определяет знак правой части

24. Самоиндукция. Индуктивность. Электродвижущая сила самоиндукции.

Индуктивность – характеристика магнитного поля, точнее проводника, который его образует. Индуктивность - коэффициент самоиндукции (L).

L – индуктивность контура зависит от материала и размеров (формы) контура.

Явление самоиндукции – возникновение ЭДС индукции в цепи в результате изменения силы. Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре при изменении тока, протекающего по контуру.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.

25. Энергия магнитного поля.

Проводник, c протекающим по нему электрическим ток, всегда окружен магнитным полем, причем магнитное поле исчезает и появляется вместе с исчезновением и появлением тока. Магнитное поле, подобно электрическому, является носителем энергии. Логично предположить, что энергия магнитного поля совпадает с работой, затрачиваемой током на создание этого поля.

Энергию магнитного поля можно рассматривать как функцию величин, которые характеризуют это поле в окружающем пространстве.

26. Свободные электромагнитные колебания в контуре.

Свободные электромагнитные колебания – колебания, происходящие в контуре за счёт зарядки конденсатора и явления самоиндукции в катушке (внутренняя сила).Если в колебательном контуре внешние э.д.с. отсутствуют, значит колебания в контуре представляют собой свободные колебания. Если сопротивление R=0, то свободные электромагнитные колебания в контуре будут гармоническими.

27. Превращение энергии в колебательном контуре.

1. Зарядка конденсатора до q_mи присоединить его к катушке (t=0), то возникновение maxU_m обладает энергией (W)

2. При соединении с катушкой электрический ток, который порождает в катушке магнитное поле – энергия эл. уменьшается, а энергия МП увеличивается.

Со временем уменьшается q иU, но при этом увеличивается Iблагодаря явлению самоиндукции. Когда конденсатор разряжается, МП достигает max

3. Перезарядка конденсатора

В момент времени конденсатор заряжается до maxq_m, но с противоположным знаком – U = - U_m

При этом в цепи ток отсутствует

4. Разрядка конденсатора

Постепенно энергия эл. уменьшается, а энергия МП увеличивается – напряжение уменьшается, сила тока увеличивается.

В момент времени конденсатор разряжается

5. В последнее время конденсатор перезаряжается. До q_m– в колебательном контуре происходит преобразование энергии эл. И энергии МП.

28. Собственная частота колебаний в контуре.

Если частота собственных колебаний совпадает с частотой вынужденных колебаний, то происходит явление резонанса тока.Свободные электромагнитные колебания в контуре (при R=0) являются гармоническими.

29. Затухание электрических колебаний.

Затухающие колебания — колебания, энергия которых уменьшается с течением времени. Свободные колебания любого осциллятора рано или поздно затухают и прекращаются. Поэтому на практике обычно имеют дело с затухающими колебаниями. Они характеризуются тем, что амплитуда колебаний является убывающей функцией. Обычно затухание происходит под действием сил сопротивления среды, наиболее часто выражаемых линейной зависимостью от скорости колебаний или её квадрата.Любая система с колебательным контуром при наличии активного сопротивления – пример затухающего колебания. Любые реальные колебания затухающие, если не действует внешняя ЭДС.

30. Вынужденные электрические колебания.

Вынужденные колебания – колебания, происходящие за счёт внешней периодической силы (перемены ЭДС).

31. Переменный ток и его получение. Действующие значения силы тока и напряжения.

Переменный ток- электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению.Переменный ток меняет своё направление с определенной частотой. Согласно гармоническому закону ток и напряжение меняются по закону синуса или косинуса.

Наиболее широкое применение в технике находит не постоянный, а переменный ток, изменяющийся со временем по гармоническому закону с частотой, как правило, равной 50 Герцам.Такой ток создается генераторами переменного тока, в которых электродвижущая сила (ЭДС) возникает в результате процесса электромагнитной индукции.

Величину, равную корню квадратному из среднего за период значения квадрата силы переменного тока, называютдействующим (эффективным) значением переменного тока.

Действующее значение силы переменного тока _{равно силе такого постоянного тока, который выделяет в одном и том же проводнике за одинаковое время то же количество теплоты, что и переменный ток.}

32. Активное, емкостное и индуктивное сопротивления.

Активное сопротивление — сопротивление электрической цепи или её участка, обусловленное необратимыми превращениями электрической энергии в другие виды энергии (в тепловую энергию). Реактивное сопротивление - это сопротивление проводников переменного тока с учётом поверхностного эффекта.

Емкостное сопротивление - величина, характеризующая сопротивление, оказываемое переменному току электрической емкостью цепи (или ее участка).

Индуктивное сопротивление обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в элементе электрической цепи. Изменение тока и, как следствие, изменение его магнитного поля вызывает препятствующее изменению этого тока ЭДС самоиндукции. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности,элемента и частоты, протекающего тока

33. Преобразование переменного тока. Трансформатор.

Трансформатор – устройство, которое способно повышать/понижать переменное напряжение.

Элементы трансформатор: железный сердечник, на который помещены 2 катушки ( первичная катушка и вторичная катушка).

Трансформатор характеризуется коэффициентом трансформации

Если N₁ N₂, k - повышающий трансформатор

Если N₁ N₂, k - понижающий трансформатор

Трансформатор работает в 2ух режимах – холодный ход, рабочая нагрузка.

34. Передача и распределение электроэнергии.

На районной (т.е. приближенной к источникам энергоресурсов) электростанции электроэнергия вырабатывается чаще всего электромашинными генераторами переменного тока. Для уменьшения потерь при ее передаче и распределении напряжение, снимаемое на выходные электрогенератора, повышается трансформаторной подстанцией. Затем электроэнергия передается по высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) на большие расстояния, которые могут измеряться сотнями километров. КЛЭП подключен ряд распределительных подстанций, отводящих электроэнергию к местным центрам электропотребления. Поскольку далее электроэнергия передается по улицам и населенным районам, на подстанциях напряжение для безопасности еще раз понижается трансформаторами. К понижающим трансформаторам подстанций подключены линии магистральной сети. В удобных точках этой сети устанавливаются пункты ответвления для распределительной сети электропотребителей.

35. Открытый колебательный контур как источник электромагнитных волн. Электрический резонанс.

Источником гармонических электромагнитных волн являетсяоткрытый колебательный контур. Герц в своих опытах, уменьшая число витков катушки и площадь пластин конденсатора, а также раздвигая их, совершил переход от закрытого колебательного контура к открытому колебательному контуру (вибратору Герца), представляющему собой два стержня, разделенных искровым промежутком. В открытом контурепеременное электрическое поле заполняет окружающее контур пространство, что существенно повышает интенсивность электромагнитного излучения.

36. Свойства электромагнитных волн.

1. ЭМВ представляет поперечную волну

2. Источник ЭМВ должен быть ускоренно движущейся заряженной частицей

3. Основные характеристик ЭМВ являются характеристики механических волн

4. ЭМВ распространяется в любой среде ( + в вакууме)

5. При переходе из одной среды в другую изменяется скорость и длины волны, а частота постоянная.

37. Энергия электромагнитного поля волны.

Электромагнитная волны как и механическая основывается на том, что передается воздействием на МП на расстоянии без переноса вещества.

ЭМВ – процесс распространения ЭМП в пространстве. ЭМП одновременно взаимодействует с электрическими МП.

38. Электромагнитная природа света. Скорость света.

Скорость света в вакууме — абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме.Скорость света в вакууме — предельная скорость движения частиц и распространения взаимодействий.

С = 3 10⁸м/с

39. Зависимость между длиной волны и частотой электромагнитных колебаний.

ЭМВ характеризуется частотой, периодом, длиной, скоростью.Скорость ЭМВ зависит от длины и частоты ЭМ колебаний

40. Принцип Гюйгенса.

Каждая точка фронта волны – источник вторичных волн, распространяющихся во все стороны со скоростью распространения волны в среде.

Фронт волны – совокупность наиболее отдаленных от источника точек, до которых дошёл процесс распространения волны. Фронтом волны является сфера в однородном пространстве.

41. Закон отражения света и закон преломления света.

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 падения равен углу отражения» не указывает точное направление отражения луча.

Закон преломления света - отношение sin угла падаения к sin угла преломления – величина постоянная для данных сред равная отношению света в средах

42. Физический смысл показателя преломления. Полное отражение света.

Угол падения, при котором свет не преломляется в другую среду, а отражается и скользит вдоль раздела двух сред (т.е. угол преломления равен 90⁰), называется предельным углом полного отражения.Полное внутреннее отражение наблюдается при переходе света из среды оптически более плотной в оптически менее плотную среду.

Явление полного отражения можно наблюдать на примере. Если налить в стакан воду и поднять её выше уровня глаз, то поверхность воды при рассмотрении её снизу кажется посеребрённой вследствие полного отражения света.

Если мы попытаемся изпод воды взглянуть на то, что находится в воздухе, то при определённом значении угла, под которым мы смотрим, можно увидеть отражённое от воды дно.

Показатель преломления вещества — величина, равная отношению фазовых скоростейсвета (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде. Также о показателе преломления говорят для любых других волн, например, звуковых.

43. Интерференция света, ее проявление в природе и применение в технике.

Интерференция света — перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной. На экране интерференция света представлена в виде чередования темных и светлых полос.

Проявление в природе:

- Пятна нефтяного происхождения на воде

- Жирные пятна на стекле

- Мыльные пузыри

- Тонкие крылья насекомых

Применение:

- Контроль, качество поверхности

- Установки для получения колец Ньютона

44. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр.

Дифракция света – это отклонение световых лучей от прямолинейного распространения при прохождении сквозь узкие щели, малые отверстия или при огибании малых препятствий. Явление дифракции света доказывает, что свет обладаетволновыми свойствами.
Для наблюдения дифракции можно:
- пропустить свет от источника через очень малое отверстие или расположить экран на большом расстоянии от отверстия. Тогда на экране наблюдается сложная картина из светлых и темных концентрических колец.
- или направить свет на тонкую проволоку, тогда на экране будут наблюдаться светлые и темные полосы, а в случае белого света – радужная полоса.

- наблюдение дифракции света на малом отверстии.

Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность. Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решётки птичьи перья. Расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют периодом дифракционной решётки.

Дифракционный спектр образуется при прохождении света через дифракционную решетку. Он зависит от размера ячейки решетки. Чем меньше размер решетки, тем больше преломляется свет и становится более заметен дифракционный спектр, видимое глазом разложение света на основные цвета.

45. Понятие о поляризации.

Поляризация волн — явление нарушения симметрии распределения возмущений в поперечной волне (например, напряжённостей электрического или магнитного полей в электромагнитных волнах) относительно направления её распространения. В продольной волне поляризация возникнуть не может, так как возмущения в этом типе волн всегда совпадают с направлением распространения.

Поперечная волна характеризуется двумя направлениями: волновым вектором и вектором амплитуды, всегда перпендикулярным к волновому вектору. Так что в трёхмерном пространстве имеется ещё одна степень свободы — вращение вокруг волнового вектора.

Причиной возникновения поляризации волн может быть:

* несимметричная генерация волн в источнике возмущения;

* анизотропность среды распространения волн;

* преломление и отражение на границе двух сред.

Основными являются два вида поляризации:

* линейная — колебания возмущения происходит в какой-то одной плоскости. В таком случае говорят о «плоско-поляризованной волне»;

* круговая — конец вектора амплитуды описывает окружность в плоскости колебаний. В зависимости от направления вращения вектора может быть правой или левой.

46. Поляроиды, их применение в науке и технике.

Поляроид — название синтетической пластиковой плёнки, используемой для поляризации света. Обычный свет превращается в плоскополяризированный, проходя через пластинки, сделанные из материала, называемого поляроидом, или через кристаллы кальцита (особая кристаллическая форма CaCO3), расположенные таким образом, что они образуют так называемую призму Николя.

Хорошим поляроидом являются кристаллы турмалина. Уже при толщине кристалла турмалина около 1 мм в нём практически полностью поглощается обыкновенный луч. Хорошим поляроидом также является герапатит, в котором уже при толщине 0,1 мм практически полностью поглощается один из лучей.

Если поляроид используется для получения поляризованного света, то он называется поляризатором.

Применение:

- Для съёмки в условиях низкой освещённости

- служит для смягчения или полного уничтожения ярких бликов на раз­личных неметаллических поверхностях: на воде, стекле, пластмассовых из­делиях, полирован­ном дереве, лако­вом покрытии ав­томашин и т. д.

47. Дисперсия света. Разложение белого цвета призмой. Цвета тел.

Дисперсия света (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открытаНьютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.
Дисперсия света, разная величина преломления света призмой в зависимости от частоты, а белый свет это набор частот. Белый свет разлагается на спектр и в результате прохождения через дифракционную решётку или отражения от нее (это не связано с явлением дисперсии, а объясняется природой дифракции). Дифракционный и призматический спектры несколько отличаются: призматический спектр сжат в красной части и растянут в фиолетовой и располагается в порядке убывания длины волны: от красного к фиолетовому; нормальный (дифракционный) спектр — равномерный во всех областях и располагается в порядке возрастания длин волн: от фиолетового к красному.

48. Виды спектров. Спектральный анализ.

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ - совокупность методов определения элементного и молекулярного состава и строения веществ по их спектрам. С помощью С. а. определяют как осн. компоненты, составляющие 50- 60% вещества анализируемых объектов, так и незначит. примеси в них.С. а. - наиб. распространённый аналитич. метод, св. 20- 30% всех анализов выполняется с помощью этого метода, в т. ч. контроль состава сплавов в металлургии, автомоб. и авиац. пром-сти, технологии переработки руд, анализ экологич. объектов и материалов высокой чистоты, хим., биол. и мед. исследования. Особо важное значение С. а. имеет при поисках полезных ископаемых.
Линейчатые спектры

Данные спектры образуются от раскалённых и обычных газов под небольшим давлением. При этом все линии наблюдаются одновременно, т.к. энертный газ состоит из множества атомов в разных энергетических состояниях.

Полосатые спектры

Полосатый спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками. С помощью очень хорошего спектрального аппарата можно обнаружить, что каждая полоса представляет собой совокупность большого числа очень тесно расположенных линий. В отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом.

Сплошной спектр

Дают атомы раскалённых твердых, жидких тел, газов под большим давлением. Чтобы его увидеть можно пропустить свет через призму.

49. Эффект Доплера – Физо.

Эффект Доплера — изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника и/или движением приёмника.Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной.

Для волн (например, звука), распространяющихся в какой-либо среде, нужно принимать во внимание движение, как источника, так и приёмника волн относительно этой среды. Для электромагнитных волн (например, света), для распространения которых не нужна никакая среда, в вакууме имеет значение только относительное движение источника и приёмника.

Опыт Физо — опыт по определению скорости света в движущихся средах (телах), осуществлённый в 1851Луи Физо. Опыт демонстрирует эффект релятивистского сложения скоростей. С именем Физо связан также первый эксперимент по лабораторному определению скорости света.Если — скорость света в вакууме, а — показатель преломления, то скорость света в неподвижной среде равна . Если среда двигается относительно лабораторной системы отсчёта, со скоростью , то скорость света будет равна:

50. Электромагнитное излучение в различных диапазонах длин волн: радиоволны, инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение.

Радиоизлучение (радиоволны, радиочастоты) — электромагнитное излучение с длинами волн 5•10−5—1010 метров и частотами, соответственно, от 6•1012 Гц и до нескольких Гц. Радиоволны используются при передаче данных в радиосетях.

Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны[1] λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).

Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении значительно отличаются от их свойств в видимом излучении. Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50% излучения Солнца; инфракрасное излучение испускают некоторые лазеры. Для его регистрации пользуются тепловыми и фотоэлектрическими приемниками, а также специальными фотоматериалами.

Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 (фиолетовый) до 740 нм (красный). Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом, или просто светом. Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра. В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг.

Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолет, УФ, UV) — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением (380 — 10 нм, 7,9•1014 — 3•1016 Герц).

Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10−2 до 103 Å (от 10−12 до 10−7 м).[1]

51. Тепловое излучение. Черное тело.

Абсолютно чёрное тело — физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.

Наиболее чёрные реальные вещества, например, сажа, поглощают до 99 % падающего излучения (то есть имеют альбедо, равное 0,01) в видимом диапазоне длин волн, однако инфракрасное излучение поглощается ими значительно хуже.

Тепловое излучение — электромагнитное излучение с непрерывным спектром, испускаемое нагретыми телами за счёт их тепловой энергии.

Примером теплового излучения является свет от лампы накаливания.

Мощность теплового излучения объекта, удовлетворяющего критериям абсолютно чёрного тела, описывается законом Стефана — Больцмана.

Отношение излучательной и поглощательной способностей тел описывается законом излучения Кирхгофа.

Тепловое излучение является одним из трёх элементарных видов переноса тепловой энергии (помимо теплопроводности и конвекции). Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом.

52. Распределение энергии в спектре излучения.

Спектральный состав излучения изображается чаще всего графически, в виде кривой спектрального распределения энергии, которую для краткости называют иногда спектром. Такое распределение спектральной плотности потока излучения имеет в науке о цвете наименование спектрального распределения энергии цветового стимула, а сам поток излучения называют просто цветовым стимулом. От рассчитанной спектральной кривой в произвольных единицах легко, конечно, перейти к кривой спектрального распределения энергии в абсолютных единицах, если точно известна излучающая площадь калибрируемой лампы. Разнообразные акустические процессы объединяет то, что для их протекания требуется акустическая энергия с определенным спектральным распределением энергии.

Закон Стефана - Больцмана касается лишь интенсивности интегрального излучения черного тела и ничего не говорит относительно спектрального распределения энергии. Полный излучатель, называемый также абсолютно черным телом или излучателем Планка, является идеальным тепловым излучателем, спектральное распределение энергии которого зависит только от его температуры.

53. Квантовая гипотеза Планка. Квантовая природа света.

Квантовая природа света

Квантовая природа света объясняет и такое новое явление, как фотоэффект, а также химическое действие света, играющее большую роль в жизни природы.Фотону, вырывающему электрон из металла, нужно затратить работу на отрыв электрона из поля ядра атома, затем на преодоление сил связи, возникающих на поверхности металла, и, наконец, для придания скорости вылетевшему электрону. Как известно, только в специально поставленных опытах квант света отрывает электрон от ядра атома, в обычном же фотоэффекте, электроны давно обобществлены в полосах проводимости металла и обладают большим запасом кинетической энергии. Добавочная энергия фотона требуется, чтобы совершить работу выхода и дать ускорение электрону. Поэтому красная граница фотоэффекта зависит от природы поверхности металла фотоэлемента.

Гипотеза Планка — гипотеза, выдвинутая 14 декабря1900 годаМаксом Планком и заключающаяся в том, что при тепловом излученииэнергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями). Каждая такая порция-квант имеет энергию , пропорциональной частотеν излучения: