Колебания. Фаза, период и циклическая частота колебаний

Свободные колебания осуществляются в так называемых колебательных системах.

Колебательная система – это система тел, в которой имеется «потенциальная яма», то есть потенциальная энергия имеет минимум, соответствующий положению устойчивого равновесия. В колебательной системе

при ее смещении из положения равновесия действует консервативная сила, возвращающая систему в положение равновесия. Смещение из положения равновесия обозначим буквой ψ. В механических колебательных системах это координата или угол. В электрических колебательных системах это заряд, сила тока или напряжение.

Гармонические колебания – периодический процесс. Время Т одного полного колебания называется периодом.

Период колебаний обратен частоте: T=1/V

,

где ω – циклическая частота колебаний, величина которой ω =√ β/ m и измеряется в 1/с. Выражение для циклической частоты зависит от вида колебательной системы

38.Волны. Каноническое уравнение плоской бегущей волны с амплитудой А. Скорость волны, длина волны и волновое число.

Колебания, происходящие в одной точке пространства, возбуждают колебания в соседних точках. Идет процесс распространения колебаний, называемый волной.

Ψ(t;x)=Acos(+₀)

Это и есть уравнение плоской волны, распространяющейся вдоль оси х. Волна называется плоской, потому что фронт этой волны представляет собой плоскость, перпендикулярную оси х.

Расстояние, которое волна проходит за один период колебаний, называется длиной волны. Соответственно, длина волны равна произведению скорости волны на период.

Энергия фотона. Внешний фотоэффект. Красная граница фотоэффекта.

Энергия электромагнитного поля существует в виде порций энергии, называемых квантами, и эта порция энергии ведет себя как частица, названная фотоном. Масса покоя фотона равна нулю. Фотон обладает энергией

Энергия фотона —это энергия элементарной частицы (фотона), квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света.

и импульсом

В формуле мы использовали :

— Энергия фотона

— Постоянная Планка

— Частота волны

— Скорость света в вакууме

— Длина волны

— Масса фотона

При попадании света достаточно большой частоты на поверхность металла из этого металла, как впоследствии выяснилось, вылетают электроны. Это явление получило название внешний фотоэффект и явилось одним из первых в истории физики свидетельств наличия у света корпускулярных

свойств.

Механизм фотоэффекта состоит в том, что фотон из падающего светового пучка поглощается одним из «свободных» электронов и полностью передает тому свою энергию. Eγ = Aвых + Eкин ( уравнение фотоэффекта) Если энергия фотона меньше работы выхода, фотоэффект не происходит. Существуют минимальная частота и максимальная длина волны фотона, способного вызвать фотоэффект, называемые красной границей фотоэффекта. Условием красной границы является равенство нулю кинетической энергии фотоэлектрона:

Длина волны де Бройля и волновые свойства микрочастиц. Сформулируйте основные различия в поведении классических и квантовых объектов.

Волновые свойства частиц были впервые обнаружены в опытах по дифракции электронов на кристаллах. Различные эксперименты показали, что пучки частиц вещества и даже отдельные частицы проявляют способность к интерференции, что свидетельствует об их волновых свойствах.

Процесс движения частицы с массой m и импульсом p сопровождается волновым процессом с длиной волны называемой дебройлевской длиной волны данной частицы.

Во́лны де Бро́йля — волны, связанные с любыми микрочастицами и отражающие их волновую природу.

Волновые свойства частицы проявляются при условии

λ _Б ≥ R ,

где R – размер частицы. Для тел макромира это условие не выполняется, и эти тела ведут себя как классические частицы и не обнаруживают волновые свойства. Для тел микромира это условие, как правило, выполняется, и тела микромира проявляют волновые свойства. Все структурные элементы микромира являются квантовыми объектами, частицами – волнами.

Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Почему понятие траектории движения неприменимо к описанию поведения микрообъектов?

соотношения неопределенностей Гайзенберга:

∆t ⋅∆E h – для времени и энергии

∆x ⋅ ∆px h – для координаты и импульса, где h – постоянная Планка.

Соотношение неопределенностей часто называют принципом неопределенностей.

Соотношение неопределенностей не позволяет в принципе одновременно повысить и точность измерения координаты частицы, и точность измерения проекции вектора импульса на эту ось координат. Чем точнее определена координата частицы, тем больше погрешность определения ее импульса.

Следовательно, соотношение неопределенностей лишает смысла понятие траектории. Ведь само понятие траектории предполагает вполне точно определенные координаты и в то же время вполне точно определенные касательные (то есть векторы импульса) в каждой точке траектории.