2. Дифракция и интерференция. Условие усиления волн при интерференции. Дискретность.

Дифракция - отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики. Интерференция – сложение в пространстве двух или более волн, в результате которого возникает устойчивая картина распределения амплитуд результирующих колебаний, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других - минимумы интенсивности. Давать интерференцию могут только когерентные(согласованные) волны одного типа (звуковые, световые), обладающие одинаковой частотой, постоянной разностью фаз и одинаковой поляризацией. Этому условию удовлетворяют монохроматические волны.

Если разность хода равна целому числу длин волн или четному числу полуволн, то будет наблюдаться максимум интенсивности при интерференции.

Δ – оптическая разность хода — это разность оптических длин путей световых волн, имеющих общие начальную и конечную точки [м]

λ - длина волны [м]

n-порядок максимума

Интенсивность – энергетическая характеристика, отношение полной энергии к площади поверхности за определенное время [Вт/м²] [Дж/с*м²]

Волна – это колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени. Колебания-повторяющее движение через промежуток времени.

Излучение и поглощение электромагнитных волн происходит дискретно, т.е. отдельными квантами. Такая зависимость означает, что в некоторых отдельных местах (точках) явление есть, а в точках рядом этого явления нет.

Билет №5

1. Гармонический осциллятор. Гармонические колебания. Скорость, ускорение, энергия колебания.

Колебания- движения, которые периодически повторяются. Гармонические колебания – колебания, происходящие по закону синуса или косинуса x=Asin(ω₀ t+ϕ₀) или x=Acos(ω₀t+ϕ₀). Системы, совершающие гармонические колебания, называют гармоническими осцилляторами.

Запишем дифференциальное уравнение колебаний ( 2 закон Ньютона, F = -kx).

Скорость и ускорение

ω₀ – циклическая частота [рад/с] [1/c]

ϕ₀ – начальная фаза колебания [рад]

(ω₀ t+ϕ₀) – фаза колебания в определенный момент времени

Т - период колебания [с] наименьший промежуток времени, за который система совершает одно полное колебание

k – коэффициент жесткости [Н/м]

Энергия

В процессе колебаний происходит превращение кинетической энергии в потенциальную и обратно, причем в моменты наибольшего отклонения из положения равновесия полная энергия состоит только из потенциальной энергии, при прохождении же системы через положение равновесия полная энергия состоит лишь из кинетической энергии.

E_полн = Е_кин+Е_пот =

Складываем, получаем

Получаем, что в замкнутой системе полная энергия системы остается не изменой. При построении графика в данном случае нужно строить гармоники с вдвое меньшим периодом (т.к частота увеличилась) и сдвинутые по ординате у на W/2 вверх.

2. Селектор скоростей движения. Масс-спектрометрия.

Масс-спектрометрия – это метод разделения ионов в зависимости от значения их удельного заряда q/m. Используется для разделения и анализа изотопов, идентификации веществ. Работа основана на том, что в однородном магнитном поле ионы с разными удельными зарядами движутся по окружностям различных радиусов. Анализатор будет работать, если ионы будут иметь одинаковую скорость, отличаться будут только удельным зарядом.

Расположение линий задает массу m, а толщина и чернота-пропорциональна концентрации исследуемых ионов. B – индукция магнитного поля [Тл] [Н/А*м] E - напряженность электрического поля [Н/Кл] [В/м]

Селектор скоростей отбирает ионы с одинаковой скоростью. Представляет собой узкий конденсатор, помещенный в магнитное поле. Электрическое и магнитное поле внутри селектора перпендикулярны. Через селектор проходят те частицы, на которые действуют уравновешивающиеся силы. Остальные будут, отклоняясь, оседать.