Билет № 13

1. Уравнение состояния идеального газа.

2. Понятие фотометрии. Законы освещённости.

3. Задача на закон Ома для участка цепи.

Ответы:

1. Уравнение состояния идеального газа ( уравнение менделеева—клапейрона)

Состояние данной массы газа полностью определено, если известны давление, температура и его объем. Эти величины называют параметрами состояния газа. В природе часто имеют место процессы, когда одновременно меняются все три величины, характеризующие состояние газа. Уравнение, связывающее параметры состояния, называют уравнением состояния. Уравнение состояния идеального газа является опытным обобщением и имеет следующую формулировку:

При переходе из одного состояния в другое данной массы газа произведение давления на объем, деленное на абсолютную температуру, есть величина постоянная.

Это уравнение носит название уравнение Клапейрона.

Для произвольной массы газа единичное состояние газа описывается уравнением Менделеева—Клапейрона:

где р — давление, V — объем, т — масса, М — молярная масса,

R — универсальная газовая постоянная. Физический смысл универсальной газовой постоянной в том, что она показывает, какую работу совершает один моль идеального газа при изобарном расширении при нагревании

на 1 K(R = 8,31 Дж/моль К).

2. Фотометрия

Раздел физической оптики, посвященный измерению электромагнитного излучения оптического диапазона, называют фотометрией. Основной характеристикой процессов излучения, распространения и поглощения света является поток излучения. Потоком излучения называют отношение энергии излучения ко времени, за которое оно произошло. Отсюда следует, что поток излучения имеет размерность мощности. Как и всякая мощность, поток световой энергии выражается в ваттах. Некоторые приемники лучистой энергии, например, термоэлементы, реагируют только на количество поглощенной энергии независимо от спектрального состава излучения. Такого типа характеристики излучения называют энергетическими.

В технике широко применяются приемники, реакция которых зависит не только от энергии, приносимой светом, но и от его спектрального состава. Реакция таких приемников на два типа излучения, имеющие одинаковую энергию, но различный спектральный состав, различна. Такими селективными (избирательными) приемниками являются фотоэлементы, фотопластинки и в особенности глаз человека.

Законы освещённости.

Закон прямолинейного распространения света. В прозрачной однородной среде свет распространяется по прямым линиям. Этот закон позволяет объяснить, как возникают солнечные и лунные затмения.

При падении света на границу раздела двух сред часть света отражается в первую среду, а часть проходит во вторую среду, если она прозрачна, изменяя при этом направление своего распространения, т. е. преломляется,

Закон отражения. Угол падения равен углу отражения

Падающий луч АО, отраженный луч ОВ и перпендикуляр ОС, восставленный в точке падения? лежат в одной плоскости (рис. 44).

Закон преломления. Луч, падающий АО и преломленный ОВ лежат в одной плоскости с перпендикуляром CD, проведенным в точке падения луча к плоскости раздела двух сред (рис. 45).

Отношение синусов угла падения а и угла преломления у постоянно для данных двух сред и называется показателем преломления второй среды по отношению к первой:

Законы отражения света учитываются при построении изображения предмета в зеркалах (плоском, вогнутом и выпуклом) и проявляются в зеркальном отражении в перископах, в прожекторах, автомобильных фарах и во многих других технических устройствах.

Законы преломления света учитываются при построении изображения во всевозможных линзах, призмах и их совокупности (микроскоп, телескоп), а также в оптических приборах (бинокли, спектральные аппараты, фотоаппараты и проекционные аппараты),