2. Виды и спектральный состав звуковых волн. Спектр звуков, воспринимаемых человеком и его изменение с возрастом.

Человеческое ухо способно принимать лишь часть звуковых колебаний, которые, попадая на барабанную перепонку, возбуждают нервную реакцию. Интервалу волн от 20 метров до 1,6 см., воспринимаемых нашим ухом, соответствует диапазон частот между 16 и 20000 Гц соответственно. Звуковые волны с частотами 16Гц до 20кГц называют инфразвуком, от2*10⁴ до 10⁹Гц – ультразвуком, а от 10⁹ до 10¹³Гц – гиперзвуком. Диапазон звуковых частот и соответствующих им длин волн (Гц/м) :

Нижний предел слышимости звуков…………………………….13/21,5

Самая низкая нота рояля………………………………………….27,5/12,4

Фон сети переменного тока………………………………………60/5,7

Нижний предел для радиоприемников………………………….100/3,4

Среднее «фа» для настройки оркестра…………………………..440/78*10^-2

Верхнее «си»………………………………………………………1048/33*10^-2

Самая высокая нота рояля………………………………………..4168/8,2*10^-2

С возрастом, диапазон слышимости сокращается, причем мужчины начинают утрачивать чувствительность к высоким нотам раньше, чем женщины. В среднем возрасте они уже не воспринимают звуки свыше 12000Гц. Обычно после 50 лет верхняя часть спектра звуков оказывается недоступна. Однако, воспринимаемый нами диапазон звуков шире того, который используется для речи или пения (100-1000Гц), но, когда высокие звуки урезаны, то теряются яркость и красота звучания. Если урезаны низкие частоты, звук кажется монотонным, хотя высота тона воспринимается верно.

Различаю продольные и поперечные звуковые волны. Например, в закрепленной с одного конца струне частицы перемещаются перпендикулярно направлению распространения волны – это поперечные волны, которые распространяются в твердых материалах. Из-за большой плотности среды скорость распространения звука в них выше, чем в газе.

Возможно и другое волновое движение, когда частицы перемещаются вдоль направления распространения волны «взад – вперед». Такие волны называют продольными. В звуковых волнах плотность газа, где распространяется звуковая волна, меняется по синусоидальному закону. При забивании гвоздя молотком продольный импульс высокой плотности проносится вдоль гвоздя, загоняя его конец все глубже. 2, 3-4

3. История формирования представлений о строении атома. Отказ от планетарной модели Резерфорда.

В средние века атомизм рассматривался католической церковью как ересь, и представления об атомах и пустоте казались тогда лишь нелепой фантазией. Постепенно идеи атомизма стали проникать в сознание медиков и химиков, хотя высказанные Бойлем еще в 15 веке глубокие идеи об атомно – молекулярном строении вещества, остались без внимания.

В 18 веке блестящие успехи небесной механики способствовали вере в то, что ее уравнения годятся для любого уровня организации материи. Однако сам Ньютон утверждал, что все явления обуславливаются некоторыми силами, с которыми частицы тел вследствие неизвестных причин или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга.

Джон Дальтон фактически осуществил новый подход к атомистике: он попытался продвинуться в вопросе об относительных весах атомов, т. е. об их химических свойствах, опираясь на данные химических исследований. Но тогда не было данных ни о числе атомов в молекулярных соединениях, ни о числе частиц в единице объема. Признавалось лишь то, что существую «чистые, простые, неразложимые вещества» (Лавуазье), названные элементами. Таким образом, до конца 19 века атомизм утверждал, что материя состоит из отдельных неделимых частиц – атомов, и в истории естественных наук и философии атомизм всегда выступал как материалистическое учение.

В 1911 году Э. Резерфорд предложил планетарную (ядерную) модель атома:

• Атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающей его электронной оболочки

• В ядре сосредоточена практически вся масса атома

• Суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра – атом в целом нейтрален

• Электроны движутся вокруг ядра под действием кулоновских сил.

Однако, такая модель атома противоречила классическим законам электродинамики, поскольку ускоренно движущийся электрон (как любой ускоренно движущийся заряд) должен был бы излучать электромагнитные волны, теряя энергию, и из – за этого достаточно быстро упасть на ядро. На самом же деле этого не происходит.

Поэтому основой новой теории строения атома стали постулаты Бора:

• Атом может находиться только в особых квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия Е.. В таком состоянии атом не излучает

• Атом испускает и поглощает квант электромагнитного излучения только при переходе из одного стационарного состояния в другое.

Однако построить количественную теорию атома на основе постулатов Бора не удалось. Это стало возможно только в рамках квантовой механики. 4, 5-6