Электронные энергетические уровни

В современном понятии об орбитальной модели атома, электроны в атоме способны обладать лишь определёнными величинами энергии, и переходить с одного энергетического уровня на другой лишь скачком. Разница между энергетическими уровнями определяет размер кванта света, выделяемого или поглощаемого при переходе. При этом в промежутках между энергетическими уровнями электроны находиться не могут, и эти промежутки получили название запрещённая энергетическая зона. Каждой паре значений главного квантового числа n и орбитального квантового числа l соответствует определённый уровень энергии, которой может обладать электрон.

Внутриядерные энергетические уровни

Термин появился благодаря исследованию радиоактивности. Радиационное излучение разделяется на три части: альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи. Исследования показали, что альфа-излучение состояло из атомов гелия, бета-излучение является потоком быстро движущихся электронов, а гамма-лучи электромагнитные, но энергии электронных уровней недостаточно для их возникновения. Стало понятно, что источник гамма-лучей нужно искать внутри атомного ядра, то есть существуют внутриядерные энергетические уровни, при переходах между которыми (переходах каких частиц внутри ядра) и происходит излучение гамма-квантов. Гамма-лучи расширили спектр известных электромагнитных волн, и все волны короче 10⁻³ нм называются гамма-лучами.

3.3. Явление электромагнитной индукции. Индукционный ток.

Возникновение эл. тока в некотором замкнутом контуре при изменении через него магнитного потока называют явлением электромагнитной индукции. Возникающий при этом ток называют индукционным. Причиной этого эффекта является действие силы Лоренца на свободные носители заряда. Например, если проводник движется в магнитном поле, то в результате перемещения на концах проводника возникает некоторая разность потенциалов, при этом возникает поле, препятствующее перемещению зарядов, и их движение прекращается (см. эффект Холла). Напряжённость поля в проводнике и возникающая разность потенциалов связаны соотношением , где – длина проводника.

Если такой проводник замкнуть, то в нём потечёт ток и т. о. движущийся в поле участок проводника можно рассматривать как источник тока. Этот источник будет обладать ЭДС, зависящей от скорости движения и индукции магнитного поля. Данная ЭДС связана со скоростью движения ( ) сл. обр.: , - угол между векторами скорости и напряжённости поля.

Если рассматривать некий контур, то возникающая ЭДС будет пропорциональна скорости изменения магнитного потока через его площадь.

Закон Фарадея-Максвелла: , знак – опр-т направление индукционного тока.

Правило Лоренца: при изменении магнитного потока через поверхность контура, в нём возникает индукционный ток такого направления, чтобы создаваемое им магнитное поле препятствовало изменению магнитного потока.

В качестве контура чаще всего рассматривают катушку, которая содержит n витков, соединённых последовательно. В этом случае возникающая ЭДС будет в n раз больше, чем в 1-м витке. На этом принципе основано действие генераторов, которые преобразуют механическую энергию вращения в эл. ток.

4.1.Основное уравнение динамики вращательного тела

Импульс момента силы – произ-е вращ.маомента на время его дей-я.

Момент импульса – произ-е момента инерции на угловую скорость.

Если точка вращалась со скоростью и под дей-ем момента увеличила скорость до за пром-ток времени, то для этого случая можно записать следующее: M – это ур-ние представляет собой осн. закон динамики для вращающ.движения.

Импульс вращающ.момента сил, действующих на тело, равен изменению момента импульса тела.

Моментом силы относительно неподвижной оси z наз. скалярная величина Mz , равная проекции на эту ось вектора М момента силы, определённого относительно производной точки О данной оси z. Mz не зависит от положения т.О на оси z. .

Работа при вращении тела равна произведению момента действующей силы на угол поворота.

работа при вращении тела идет на увеличение его кинетической энергии. dA=dT

т.е. уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела.

4.2.Напряжение пробоя. Виды самостоятельного разряда в газах

Рассмотрим ионизацию газов между 2-мя эл-нами. Под возд-ем ионизатора газ приобретает нек.проводимость и междуэл-дами течет ток, зависящий от приложенного напряжения. (До т.А – закон Ома, АВ-рост тока замедляется, ВС-прекращается, ВД-ток насыщения, общее кол-во ионов и эл-нов будет возрастать лавинообразно – ударная ионизация, СД-рост тока, лавинообразное размноение приводит к тому, что разряд становится самостоят.и не нужд-ся во внешнем ионизаторе.Напряжение, при кот.он появ-ся – напряжение пробоя).

Различают 4 типа самост.разряда: коронный, тлеющий, искровой и дуговой.

Коронный разряд возникает при высоких давлениях в резко неоднородном поле. Обычно вблизи эл-да сильно искривлён.пов-тью. Например, в виде острия. На конце острия происходит концентр.электрич поля, достат.для возникнов.разряда. Разряд формируется возле эл-да наподобии короны.

Тлеющий разряд возникает при низких давлениях, х-ся малым током и большим напр-нием. При малых давл.длина свободного пробегов эл-нов и ионов возрастает и они ударяясь об эл-ды, выбивают из них вторичные эл-ны. Эти эл-ны, сталкиваясь с мол-ми , возбуждают в них эл-ны на высокие энергетич.ур-ни. При переходе в основное состояние эти эл-ны излучают кванты света.

Искровой возникает при повыш.давлении и больших напряжениях. В этом случае иониз.газов протекает не по всему объему, а по отдельным каналам. Такой разряд возник, когда мощность источника достаточна для возникнов.ударной ионизации.

Дуговой разряд возникает после зажигания искравого заряда от мощного источника при очень малом расстоянии между эл-дами. Его возник-е обусловлено термоэлектрич.эмиссией и с раскаленных ударами ионов эл-дов.(сварка)

4.3. Движение зарядов в магнитном поле. Сила Лоренца.

Движущиеся заряды создают магнитное поле, и если заряд движется во внешнем магнитном поле, то между полем движущегося заряда и внешним полем возникает сила взаимодействия. Поскольку электрический ток – это поток заряженных частиц, то на проводник в магнитном поле будет действовать сила, равная сумме всех сил, действующих на элементарные заряды. Эту силу называют силой Лоренца: , q – величина заряда, – скорость заряда, - угол между векторами скорости и индукции.

Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки. Если указательный палец направить по полю, средний – по направлению скорости, то большой палец покажет направление силы Лоренца. Это справедливо для полож. зарядов, для отриц. – в противоположную сторону. Сила Лоренца всегда перпендикулярна напр. скорости , поэтому она изменяет траекторию движения, не совершая работы.

Возможны три случая движения частиц в магнитном поле:

1) Частица движется вдоль линии индукции. Угол между векторами и равен 0 или . Сила Лоренца на частицу в этом случае не действует.

2) Частица движется перпендикулярно линиям индукции. Угол равен , сила Лоренца равна: постоянна и нормальна траектории частицы. В этом случае частица будет двигаться по окружности с некоторым радиусом ( ), c некоторым центростремительным ускорением и некоторым периодом вращения ( ).

3) Частица движется под произвольным углом к линиям индукции. В этом случае движение частицы будет опр-ся суммой двух движений – равномерного прямолинейного и равномерного по окружности. Суммарное движение будет по спирали, ось которой параллельна магнитному полю.

5.1.Законы Ньютона

Зак-ны Ньютона – основные законы динамики, позволяющ.установить связь м/д динамич. и кинетич. хар-ками.

Первый закон Ньютона утверждает, что:

при отсутствии внешних воздействий тело, находящиеся в движении будет двигаться равномерно по прямой без изменения скорости.Такое дв-е наз-ся инерционным.

Любое тело сохраняет состояние покоя или равномерн.прямолин.дв-я до тех пор, пока внешн.возд-е не изменит это состояние.

Второй закон Ньютона - основной закон динамики: ускорение, приобретаемое телом в инерциальной системе отсчета прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально его массе

a = F/m, где F - равнодействующая всех сил, действующих на тело,

m - масса материальной точки,

a - ускорение материальной точки.

В скалярной ф-ме F=m*a.

Сила, действующ.на тело, численно равна массе тела и ускорению, вызван.этим телом. Масса тела не является постоянной величиной. При больших скоростях (сравнимых со скоростью света) масса зависит от скорости.

, где с – скорость света = 3* , m – масса тела, движ.-ся со скоростью тела.

; Fd – импульс силы.

Изм-е импульса тела равно импульсу, дейсвт.на на его силы.

Под дей-ем притяжения земли все тела падают с одинаковым ускорением – ускорение свободного падения. Согласно 2-ому закону, это падение наз-ся силой тяжести.

F=m*g, где g = 9.81

Под весом тело принимает силу, с кот.оно, притягиваясь землёй, давит на опору. Все тела =массе только в состоянии покоя или когда его ускорение относительно земли = 0. При свободном падении все тела равны нулю, т.е. нах-ся в состоянии невесомости.

Третий закон Ньютона утверждает, что

тела взаимодействуют с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.

F1 = -F2

Силы, связанные третьим законом Ньютона, обладают следующими свойствами: приложены к разным точкам; имеют одинаковую природу;

всегда равны по модулю, как бы тела не двигались.

5.2. Электричекий ток в газах.

Пр-с прохождения тока через газ – газовый разряд. При этом газ сильно ионизируется, его наз-ют плазмой. Разряд бывает самостоят.и несамостоятельный. Если проводимость газа обусловлена внешним ионизатором, то ток – несамост.разряд. Под возд-ем ионизатора м-лы гада распадаются на ионы и эл-ны. Энергия ионизации – энергия, кот.необходимо затратить, чтобы выбить из атома один эл-н. Одновременно с ионизацией протекает рекомбинация. При столкновении + ионов и эл-нов, а также + и – ионов обр-ся отрицательные частицы. Если разряд в газе протекает без возд-я ионизатора, то его наз-ют самостоятельным.

5.3. Эффект Холла.

Эффект Холла относится к гальваномагнитным явлениям, возникающим при воздействии на материал электрич. и магн. полей.

Если через образец в форме прямоуг. параллелепипеда вдоль оси Х пропускать эл. ток, вдоль оси Y приложить магнитное поле, то на движущиеся с опр. скоростью носители заряда будет действовать сила Лоренца, отклоняющая их в направлении оси Z. Т. о. в направлении оси Z появится поперечный ток, а поскольку образец в этом направлении имеет конечные размеры, будет происходить накопление носителей заряда на верхней грани и возникнет дефицит на нижней. Противоположные грани заряжаются и возникает поперечное электрическое поле, которое называют холловским. Это поле растёт до тех пор, пока не уравновесит действие силы Лоренца и поперечный ток не станет равен 0. Результирующее поле в образце будет повёрнуто к плоскости XZ на некоторый угол, пропорциональный магнитной индукции.

, холловская подвижность зарядов. Поперечное поле удовлетворяет соотношению: , - постоянная Холла, зависящая от св-в материала, j-плотность тока вдоль напр. X.

; ; ; ; ; ; Т. о., постоянная Холла опр-ся концентрацией носителей заряда в материале (n). Измерение эффекта Холла позволяет узнать конц-ю (n) и тип проводимости, т.е. знак носителей заряда.

6.1.Линейная скорость

Линейным называют дв-ние по прямой линии. Быстроту дв-ния характеризует величина скорости(v). Вектор v – величина, имеющая численное значение и направление. При равномерном дв-нии v определяют так: v=S/t. При неравномерном используют понятие средней скорости:v_ср =∆S/∆t.

Истинная или мгновенная v – v в данный момент времени. lim_∆t→0 ∆S/∆t = v будет выражать вектор мгновенной скорости. Для определения этой скорости используют дифференцирование, т.е мгновен. v – первая производная от пути по времени. При неравномерном дв-нии отрезок прямой соединяющий начальное и последующее положение точки называют перемещением. (∆r) При прямолинейном движении r = S, а при непрямолинейном r < S.

6.2. Электрический ток в жидкостях.

В-ва, в которых носителями заряда являются свободные электроны, назыв. проводниками 1-ого рода. Если электроперенос осуществляется ионами, то это проводника 2-ого рода. Электропроводность растворов и расплавов определяется кол-вом ионов, которые могут перейти через некоторую площадь сечения в единицу времени. Это кол-во зависит от концентрации ионов, скорости перемещения, заряда ионов и температуры. По аналогии с металлами проводимость р-ров может выражаться удельной электропроводностью, которая представляет собой проводимость м³ р-ра. Закон Ома для р-ров записывают в след. виде: j= E=qn(µ⁺ + µ^-)E, где µ⁺ и µ^- - подвижность ионов. Для р-ров применяют понятие эквивалентной проводимости. Эта проводимость р-ра, содержащего 1 моль эквивалента в-ва, находящегося между 2-мя параллельными электронами, расстояние между которыми 1 см. Эквивалентная и удельная проводимости связаны соотношением: λ=(1000 )/с. В разбавленных р-рах проводимость растёт с ростом концентрации, достигает максимума и начинает снижаться. Возрастание проводимости на начальном участке обусловлено увеличением концентрации ионов за счёт диссациации.При некоторой концентрации возрастают силы межмолекулярного взаимодействия, возрастает вязкость р-ра и т.д. Это снижает подвижность ионов и приводит к уменьшению проводимости с ростом концентрации. Проводимость связана с концентрацией соотношением: =fcα(µ⁺ + µ^-) ,где с-концентрация, f – коэффициент, зависящий от сил межмолекулярного взаимод-я. Проводимость р-ров зависит от температуры:

= ₀(1+βT)

Где ₀ – проводимость при t=0, T – температура р-ра, β – температурный коэффициент проводимости. Β=0,016÷0,024 K^-1

6.3. Самоиндукция и взаимоиндукция ЭДС самоиндукции

Изменяющийся по величине ток всегда создает изменяющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, всегда индуктирует ЭДС.

Когда ЭДС в катушке индуктируется за счет изменения собственного магнитного потока, величина этой ЭДС зависит от скорости изменения тока. Чем больше скорость изменения тока, тем больше ЭДС самоиндукции. Величина ЭДС самоиндукции зависит также от числа витков катушки, густоты их намотки и размеров катушки. Чем больше диаметр катушки, число ее витков и густота намотки, тем больше ЭДС самоиндукции. Направление ЭДС самоиндукции определяется по закону Ленца. Иначе говоря, убывание тока в катушке влечет за собой появление ЭДС самоиндукции, направленной по направлению тока, т. е. препятствующей его убыванию. И, наоборот, при возрастании тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, направленная против тока, т. е. препятствующая его возрастанию. Индуктивность катушки есть величина, характеризующая свойство катушки индуктировать в себе ЭДС самоиндукции. Индуктивность данной катушки есть величина постоянная, не зависящая как от силы проходящего по ней тока, так и от скорости его изменения. Генри — это индуктивность такой катушки (или проводника), в которой при изменении силы тока на 1 ампер в 1 секунду возникает ЭДС самоиндукции в 1 вольт.

ЭДС взаимоиндукции

Взаимоиндукция дает возможность связывать между собой посредством магнитного поля различные электрические цепи. Такую связь принято называть индуктивной связью. Величина ЭДС взаимоиндукции зависит прежде всего от того, с какой скоростью изменяется ток в первой катушке. Кроме того, величина ЭДС взаимоиндукции зависит от величины индуктивности обеих катушек и от их взаимного расположения, а также от магнитной проницаемости окружающей среды.

Чтобы иметь возможность различать между собой различные пары катушек по их способности взаимно индуктировать ЭДС, введено понятие о взаимоиндуктивности или коэффициенте взаимоиндукции.

Обозначаетсяся взаимоиндуктивность буквой М. Единицей ее измерения, так же как и индуктивности, служит генри.Генри — это такая взаимоиндуктивность двух катушек, при которой изменение тока в одной катушке на 1 ампер в 1 секунду вызывает в другой катушке ЭДС взаимоиндукции, равную 1 вольту.На величину ЭДС взаимоиндукции влияет магнитная проницаемость окружающей среды. Чем больше магнитная проницаемость среды,тем сильнее индуктивная связь катушек и больше величина ЭДС взаимоиндукции.На явлении взаимоиндукции основана работа такого важного электротехнического устройства, как трансформатор.

7.1.Закон сохранения импульса

При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому телу. Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, то такая система называется замкнутой.

В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса. Он является следствием из второго и третьего законов Ньютона.

Рассмотрим какие-либо два взаимодействующих тела, входящих в состав замкнутой системы. Силы взаимодействия между этими телами обозначим через F1 и F2.По третьему закону Ньютона F2= -F1. Если эти тела взаимодействуют в течение времени t, то импульсы сил взаимодействия одинаковы по модулю и направлены в противоположные стороны: F2t= - F1t. Применим к этим телам второй закон Ньютона:

F1t=m1v1’-m1v1

F2t=m2v2’-m2v2 , где m1v1 и m2v2-импульсы тел в начальный момент времени,m2v2’и m1v1’- импульсы тел в конце взаимодействия. Из этих соотношений следует:

m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’

Это равенство означает, что в результате взаимодействия двух тел их суммарный импульс не изменился. Рассматривая теперь всевозможные парные взаимодействия тел, входящих в замкнутую систему, можно сделать вывод, что внутренние силы замкнутой системы не могут изменить ее суммарный импульс, т. е. векторную сумму импульсов всех тел, входящих в эту систему.

Закон работает для систем: винтовка-пуля, ракета-выбрасыв.

7.2. Термоэлектрические явления.

Термоэлектрические явления - явления прямого преобразования теплоты в электричество в твердых или жидких проводниках, а также обратные явления прямого нагревания и охлаждения спаев двух проводников проходящим током. К термоэлектрическим явлениям относятся термоэлектрический эффект Зеебека и электротермические эффекты — эффект Пельтье и эффект Томсона. Эффект Зеебека состоит в том, что в электрической цепи, состаящий из 2-х последовательных соединений разнородных материалов возникает ЭДС , если места контактов поддерживаются при разных температурах. E=α∆T , где α – коэффициент Зеебека. Эффект Пельтье является эффектом, обратным явлению Зеебека: при протекании тока в цепи из различных проводников в местах контактов, в дополнение к теплоте Джоуля, выделяется или поглощается, в зависимости от направления тока, некоторое количество теплоты Q_п, пропорциональное протекающему через контакт количеству электричества (то есть силе тока I и времени t), и П — коэффициенту Пельтье.

Qп=ПIt

Эффект Томсона заключается в выделении дополнительного количества тепла Q_т в однородном проводнике при одновременном действии проходящего тока и градиента температур. Количество выделенного тепла пропорционально коэффициенту Томсона. Q_т=т∆Tit

7.3.Типы магнетиков. Диамагнетики и парамагнетики.

В-ва с отриц.магн.проницаемостью – диамагнетики. Причина диамагнетизма – индукция молекулярных токов, вызываемых в электронных оболочках под в-вием внешнего магнитного поля. В данном случае формируемое поле токов противоположно внешнему полю. К диамагнетикам относят и простые в-ва(медь, золото). Парамагнетизм cв-нен для в-в, обладающ.собственным.магнитн.моментами, но в их отсутствии внешнего поля эти моменты ориентируются преимущественно по полю. Если напря-ть поля очень велика, тогда все моменты будут ориентироваться строго по полю (магнитное насыщение). К парамагнетикам относят натрий, платину, уран, оксиды соли. Парамагнетики втягиваются в область поля, а диамагнетики – выталкваются.

8.1.Угловая скорость и ускорение

Являются хар-ками вращательного дв-ния, когда точка движется по окружности.

Средняя угловая скорость (рад./сек ^-1)

Мгновенная угловая скорость – 1-ая производная от угла поворота по времени

Среднее угловое ускорение: (с ^-2) Мгновенное угловое ускорение – 1-ая производная от угловой скорости по времени и 2-ая от угла поворота по времени.

8.2.Работа выхода. Контактная разность потенциалов.

В металлах при н.у. всегда имеется большое кол-во свободных электронов, находящихся в непрерывном и беспорядочном тепловом движении. Если электрон под действием каких-н. причин покинул поверхность металла, то в этой точке поверхности образуется избыточный положительный заряд, который взаимод-ет с отрицательно заряженным электроном. Под действием кулоновской силы притяжения электрон возвращается на поверхность металла. Наиболее быстрые электроны вылетают из металла и удаляются от его поверхности на несколько межатомных расстояний. В результате около поверхности образуется электронное облако, несущее определённый отрицательный заряд, а поверхность металла заряжается положительно. Этот своеобразный конденсатор противод-ет вылету электронов из металла. Для того, чтобы удалить электрон из металла, необходимо совершить определённую работу. Наименьшая величина этой работы называется работой выхода (РВ). Она равна:

A= e

Где е-заряд электрона, -потенциал выхода.

Работа выхода измеряется в электронвольтах (эВ): 1эВ – это энергия, которую приобретает электрон, пройдя разность потенциалов в 1 В.

Если 2 различных металла привести в контакт, то между ними возникнет контактная разность потенциалов (КРП). Величина КРП не зависит от формы и размеров и определяется хим. Составом и температурой. Возникновение КРП происходит по 2-м причинам:1) разная РВ у различных металлов. Металлы с меньшей РВ легче теряют электроны и заряжаются положительно, а металлы с большей РВ накапливают электроны и заряжаются отрицательно. Поэтому между 2-мя металлами при их контакте возникает разность потенциалов, равная U ́=(A₂-A₁)/e

Где A₁ и A₂ – РВ соответственно 1-ого и 2-ого металлов, е – Заряд электрона.2)различная концентрация свободных электронов в металлах. При соприкосновении 2-х металлов тот из них, в котором концентрация свободных электронов больше, будет их терять и приобретёт положительный заряд. Другой металл, вследствие их диффузии, зарядиться отрицательно. Разность потенциалов, образующаяся в следствие диффузии равна:

U”=(kT)/e*ln(n₁/n₂)

Где k– постоянная Больцмана, e - заряд электрона, n₁ и n₂ – концентрация свободных электронов соответственно в 1-м и 2-м металлах. Суммарная разность потенциалов, обусловленная обеими причинами, будет равна

U= U’+U”=(A₂-A₁)/e+(kT)/e*ln(n₁/n₂)

8.3Ферромагнетики и их магнитные характеристики. К ферромагнитным веществам относятся железо, сталь, чугун, никель, кобальт и некоторые сплавы. Ферромагнетики играют боль­шую роль в технике.Ферромагнитные вещества обладают боль­шой магнитной проницаемостью, для них I>1, иногда порядка 10⁵.Если в катушку вставить стальной сердечник, то при том же числе витков катушки и том же значении тока, что и без сердечника, магнит­ный поток увеличится в сотни раз.У ферромагнетиков, так же как и у парамагнитных материалов, собственное поле при намагничивании усиливает внешнее поле. Фер­ромагнитные вещества обладают отличительными свойствами: 1) маг­нитная проницаемость ферромагнетиков достигает очень больших зна­чений и зависит от напряженности внешнего магнитного поля; 2) на­магниченность ферромагнетиков сохраняется и после снятия внешне­го поля, причем зависимость между В , Н имеет характерный вид, на­зываемый «петлей гистерезиса».Эти свойства ферромагнетиков объясняются особенностью их струк­туры, так называемой доменной структурой.В ферромагнетике имеются небольшие области, которые называют­ся доменами. Домены имеют размеры порядка 10~4-10~⁴ см и представляют собой маленькие магнитики, внутри которых магнит­ные моменты всех молекул направлены в одну сторону. Так как рас­положение самих доменов беспорядочно, то суммарный магнитный мо­мент большого куска ненамагниченного ферромагнетика-равен нулю.Намагниченность в пределах каждого домена очень велика. Однако домены в ферромагнетике ориентированы беспорядочно.Когда образец помещается во внешнее магнитное поле, происходит ориентировка магнитных моментов доменов, домены начинают пере-

мещаться, и в результате возникает макроскопическое намагничение. При очень больших значениях напряженности Н внешнего магнитно­го поля магнитные моменты отдельных доменов выстраиваются парал­лельно и наступает состояние насыщения,т.. при даль­нейшем увеличении напряженности Н внешнего поля намагничен­ность J образца не растет.

9.1.Кинетическая и потенциальная энергия.

Энергия – единая мера различных форм движения (механическая, тепловая, электрическая, ядерная и др.). Энергия явл-ся общей мерой разл.пр-сов и видов их взаим-я.

Кинетическая энергия – энергия поступательного движения.

Потенциальная энергия – энергия, обусл.взаимным расположением тел и характером их взаим-я.

Потенциальной энергией обладают деформиров.тела, сжатые газы и т.д. Например, для растянутого тела она составит , где k- коэф.жёсткости тела, x – величина деформир.растяж.

Закон сохранения энергии: энергия замкнутой сис-мы остаётся постоянной при любых происх.в ней пр-сах. Энергия может переходить из одних форм в другие, но её кол-во остаётся неизменным.

9.2. Электронная эмиссия. Виды эмиссии.

Электронная эмиссия – это явление испускания электронов проводящими материалами при сообщении электронам энергии большей работе выхода.При любой температуре некоторые электроны обладают энергией, достаточной для того, чтобы покинуть поверхность металла, и совершается работа выхода, равная убыли их кинетической энергии: A=(m(V₁-V₂)²)/2

Где V₁ и V₂ – скорости электрона до и после выхода из металла. Существует несколько способов сообщения электронам дополнительной энергии, исходя из них эмиссию принято делить на 4 типа:1) термоэлектрическая – испускания электронов нагретыми телами.2) Фотоэлектронная эмиссия - эмиссия электронов из вещества под действием падающего на его поверхность излучения.2) вторичная эмиссия – испускание электронов под действием на металл первичного электронного луча.4) автоэлектрическая – под действием сильного внешнего поля.

9.3. Электромагнитное поле электромагнитные волны

Электромагнитное колебательный контур, в котором индуктив­ность L сосредоточена в катушке, а емкость С — в конденсаторе, на­зывается системой с сосредоточенными постоянными. Однако любой проводник обладает некоторой индуктивностью и емкостью, т. е. мо­жет быть использован в качестве колебательного контура. Контур, в котором индуктивность и емкость рассредоточены вдоль всей цепи, называется системой с распределенными постоянными. Представим проводник в виде двух отрезков, из которых один заряжен поло­жительно, а другой — отрицательно. Такой проводник также может служить в качест­ве колебательного контура, так как при замыкании ключа в сис­теме начнется движение зарядов, пойдет электрический ток и поя­вится связанное с ним магнитное поле, т. е. все предыдущие рас­суждения можно будет повторить снова.Такой колебательный контур называется открытым в отличие от системы с сосредоточенными постоянными, которая является закры­тым колебательным контуром._Любой колебательный контур излучает в oкpужающую среду энергию. Предположим, что в данный мо­мент времени напряженность электрического поля максимальна. Че­рез четверть периода это поле исчезает. Но изменение электрического поля равносильно перемещению зарядов, т. е. электрическому току. Поэтому переменное электрическое_поле, так же как и переменный электрический ток, возбуждает в окружающем пространстве перемен­ное магнитное поле. Математические уравнения, описывающие про­цесс образования магнитного поля переменным электрическим полем, были выведены Максвеллом. В свою очередь, как указывалось ранее, при изменении магнитного поля возникает электромагнитная индук­ция, т. е. появляется электрическоеполе..Следовательно, если в системе протекает переменный электричес­кий ток, то ее окружают переменные и электрическое и магнитное поля.Переменное электрическое поле возбуждает магнитное поле, и на-оборот переменное магнитное поле создает электрическое поле._Поэтольку поле,окруж колеб контур, называется электро­ магнитным полем. Каждая точка электромагнитного поля характе- ризуется определёнными значениями напряженности электрического (Е) и индукции магнитного (В) полей. Напряженность Е и индукцияВ связаны между собой зависимостью и синхронно изменяются со вре­менем. Изменение В в некоторой точке будет вызывать появление Е не только в этой точке, но и в соседних, и наоборот, изменение Е в этой точке будет вызывать появление магнитного поля во всех точках окружающего пространства, расположенных поблизости. Следова­тельно, колебательный процесс в контуре будет сопровождаться изме­нениями окружающего его поля. Изменения, происходящие в окру­ж пространстве, распространяются от точки к точке с определенной скоростью, т.е. колебательный контур излучает в окружающее его пространство энергию, которая называется энергией электромаг­нитного поля. Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле, в ко­тором напряженность электрического и индукция магнитного полей изменяются по периодическому закону, называется электромагнитной волной.

Электромагнитную волну можно графически представить в ви­де двух синусоид, лежащих во взаимно перпендикулярных плоскостях .

Одна синусоида отображает колебания вектора напряжен­ности Е электрического поля, а другая — вектора индукции В маг­нитного поля (оба вектора колеблются в одинаковой фазе). Вектор скорости распространения элект­ромагнитной волны будет пер­пендикулярен векторам Е и В. Электромагнитные волны хо­рошо излучаются открытым ко­лебательным контуром. В зак­рытом колебательном контуре электрическое поле практически почти полностью сосредоточено между обкладками конденсатора, а магнитное — внутри соленоида . Увеличивая расстояние между обкладками и заменяя соле­ноид линейным проводником , добиваются перехода к от­крытому колебательному контуру и увеличения энергии электромагнит­ного излучения контура. Одновременно возрастает частота электро­магнитного излучения, так как согласно формуле Томсона период колебаний контура зависит от индуктивности L и емкости С..

10.1. Работа переменной силы. Мощность

Работа – физич.пр-с, связан. с перемещением тела под д-ем силы (пр-с изм-я энергии). Если тело перемещ-ся под д-ем силы, то произ-е силы их пути наз-ся механической работой. A=F*s.

Если сила дей-ет под углом перемещения, тогда др.соотношение: A=F*s* .

Работа - скалярная величина. Если вектор силы и направление перемещения образуют острый угол, т.е. α > 0, то работу считают положительной; если угол α тупой, то работа отрицательна (А<0). Если α=π/2, то сила, действующая перпендикулярно к перемещению тела, работы не производит.

При конструировании и эксплуатации машин необходимо учитывать не только работу, совершенную машиной, но и быстроту выполнения работы. Величина, характеризующая скорость выполнения работы, называется мощностью.

В СИ единица измерения работы равна 1 джоуль (Дж).

В СИ единица измерения мощности равна 1 ватт (Вт).

Мощность - физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

— средняя мощность

— мгновенная мощность

Приборы для измерения мощности:

Ваттметр, Варметр, Фазометр.

10.2.Зависимость сопротивления металла от температуры.

Температура явл-ся фак-м, оказ.влияние на все пр-сы, в том числе и на удельное сопротивление Ме. Установлено, что при повышении температуры электрическое сопротивление увеличивается.

ρ = α Т

Температ.зав-ть электросопротивл.хар-ся темпер.коэф.

Причинами вызывающими появление электрического сопротивления в металлах, является посторонние примеси и физические дефекты в кристаллических решётках, а также тепловое движение атомов металлов, амплитуда которых зависит от температуры; тепловое колебание атомов, которое не прекращается и при температуре нуле. В результате этих колебаний решётка перестаёт быть идеальной и в пространстве возникают переменные силы, действие которых приводит к рассеянию электронов, т.е. возникновению сопротивлению.

Зависимость удельного электрического сопротивления от температуры:

ρ(Т) = +

– остаточное удельное давление - идеальное удельное давление

10.3.Генерация электромагнитных волн

Для получения электромагн-х волн использ колебат. контуры.Простейший сост из катушки и конденсатора.Переключатель заряжает конденсатор от батареи, после разряжаем его катушку.Ток разрядки возрастает от 0 до макс и опять падает до 0.Т.о. ток явл переменным и индуцирует в катушке ЭДС.От этой ЭДС происх перезагрузка конденсатора и процесс повт-ся снова.Напряж-е на конденсаторе и ток в цепи измен-ся по синусоидному закону.Даный процесс протекал бы бесконечно, если бы не было потерь, поэтому колебания с течением времени затухают.

11.1.Упругая деформация. Закон Гука.

Закон: сила упругости, возникающая при деформации упругого тела, прямо пропорциональна его удлинению (сжатию) и направлена противоположно перемещению частиц его деформации.

Деформация наз-ся упругой в том случае, когда после снятия нагрузки форма тела восстанавливается, деформация исчезает. Соответственно этому можно сказать, что упругое тело обладает свойствами восстанавливать форму и объем после снятия нагрузки.

В отличие от этого тело считается неупругим или пластичным, если форма его не восстанавливается после снятия нагрузки, т.е. тело приобрело остаточную деформацию.

Видов деформаций много, но большинство из них для упрощения задачи можно свести к двум основным видам: деформации сжатия и растяжения.

Например, при деформации изгиба возникают деформация сжатия в элементах вогнутой части тела и деформация растяжения в элемен­тах выпуклой части тела.

Относительной деформацией ε называется вели­чина, численно равная отношению приращения раз­мера тела к начальному значению размера, т.е. ε=Δl/l.

Любое тело состоит из структурных эл-тов (атомы, мол-лы). Между ними сущ-ют силы взаим-я (внутренние силы). Они при отсутствии внешней нагрузки обеспечивают неизменность форм. При приложении внешних сил тело сопротивл-ся этим нагрузкам. Это означает, что внутрен.силы увеличиваются. Величины увеличения этих сил, отнесен.к площади пов-ти соприкосновения структурных эл-тов представляют собой механическое напряжение. В случае растяжения или сжатия его опр-ют по ф-ле: = , где - механическое дв-е. (Па). На нек.стадиях растяж.и сжатия относит.деформация растёт пропорционально напряжению. В данном случае соблюд-ся закон Гука. , где Е-модуль упругости (Юнга), физ.константа.

11.2.Основы теории проводимости металлов.

Теория была заложена Друде в1900г.Она позволяет установить взаимосвязь между удельной проводимостью мат-ла и фундаментальн.х-ками электропереноса (концентрацией и подвижн.носителей заряда).

Еслии проводник поместить в эл.поле, то нах.в нём свободные носители заряда будут двигаться с нек.ускорением.

a=F/m=q*E/m, где q-заряд, E- напряж-ть поля.

Скорость движения(дрейфа) будет составлять:

В реальных мат-лах носители не могут двигаться равноускоренно достаточно долго. В пр-се движения происходит их рассеяние (столкновение с атомами, диффектами стр-ры). В рез-те E и V падают до нуля, после чего под д-ем поля носители опять начинают дв-ся равноускоренно.

Т.О,сущ-ет среднее время, в теч.кот.носители движ-ся равноускоренно. Его наз-ют временем свободного пробега(τ). , где -константа( )-коэф.пропорц.между скоростью дрейфа и напряж.поля. Его наз-ют подвижностью относительно заряда. Подвижность – скорость дрейфа при напряж.поля равной ед-це. Она явл-ся фундаментальной хар-кой электропереноса, зависит от темп и мх-ма электропроводности.

Удельная проводимость металла:

γ = =q*n* .

11.3. Тонкие линзы

Линза-прозрачн.тело,кот.обладает определ.показателем преломл.и ограничено криволинейными поверхн.,чаще всего сферическими. Кривизна поверхн.хар-ся радиусами R1 и R2.Если они значит-но больше толщины линзы,то линза тонкая.Прямая,прох.через оптич.центр и перепендик.главн.плоск.-главная оптич.ось(лучи,прох.через неё не преломл.)Остальн.прям.,прох.через центр-побочные оси. Если луч света пройдёт парал-но оси,то пройдя через линзу он преломл.и попад.в т.F1илиF2,кот.назыв.фокусами. Сов-ть всех точек предм.АВ,прох.через линзу дают его изобр-е А`В`.Соотн-е р-ров изобр-й наз. увеличением линзы: А`В`/АВ=а2/а1.В дан.случ.им.место действие увеличен.и перевёрн.изобр-е.Если предм.приблиз.ближе фокуса(к линзе),то изобр-е не получ.В дан.случ.изобр.м-но получ.путём продления лучей в стор.предм(МнимоеИзобр.)Ф-ла им.вид: 1/а1+1/а2=(n-1)(1/R1+1/R2) n-коэф.преломл.линзы.Для опред.фокусн.расст.использ.соотн-е 1/f=1/а1+1/а2, f-фокусн.расст. f=корень из x1*x2. Если по обеим сторонам линзы 1и та же среда,то фокусн.расст. равны.Если разн.,то отн-е фок.расст.опред.отнош.коэф.преломл.Напр,случ.хрусталика глаза.f1/f2=n1/n2.Веліч.обратн.фокусн.расст.наз.оптич.силой линзы.Измер.в диоптриях D=1/f.Оптич.сила сист.линзопр-ся сложением D=D1+D2. Линзы бывают собирающ.,рассеив.У собир.радиусы кривизны положит-ны и оптич.сила полож.У рассеив.-отриц-на.

12.1. Механические волны

Пр-с распространения колебаний в среде называется волновым пр-сом.

Механические волны бывают разных видов. Если в волне частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения, то волна называется поперечной (волны, бегущие по натянутому резиновому жгуту или по струне). Если смещение частиц среды происходит в направлении распространения волны, то волна называется продольной (волны в упругом стержне или звуковые волны в газе). Волны на поверхности жидкости имеют как поперечную, так и продольную компоненты.

Пр-с распростран.продольных волн связан с двиением областей растяжения и сжастия среды (ударная волна при взрыве).

Длина волны – расстояние между двумя соседними точками волны, колеблющ.в одинаковой фазе. Скорость распростран.волны – скорость движения колебаний от одной точки к другой.

Для механических волн обязательно нужна среда, обладающая способностью запасать кинетическую и потенциальную энергию. Следовательно, среда должна обладать инертными и упругими свойствами.

Продольные механические волны могут распространяться в любых средах – твердых, жидких и газообразных. Поперечные волны не могут существовать в жидкой или газообразной средах.

Плоская бегущая волна

Бегущие волны–волны, которые переносят в пространстве энергию. Уравнение плоской волны - закон её дв-ния, кот.позволяет в любой момент времени определить положение любой точки. , где l – расстояние от источника волны в момент времени.

Если 2 волны с одинак.амплитудами и периодами распростр.друг навстречу другу, то их возникают стоячие волны, кот.никуда не дв-ся.

12.2. Сегнеэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики.

Особую группу кристаллических диэлектриков составляют сегнетоэлектрики, кот. обладают рядом своеобразных электрических свойств. Свое название они получили от названия типичного представителя этого класса диэлектриков – сегнетовой соли (двойной натриево-калиевой соли виннокаменной кислоты. При отсутствии внешнего электрического поля в сегнетоэлектриках существуют самопроизвольно (спонтанно) поляризованные области (домены), в которых электрические моменты отдельных молекул ориентированы одинаково, но в каждом соседнем домене ориентация различна, и кристалл в целом электрическим моментом не обладает.

Внешнее электрическое поле вызывает изменение состояния поляризации кристалла сегнетоэлектрика. По мере возрастания напряженности поля идет вначале рост размеров доменов, направление моментов которых составляет меньший угол с направлением внешнего поля. При дальнейшем увеличении напряженности домены ориентируются по полю и кристалл становится монодоменным.

Переориентация кристаллов во внешнем поле обуславливает высокую диэлектрическую проницаемость сегнетоэлектриков. При слабых полях зав-сть электрического смещения D не является линейной (  const). Только при больших напряженностях поля наблюдается линейная зависимость.

Характерная особенность сегнетоэлектриков – наличие явления диэлектрического гистерезиса. Оно заключается в том, что при изменении Е, величина электрического смещения (а значит и вектора поляризации) зависит от значений этих величин в предшествующие моменты.

Сегнетоэлектрические свойства наблюдаются в кристаллах, как правило, при температурах ниже 400-500 К. Температура при которой возникают или исчезают сегнетоэлектрические свойства называется температурой Кюри (или точкой Кюри). Некоторые сегнетоэлектрики имеют несколько точек Кюри.

Сегнетоэлектрики используются при создании малогабаритных конденсаторов ( = 103 -104) и в качестве элементов оптических систем – электрических затворов и модуляторов.

Пьезоэлектрики-диэлектрики, в которых наблюдается пьезоэффект, то есть те, которые могут либо под действием деформации индуцировать электрический заряд на своей поверхности (прямой пьезоэффект), либо под влиянием внешнего электрического поля деформироваться (обратный пьезоэффект). Оба эффекта открыты братьями Жаком и Пьером Кюри в 1880—1881 гг. (датчики давления, пьезоэлектрические детонаторы, источники звука огромной мощности, миниатюрные трансформаторы, кварцевые резонаторы для высокостабильных генераторов частоты, конденсаторы и др.)

Пироэлектрики-кристаллические диэлектрики, обладающие спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, то есть поляризацией в отсутствии внешних воздействий. Обычно спонтанная поляризация пироэлектриков незаметна, так как электрическое поле, создаваемое ею, компенсируется полем свободных электрических зарядов, которые «натекают» на поверхность из его объёма и из окружающего воздуха. При изменении температуры величина спонтанной поляризации изменяется, что вызывает появление электрического поля, которое можно наблюдать, пока свободные заряды не успеют его скомпенсировать. Это явление называется пироэлектрическим эффектом или пироэлектричеством.

Изменение спонтанной поляризации и появление электрического поля в пироэлектриках может происходить не только при изменении температуры, но и при деформировании. Таким образом, все пироэлектрики являются пьезоэлектриками, но не все пьезоэлектрики обладают пироэлектрическим эффектом.

12.3. Оптическ.приборы

Они многочисл,многообр.,широко исп-ся.Выделяют 3 вида: 1)ЛУПА(двояковыпукл.линза или сист.линз,с пом.кот.рассматр.мелк.предм)Обычно им.фокусн.расст от 1 до 10см.,с пом.её получ.прямое увеличен.изобр-е.Увеличение опр-ся ф-лой: J=25/f (25см-расст.для обсолютн.зрения норм.глаза) Для близорук.или дальнозорк.глаза это расст.будет другим.Лупа позволяет получ.увелич.до25раз. 2)МИКРОСКОП. Сост из2ух сис-м:объектива и окуляра.В кач-ве объектива исп-ют сист.линз,кот.работает как1с коротким фокусом.Его направляют на предм.Увелич.микроск.опр-ют по соотн-ю:J=J1+J2 (J1-увелич-е объектива) J1=^/f1 (^-расст.от фокальной плоск.объектива до изобр-я; f2-25см) Объективы позвол.получить увелич.от8до90. Окуляры примерно от 7до15.Т.о.,общее увелич.прим.56-1350.Предел увелич.оптич.микроскопа ограничен,т.к. на него влияют эффекты,связан.с волновой прир.света. Разрешение микроск.-наим.расст.м-ду 2мя точками,кот видны раздельно.Обычно оно=половине длины волны видимых лучей.(прим.0,25мкм)J1=^/f1=0,26мкм. 3)ЗРИТЕЛЬНЫЕ ТРУБЫ.ТЕЛЕСКОПЫ, Они сост.из объектива и окуляра.Предназн.для рассматрив.удалён.предм.В эт.случ.изобр.предм,даваемые объективом,рассм.через окуляр,служащий линзой.Дан.ус-во позвол.увелич.изобр-е от7до200раз.Однако маркируются кратностью,кот.показ.эффектприближен.предм.Изобр.,получаемые оптич.приборами имеет ряд недостатк.:1. Сферич.обеац.обр-ся,когда лучи,прошедш.через центр и переферию линз не сходятся в 1ой точке. 2.хроматическ.оберация.лучи разн.длин преломл.не одинак.,предм.приобр.радиусную окантовку 3.астегенатизм. обр-ся,если лучи падают на линзу не перпендик.,тогда изобр.имеет изогнутою поверхн. 4.дисторсия-обр-ся,когда увел-ся в пределах зрения яне одинак.

13.1. Звуковые волны.

Волны, распространяющиеся в любой упругой среде и имеющие частоту в пределах от 20 до 20 ООО Гц, называют звуковыми волнами, которые воспринимает человеческое ухо. Упругие волны с частотами, большими 20 ООО Гц, называются ультразвуками, а волны с частотами, меньшими 20 Гц, назы­ваются инфразвуками.

Звук – продольная волна, кот.представляет собой распростр.коллебаний в упругой среде с частотой, воспринимаемой чел.ухом. Звук хар-ся такими физическими параметрами: частота, интенсивность (сила звука – энергия, переносимая в ед-цу времени через единичн.площадь I=W/ST), звуковой спектр – сов-ть разл.частот.

В кач-ве хар-ки интенсивности исп-ют величину, называем.ур-нь звука (изм-ся в децибелах).

, где I – сила звука, - нулевой ур-нь звука =

Физиологич. параметры: высота звука(ощущение, возник.от звуков различной частоты), громкость звука(ощущение, возник.от звуков различной интенсивности), тембр(ощущение, возник.от напоров звуковых спектров, характ.богатство звука и его красоту).

Пр-с распространения звуковых волн в газах схематически можно представить следующим образом: источник механических ко­лебаний передает эти колебания окружающим его газовым молеку­лам; в результате изменяется давление газа в данной микрообласти пространства. Так как газ обладает упругими свойствами, то он немедленно расширяется и в данном элементарном объеме газа обра­зуется разрежение, а микрообласть повышенного давления переме­щается несколько дальше от источника звука и т. д. Процессы сжа­тия и разрежения протекают очень быстро, поэтому изменение дав­ления газа происходит без теплообмена. Пр-сы, протекающие без теплообмена (или при полной тепловой изоляции), называются адиабатными. Многие закономерности распространения звуковых волн удалось объяснить, основываясь на теории адиабатных процессов, рассматриваемой в разделе термодинамики.

13.2. Взаимодействие электрич.зарядов. Закон Кулона

Разноименные заряды притяг-ся, одноименные отталк-ся. Т.е. между ними есть силы взаим-я. Точечным зарядом наз-сязаряженное тело, размеры кот.пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до др.заряж.тел. Сила взаим-я между зарядами подчин-ся закону Кулона. Сила электрич.взаим-я двух точесных зарядов прямопропорциональна их произведению и обратнопропорц.квадрату расстояния между ними.

Закон только для точечных зарядов, когда их размерами можно пренебречь. Силы, дейсвующ.на заряды, направлены по прямой и при этом они равны.

Влияние среды учитывается следующим образом: , где - электрич.постоян. или диалектрич.проницаемость вакуума=8,85*

Диалектрич.проницаемость среды – для вакуума равна 1, для др.тел больше 1.

Для жид-ти и ТВ.тел = 1,8:100000.Она показывает во сколько раз сила взаим-я между двумя зарядами в вакууме больше чем в данной среде.

13.3. Спектральный анализ

- совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. В зависимости от целей анализа и типов спектров выделяют несколько методов спектрального анализа. Атомный и молекулярный спектральный анализы позволяют определять элементный и молекулярный состав вещества, соответственно. В эмиссионном и абсорбционном методах состав определяется по спектрам испускания и поглощения. Масс-спектрометрический анализ осуществляется по спектрам масс атомарных или молекулярных ионов и позволяет определять изотопный состав объекта.

Принцип работы

Атомы каждого химического элемента имеют строго определённые резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. Это приводит к тому, что в спектроскопе на спектрах видны линии (тёмные или светлые) в определённых местах, характерных для каждого вещества. Интенсивность линий зависит от количества вещества и его состояния. В количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах.

Оптический спектральный анализ характеризуется относительной простотой выполнения, отсутствием сложной подготовки проб к анализу, незначительным количеством вещества (10—30 мг), необходимого для анализа на большое число элементов. Атомарные спектры (поглощения или испускания) получают переведением вещества в парообразное состояние путём нагревания пробы до 1000—10000 °C. В качестве источников возбуждения атомов при эмиссионном анализе токопроводящих материалов применяют искру, дугу переменного тока; при этом пробу помещают в кратер одного из угольных электродов. Для анализа растворов широко используют пламя или плазму различных газов.

Применение

В последнее время, наибольшее распространение получили эмиссионные и масс-спектрометрические методы спектрального анализа, основанные на возбуждении атомов и их ионизации в аргоновой плазме индукционных разрядов, а также в лазерной искре. Спектральный анализ — чувствительный метод и широко применяется в аналитической химии, астрофизике, металлургии, машиностроении, геологической разведке и других отраслях науки.

В теории обработки сигналов, спектральный анализ также означает анализ распределения энергии сигнала (например, звукового) по частотам, волновым числам и т. п.

14.1. Закон всемирного тяготения.

Согласно данному закону 2-е любые материальные точки вз-вуют с силой, пропорцион.произведению их масс и обратно пропорцион.квадрату расстояния между ними. , где G = 6.67*

Каждое тело на земле притягивается к ней с определенной силой.

F= , где М – масса земли, r – расстояние до центра земли, m - масса тела.

Т.к. Земля вращается, то во всех ее точках, кроме полюсов, вес тела будет меньше, чем сила тяготения, потому что тело движется с ускорением. Взаимодействие и притяжение тел - гравитационное взаимодействие. Оно осущ-ся с помощью гравитационных полей. В гравитационном поле на все тела дей-вуют силы, пропорциональные их массам.

F=mg; g=F/m. Отношение силы, действующей на тело, к его массе определяет ускорение свободного падения тела (g) в данной точке гравитационного поля. Данную величину наз-ют вектором напряженности гравитационного поля. Если тело поднять над пов-тью Замли, то ускорение свободного падения составит: , где h – расстояние от тела до пов-ти Земли.

Ускорение свободного падения не зависит от массы тела, а определяется высотой поднятия тела над поверхностью Земли, g=9,81 .

14.2.Диэлектрики и их основные виды.

Диэлектрики – в-ва, в кот.невозможны перемещения зарядов. В них практически отсутстуют свободные носители зарядов. Однако имеются локализованные. В диэ-ке внешнее поле вызывает полиризацию или молекул. В рез-те обр-ся внутрен.поле, называемое обратным полем полиризации.

Различают 3 группы Д в зав-ти от строения:

1).Неполярные(азот, бензол)

2).Полярные (такие, в кот.центры + и – зарядов не совпадают). При отсутствии поля мол-лы ориентир.хаотично и дипольный момент в-ва=0. При наложении поля мол-лы будут стремиться соориентиров-ся по полю, однако, тепловое движение этому припятствует. В рез-те мол-лы будут ориентироваться под разными углами и мат-л приобретет нек.дипольный момент обратнопропорц.температуре, пропорцион.напряжению внешнего поля.(вода, к-ты, нитробензол)

3).Кристаллические в-ва, имеющ.ионное строение. При внесении кристалла в поле происходит нек.смещение ионов и диэлектрик приобретает определ.дипольный момент. (соли, оксиды)

14.3. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

Интерференция волн-явление усиления или ослабления колебаний, кот. Происходит в рез сложения 2 или нескольких волн с одинаковыми периодами, распростран. в пространстве,и зависит от соотнош между фазами складывающихся колебаний.

Необходимым усл инт-ии волн явл их когерентность, т.е. равенство их частот и постоянная во времени разность фаз. Этому усл удовл только монохроматические волны.

Для свет волн справедлив принцип суперпозиции. Это означ, что результирующая напряжённость Эл(магн) поля 2х свет волн, проходящих через 1точку =векторной сумме напряжённостей эл(магн) полей каждой из волн.

В частном случае, когда напряжённости состовляющих полейполей=, но противопол направлены, напр-ть результирующего поля =0: свет гаситься светом. И наоборот, если если векторы направлены одинаково, то увелич интенсивность света.

A²=A'²+A''²+2A'A''cos(φ''- φ')

1) cos(φ''- φ')=1, А= A'+ A''-усиление резулитирующего колебания 2) cos(φ''- φ')=-1, А= A'- A''-ослабление. Если A'= A'',то

Амах=2A', А мin=0- полное гашение.

Усл максимумов: макс усиление результирующего колебания наступает,если разность хода слагаемых волн=чётному числу полуволн,или целому числу длин волн

δ=2kλ/2=kλ, δ-разность хода волн

Усл минимумов: ослабление результирующего колебания будет.если разность хода слагаемых волн=нечётному числу полуволн δ=(2k+1)λ/2

где k=0,1,2,3…наз порядком интерференционного максимума или минимума.

Явл инт-ии света подчиняется общим для волновых процессов закономерностям. Излуч 2х различ источников света вообще не когерентны и интерференционной картины не дают, т к свет предст суммарное излучение множества источников, каждый из кот имеет опред частоты и нач фазу. Для получ когерентных свет пучков применяют исск приёмы. Физ сущ-ть всех приборов для наблюдения инт-ии света: свет от 1го источника идёт до экрана 2мя различными путями. В рез создаётся вполне определённая разность хода, кот для некоторых точек экрана= либо kλ, либо (2k+1)λ/2, т е на экране образ интер-ная картина: чередующиеся тёмные и светлые полосы, кольца…Максим волна велика. Ср время свечения отдельного атома= 10-8с. За это время атом испускает группу волн, кот между собой когерентны и могут интерферировать. Поэтому допустимая разность хода лимитируется временем свечения атома: δ=τс

Классич прибором для наблюдения инт-ии света явл зеркало Френеля.

Наиб типичным и распространённым примером ин-ии света явл ин-ия в тонких плёнках:мыльные пузыри, радужная плёнка нефти на воде…

Для определения размеров, показателей преломления, углов или угл размеров и измерения длин волн служат интерферометры. В нём каждый измеряемый параметр явл перем велечиной, а остальные- постоянные. Для определения показателя преломления светаслужат рефрактометры Жамена, Рэлея…Если известны показатель преломления и длина волны, то можно измерить геометр длины с точностью до 0,1λ=0,05мкм.

15.1. Гармонические колебания.

Акустика, радиотехника, оптика и другие разделы науки и техники базируются на учении о колебаниях и волнах.

Колебательными пр-ссы - пр-сы, точно или приблизительно повторяющиеся через одинаковые промежут­ки времени.

Большую роль играет теория колебательных пр-сов и в меха­нике, в особенности при расчете на прочность летательных аппаратов, мостов, отдельных видов машин и т. д.

Колебательное движение представляет собой периодическое движение, при котором каждый цикл подобен предыдущему.

Гармоническими (или простыми) колебаниями наз-ются такие колебательные движения, при которых смещение тела от положения равновесия совершается по закону синуса и косинуса.

Физическая природа колебаний может быть разной, поэтому различают колебания механические, электромагнитные и др. Однако различные колебательные пр-сы описываются одинаковыми хар-ками и одинаковыми ур-ниями. Колебания наз-тся свободными (или собственными), если они совершаются за счет первоначально сообщенной энергии при последующем отсутствии внешних воздействий на колебательную систему (систему, совершающую колебания). Гармонические колебания описываются уравнением типа:

где А - максимальное значение колеблющейся величины, называемое амплитудой колебания, (ω0 - круговая (циклическая) частота,- начальная фаза колебания в момент времени t = 0, (ω0t+φ) - фаза колебания в момент времени t). Фаза колебания определяет значение колеблющейся величины в данный момент времени.

Промежуток времени, в течение которого фаза колебаний отличается на 2π – называется периодом

Величина, обратная периоду колебания, — называется частотой.

Единица частоты — герц (Гц): 1 Гц — частота периодического процесса, при которой за 1 с совершается один цикл пр-са.

Дифференциальное уравнение гармонических колебаний

15.2. Закон Джоуля-Ленца в интегральной форме.

Если в проводнике течёт постоянный ток и проводник остаётся неподвижным, то работа сторонних сил расходуется на его нагревание. В металлических проводниках электрическая энергия, переданная источником тока, превращается в энергию хаотичного движения атомов, т.е. в теплоту. Опыты подтверждают данное положение: при прохождение тока по любому проводнику происходит выделение теплоты, равной работе, совершаемой электрическими силами по переносу заряда вдоль проводника.

Предположим, что на концах участка проводника имеется разность потенциалов , тогда работа по переносу заряда q на этом участке равна: А = q (𝛗1-𝛗2)= q U

По определению l = , q = l𝐭, где 𝐭 – время прохождения заряда ,т.е. А = I𝐭U

Т.к. работа А идёт на нагревание проводника, то можно написать, что выделяющая в проводнике теплота Q, равна работе А электрических сил:

Q = А = IU𝐭 – формула Джоуля-Ленца

15.3.Явление двулучепреломления

- эффект расщепления в анизотропных средах луча света на две составляющие. Впервые обнаружен на кристалле исландского шпата. Если луч света падает перпендикулярно к поверхности кристалла, то на этой поверхности он расщепляется на два луча. Первый луч продолжает распространяться прямо, и называется обыкновенным (o — ordinary), второй же отклоняется в сторону, нарушая обычный закон преломления света, и называется необыкновенным (e — extraordinary).

Направление колебания вектора электрического поля необыкновенного луча лежит в плоскости главного сечения (плоскости, проходящей через луч и оптическую ось кристалла).

Нарушение закона преломления света необыкновенным лучом связанно с тем, что скорость распространения света (а значит и показатель преломления) волн с такой поляризацией, как у необыкновенного луча, зависит от направления. Для обыкновенной волны скорость распространения одинакова во всех направлениях.

Можно подобрать условия, при которых обыкновенный и необыкновенный лучи распространяются по одной траектории, но с разными скоростями. Тогда наблюдается эффект изменения поляризации. Например, линейно поляризованный свет, падающий на пластинку можно представить в виде двух составляющих (обыкновенной и необыкновенной волн), двигающихся с разными скоростями. Из-за разности скоростей этих двух составляющих, на выходе из кристалла между ними будет некоторая разность фаз, и в зависимости от этой разности свет на выходе будет иметь разные поляризации. Если толщина пластинки такова, что на выходе из неё один луч на четверть волны (четверть периода) отстаёт от другого, то поляризация превратится в круговую (такая пластинка называется четвертьволновой), если один луч от другого отстанет на пол волны, то свет останется линейно поляризованным, но плоскость поляризации повернётся на некоторый угол, значение которого зависит от угла между плоскостью поляризации падающего луча и плоскостью главного сечения (такая пластинка называется полуволновой).

Природа явления

Качественно явление можно объяснить следующим образом. Из уравнений Максвелла для материальной среды следует, что фазовая скорость света в среде обратно пропорциональна величине диэлектрической проницаемости ε среды. В некоторых кристаллах диэлектрическая проницаемость — тензорная величина, зависит от направления электрического вектора, то есть от состояния поляризации волны, поэтому и фазовая скорость волны будет зависеть от ее поляризации.

Помимо кристаллов двойное лучепреломление наблюдается и в изотропных средах, помещённых в электрическое поле (эффект Керра), в магнитное поле (эффект Коттона — Мутона,эффект Фарадея), под действием механических напряжений (фотоупругость). Под действием этих факторов изначально изотропная среда меняет свои свойства и становится анизотропной.

16.1.Линейное ускорение.

При неравномерном дв-нии скорость v изменяется и для хар-ки быстроты её изменения используют понятие ускорения а (изменение v за единицу времени по модулю и направлению). Если а постоянно, дв-ние является равномерным. Причём, если а > 0, v возрастает, если а < 0, то уменьшается, если а = 0, то не изменяется.

При перемещении из М в М₁ изменились направление и значение v. a_τ - ускорение тангенциальное направлено по касательной к траектории и хар-ет ускорение по модулю. a_{ср.τ =} ∆v/∆t = (v₂-v₁)/ ∆t

Более полно ускорение хар-ет мгновенное или истинное ускорение, определяющееся дифференцированием: a_τ = dv/dt = d²S/dt²

Нормальное ускорение а_н хар-ет изменение v по направлению в единицу времени.

а_н = v²/R, где R – радиус кривизны. Полное а – это геометрическая сумма тангенциального и нормального:

16.2.Принцип суперпозиции электростатических полей

Если поле образ-ся неск-ми зарядами, то силы, действ.на произвольн.заряд, складываются по правилу векторов. Напряжение сис-мы зарядов в нек.точке=векторной сумме напряж.каждого заряда в отдельности. Это принцип суперпозиции полей. Принцип наложения полей можно записать след.образом: E=

Графическое электрич.поле изобр-ся с помощью силовых линий. Данные линии провод-ся таким образом, чтобы касательные к ним в каждой точке пространства совпадали с вектором напряженности в данной точке. Т.О., силовые линии указывают направление вектора напряженности в каждой точке.

Электрич.поле наз-ся однородным, если густота и направление силовых линий по всему объему неизменно.Если точка, кот.требует определенного напрядения, лежит на границе 2-ух сред, то при переходе с одной среды в др.поле уменьшает или возрастает е раз, то наз.относит.диалектрич.прониз. сред.

16.3.Поляризация света при отражении и преломлении

Кроме особенностей элементарных актов излучения, к частичной (а иногда и полной) П. с. приводит множество физических процессов. К ним относятся, например, отражение света и преломление света, при которых П. с. обусловлена различием оптических характеристик границы раздела двух сред для компонент светового пучка, поляризованных параллельно и перпендикулярно плоскости падения. Свет может поляризоваться при прохождении через среды, обладающие естественной или вызванной внешними воздействиями (индуцированной) оптической анизотропией (вследствие неодинаковости коэффициентов поглощения света при различных состояниях П. с., например при правой и левой круговых П. с. — т. н. круговой дихроизм, являющийся частным случаем плеохроизма; вследствие различия преломления показателей среды для лучей различных линейных поляризаций — двойного лучепреломления,. Очень часто полностью поляризовано излучение лазеров; одной из основных (но не единственной!) причин П. с. в лазерах является специфический характер вынужденного излучения, при котором поляризации испускаемого фотона и фотона, вызвавшего акт испускания, абсолютно тождественны; т. о. при лавинообразном умножении числа испускаемых фотонов в лазерном импульсе их поляризации могут быть совершенно одинаковыми. П. с. возникает при резонансном излучении в парах, жидкостях и твёрдых телах. П. с. при рассеянии света столь характерна, что её исследование — один из основных способов изучения как особенностей и условий самого рассеяния, так и свойств рассеивающих центров, в частности их структуры и взаимодействия между собой. (При рассеянии поляризованного света происходит и его деполяризация — уменьшение степени П. с.) В определённых условиях сильно поляризовано люминесцентное свечение, особенно при возбуждении его поляризованным светом. П. с. весьма чувствительна к величине напряжённости и ориентации электрических и магнитных полей; в сильных полях компоненты, на которые расщепляются спектральные линии испускания, поглощения и люминесценции газообразных и конденсированных систем, оказываются поляризованными.

Одним из эффектов интерференции поляризованных лучей света является хроматическая П. с.

Характерная для всех интерференционных явлений зависимость от длины волны ("цвета") излучения приводит при этой "П. с." (как показывает само название) к окрашиванию интерференционной картины, если исходный поток был белым светом. Обычная схема получения картины хроматической П. с. в параллельных лучах приведена на рис. 3. В зависимости от разности хода обыкновенного и необыкновенного лучей, приобретаемой в двулучепреломляющей пластинке, наблюдатель видит эту пластинку (в свете, выходящем из анализатора) тёмной или светлой в монохроматическом свете либо окрашенной — в белом. Если пластинка неоднородна по толщине или по показателю преломления, её участки, в которых эти параметры одинаковы, видны соответственно одинаково тёмными или светлыми либо одинаково окрашенными. Линии одинаковой цветности называют изохромами. Схема для наблюдения хроматической П. с. в сходящихся лучах показана на рис. 4, а получаемые при этом картины — на рис. 5.

Особенности взаимодействия поляризованного света с веществом обусловили его исключительно широкое применение в научных исследованиях кристаллохимической и магнитной структуры твёрдых тел, строения биологических объектов (например, поляризационная микроскопия, см. Микроскоп), состояний элементарных излучателей и их отдельных центров, ответственных за квантовые переходы, для получения информации о чрезвычайно удалённых (в частности, астрофизических) объектах.

17.1 Вращающий момент, момент инерции.

Действие силы, обуславливающее вращение тела, зависит от ее значения и расстояния то точки ее приложения до оси вращения. Вращательный момент- произведение силы на длину плеча от оси на направление силы. M=F*l, где F - сила, l - плечо, M - момент.

При вращательном движении нужно учитывать не только силы, но и их направления. Если ур-е 2-го закона динамики для вращающегося тела сопоставить с 2-м законом Ньютона, то видно, что роль силы выполняет момент, роль массы - момент инерции. I=mr. M=IE, I- момент инерции.

Действ.сила F может быть разложена тангенциальн.,кото.обеспечивает тангенц.ускорение, нормальным, кот.обеспеч.центростремительн.ускорение и на тангенциальн.не влияет. Согласно 2-ому закону: .

Чтобы найти момент инерции сложного вращающ.тела, необходимо просуммировать момент инерции всех его точек.

17.2.Постоянный электрический ток. Ток проводимости.

Электрический ток – упорядоченное направленное дв-е заряженных частиц. За направление тока условно принимается направление дв-я положительных зарядов. Различают несколько видов электрического тока:1)если заряженное тело перемещается в пространстве, то заряды будут перемещаться вместе с ним – конвекционный.2)если внутри какого-то тела упорядоченно перемещается огромное число заряженных частиц вследствие того, что в нём создаётся электрическое поле – ток проводимости.3) если электрические заряды внешнего поля движутся в вакууме - эмисионный.

Электрический ток, проходящий через поверхность, характеризуется силой тока. Сила тока- величина, численно равная количеству электричества, переносимого через площадь сечения в единицу времени: I=dq/dt. Если за любые равные промежутки времени через любое сечение проводника проходят одинаковые количества электричества и направление движения зарядов не изменяется, то такой ток называется постоянным: I=q/t. Если ток изменяется с течением времени, он является переменным. Сила тока измеряется в Амперах (А). Распределение тока по сечению проводника характеризуется плотностью тока: j=dI/dS. Если ток постоянный, его плотность одинакова во всех точках: j=I/S=a/S*t (А/м²). Плотность тока j – векторная величина, направленная вдоль тока и численно равная количеству электричества, протекающего за единицу времени через единицу площади, ориентированной перпендикулярно току.

17.3.Основн.фотометрич.величины

Световой поток хар=ет поток лучистой энергии.Качеств.оценку светопотока Т проводят с пом.зрительного восприятия.Однако глаз имеет разн.чувствительн.к разн.видам волн,наиб.чувств.к сине-зел.спектру (ок550нм). Если видимость полосы 550принять за ед., то видимость наз.Коэф.Видимости. Световой поток опр-ют соотн-ем: Ф=Е(лямда)*V(лямда), где Е-мощн.светов.потока в нек. Интерв.длин волн. V(лямда)-коэф.видимости этого интерв. Светов.поток измер-ся в Люненах Ф[лн]. Источн.света хар-ся силой света,т.к. точечн.источн.излуч.свет во всех направл.одинаково,то световой поток опр-ют Ф=4пи*I,где I-cила света,в канделах[КД/м2]. Светимость-отношение полного светов.потока,испускаемого пов-ю к площади этой поверхн.Измер.в Лм/м2. Освещенность поверхн-велич.,равная отнош.светов.потока нормально падающ.на пов.к ее площ. T=Ф/S [лК]. Если известна сила источн.света,кот.освещает пов-ть на нек.расст,то освещ.м-но опред.по ф-ле Е=(I/L2)*сosЛ,гдеL-расст.м-ду пов.и источн.,Л-угол м-ду нормалью пов.и направл.угла.

18.1.Термодинамические параметры.

Законы термодинамики рименяются к термодинам.сис-мам ( - группа тел, для кот.свойственны пр-сы перехода теплоты в др.виды энергии и обратно). Термодин.сис-ма – сов-ть множества тел, облад.кинетич., потенц. и внутрен. энергией. Она складывается из кинет. (дв-я тел), потенциальн.(взаим-я), энергий коллебат.дв-я, энергий электрон.оболочек, энергий электростатич.и гравитацион.полей. Изм-е состояния сис-мы обычно переходит от передачи энергии от одного тела к др. Сов-ть тел, состояние кот.постоянно может изм-ся, обычно наз-ют пр-сом. Пр-сы: равновесные (при кот.температура, давление и плотность одинаковы во всех точках сис-мы) и неравновесные. Термодинамич.параметры – такие, с пом.кот.описыв.состояние сис-мы (темп.,давл.,плотность).

Плотность р численно равна отношению массы однородного тела к его объему, т. е.р=т/V.

Обратная ей величина выражает объем единицы массы, или удельный объем

V= V/т.

Давление – величина, численно равная силе, действ.на ед-цу площади.

р=F/S.

Температура тела t — это термодинамическая величина, харак­теризующая состояние термодинамического равновесия макроскопи­ческой системы. Температура одинакова для всех частей изолирован­ной системы, находящейся в состоянии термодинамического равно­весия.

При оценке температуры используются две шкалы — шкала Цель­сия и шкала Кельвина (абсолютная шкала).

К термодинам.параметрам относят так же кол-во в-ва и молекул.массу.

18.2.Конденсаторы. Основные виды конденсаторов.

Конденсатор – система из 2 проводников (обкладок), разделённых слоем изолятора, толщина изолятора должна быть мала по сравнению с площадью обклада. Ёмкость такой сис-мы проводников значительно больше ёмкости каждого из них в отдельности. На обкладках накапливаются одинаковые по модулю, но противоположные по знаку заряды. Электрическое поле сосредоточено в зазоре между обкладками является равномерным. Неравномерностью краевых эффектов можно пренебречь. Ёмкость конденсатора- величина равная отношению заряда, накопленная на обкладках, на разность потенциалов между ними: C=q/∆fi=q/U

Конденсаторы могут быть различных типов: плоские, цилиндрические, сферические, многослойные. 1. Цилиндрический конденсатор представляет собой два проводящих коаксиальных цилиндра: C=4π*ε*ε₀*l/ln(r₂/r₁) 2. Сферический конденсатор представляет 2 концентрические сферы, с некоторыми радиусами: C=4π*ε*ε₀*r₁*r₂/r₂-r₁3. Плоский конденсатор две плоские параллельные пластины одинаковой площади S, расположенные на расстоянии d друг от друга. C=ε*ε₀*S/d 4. Многослойный конденсатор является вариантом плоского и представляет n-ое кол-во электродов, находящиеся на одинаковых расстояниях друг от друга. C=n*ε*ε₀*S/d, где n – кол-во зазоров между обкладками.

Конденсатором присуще ещё 1 характеристика, она связана с потерями. Имеют места активные потери энергии. Эти потери связаны с разогревом диэлектрического поля, затрат энергии на поляризацию диэлектриков, а также с потерями за счёт протекания тока через диэлектрик. Эти потери принято характеризовать tg угла диэлектрических потерь. tg =1/2πfRC, где R – сопротивление конденсатора, f- частота, C- ёмкость.

18.3.ДИФРАКЦИЯ СВЕТА

Явление диф-ии подтверждает волновую природу света. Диф-ия света всегда сопровождается интерференцией дифрагированных лучей. Дифракцией наз отклонение света от прямолинейного распространения в однород среде,когда свет, огибая препятствия,заходит в область геом тени.

Диф-ия возник в том случае,когда фронт волны не явл безграничным, а частично экранирован.

Анализ явления диф-ии света осущ-ся на основе принципа Гюйгенса и законов интерф-ии. Получило название принципа Гюйгенса-Френеля.

Согласно принципу Гюйгенса,каждую точку фронта можно рассматривать как самостоятельный источник колебаний. Френель дополнил принцип,введя представления о том,что волновое возмущение в любой точке пространства можно рассматривать как результат инт-ии вторичных волн от фиктивных источников,на кот разбивается волновой фронт.

Во всех точках фронта возникают элементарные сферические колебания, кот распространяются по всем направлениям. Амплитуда колебаний в этой точке опред векторной суммой амплитуд всех вторичных волн. Для опред-я результирующей амплитуды всех волн разбивают волн пов-ти на кольцевые зоны- метод зон Френеля. В рез на фронте волны появляются кольцевые зоны, кот наз зонами Френеля. На фронте получено несколько окружностей.

Т к лучи, идущие из крайних точек зоны, имеют разность хода в полволны, то колебания от этих 2х точек приходят в противоположной фазе. Для каждой точки 1ой зоны найдётся точка в соседней зоне с разностью хода в полволны. Поэтому, если число зон, кот укладываются в отверстии, чётное, то будёт тёмное пятно, если нечётное-светлое. Если отверстие открывает всего лишь одну зону или небольшое нечётное число зон, то амплитуда колебаний и интенсивность света будут больше, чем в случае отсутствия экрана с отверстием.

Ro=a²/λ доказано, что начиная с этого расстояния с увел его пучок света становится относ быстро расширяющимся вследствие явл дифракции.

Если отверстие освещается не монохром светом, а белым, то кольца имеют радужную окраску, тк число зон Френеля зависит от длины волны.

Диф-я от круглых отверстий наблюдается в том случае таких больших отверстий, как объективы телескопа и микроскопа, но решающее значение играют краевые эффекты. Светящаяся точка в следствии дифракции будет иметь изобр в виде центрального максимума, отражённого рядом светлых и тёмных колец.

При увел угла между лучами, идущими от звёзд, их диф-ные изображения в фокальной плоскости объектива могут быть видны раздельно.

Диф-ия от щели: щель освещается пучком││лучей, т е на щель падает узкая волна. Эта щель- множество точечных когерентных источников света.

19.1.Изопроцессы

Пр-сы, протек-щие в газах или др.сис-мах при каком-либо неизмененном параметре, наз-ют изопроцессом. Так, неизменному давлению соответствует изобарный процесс (закон Гей-Люссака, V/T=const, V= , где a – коэф.объемного расширения ), объёму – изохорный(p/T=const, P= ,где - темпер.коэф.давления), температуре - изотермический (закон Бойля-Мариотта, pV=const), энтропии – адиабатический(обмен с тепловой средой отсутствует, пример, термос; подчиняется закону Пуассона p =const, где - коэф.Пуассона).

Линии, изображающие данные процессы на какой-либо термодинамической диаграмме, называются изобара, изохора , изотерма и адиабата соответственно. Изопроцессы являются частными случаями политропного процесса.