diapazonas(iš lat. spektras- vaizdavimas, vaizdas) - yra bet kurio fizinio dydžio, apibūdinančio sistemą ar procesą, reikšmių rinkinys.
Dažnai vartojami virpesių dažnių spektro (pavyzdžiui, elektromagnetinio), energijų, impulsų ir dalelių masių spektro apibrėžimai. Spektras gali būti nenutrūkstamas ir diskretinis (nepertraukiamas).
– Tai elektromagnetinės spinduliuotės spektrai IR, matomajame ir UF bangų ilgio diapazonuose. Optiniai spektrai skirstomi į emisijos spektrus, sugerties spektrus (absorbcijos spektrus), sklaidos spektrus ir atspindžio spektrus.
Optiniai spektrai gaunami iš šviesos šaltinių skaidant jų spinduliuotę į bangos ilgius λ (arba dažniai v = c/ λ , arba bangų skaičiai 1/ λ =v/ c kurie dar vadinami v) naudojant spektrinius instrumentus. Spinduliuotės dažniniam pasiskirstymui apibūdinti įvedamas spektrinis spinduliuotės tankis aš (v), kuri yra lygi spinduliavimo intensyvumui aš, kuris patenka į vienetinį dažnio intervalą (spinduliavimo intensyvumą aš yra visų dažnių elektromagnetinės spinduliuotės srauto tankis). Spinduliavimo intensyvumas, kuris patenka į mažą spektrinį intervalą Δv, yra lygus aš (v) Δv... Susumavus tokias išraiškas visuose spektro dažniuose, gauname spinduliuotės srauto tankis aš.
Spektrų tipai.
Medžiagų spinduliuotės spektrinė sudėtis yra labai įvairi, tačiau nepaisant to, kiekvienas spektras yra suskirstytas į 3 tipus:
- nuolatiniai spektrai,
- linijos spektrai,
- dryžuoti spektrai.
Nuolatiniai spektrai arba nuolatiniai spektrai, kaip matyti iš eksperimentų, duoti kūnus, kurie yra kietoje ar skysta būsena arba labai suslėgtomis dujomis. Norint gauti nenutrūkstamą spektrą, kūnas turi būti įkaitintas iki aukštos temperatūros.
Nuolatinius spektrus lemia ne tik pačių atomų spinduliuotė, bet didele dalimi priklauso nuo atomų tarpusavio sąveikos.
Paveiksle matote intensyvumo spektrinio tankio priklausomybės kreivę šiluminė spinduliuotė stipriai juodo paviršiaus kūno dažnyje (spektre). Kreivė turi maksimalų dažnį v max, kuris priklauso nuo kūno temperatūros. Didėjant temperatūrai, maksimali spinduliuotės energija pereina į aukštesnius dažnius. Spinduliuotės energija, kuri patenka į labai mažą ( v → 0 ) ir labai didelis ( v → ∞ ) dažnis yra labai mažas. Ištisinis spektras atspindi kiekvieną bangos ilgį.
Linijų spektrai yra sudarytos iš atskirų spektro linijų, tai yra ženklas, kad medžiaga skleidžia tam tikro bangos ilgio šviesą tam tikrais labai siaurais spektro intervalais. Visos linijos yra riboto ilgio.
Linijiniai spektrai rodo visas medžiagas, esančias dujinėje atominėje (bet ne molekulinėje) būsenoje. Šiuo atveju išskiria atomai, kurie tarpusavyje nesąveikauja. Tai yra pagrindinis, pats elementariausias spektrų tipas.
Izoliuoti atomai skleidžia griežtai apibrėžtus bangos ilgius, būdingus tam tikram atomo tipui. Klasikinis pavyzdys linijinis spektras yra vandenilio atomo spektras.
Spektriniai modeliai vandenilio atomo spektre.
Šioje formulėje v- ne dažnis, kuris matuojamas s -1, bet bangos naujas skaičius, kuris yra lygus atvirkštinė vertė bangos ilgis 1/ λ ir kuris matuojamas m - 1.
Nustatyti kitų vandenilio atomo eilučių spinduliavimo dažnius, o ne dviejų formulės pirmosios trupmenos vardiklyje 
reikia pakeisti skaičius 1, 3, 4, 5.
Žemesnių energijos lygių skaičiai, į kuriuos pereinant iš viršutinių lygių skleidžiamos atitinkamos serijos:
Juostos spektrai susideda iš atskirų juostelių, kurias skiria tamsūs tarpeliai. Pasitelkus labai gerą spektrinį aparatą, matyti, kad visos juostos susideda iš daugybės glaudžiai gulinčių linijų. Juostos spektrai išskiria molekules, kurios nėra surištos arba silpnai surištos viena su kita.
Molekuliniams spektrams stebėti, taip pat linijiniams spektrams stebėti naudojamas garų švytėjimas liepsnoje arba dujų išlydžio švytėjimas.
Absorbcijos spektrai taip pat skirstomi į 3 tipus (vientisus, linijinius ir dryžuotus), kaip emisijos spektrai. Šviesos sugertis taip pat priklauso nuo bangos ilgio. Taigi raudonas stiklas perduoda bangas, atitinkančias raudoną šviesą ( λ ≈ 8 10 - 5 cm), o likusią dalį sugeria.
Dujos sugeria intensyviausią bangos ilgio šviesą, kurią skleidžia labai įkaitusioje būsenoje.
Taigi, jei praleisite balta šviesa per šaltas neišskiriančias dujas, tada ištisinio spinduliuotės spektro fone atsiras tamsios linijos. Tai yra absorbcijos linijos, kurios susidaro kartu sugerties spektras.
Spektrai, gauti iš savaime šviečiančių kūnų, vadinami emisijos spektrais. Tiesioginis stebėjimas o spektrų nuotraukos rodo, kad emisijos spektrai yra trijų tipų: vientisieji, linijiniai ir dryžuoti.
Nuolatiniai spektrai (žr. spalvotą galutinį popierių, d) gaunami iš šviečiančios kietosios medžiagos ir skysti kūnai dėl jų šildymo.
Linijiniai spektrai (žr. spalvinį popierių, e) susideda iš siaurų skirtingų spalvų linijų, atskirtų tamsiomis erdvėmis. Tokie spektrai dažnai gaunami iš šviečiančių dujų arba garų.
Dujų švytėjimas gali atsirasti dėl prasiskverbimo pro jį elektros... Pastačius stiklinį vamzdelį su tiriamosiomis dujomis prieš spektroskopo plyšį ir leidžiant per dujas elektros srovę, tiriamas dujų emisijos spektras.
Tiesinius garų ir dujų spektrus taip pat galima gauti, kai jie kaitinami, pavyzdžiui, degiklio liepsnoje. Lygiai taip pat galima gauti linijinius spektrus medžiagų, kurios normaliomis sąlygomis yra kietos arba skystos būsenos. Tam į liepsną įvedami kietųjų dalelių arba asbesto grūdeliai, sudrėkinti skysčiu dujinis degiklis... Degiklio liepsnoje garuojančios medžiagos suteikia linijinį spektrą. Kartais tokios medžiagos trukdo
elektros lanką ir, uždengę kaitinamuosius anglies elektrodus diafragma, stebėti ryškias linijas spektroskope silpnesnio ištisinio paties lanko spektro fone. Atkreipkite dėmesį, kad šviesos spektrinės linijos dažnai vadinamos emisijos linijomis.
Linijų spektrų tyrinėjimas įvairių medžiagų parodė, kad kiekvienas cheminis elementas suteikia savo linijinį spektrą, kuris nesutampa su kitų elementų spektrais. Cheminių elementų linijų spektrai skiriasi spalva, padėtimi ir atskirų šviesos linijų skaičiumi. Specifinis kiekvienam cheminis elementas linijos gaunamos ne tik matomoje, bet ir infraraudonojoje bei ultravioletinėje spektro dalyse. Linijų spektrų tyrimas pirmą kartą buvo atliktas 1854-1859 m. Vokiečių mokslininkai G. Kirchhoffas ir R. Bunsenas.
Linijiniai spektrai susidaro spinduliuojant atskirus cheminių elementų atomus, nesusijusius su molekulėmis. Ši spinduliuotė yra susijusi su procesais, vykstančiais atomų viduje. Linijų spektrų tyrimas leido nustatyti struktūrą elektroniniai apvalkalaiįvairių cheminių elementų atomai.
Dryžuoti spektrai susideda iš šviesių juostelių, atskirtų tamsiomis erdvėmis (žr. 34.12 pav., kur parodytas jodo garų spektras, ir spalvotas galinis popierius, g). Juostos spektrai susidaro skleidžiant molekules. Žiūrint per didelės raiškos spektroskopą, juostos yra suskirstytos į eilę linijų.
Radiacijos rūšys
Šilumos spinduliavimas – spinduliuotė, kai atomų energijos praradimas skleidžiant šviesą kompensuojamas spinduliuojančio kūno atomų (ar molekulių) šiluminio judėjimo energija. Šilumos šaltinis yra saulė, kaitrinė lempa ir kt.
Elektroliuminescencija(iš lotynų kalbos liuminescencija - "švytėjimas") - išmetimas dujose kartu su švytėjimu. Šiaurės pašvaistė yra elektroliuminescencijos apraiška. Naudojamas reklaminiuose vamzdeliuose.
Katodoliuminescencija– kietųjų kūnų švytėjimas, kurį sukelia jų bombardavimas elektronais. Jos dėka šviečia televizorių katodinių lempų ekranai.
Chemiliuminescencija– šviesos emisija kai kuriuose cheminės reakcijos vyksta kartu su energijos išlaisvinimu. Tai galima pastebėti pavyzdyje su ugniagesiu ir kitais gyvais organizmais, kurie turi savybę švytėti.
Fotoliuminescencija– kūnų švytėjimas, tiesiogiai veikiamas juos nukritusios radiacijos. Pavyzdys yra šviečiantys dažai, kurie dengia Kalėdinės dekoracijos, jie skleidžia šviesą po apšvitinimo. Šis reiškinys plačiai naudojamas fluorescencinėse lempose.
Kad atomas pradėtų spinduliuoti, jam reikia perduoti tam tikrą energiją. Spinduliuodamas atomas praranda gautą energiją, o nuolatiniam medžiagos švytėjimui būtinas energijos įtekėjimas į jo atomus iš išorės.
Spektrai
Juostos spektrai
Dryžuotas spektras susideda iš atskirų juostelių, atskirtų tamsiais tarpais. Su pagalba labai geras spektrinį aparatą, galite pastebėti, kad kiekviena juosta yra daugybės labai glaudžiai išdėstytų linijų rinkinys. Skirtingai nuo linijinių spektrų, juostinius spektrus sukuria ne atomai, o molekulės, kurios nėra surištos arba silpnai surištos viena su kita.
Molekuliniams spektrams stebėti, taip pat linijiniams spektrams stebėti dažniausiai naudojamas garų švytėjimas liepsnoje arba dujų išlydžio švytėjimas.
Spektrinė analizė
Spektrinė analizė – objekto sudėties kokybinio ir kiekybinio nustatymo metodų rinkinys, pagrįstas medžiagos sąveikos su spinduliuote spektrų, įskaitant elektromagnetinės spinduliuotės, akustinių bangų, masės ir energijos pasiskirstymo spektrus, tyrimu. elementariosios dalelės ir kt.. Priklausomai nuo analizės tikslų ir spektrų tipų, yra keletas spektrinės analizės metodų. Atominė ir molekulinė spektrinė analizė leidžia nustatyti atitinkamai elementinę ir molekulinę medžiagos sudėtį. Taikant emisijos ir sugerties metodus, sudėtis nustatoma pagal emisijos ir sugerties spektrus. Masių spektrometrinė analizė atliekama remiantis atominių ar molekulinių jonų masės spektrais ir leidžia nustatyti objekto izotopinę sudėtį. Paprasčiausias spektrinis aparatas yra spektrografas.
Prizminio spektrografo schema
Istorija
Tamsios linijos ant spektrinių juostelių buvo pastebėtos jau seniai (pavyzdžiui, jas pastebėjo Wollastonas), tačiau pirmasis rimtas šių linijų tyrimas buvo atliktas tik 1814 m., Juozapas Fraunhoferis. Jo garbei efektas buvo pavadintas „Fraunhoferio linijomis“. Fraunhoferis nustatė eilučių padėties stabilumą, sudarė jų lentelę (iš viso suskaičiavo 574 eilutes), kiekvienai priskyrė raidinį ir skaitmeninį kodą. Ne mažiau svarbi buvo jo išvada, kad linijos nėra siejamos nei su optine medžiaga, nei su žemės atmosfera, o yra natūrali charakteristika. saulės šviesa... Panašių linijų jis aptiko dirbtinuose šviesos šaltiniuose, taip pat Veneros ir Sirijaus spektruose.
Fraunhoferio linijos
Norėdami išbandyti metodą 1868 m., Paryžiaus mokslų akademija surengė ekspediciją į Indiją, kur saulės užtemimas... Ten mokslininkai atrado: visos tamsios linijos užtemimo metu, kai radiacijos spektras pakeitė Saulės vainiko sugerties spektrą, kaip ir buvo prognozuota, tamsiame fone tapo ryškios.
Pamažu buvo aiškinamasi kiekvienos iš linijų prigimtis, ryšys su cheminiais elementais. 1860 m. Kirchhoffas ir Bunsenas atrado cezį taikydami spektrinę analizę, o rubidį 1861 m. O helis buvo atrastas Saulėje 27 metais anksčiau nei Žemėje (atitinkamai 1868 ir 1895).
Veikimo principas
Kiekvieno cheminio elemento atomai turi griežtai apibrėžtus rezonanso dažnius, dėl kurių būtent šiais dažniais jie skleidžia arba sugeria šviesą. Tai lemia tai, kad spektroskope ant spektro linijos (tamsios arba šviesios) matomos tam tikros vietos charakteristika kiekvienai medžiagai. Linijų intensyvumas priklauso nuo medžiagos kiekio ir jos būsenos. Atliekant kiekybinę spektrinę analizę, tiriamos medžiagos kiekis nustatomas pagal santykinį arba absoliutų spektro linijų ar juostų intensyvumą.
Optinė spektrinė analizė pasižymi santykiniu įgyvendinimo paprastumu, nebuvimu kompleksinis paruošimas mėginių analizei, analizei reikalingas nedidelis medžiagos kiekis (10-30 mg). didelis skaičius elementai. Atominiai spektrai (absorbcija arba emisija) gaunami paverčiant medžiagą į garų būseną, kaitinant mėginį iki 1000–10000 °C. Kibirkštis, kintamos srovės lankas naudojama kaip atomų sužadinimo šaltiniai atliekant laidžių medžiagų emisijos analizę; mėginys dedamas į vieno iš anglies elektrodų kraterį. Tirpalų analizei plačiai naudojama įvairių dujų liepsna arba plazma.
Elektromagnetinės spinduliuotės spektras
Elektromagnetinės spinduliuotės savybės. Skirtingo bangos ilgio elektromagnetinė spinduliuotė turi gana daug skirtumų, tačiau visos jos – nuo radijo bangų iki gama spinduliuotės – yra tos pačios fizinės prigimties. Visų tipų elektromagnetinė spinduliuotė didesnėje arba mažesnis laipsnis pasižymi bangoms būdingomis trukdžių, difrakcijos ir poliarizacijos savybėmis. Tuo pačiu metu visų tipų elektromagnetinė spinduliuotė turi didesnių ar mažesnių kvantinių savybių.
Visai elektromagnetinei spinduliuotei būdingi jų atsiradimo mechanizmai: elektromagnetines bangas bet kurio bangos ilgio gali atsirasti pagreitinto judėjimo metu elektros krūviai arba molekulėms, atomams ar atomų branduoliams pereinant iš vienos kvantinės būsenos į kitą. Harmoninius elektros krūvių virpesius lydi elektromagnetinė spinduliuotė, kurios dažnis lygus krūvių virpesių dažniui.
Radio bangos. Kai vibracijos, kurių dažnis yra nuo 10 5 iki 10 12 Hz, atsiranda elektromagnetinė spinduliuotė, kurios bangos ilgiai svyruoja nuo kelių kilometrų iki kelių milimetrų. Ši elektromagnetinės spinduliuotės skalės dalis reiškia radijo bangų diapazoną. Radijo bangos naudojamos radijo ryšiui, televizijai ir radarams.
Infraraudonoji spinduliuotė. Elektromagnetinė spinduliuotė, kurios bangos ilgis mažesnis nei 1-2 mm, bet didesnis kaip 8 * 10 -7 m, t.y. esantys tarp radijo bangų diapazono ir matomos šviesos diapazono, vadinami infraraudonaisiais spinduliais.
Infraraudonąją spinduliuotę skleidžia bet koks įkaitęs kūnas. Infraraudonosios spinduliuotės šaltiniai yra orkaitės, vandens šildymo baterijos, elektros kaitrinės lempos.
Specialių prietaisų pagalba infraraudonoji spinduliuotė gali būti paverstas matoma šviesa ir įkaitusių objektų vaizdais visiškoje tamsoje. Infraraudonoji spinduliuotė naudojama dažytiems gaminiams, pastatų sienoms, medžiui džiovinti.
Matoma šviesa.Matoma šviesa (arba tiesiog šviesa) reiškia spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra maždaug nuo 8 * 10 -7 iki 4 * 10 -7 m, nuo raudonos iki violetinės šviesos.
Šios elektromagnetinės spinduliuotės spektro dalies reikšmė žmogaus gyvenime yra nepaprastai didelė, nes žmogus beveik visą informaciją apie jį supantį pasaulį gauna regėjimo pagalba. Šviesa yra būtina žaliųjų augalų vystymosi sąlyga, taigi ir gyvybės egzistavimo Žemėje sąlyga.
Ultravioletinė radiacija. 1801 metais vokiečių fizikas Johannas Ritteris (1776–1810), tyrinėdamas spektrą, atrado, kad
Elektromagnetinė spinduliuotė, kuri yra nematoma akims ir kurios bangos ilgis yra trumpesnės nei violetinės šviesos, vadinama ultravioletine spinduliuote. Ultravioletinė spinduliuotė reiškia elektromagnetinę spinduliuotę, kurios bangos ilgis yra nuo 4 * 10 -7 iki 1 * 10 -8 m.
Ultravioletinė spinduliuotė gali sunaikinti patogenines bakterijas, todėl ji plačiai naudojama medicinoje. Ultravioletinė spinduliuotė saulės šviesoje sukelia biologiniai procesai vedantis į žmogaus odos patamsėjimą – saulės nudegimą.
Dujų išlydžio lempos medicinoje naudojamos kaip ultravioletinės spinduliuotės šaltiniai. Tokių lempų vamzdeliai pagaminti iš kvarco, kuris yra skaidrus ultravioletiniams spinduliams; todėl šios lempos vadinamos kvarcinėmis lempomis.
rentgeno spinduliai. Jei vakuuminiame vamzdyje tarp įkaitusio katodo, skleidžiančio elektroną ir anodo, veikiama pastovi kelių dešimčių voltų įtampa, tada elektronai pirmiausia bus pagreitinti elektrinio lauko, o tada sąveikaudami anodo medžiagoje smarkiai sulėtins. su savo atomais. Sulėtėjus greitiems elektronams medžiagoje arba vykstant elektronų perėjimui, ant vidinių atomų apvalkalų kyla elektromagnetinės bangos, kurių bangos ilgis yra trumpesnis nei ultravioletinės spinduliuotės. Šią spinduliuotę 1895 metais atrado vokiečių fizikas Vilhelmas Rentgenas (1845-1923). Elektromagnetinė spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra nuo 10 -14 iki 10 -7 m, vadinama rentgeno spinduliais.
Rentgeno spindulių gebėjimas prasiskverbti per storus medžiagos sluoksnius naudojamas ligoms diagnozuoti Vidaus organai asmuo. Technologijoje rentgeno spinduliai naudojami įvairių gaminių, suvirinimo siūlių vidinei struktūrai valdyti. Rentgeno spinduliai turi stiprų biologinį poveikį ir yra naudojami tam tikroms ligoms gydyti. Gama spinduliuotė. Gama spinduliuote vadinama elektromagnetine spinduliuote, kurią skleidžia sužadinti atomo branduoliai ir atsirandanti dėl elementariųjų dalelių sąveikos.
Gama spinduliuotė- trumpiausias elektromagnetinės spinduliuotės bangos ilgis (<10 -10 м). Его особенностью являются ярко выраженные корпускулярные свойства. Поэтому гамма-излучение обычно рассматривают как поток частиц - гамма-квантов. В области длин волн от 10 -10 до 10 -14 и диапазоны рентгеновского и гамма-излучений перекрываются, в этой области рентгеновские лучи и гамма-кванты по своей природе тождественны и отличаются лишь происхождением.
Vienspalvių komponentų rinkinys spinduliuotėje vadinamas spektras.
Emisijos spektrai
Medžiagų spinduliuotės spektrinė sudėtis yra labai įvairi. Tačiau, nepaisant to, visi spektrai, kaip rodo patirtis, gali būti suskirstyti į tris tipus.
Nuolatiniai spektrai
Nepertraukiamas spektrasyra ištisinė kelių spalvų juostelė.
Balta šviesa turi nuolatinis spektras. Saulės arba lanko lempos spektras yra ištisinis. Tai reiškia, kad spektre pateikiami visi bangos ilgiai. Spektro lūžių nėra, o spektrografo ekrane matosi vientisa įvairiaspalvė juostelė.
Ištisiniai (arba ištisiniai) spektrai, kaip rodo patirtis, duoda kietos arba skystos būsenos kūnus, taip pat labai suslėgtas dujas. Norint gauti nenutrūkstamą spektrą, kūnas turi būti įkaitintas iki aukštos temperatūros. Aukštos temperatūros plazma taip pat suteikia nuolatinį spektrą. Plazma daugiausia skleidžia elektromagnetines bangas, kai elektronai susiduria su jonais.
Nepertraukiamo spektro prigimtį ir patį jo egzistavimo faktą lemia ne tik atskirų skleidžiančių atomų savybės, bet ir stipriai priklauso nuo atomų tarpusavio sąveikos.
Spinduliuotė iš šaltinių, kuriuose šviesą skleidžia medžiagos atomai, turi diskretiškas spektras ... Jie skirstomi į:
1.linijinis
2.dryžuotas
Linijų spektrai
Linijų spektras susideda iš atskirų įvairaus ryškumo spalvotų linijų, atskirtų plačiomis tamsiomis juostelėmis.
Į blyškią dujinio degiklio liepsną įmeskime paprastosios valgomosios druskos tirpalu suvilgytą asbesto gabalėlį. Stebint liepsną pro spektroskopą, vos pastebimo nuolatinio liepsnos spektro fone mirksi ryškiai geltona linija. Šią geltoną liniją gamina natrio garai, kurie susidaro, kai stalo druskos molekulės suyra liepsnoje. Paveiksle taip pat pavaizduoti vandenilio ir helio spektrai. Tokie spektrai vadinami linijiniais spektrais. Linijinio spektro buvimas reiškia, kad medžiaga skleidžia šviesą tik labai specifiniais bangos ilgiais (tiksliau, tam tikrais labai siaurais spektro intervalais).
Linijiniai spektrai rodo visas medžiagas, esančias dujinėje atominėje (bet ne molekulinėje) būsenoje. Šiuo atveju atomai skleidžia šviesą, kuri tarpusavyje praktiškai nesąveikauja. Tai yra pats pagrindinis, pagrindinis spektrų tipas.
Izoliuoti atomai skleidžia griežtai apibrėžtus bangos ilgius.
Paprastai linijiniams spektrams stebėti naudojamas medžiagos garų švytėjimas liepsnoje arba dujų išlydžio švytėjimas mėgintuvėlyje, užpildytame tiriamosiomis dujomis.
Didėjant atominių dujų tankiui, atskiros spektro linijos plečiasi, o galiausiai labai suspaudus dujas, kai atomų sąveika tampa reikšminga, šios linijos persidengia viena su kita, sudarydamos ištisinį spektrą.
Juostos spektrai
Dryžuotas spektras susideda iš atskirų juostelių, atskirtų tamsiais tarpais.
Turint labai gerą spektrinį aparatą, galima pastebėti, kad kiekviena juosta yra daugybės labai glaudžiai išdėstytų linijų rinkinys. Skirtingai nuo linijų spektrų sukuriami dryžuoti spektrai ne atomai, o molekulės, kurios nėra surištos arba silpnai surištos viena su kita.
Molekuliniams spektrams stebėti, taip pat linijiniams spektrams stebėti dažniausiai naudojamas garų švytėjimas liepsnoje arba dujų išlydžio švytėjimas.
Absorbcijos spektrai
Visos medžiagos, kurių atomai yra sužadintos būsenos, skleidžia šviesos bangas, kurių energija tam tikru būdu pasiskirsto bangos ilgiais. Medžiagos šviesos sugertis taip pat priklauso nuo bangos ilgio. Taigi raudonas stiklas praleidžia bangas, atitinkančias raudoną šviesą, o sugeria visas kitas.
Jei balta šviesa praleidžiama per šaltas, neskleidžiančias dujas, ištisinio šaltinio spektro fone atsiranda tamsios linijos. Tai bus sugerties spektras.
Absorbcijos spektrasžymi tamsias linijas nuolatinio šaltinio spektro fone.
Dujos intensyviausiai sugeria būtent tų bangų ilgių šviesą, kurią skleidžia labai įkaitusioje būsenoje. Tamsios linijos ištisinio spektro fone yra sugerties linijos, kurios kartu sudaro sugerties spektrą.
Yra ištisinės, linijinės ir juostinės sugerties spektrai.
Įvairios elektromagnetinės spinduliuotės rūšys, jų savybės ir praktinis pritaikymas.
Elektromagnetinių bangų skalė. Ribos tarp skirtingų diapazonų yra savavališkos.
Žemo dažnio vibracijos.
Nuolatinė srovė – dažnis ν = 0 - 10 Hz.
Oro triukšmas ir kintamoji srovė – dažnis ν = 10 - 10 4 Hz
Radio bangos.
Dažnis ν = 10 4 - 10 11 Hz
Bangos ilgis λ = 10 -3 - 10 3 m
Gauta naudojant virpesių grandines.
Savybės.
Skirtingų dažnių ir skirtingų bangų ilgių radijo bangas nevienodai sugeria ir atspindi terpės, pasižyminčios difrakcijos ir trukdžių savybėmis.
Taikymas.
Radijo ryšys, televizija, radaras.
Infraraudonoji spinduliuotė.
Dažnis ν = 3 10 11 - 4 10 14 Hz
Bangos ilgis λ = 8 · 10 -7 - 2 · 10 -3 m
Išskiria atomai ir medžiagos molekulės.
Infraraudonąją spinduliuotę skleidžia visi kūnai esant bet kokiai temperatūrai. Žmogus skleidžia elektromagnetines bangas λ ≈ 9 · 10 -6 m.
Savybės.
- Praeina per kai kuriuos nepermatomus kūnus, taip pat per sniegą, lietų, miglą.
- Sukuria cheminį poveikį fotografinėms plokštėms.
- Sugeria medžiaga, ją įkaitina.
- Germanyje sukelia vidinį fotoelektrinį efektą.
- Nematomas.
- Gali trukdyti ir difrakcijos reiškinius.
- Įrašyta šiluminiais metodais, fotoelektriniais ir fotografiniais.
Taikymas.
Jie gauna objektų vaizdus tamsoje, naktinio matymo prietaisus, rūke. Jie naudojami kriminalistikoje, fizioterapijoje. pramonėje dažytų gaminių, pastatų sienų, medienos, vaisių džiovinimui.
Matoma spinduliuotė.
Dalis akies suvokiamos elektromagnetinės spinduliuotės (nuo raudonos iki violetinės).
Dažnis ν = 4 10 14 - 8 10 14 Hz
Bangos ilgis λ = 8 · 10 -7 - 4 · 10 -7 m
Savybės.
Atspindi, lūžta, veikia akį, geba sklaidos, trukdžių, difrakcijos reiškinius.
Ultravioletinė radiacija.
Dažnis ν = 8 10 14 - 3 10 15 Hz
Bangos ilgis λ = · 10 -8 - 4 · 10 -7 m(bet mažiau nei violetinė šviesa)
Šaltiniai: dujų išlydžio lempos su kvarciniais vamzdžiais (kvarcinės lempos).
Jį skleidžia visos kietosios medžiagos, kurių t> 1000 ° С, taip pat šviečiantys gyvsidabrio garai.
Savybės.
- Didelis cheminis aktyvumas (sidabro chlorido skaidymas, cinko sulfido kristalų liuminescencija).
- Nematomas.
- Naikina mikroorganizmus.
- Mažomis dozėmis jis turi teigiamą poveikį žmogaus organizmui (saulės nudegimas), tačiau didelėmis dozėmis turi neigiamą biologinį poveikį: keičia ląstelių vystymąsi ir medžiagų apykaitą, veikia akis.
Taikymas.
Medicinoje, kosmetologijoje (soliariumas, įdegis), pramonėje.
rentgeno spinduliai.
Dažnis ν = 3 10 15 - 3 10 19 Hz
Bangos ilgis λ = · 10 -11 - 4 · 10 -8 m
Jie išspinduliuojami staigiai sulėtėjus elektronams, judantiems dideliu pagreičiu.
Gauta naudojant rentgeno vamzdelį: elektronai vakuuminiame vamzdyje pagreitinami elektrinio lauko aukštos įtampos pasiekę anodą, smūgio metu jie smarkiai sulėtėja. Stabdant elektronai juda su pagreičiu ir skleidžia trumpo ilgio (nuo 100 iki 0,01 nm) elektromagnetines bangas.
Savybės.
- Interferencija, rentgeno spindulių difrakcija ant kristalinės gardelės.
- Didelė įsiskverbimo galia.
- Švitinimas didelėmis dozėmis sukelia spindulinę ligą.
Taikymas.
Medicinoje (vidaus organų ligų diagnostika), pramonėje (įvairių gaminių, suvirinimo siūlių vidinės sandaros kontrolė).
Gama – spinduliavimas (γ – spinduliavimas).
Dažnis ν = 3 10 20 Hz ir aukščiau
Bangos ilgis λ = 3,3 · 10 -11 m
Šaltiniai: atomo branduolys(branduolinės reakcijos).
Savybės.
- Turi didžiulę prasiskverbimo galią.
- Jis turi stiprų biologinį poveikį.
Taikymas.
Medicinoje, gamyboje (γ – defektų nustatymas).
Medžiagų magnetines savybes lemia atomų arba elementariųjų dalelių (elektronų, protonų ir neutronų), sudarančių atomus, magnetinės savybės. Dabar nustatyta, kad magnetines savybes protonai ir neutronai yra beveik 1000 kartų silpnesni už elektronų magnetines savybes. Todėl medžiagų magnetines savybes daugiausia lemia elektronai, sudarantys atomus.
— Boilio dėsnis – Mariotė.
— Gėjų Lussaco dėsnis.
— Charleso įstatymas(Antrasis Gay-Lussac dėsnis, 1808 m.)
2. Akisžmogus yra kompleksas optinė sistema, kuri savo veikimu yra panaši į fotoaparato optinę sistemą. Scheminė akies struktūra parodyta fig. 1. Akis yra beveik rutulio formos ir apie 2,5 cm skersmens.Iš išorės padengta apsauginis apvalkalas 1 baltas- sklera. Priekinė skaidri 2 skleros dalis vadinama ragena. Tam tikru atstumu nuo jo yra pigmento spalvos rainelė 3. Rainelės anga yra vyzdys.
Priklausomai nuo krentančios šviesos intensyvumo, vyzdys refleksiškai keičia savo skersmenį nuo maždaug 2 iki 8 mm, tai yra, veikia kaip kameros diafragma. Tarp ragenos ir rainelės yra skaidrus skystis. Už vyzdžio yra lęšis 4 – elastingas į lęšį panašus korpusas. Specialus raumuo 5 tam tikrose ribose gali pakeisti lęšio formą, taip pakeisdamas jo optinę galią. Likusi akies dalis užpildyta stiklakūnio humoru. Galinė dalis akys – dugnas, jį dengia tinklinė membrana 6, kuri yra sudėtingas regos nervo 7 išsišakojimas su nervų galūnėlėmis – strypeliais ir kūgiais, kurie yra šviesai jautrūs elementai.
Objekto šviesos spinduliai, lūždami ties oro ir ragenos riba, prasiskverbia toliau pro lęšį (kintančią optinę galią turintį lęšį) ir sukuria vaizdą tinklainėje, atsiranda tikras sumažintas apverstas objektų vaizdas, kurį smegenys pataiso į tiesi linija. Ragena, skaidrus skystis, lęšiukas ir stiklakūnis sudaro optinę sistemą, kurios optinis centras yra maždaug 5 mm atstumu nuo ragenos.
Esant atsipalaidavusiam akies raumeniui, akies optinė galia yra maždaug 59 dioptrijos, esant maksimaliai raumenų įtampai – 70 dioptrijų. Pagrindinė akies, kaip optinio instrumento, savybė yra galimybė refleksiškai keisti akies optikos optinę galią, priklausomai nuo objekto padėties. Toks akies prisitaikymas prie stebimo objekto padėties pasikeitimo vadinamas akomodacija.
Akių akomodacijos plotą galima nustatyti pagal dviejų taškų padėtį:
Tolimas akomodacijos taškas nustatomas pagal objekto padėtį, kurio vaizdas tinklainėje gaunamas atpalaiduotu akies raumeniu. Įprastoje akyje tolimas akomodacijos taškas yra begalybėje.
Artimiausias akomodacijos taškas yra atstumas nuo nagrinėjamo objekto iki akies esant maksimaliai akies raumens įtempimui. Artimiausias normalios akies taškas yra 10 - 20 cm atstumu nuo akies. Šis atstumas didėja su amžiumi.
Be šių dviejų taškų, apibrėžiančių gyvenamojo ploto ribas, akis turi atstumą geriausia vizija, tai yra atstumas nuo objekto iki akies, kuriame patogiausia (be per didelio streso) nagrinėti objekto detales (pavyzdžiui, skaityti nedidelį tekstą). Įprastai manoma, kad šis atstumas normalioje akyje yra 25 cm. Esant regėjimo sutrikimui, tolimų objektų vaizdai atpalaiduotos akies atveju gali atsirasti prieš tinklainę (trumparegystė) arba už tinklainės (toliaregystė).
Kai kurių žmonių akys atsipalaidavusios sukuria objekto vaizdą ne tinklainėje, o priešais ją. Dėl to objekto vaizdas „susilieja“. Tokie žmonės nemato aiškiai nutolusių objektų, tačiau gali aiškiai matyti šalia esančius objektus. Tai pastebima, jei akies plotis didelis arba lęšiukas per daug išgaubtas (turi didelį išlinkimą). Tokiu atveju aiškus objekto vaizdas susidaro ne tinklainėje, o prieš ją. Šis regėjimo sutrikimas (defektas) vadinamas trumparegystė (kitaip trumparegystė).
Trumparegiams reikalingi akiniai su difuziniais lęšiais (neigiama optinė galia). Praėję pro tokį lęšį, šviesos spinduliai lęšiu sufokusuojami tiksliai į tinklainę. Todėl trumparegis, apsiginklavęs akiniais, gali matyti tolimus objektus, kaip ir normalaus regėjimo žmogus.
Kiti žmonės gerai mato tolimus objektus, bet negali atskirti tų, kurie yra šalia. Atsipalaidavus, už tinklainės gaunamas aiškus tolimų objektų vaizdas. Dėl to objekto vaizdas „susilieja“. Tai įmanoma, kai akies plotis nėra pakankamai didelis arba akies lęšiukas plokščias, tada žmogus aiškiai mato tolimus objektus, o arti – prastai. Šis regėjimo sutrikimas vadinamas toliaregystė.
Ypatinga toliaregystės forma yra toliaregystė arba presbiopija. Taip atsitinka todėl, kad su amžiumi mažėja lęšiuko elastingumas, o jauniems žmonėms jis nebesusitraukia. Toliaregiams gali padėti akiniai su renkančiais lęšiais (teigiama galia).
1. Tiesiosios šviesos sklidimo dėsnis: optiškai vienalytėje terpėje šviesa sklinda tiesia linija.
2. Šviesos atspindžio dėsnis: krintantys ir atsispindėję spinduliai, taip pat statmenas sąsajai tarp dviejų terpių, rekonstruotas spindulio kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje (kritimo plokštumoje). Atspindžio kampas γ lygus kampui kritimas α.
3. Šviesos lūžio dėsnis: krintantys ir lūžę spinduliai, taip pat statmenas dviejų terpių sąsajai, rekonstruotas spindulio kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje. Kritimo kampo α sinuso santykis su lūžio kampo β sinusu yra dviejų nurodytų terpių konstanta:
Pastovi vertė n yra vadinami santykinis rodiklis refrakcijos antroji aplinka, palyginti su pirmąja. Vidutinės lūžio rodiklis vakuumo atžvilgiu vadinamas absoliutus rodiklis refrakcijos.
Dviejų terpių santykinis lūžio rodiklis yra lygus santykiui jų absoliutus lūžio rodiklis:
n = n 2 / n 1
Atspindžio ir lūžio dėsniai paaiškinami bangų fizikoje. Remiantis bangų samprata, refrakcija yra bangos sklidimo greičio pasikeitimo, pereinant iš vienos terpės į kitą, pasekmė. Fizinė lūžio rodiklio reikšmė yra bangų sklidimo greičio pirmojoje terpėje υ 1 ir jų sklidimo antroje terpėje greičio santykis υ 2:
Absoliutus lūžio rodiklis yra lygus šviesos greičio santykiui c vakuume iki šviesos greičio υ terpėje:
Terpė, kurios absoliutus lūžio rodiklis mažesnis, vadinama optiškai mažiau tankia.
Kai šviesa pereina iš optiškai tankesnės terpės į optiškai mažiau tankią n 2
Kritimo kampui α = α pr sin β = 1; reikšmė sin α pr = n 2 / n 1< 1.
Jei antroji terpė yra oras (n2 ≈ 1), tada formulę patogu perrašyti į formą
Sinα pr = 1 / n
1. Pirmasis Niutono dėsnis... Jei jėgos neveikia kūno arba jų poveikis yra kompensuojamas, tai šis kūnas yra ramybės būsenoje arba tolygiai juda tiesiai.
Šiuolaikinėje fizikoje pirmasis Niutono dėsnis paprastai formuluojamas taip:
Yra tokios atskaitos sistemos, vadinamos inercinėmis, kurių atžvilgiu materialus taškas išlaiko savo greitį nepakitęs, jei jo neveikia kiti kūnai.
Vadinama kūnų savybė išlaikyti savo greitį, kai jo neveikia kiti kūnai inercija . Svoris kūnas yra kiekybinis jo inercijos matas. SI, jis matuojamas kilogramais.
Vadinamos atskaitos sistemos, kuriose įvykdytas pirmasis Niutono dėsnis inercinis ... Vadinami atskaitos rėmai, judantys inercinių su pagreičiu atžvilgiu neinercinis .
Galia- kiekybinis kūnų sąveikos matas. Jėga yra vektorinis dydis ir matuojamas niutonais (N). Jėga, kuri kūnui sukelia tokį patį poveikį kaip ir kelios vienu metu veikiančios jėgos, vadinama gaunamas šios jėgos.
Antra Niutono dėsnis... Kūno pagreitis yra tiesiogiai proporcingas kūnui veikiančioms jėgoms ir atvirkščiai proporcingas jo masei:
Jei du kūnai sąveikauja vienas su kitu, tai šių kūnų pagreičiai yra atvirkščiai proporcingi jų masėms.
Trečias Niutono dėsnis... Jėgos, kuriomis kūnai sąveikauja vienas su kitu, yra vienodo dydžio ir nukreiptos išilgai vienos tiesios linijos priešingomis kryptimis.
F 1 = -F 2
2. SRT atsiradimas.
SRT atsirado dėl Maxwello elektrodinamikos ir Niutono mechanikos prieštaravimo.
Galimos išeities iš prieštaravimo:
Reliatyvumo principo nesėkmė (H. Lorentz)
Maksvelo formulių nenuoseklumas (G. Hertz)
Klasikinių erdvės ir laiko sampratų atmetimas, reliatyvumo principo ir Maksvelo dėsnių išsaugojimas (A. Einšteinas)
Tai buvo trečiasis variantas, kuris pasirodė vienintelis teisingas. Ją nuosekliai plėtodamas A. Einšteinas atėjo prie naujų idėjų apie erdvę ir laiką. Pirmieji du būdai, kaip paaiškėjo, yra paneigiami eksperimentu.
Reliatyvumo teorija remiasi dviem postulatais.
1) Postulato samprata moksle
Fizikinės teorijos postulatas atlieka tą patį vaidmenį kaip aksioma matematikoje. Tai yra pagrindinis teiginys, kurio negalima logiškai įrodyti. Fizikoje postulatas yra eksperimentinių faktų apibendrinimo rezultatas.
2) SRT postulatai.
Einšteino reliatyvumo principas: visi gamtos procesai visuose IFR vyksta vienodai.
Antrasis postulatas: šviesos greitis vakuume yra vienodas visiems IFR. Tai nepriklauso nuo šaltinio greičio ar nuo šviesos signalo imtuvo greičio.
SRT pasekmės.
Vienalaikiškumo reliatyvumas: du erdviškai atskirti įvykiai, vienu metu vykstantys viename IRF, negali būti tuo pačiu metu kitame IRF.
Pereinant nuo vieno CO prie kito, įvykių seka gali kisti laike, tačiau priežasties-pasekmės įvykių seka visuose CO išlieka nepakitusi: pasekmė ateina po priežasties.
Vienalaikiškumo reliatyvumo priežastis yra signalų sklidimo greičio baigtinumas.
Atstumo reliatyvumas (reliatyvistinis kūno dydžio susitraukimas judančiame CO): judančio objekto ilgis sumažinamas judėjimo kryptimi.
l - kūno ilgis ramybės būsenoje;
l0 – judančio kūno ilgis;
υ – jo judėjimo greitis tam tikrame CO.
(Reliatyvistiniai yra efektai, stebimi esant judesio greičiui, artimam šviesos greičiui)
Objektų matmenys statmena judėjimo krypčiai kryptimi nesikeičia
Laiko intervalo reliatyvumas: judantis laikrodis sulėtėja.
τ0 yra laiko intervalas, išmatuotas ramybės laikrodžio FR, kai abu įvykiai įvyko tame pačiame erdvės taške.
τ – laiko intervalas tarp dviejų įvykių, matuojamas judančiu laikrodžiu.
Laikas pastoviu greičiu skrendančiame erdvėlaivyje slenka lėčiau nei „stacionarioje“ Žemėje. Tačiau astronautas niekaip negali pastebėti šių pokyčių, nes ir visi procesai laivo viduje, kurie galėtų būti laiko matavimo matuoklis, yra sulėtėję tuo pačiu požiūriu. Širdies plakimas ir visos kūno funkcijos taip pat vyksta lėčiau. Jei judėjimo greitis artėja prie šviesos greičio, tai kelionė iki Andromedos ūko užtruks 29 metus. Tačiau pagal žemiškąjį laikrodį praeis beveik 3 milijonai metų.
Reliatyvistinis greičių pridėjimo dėsnis (nukreiptas išilgai vienos linijos)
υ 1 - kūno greitis 1-ajame SS;
υ 2 - kūno greitis 2-ajame SS;
υ - 1-ojo CO judėjimo greitis, palyginti su 2-uoju.
At υ 1 , υ <<Su mes gauname υ 2 = υ 1 + υ , t.y. greičių pridėjimo dėsnis klasikinėje mechanikoje.
Jeigu υ = Su(t.y. kalbame apie šviesos sklidimą), gauname υ 2 = Su, kuris atitinka antrąjį SRT postulatą.
1. Jei kūnas metamas kampu į horizontą, tai skrendant jį veikia gravitacijos ir oro pasipriešinimo jėga. Jei pasipriešinimo jėga nepaisoma, lieka vienintelė jėga – gravitacijos jėga. Todėl dėl antrojo Niutono dėsnio kūnas juda pagreičiu, lygiu gravitacijos pagreičiui; pagreičio projekcijos koordinačių ašyse yra a x = 0, ir pas= -g.
Bet koks sudėtingas materialaus taško judėjimas gali būti pavaizduotas kaip nepriklausomų judesių išilgai koordinačių ašių perdanga, o skirtingų ašių kryptimi judėjimo tipas gali skirtis. Mūsų atveju skraidančio kūno judėjimas gali būti pavaizduotas kaip dviejų nepriklausomų judesių superpozicija: tolygus judėjimas horizontalia ašimi (X ašis) ir tolygiai pagreitintas judėjimas išilgai vertikalios ašies (Y ašis) (1 pav.) .
Todėl kūno greičio projekcijos laikui bėgant kinta taip:
Taigi kūno koordinatės keičiasi taip:
Pasirinkę kilmę, pradines koordinates
 |
(1) |
Išanalizuokime formules (1). Nustatykime mesto kūno judėjimo laiką. Norėdami tai padaryti, įveskite koordinates y lygus nuliui, nes tūpimo momentu kūno aukštis lygus nuliui. Iš čia gauname skrydžio laiką:
Skrydžio nuotolis gaunamas iš pirmosios formulės (1). Skrydžio nuotolis yra koordinatės reikšmė X skrydžio pabaigoje, t.y. lygiu laiku t 0... Pirmoje formulėje (1) pakeitę reikšmę (2), gauname: Antroji laiko reikšmė, kai aukštis lygus nuliui, lygi nuliui, atitinkančiam metimo momentą, t.y. ši reikšmė turi ir fizinę reikšmę.
Iš (1) lygčių galima gauti kūno trajektorijos lygtį, t.y. koordinačių susiejimo lygtis X ir adresu kūnas judėjimo metu.
Norėdami tai padaryti, turite išreikšti laiką nuo pirmosios (1) lygties:
ir prijunkite jį prie antrosios lygties. Tada gauname:
Ši lygtis yra judėjimo trajektorijos lygtis. Matyti, kad tai parabolės lygtis su šakomis žemyn, kaip rodo ženklas „-“ prieš kvadratinį žodį. Reikia turėti omenyje, kad metimo kampas α ir jo funkcijos čia tėra konstantos, t.y. pastovūs skaičiai.
Momentinis greitis bet kuriame trajektorijos taške nukreiptas trajektorijos liestinėje (žr. 1 pav.). greičio modulis nustatomas pagal formulę:
Taigi kūno, mesto kampu į horizontą arba horizontalia kryptimi, judėjimas gali būti laikomas dviejų nepriklausomų judesių - horizontalaus vienodo ir vertikalaus tolygiai pagreitinto (laisvo kritimo be pradinio greičio arba vertikaliai aukštyn mesto kūno judėjimo) rezultatu. ).
2. Branduolinė reakcija – tai atomo branduolio sąveikos su kitu branduoliu ar elementariąja dalele procesas, lydimas branduolio sudėties ir struktūros pasikeitimo bei antrinių dalelių arba γ kvantų išsiskyrimo.
Pirmąją branduolinę reakciją 1919 metais atliko E. Rutherfordas, atlikdamas protonų aptikimo branduolinio skilimo produktuose eksperimentus. Rutherfordas bombardavo azoto atomus alfa dalelėmis.
Branduolinėse reakcijose keli gamtosaugos įstatymai: impulsas, energija, kampinis momentas, krūvis. Be šių klasikinių dėsnių, branduolinėse reakcijose tvermės dėsnis vadinamasis barioninis krūvis (t.y. nukleonų – protonų ir neutronų – skaičius). Taip pat įvykdyta daugybė kitų išsaugojimo įstatymų, būdingų branduolinei fizikai ir elementariųjų dalelių fizikai.
Branduolinės reakcijos gali įvykti, kai atomai yra bombarduojami greitai įkrautomis dalelėmis (protonais, neutronais, α dalelėmis, jonais). Pirmoji tokio pobūdžio reakcija buvo atlikta naudojant didelės energijos protonus, gautus greitintuve 1932 m.:
 |
Tačiau praktiniam naudojimui įdomiausios yra reakcijos, vykstančios branduoliams sąveikaujant su neutronais. Kadangi neutronai neturi krūvio, jie gali laisvai prasiskverbti į atomo branduolius ir sukelti jų transformacijas. Neutronų sukeliamas reakcijas pirmasis ištyrė iškilus italų fizikas E. Fermis. Jis atrado, kad branduolines transformacijas sukelia ne tik greiti, bet ir lėti neutronai, judantys šiluminiu greičiu.
Branduolines reakcijas lydi energijos virsmai. Branduolinės reakcijos energijos išeiga yra kiekis
| K = (M A + M B - M C - M D) c 2 = Δ Mc 2 . |
kur M A ir M B – pradinių produktų masės, M C ir M D yra galutinių reakcijos produktų masė. Kiekis Δ M vadinamas masiniu defektu. Branduolinės reakcijos gali vykti, kai išsiskiria ( K> 0) arba su energijos absorbcija ( K < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |K|, kuris vadinamas reakcijos slenkstis .
Kad branduolinė reakcija turėtų teigiamą energijos išeigą, pradinių produktų branduoliuose esančių nukleonų savitoji surišimo energija turi būti mažesnė už specifinę nukleonų surišimo energiją galutinių produktų branduoliuose. Tai reiškia, kad ΔM reikšmė turi būti teigiama.
Branduolio dalijimasis yra procesas, kai atomo branduolys suskaidomas į du (rečiau tris) panašios masės branduolius, vadinamus dalijimosi fragmentais. Dėl dalijimosi gali atsirasti ir kitų reakcijos produktų: lengvųjų branduolių (daugiausia alfa dalelių), neutronų ir gama kvantų. Skilimas gali būti spontaniškas (spontaniškas) ir priverstinis (dėl sąveikos su kitomis dalelėmis, pirmiausia su neutronais). Sunkiųjų branduolių dalijimasis yra egzoterminis procesas, dėl kurio išsiskiria didelis kiekis energijos reakcijos produktų kinetinės energijos, taip pat spinduliuotės pavidalu. Branduolio dalijimasis yra energijos šaltinis branduoliniuose reaktoriuose ir branduoliniuose ginkluose.
Skirtingai nuo radioaktyvaus branduolių skilimo, kurį lydi α- arba β-dalelių emisija, dalijimosi reakcijos yra procesas, kurio metu nestabilus branduolys yra padalintas į du didelius panašios masės fragmentus.
1939 metais urano branduolių dalijimąsi atrado vokiečių mokslininkai O. Hahnas ir F. Strassmannas. Tęsdami Fermi pradėtus tyrimus, jie nustatė, kad bombarduojant uraną neutronais, atsiranda periodinės sistemos vidurinės dalies elementai – radioaktyvieji bario izotopai ( Z= 56), kriptonas ( Z= 36) ir kt.
Uranas natūraliai randamas dviejų izotopų pavidalu: (99,3%) ir (0,7%). Kai bombarduojami neutronais, abiejų izotopų branduoliai gali suskilti į du fragmentus. Šiuo atveju dalijimosi reakcija intensyviausiai vyksta ant lėtų (terminių) neutronų, o branduoliai į dalijimosi reakciją patenka tik su greitaisiais neutronais, kurių energija yra 1 MeV.
Branduolinio skilimo reakcija yra labai svarbi branduolinei energijai. Šiuo metu žinoma apie 100 skirtingų izotopų, kurių masės skaičius yra nuo 90 iki 145, atsirandančių dalijantis šiam branduoliui.
Dėl neutrono inicijuoto branduolio dalijimosi atsiranda naujų neutronų, kurie gali sukelti kitų branduolių dalijimosi reakcijas. Urano-235 branduolių skilimo produktai gali būti ir kiti bario, ksenono, stroncio, rubidžio ir kt. izotopai.
Vieno urano branduolio dalijimosi metu išsiskirianti kinetinė energija yra milžiniška – apie 200 MeV. Branduolio dalijimosi metu išsiskiriančios energijos įvertinimas gali būti atliktas naudojant specifinės nukleonų surišimo energijos sąvoką branduolyje. Specifinė nukleonų surišimo energija branduoliuose, kurių masės skaičius A ≈ 240, yra apie 7,6 MeV / nukleonas, o branduoliuose, kurių masės skaičius A = 90 - 145, specifinė energija yra apie 8,5 MeV / nukleonas. Vadinasi, dalijantis urano branduoliui, išsiskiria maždaug 0,9 MeV/nukleono energija arba maždaug 210 MeV vienam urano atomui. Visiškai suskaidžius visus branduolius, esančius 1 g urano, išsiskiria tokia pati energija, kaip ir deginant 3 tonas anglies arba 2,5 tonos naftos.
Urano branduolio skilimo produktai yra nestabilūs, nes juose yra didelis neutronų perteklius. Iš tiesų, sunkiausių branduolių N / Z santykis yra apie 1,6, o branduoliams, kurių masės skaičius yra nuo 90 iki 145, šis santykis yra 1,3–1,4. Todėl fragmentų branduoliuose vyksta nuoseklūs β skilimai, dėl kurių branduolyje daugėja protonų, o mažėja neutronų, kol susidaro stabilus branduolys.
Urano-235 branduolio dalijimosi metu, kurį sukelia susidūrimas su neutronu, išsiskiria 2 arba 3 neutronai. Palankiomis sąlygomis šie neutronai gali patekti į kitus urano branduolius ir sukelti jų dalijimąsi. Šiame etape atsiras nuo 4 iki 9 neutronų, galinčių sukelti naujus urano branduolių skilimus ir pan. Toks laviną primenantis procesas vadinamas grandinine reakcija.
Kad įvyktų grandininė reakcija, vadinamasis neutronų dauginimo koeficientas turi būti didesnis už vienetą. Kitaip tariant, kiekvienoje paskesnėje kartoje turėtų būti daugiau neutronų nei ankstesnėje. Dauginimo koeficientą lemia ne tik neutronų skaičius, susidarantis kiekviename elementariame veiksme, bet ir sąlygos, kuriomis vyksta reakcija – dalį neutronų gali sugerti kiti branduoliai arba išeiti iš reakcijos zonos.
1. Sukamasis judėjimas yra mechaninio judėjimo rūšis. Materialaus taško besisukančio judėjimo metu jis apibūdina apskritimą. Absoliučiai standaus kūno besisukančio judėjimo metu visi jo taškai apibūdina lygiagrečiose plokštumose esančius apskritimus. Visų apskritimų centrai yra vienoje tiesėje, statmenoje apskritimų plokštumoms ir vadinamoje sukimosi ašimi. Sukimosi ašis gali būti kūno viduje ir išorėje. Sukimosi ašis tam tikroje atskaitos sistemoje gali būti judama ir fiksuota. Pavyzdžiui, atskaitos sistemoje, susijusioje su Žeme, elektrinės generatoriaus rotoriaus sukimosi ašis yra stacionari.
Pasirinkus kai kurias sukimosi ašis, galima gauti sudėtingą sukimosi judesį – sferinį judesį, kai kūno taškai juda išilgai rutulių. Sukant aplink fiksuotą ašį, kuri nekerta kūno centro ar besisukančio medžiagos taško, sukamasis judėjimas vadinamas apskritimu.
Sukimuisi būdingas kampas, matuojamas laipsniais arba radianais, kampinis greitis (matuojamas rad/s)
Su vienodu sukimu (T - sukimosi periodas)
Sukimosi dažnis(kampinis dažnis) – apsisukimų skaičius per laiko vienetą.
Rotacijos laikotarpis- vienos pilnos revoliucijos laikas. Sukimosi periodas ir jo dažnis yra susiję santykiu
Linijinis greitis taškas, esantis atstumu R nuo sukimosi ašies
Kampinis greitis kūno sukimasis yra vektorinis dydis.
Ryšys tarp tiesinio greičio modulio υ ir kampinio greičio ω:
Pagreitis nukreipiamas išilgai spindulio iki apskritimo centro.
Jis vadinamas normalus arba įcentrinis pagreitis ... Įcentrinis pagreičio modulis yra susietas su tiesiniais υ ir kampiniais ω greičiais šiais santykiais:
2. Radijo ryšys – bevielio ryšio rūšis, kai radijo bangos, sklindančios erdvėje, naudojamos kaip signalas.
Radijo ryšio principas pagrįstas signalo perdavimu iš siųstuvo, kuriame yra siųstuvas ir siųstuvo antena, perkeliant radijo bangas atviroje erdvėje į priėmimo įrenginį, kuriame yra priėmimo antena ir radijo imtuvas. Harmoniniai virpesiai, kurių nešlio dažnis priklauso radijo dažnių diapazonui, moduliuojami pagal perduodamą pranešimą. Moduliuotos RF bangos yra radijo signalas.
Iš siųstuvo radijo signalas patenka į anteną, kurios pagalba aplinkinėje erdvėje sužadinamos atitinkamai moduliuotos elektromagnetinės bangos. Laisvai judėdamos radijo bangos pasiekia priėmimo anteną ir joje sužadina elektrinius virpesius, kurie vėliau paduodami į radijo imtuvą. Gautas radijo signalas patenka į elektroninį stiprintuvą, yra demoduliuojamas, tada išgaunamas signalas, panašus į signalą, kuris radijo siųstuve moduliavo virpesius nešlio dažniu. Po to papildomai sustiprintas signalas atitinkamu atkūrimo įrenginiu konvertuojamas į pranešimą, panašų į originalų.
Svarbiausias radijo ryšio plėtros etapas buvo nenutrūkstamo elektromagnetinio osciliatoriaus sukūrimas 1913 m. Be telegrafo signalų, susidedančių iš trumpų ir ilgesnių elektromagnetinių bangų impulsų („taškelių“ ir „brūkšnelių“), perdavimo tapo įmanomas patikimas ir kokybiškas radijo telefono ryšys – kalbos ir muzikos perdavimas naudojant elektromagnetines bangas.
Garso signalo perdavimo sunkumai slypi tame, kad radijo ryšiui reikalingos aukšto dažnio vibracijos, o garso diapazono – žemo dažnio virpesiai, kurių spinduliavimui efektyvių antenų sukonstruoti neįmanoma. Todėl garso dažnio virpesiai turi vienaip ar kitaip uždėti aukšto dažnio virpesius, kurie jau neša juos dideliais atstumais.
Radijo perdavimo įtaisą sudaro šie pagrindiniai elementai:
Pagrindinis aukšto dažnio virpesių osciliatorius, paverčiantis nuolatinės įtampos šaltinio energiją į aukšto dažnio harmoninius virpesius. Šių virpesių dažnis vadinamas nešikliu. Jis turi būti griežtai pastovus;
Pranešimų perdavimo į elektrinį signalą keitiklis, naudojamas nešlio dažnio virpesiams moduliuoti. Keitiklio tipas priklauso nuo perduodamo signalo fizinės prigimties: garso signalui keitiklis yra mikrofonas, vaizdo perdavimui - perduodantis televizijos vamzdis:
Moduliatorius, moduliuojantis aukšto dažnio signalą pagal garso signalo, kuriuo perduodama informacija, dažnį;
Paprastai yra viena arba dvi moduliuotos galios stiprintuvo pakopos;
Spinduliuojanti antena, skirta skleisti elektromagnetines bangas į aplinkinę erdvę.
Radijo priėmimo įrenginys skirtas priimti informaciją, perduodamą naudojant radijo siųstuvo siunčiančios antenos skleidžiamas elektromagnetines bangas.
Radijo priėmimo įtaisą sudaro šie pagrindiniai elementai:
Priėmimo antena naudojama elektromagnetinėms bangoms paimti. Yra antenų, skirtų griežtai apibrėžto dažnio vibracijai (suderintos antenos), ir antenų, kurios nėra suderintos su konkrečiu dažniu (visų bangų antenos). Pastaruoju atveju antenoje atsiranda priverstiniai moduliuoti svyravimai, sužadinami įvairių radijo stočių;
Rezonansinė grandinė, suderinta pagal tam tikrą dažnį, parenkanti naudingą signalą iš daugybės antenos gaunamų signalų;
RC dėl rezonanso didėja gaunamų virpesių įtampos amplitudė. Tačiau tai nesukuria papildomos RF energijos ir nepadidina gaunamo signalo galios. Be to, jis netgi šiek tiek sumažėja dėl neišvengiamo energijos praradimo įvesties grandinės aktyviojoje varžoje. Gautas signalo stiprumas yra labai mažas. Todėl aukšto dažnio stiprintuve gaunamo signalo įtampa didėja ir jo galia didėja;
Detektoriaus kaskada. Čia sustiprintas moduliuotas aukšto dažnio signalas konvertuojamas ir iš jo išgaunamas bazinės juostos signalas, pernešantis perduodamą informaciją. Todėl aptikimas yra atvirkštinis moduliacijos procesas. Prietaisai su netiesine charakteristika naudojami kaip detektorius - elektroniniai vamzdžiai ir puslaidininkiniai įtaisai;
Žemo dažnio stiprintuvas. Detektoriaus pakopoje izoliuota žemo dažnio moduliavimo įtampa yra maža ir sustiprinama žemo dažnio stiprintuve;
Po stiprinimo žemo dažnio signalas patenka į garsiakalbį (telefoną).
Pagal radarą vadinamas objektų aptikimu ir jų koordinačių matavimu radijo bangomis. Radarai remiasi tuo, kad radijo bangos sklinda tiesia linija, pastoviu greičiu ir atsispindi jų kelyje sutinkamų objektų. Radaro įrengimas vadinamas radaras arba radaras, kurį sudaro siunčiančios ir priimančios dalys (16 pav.). a). Siuntimo dalis yra didelės galios radijo bangų, kurių dažnis yra nuo 10 7 iki 10 11 Hz, šaltinis, kurios antenos pagalba surenkamos siauru spinduliu, nukreiptu į objektą.
Dalis spindulio, atsispindėjusio nuo objekto, sklinda atgal radaro kryptimi ir užfiksuojama jo antenos bei priimančiosios dalies. Perduodanti dalis skleidžia bangas trumpų impulsų pavidalu, kurių trukmė apie 10 -6 s. Intervalais tarp šių skleidžiamų impulsų radaro priimančioji dalis sugauna nuo objekto atsispindėjusius impulsus ir nustato laiko intervalą t praleistas radijo bangomis pakeliui į objektą ir atgal. Žinant t ir radijo bangų greitis Su, lengva apskaičiuoti atstumą iki objekto S:
S = ct / 2
Televizija reiškia vaizdo informacijos perdavimą ir priėmimą naudojant elektromagnetines bangas.
Televizijos schema iš esmės sutampa su radijo transliavimo schema. Skirtumas tas, kad virpesiai siųstuve moduliuojami ne tik garso, bet ir vaizdo signalais. Perduodančio TV matuoklio optiniai signalai paverčiami elektriniais. Modiuliuota elektromagnetinė banga neša informaciją dideliais atstumais. Televizoriaus imtuve aukšto dažnio signalas skirstomas į tris signalus: vaizdo signalą, garso signalą ir valdymo signalą. Po sustiprinimo šie signalai patenka į savo blokus ir yra naudojami pagal paskirtį.
Judėjimui atkurti naudojamas kino principas: judančio objekto (kadro) vaizdas perduodamas dešimtis kartų per sekundę (televizijoje – 50 kartų). Kadro vaizdo transformavimas į elektrinius signalus atliekamas naudojant ikonoskopą. Objekto vaizdas ant ikonoskopo ekrano projektuojamas naudojant optinę sistemą (lęšį). Toks pat signalas gaunamas ir televizoriaus imtuve, kur signalas paverčiamas matomu vaizdu CRT ekrane.
Kad vaizdo keitimas televizoriaus ekrane žmogui atrodytų sklandus, vaizdas ekrane keičiamas 25 kartus per sekundę. Tokiu atveju kiekvienas paveikslėlis ekrane sukuriamas 625 horizontalių spindulių bėgių, palaipsniui judant vertikalia kryptimi, rezultatas. Todėl, norint perduoti ryškumo ir spalvų pokyčius kiekviename ekrano taške, vykstančius 25 Hz dažniu, reikalingas didesnis nei radijo ryšio nešlio dažnis – nuo 50 iki 800 MHz.
Kadangi elektromagnetinės bangos, atitinkančios televizijos transliacijas, neatsispindi nuo jonosferos, jos gali sklisti nuo transliuojančios televizijos antenos tik regėjimo zonoje. Todėl, norėdami televizijos signalą perduoti toliau, televizijos antenų bokštus stengiamasi padaryti kuo aukščiau.
Palydovas, esantis kelių dešimčių tūkstančių kilometrų aukštyje virš Žemės paviršiaus, gali perduoti televizijos signalą iš
