Gamă(din lat. spectru- reprezentare, imagine) - este un set al fiecăreia dintre valorile oricărei mărimi fizice care caracterizează un sistem sau un proces.
Adesea, sunt utilizate definițiile spectrului de frecvență al oscilațiilor (de exemplu, electromagnetice), spectrul de energii, momente și mase de particule. Spectrul poate fi continuu și discret (discontinuu).
sunt spectrele radiațiilor electromagnetice în intervalele de lungimi de undă IR, vizibil și UF. Spectrele optice sunt împărțite în spectre de emisie, spectre de absorbție (spectre de absorbție), spectre de împrăștiere și spectre de reflexie.
Spectrele optice sunt obținute din surse de lumină prin descompunerea radiației acestora în lungimi de undă λ (sau frecvențe v = c/ λ , sau numere de val 1/ λ =v/ c, care mai sunt denumite și ca v) folosind instrumente spectrale. Pentru a caracteriza distribuția radiației pe frecvențe, se introduce densitatea spectrală a radiației eu (v), care este egală cu intensitatea radiației eu, care se încadrează pe un interval de frecvență unitar (intensitatea radiației eu este densitatea de flux a radiației electromagnetice la toate frecvențele). Intensitatea radiației care cade pe un interval spectral mic Δv, este egal cu eu (v)Δv. Însumând expresii similare pe toate frecvențele spectrului, obținem densitatea fluxului de radiație eu.
Tipuri de spectre.
Compoziția spectrală a radiației substanțelor este foarte diversă, dar, în ciuda acestui fapt, fiecare spectru este împărțit în 3 tipuri:
- spectre continue,
- spectre de linii,
- spectre în dungi.
Spectre continue, sau spectre continue, după cum se poate observa din experimente, dau corpuri care sunt solide sau stare lichida, sau gaze puternic comprimate. Pentru a obține un spectru continuu, corpul trebuie încălzit la o temperatură ridicată.
Spectrele continue sunt determinate nu numai de emisivitatea atomilor înșiși, ci depind în mare măsură de interacțiunea atomilor între ei.
În figură vedeți curba de dependență a densității spectrale de intensitate Radiație termala pe frecvenţa (spectrul) unui corp cu o suprafaţă puternic neagră. Curba are un maxim la frecvență v mAX care depinde de temperatura corpului. Odată cu creșterea temperaturii, energia maximă de radiație se schimbă la frecvențe mai înalte. Energia radiației care cade pe foarte mici ( v → 0 ) și foarte mare ( v → ∞ ) frecvența este foarte mică. Fiecare dintre lungimi de undă este reprezentată în spectrul continuu.
Spectre de linie sunt formate din linii spectrale individuale, acesta este un semn că substanța emite lumină de lungimi de undă specifice în anumite intervale spectrale, foarte înguste. Toate liniile au o lungime finită.
Spectrele de linii dau toate substanțele în stare gazoasă atomică (dar nu moleculară). În acest caz, emite atomi care nu interacționează între ei. Acesta este tipul fundamental, cel mai de bază de spectre.
Atomii izolați emit lungimi de undă strict definite, caracteristice unui anumit tip de atom. Un exemplu clasic Spectrul de linii este spectrul atomului de hidrogen.
Regularități spectrale în spectrul atomului de hidrogen.
În această formulă v- nu frecvența, care se măsoară în s -1, ci numărul de undă, care este egal cu valoare inversă lungime de undă 1/ λ si care se masoara in m - 1 .
Pentru a determina frecvențele de emisie ale altor serii de atom de hidrogen în loc de două în numitorul primei fracții din formulă 
trebuie să înlocuiți numerele 1, 3, 4, 5.
Numerele nivelurilor inferioare de energie, la tranziția către care sunt emise seriile corespunzătoare de la nivelurile superioare:
Spectre în dungi constau din benzi separate, care sunt separate prin goluri întunecate. Cu ajutorul unui aparat spectral foarte bun, se poate observa că toate benzile constau dintr-un număr mare de linii strâns distanțate. Spectrele cu dungi emit molecule care nu sunt legate sau slab legate unele de altele.
Pentru a observa spectre moleculare, precum și pentru a observa spectre de linie, se folosește strălucirea vaporilor într-o flacără sau strălucirea unei descărcări de gaz.
Spectre de absorbție sunt, de asemenea, împărțite în 3 tipuri (solid, căptușit și dungi), la fel ca și spectrele de emisie. Absorbția luminii depinde și de lungimea de undă. Deci, sticla roșie transmite unde care corespund luminii roșii ( λ ≈ 8 10 - 5 cm), și absoarbe restul.
Gazul absoarbe cel mai intens lumina acelor lungimi de undă pe care le emite într-o stare foarte încălzită.
Astfel, dacă săriți peste lumină albă printr-un gaz rece neradiant, apoi vor apărea linii întunecate pe fundalul spectrului de radiații continuu. Acestea sunt linii de absorbție care se formează în agregat spectrul de absorbție.
Spectrele obţinute din corpurile auto-luminoase se numesc spectre de emisie. Observații directe iar fotografiile spectrelor arată că spectrele de emisie sunt de trei tipuri: continue, linie și în dungi.
Spectrele continue (vezi color flyleaf, d) sunt obținute din solide luminoase și corpuri lichide ca urmare a încălzirii acestora.
Spectrele de linii (vezi culoarea flyleaf, e) constau din linii înguste de diferite culori separate de goluri întunecate. Astfel de spectre sunt adesea obținute din gaze sau vapori luminoși.
Strălucirea gazului poate fi cauzată de trecerea prin el electricitate. Prin plasarea unui tub de sticlă cu gazul investigat în fața fantei spectroscopului și trecerea unui curent electric prin gaz, se examinează spectrul de emisie al gazului.
Spectrele de linii ale vaporilor și gazelor pot fi obținute și prin încălzirea lor, de exemplu, într-o flacără a arzătorului. În același mod este posibil să se obțină spectre de linii ale substanțelor care în condiții normale sunt în stare solidă sau lichidă. Pentru a face acest lucru, în flacără sunt introduse boabe de solide sau azbest umezit cu lichid. arzător de gaz. Substantele care se evapora in flacara arzatorului dau un spectru de linii. Uneori, aceste substanțe interferează cu
un arc electric și, închizând electrozii de carbon fierbinți cu o diafragmă, observați linii luminoase în spectroscop pe fundalul unui spectru continuu mai slab al arcului însuși. Rețineți că liniile spectrale luminoase sunt adesea numite linii de emisie.
Studiul spectrelor de linii diverse substante a arătat că fiecare element chimic oferă propriul spectru de linii, care nu coincide cu spectrele altor elemente. Spectrele de linii ale elementelor chimice diferă în funcție de culoare, poziție și număr de linii luminoase individuale. Caracteristic pentru toată lumea element chimic liniile sunt obținute nu numai în vizibil, ci și în părțile infraroșii și ultraviolete ale spectrului. Studiul spectrelor de linii a fost efectuat pentru prima dată în 1854-1859. Oamenii de știință germani G. Kirchhoff și R. Bunsen.
Spectrele de linii sunt create de radiația atomilor individuali ai elementelor chimice care nu sunt legate în molecule. Această radiație este asociată cu procesele care au loc în interiorul atomilor. Studiul spectrelor de linii a făcut posibilă stabilirea structurii învelișuri de electroni atomi ai diferitelor elemente chimice.
Spectrele cu dungi constau dintr-un număr de benzi strălucitoare separate prin goluri întunecate (vezi Fig. 34.12, care arată spectrul vaporilor de iod și frunzele colorate, g). Spectrele în dungi sunt create prin emisia de molecule. Când sunt privite printr-un spectroscop de înaltă rezoluție, benzile se separă într-o serie de linii.
Tipuri de radiații
Radiație termala – radiație, în care pierderea de energie de către atomi pentru emisia de lumină este compensată de energia mișcării termice a atomilor (sau moleculelor) corpului radiant. Sursa de căldură este soarele, o lampă cu incandescență etc.
electroluminiscență(din latinescul luminescență - „strălucire”) - o descărcare într-un gaz însoțită de o strălucire. Aurora boreală este o manifestare a electroluminiscenței. Folosit în tuburi pentru inscripții publicitare.
catodoluminiscenţă– strălucirea solidelor cauzată de bombardarea lor de către electroni. Datorită ei, ecranele tuburilor catodice ale televizoarelor strălucesc.
Chemiluminiscență– emisie de lumină în unele reacții chimice mergând cu eliberarea de energie. Se poate observa pe exemplul unui licurici și al altor organisme vii care au proprietatea de a străluci.
Fotoluminiscență– strălucirea corpurilor direct sub acţiunea radiaţiilor care cad asupra lor. Un exemplu sunt vopselele luminoase care acopera decorațiuni de Crăciun, ele emit lumină după ce sunt iradiate. Acest fenomen este utilizat pe scară largă în lămpile de zi.
Pentru ca un atom să înceapă să radieze, trebuie să transfere o anumită cantitate de energie. Prin radiare, un atom pierde energia pe care a primit-o, iar pentru strălucirea continuă a unei substanțe este necesar un aflux de energie către atomii săi din exterior.
Spectre
Spectre în dungi
Spectrul în dungi este format din benzi individuale separate prin goluri întunecate. Cu ajutorul unui foarte bun aparat spectral, se poate constata că fiecare bandă este o colecție de un număr mare de linii foarte apropiate. Spre deosebire de spectrele de linii, spectrele în dungi sunt produse nu de atomi, ci de molecule care nu sunt legate sau slab legate între ele.
Pentru a observa spectre moleculare, precum și pentru a observa spectre de linie, se folosește de obicei strălucirea vaporilor într-o flacără sau strălucirea unei descărcări de gaz.
Analiza spectrală
Analiza spectrală - un set de metode pentru determinarea calitativă și cantitativă a compoziției unui obiect, bazate pe studiul spectrelor interacțiunii materiei cu radiația, inclusiv spectrele radiațiilor electromagnetice, undelor acustice, distribuțiilor de masă și energie. particule elementare etc. În funcție de scopul analizei și de tipurile de spectre, există mai multe metode de analiză spectrală. Analizele spectrale atomice și moleculare fac posibilă determinarea compoziției elementare și, respectiv, moleculară a unei substanțe. În metodele de emisie și absorbție, compoziția este determinată din spectrele de emisie și absorbție. Analiza spectrometrică de masă se realizează folosind spectrele de masă ale ionilor atomici sau moleculari și face posibilă determinarea compoziției izotopice a unui obiect. Cel mai simplu aparat spectral este un spectrograf.
Schema dispozitivului unui spectrograf cu prismă
Poveste
Liniile întunecate pe dungi spectrale au fost observate cu mult timp în urmă (de exemplu, au fost observate de Wollaston), dar primul studiu serios al acestor linii a fost întreprins abia în 1814 de Josef Fraunhofer. Efectul a fost numit Fraunhofer Lines în onoarea sa. Fraunhofer a stabilit stabilitatea poziției liniilor, a compilat tabelul acestora (a numărat 574 de linii în total), a atribuit fiecăruia un cod alfanumeric. Nu mai puțin importantă a fost concluzia lui că liniile nu sunt asociate nici cu materialul optic, nici cu atmosfera Pământului, ci sunt o caracteristică naturală. lumina soarelui. El a găsit linii similare în sursele de lumină artificială, precum și în spectrele lui Venus și Sirius.
linii Fraunhofer
Pentru a testa metoda în 1868, Academia de Științe din Paris a organizat o expediție în India, unde un întreg eclipsă de soare. Acolo, oamenii de știință au descoperit că toate liniile întunecate din momentul eclipsei, când spectrul de emisie a schimbat spectrul de absorbție al coroanei solare, au devenit, așa cum era prezis, luminoase pe un fundal întunecat.
Natura fiecăreia dintre linii, legătura lor cu elementele chimice au fost treptat elucidate. În 1860, Kirchhoff și Bunsen, folosind analiza spectrală, au descoperit cesiul, iar în 1861, rubidiul. Iar heliul a fost descoperit pe Soare cu 27 de ani mai devreme decât pe Pământ (1868, respectiv 1895).
Principiul de funcționare
Atomii fiecărui element chimic au frecvențe de rezonanță strict definite, drept urmare la aceste frecvențe emit sau absorb lumină. Aceasta duce la faptul că în spectroscop, spectrele prezintă linii (întunecate sau luminoase) în anumite locuri caracteristic fiecărei substanţe. Intensitatea liniilor depinde de cantitatea de materie și de starea acesteia. În analiza spectrală cantitativă, conținutul substanței de testat este determinat de intensitățile relative sau absolute ale liniilor sau benzilor din spectre.
Analiza spectrală optică se caracterizează prin relativă ușurință de implementare, absența antrenament complex probe pentru analiză, o cantitate mică de substanță (10-30 mg) necesară pentru analiză pt număr mare elemente. Spectrele atomice (de absorbție sau de emisie) sunt obținute prin transferul unei substanțe în stare de vapori prin încălzirea probei la 1000-10000 °C. Ca surse de excitație a atomilor în analiza de emisie a materialelor conductoare se utilizează o scânteie, un arc de curent alternativ; în timp ce proba este plasată în craterul unuia dintre electrozii de carbon. Flăcările sau plasmele diferitelor gaze sunt utilizate pe scară largă pentru analiza soluțiilor.
Spectrul de radiații electromagnetice
Proprietățile radiațiilor electromagnetice. Radiațiile electromagnetice cu lungimi de undă diferite au destul de multe diferențe, dar toate, de la undele radio la radiațiile gamma, sunt de aceeași natură fizică. Toate tipurile de radiații electromagnetice într-o măsură mai mare sau mai mică grad mai mic prezintă proprietățile de interferență, difracție și polarizare caracteristice undelor. În același timp, toate tipurile de radiații electromagnetice prezintă proprietăți cuantice într-o măsură mai mare sau mai mică.
Comune tuturor radiațiilor electromagnetice sunt mecanismele apariției lor: undele electromagnetice cu orice lungime de undă poate apărea în timpul mișcării accelerate sarcini electrice sau în timpul tranzițiilor moleculelor, atomilor sau nucleelor atomice de la o stare cuantică la alta. Oscilațiile armonice ale sarcinilor electrice sunt însoțite de radiații electromagnetice având o frecvență egală cu frecvența oscilațiilor sarcinii.
unde radio. Cu oscilații care au loc la frecvențe de la 10 5 la 10 12 Hz, au loc radiații electromagnetice, ale căror lungimi de undă se află în intervalul de la câțiva kilometri la câțiva milimetri. Această secțiune a scalei de radiații electromagnetice se referă la domeniul undelor radio. Undele radio sunt folosite pentru comunicații radio, televiziune și radar.
Radiatii infrarosii. Radiația electromagnetică cu o lungime de undă mai mică de 1-2 mm, dar mai mare de 8 * 10 -7 m, adică situate între domeniul undelor radio și domeniul luminii vizibile se numesc radiații infraroșii.
Radiația infraroșie este emisă de orice corp încălzit. Sursele de radiație infraroșie sunt sobele, încălzitoarele de apă, lămpile electrice cu incandescență.
Cu ajutorul unor dispozitive speciale Radiatii infrarosii poate fi convertit în lumină vizibilă și poate primi imagini ale obiectelor încălzite în întuneric total. Radiația infraroșie este utilizată pentru uscarea produselor vopsite, a pereților de construcție, a lemnului.
lumina vizibila.Lumina vizibilă (sau pur și simplu lumina) include radiații cu o lungime de undă de aproximativ 8*10 -7 până la 4*10 -7 m, de la lumina roșie la violetă.
Semnificația acestei părți a spectrului radiațiilor electromagnetice în viața umană este extrem de mare, deoarece o persoană primește aproape toate informațiile despre lumea din jurul său cu ajutorul vederii. Lumina este o condiție prealabilă pentru dezvoltarea plantelor verzi și, prin urmare, o condiție necesară pentru existența vieții pe Pământ.
Radiația ultravioletă. În 1801, fizicianul german Johann Ritter (1776 - 1810), în timp ce studia spectrul, a descoperit că
Radiația electromagnetică care este invizibilă pentru ochi și are o lungime de undă mai mică decât lumina violetă se numește radiație ultravioletă. Radiația ultravioletă include radiația electromagnetică în intervalul de lungimi de undă de la 4 * 10 -7 până la 1 * 10 -8 m.
Radiațiile ultraviolete sunt capabile să ucidă bacteriile patogene, deci sunt utilizate pe scară largă în medicină. Radiațiile ultraviolete din lumina soarelui provoacă procesele biologice ducând la întunecarea pielii umane - arsuri solare.
Lămpile cu descărcare sunt folosite ca surse de radiații ultraviolete în medicină. Tuburile unor astfel de lămpi sunt fabricate din cuarț, transparente la razele ultraviolete; de aceea aceste lămpi se numesc lămpi de cuarț.
raze X. Dacă într-un tub vid se aplică o tensiune constantă de câteva zeci de mii de volți între un catod încălzit care emite un electron și un anod, atunci electronii vor fi mai întâi accelerați de câmpul electric și apoi decelerati brusc în substanța anodică atunci când interacționează cu atomii săi. În timpul decelerării electronilor rapizi în materie sau în timpul tranzițiilor electronilor pe învelișurile interioare ale atomilor, undele electromagnetice apar cu o lungime de undă mai scurtă decât cea a radiației ultraviolete. Această radiație a fost descoperită în 1895 de către fizicianul german Wilhelm Roentgen (1845-1923). Radiațiile electromagnetice în intervalul de lungimi de undă de la 10 -14 la 10 -7 m se numesc raze X.
Capacitatea razelor X de a pătrunde în straturi groase de materie este folosită pentru a diagnostica boli. organe interne persoană. În inginerie, razele X sunt folosite pentru a controla structura internă a diferitelor produse, suduri. Radiațiile cu raze X au un efect biologic puternic și sunt folosite pentru a trata anumite boli. Radiația gamma. Radiația gamma se numește radiație electromagnetică emisă de nucleele atomice excitate și care rezultă din interacțiunea particulelor elementare.
Radiația gamma- radiația electromagnetică cu cea mai scurtă lungime de undă (<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.
Setul de componente monocromatice din radiație se numește spectru.
Spectre de emisie
Compoziția spectrală a radiației substanțelor este foarte diversă. Dar, în ciuda acestui fapt, toate spectrele, după cum arată experiența, pot fi împărțite în trei tipuri.
Spectre continue
spectru continuureprezintă o dungă continuă multicoloră.
Lumina albă are spectru continuu. Spectrul solar sau spectrul luminii arcului este continuu. Aceasta înseamnă că toate lungimile de undă sunt reprezentate în spectru. Nu există discontinuități în spectru și o bandă continuă multicoloră poate fi văzută pe ecranul spectrografului.
Spectrele continue (sau continue), după cum arată experiența, dau corpuri care sunt în stare solidă sau lichidă, precum și gaze puternic comprimate. Pentru a obține un spectru continuu, trebuie să încălziți corpul la o temperatură ridicată. Un spectru continuu este, de asemenea, produs de plasmă la temperatură înaltă. Undele electromagnetice sunt emise de plasmă în principal atunci când electronii se ciocnesc cu ionii.
Natura spectrului continuu și însuși faptul existenței sale sunt determinate nu numai de proprietățile atomilor radianți individuali, ci depind și în mare măsură de interacțiunea atomilor între ei.
Radiația de la sursele în care lumina este emisă de atomii de materie are spectru discret . Ele sunt împărțite în:
1. domnit
2. dungi
Spectre de linie
spectrul de linii constă din linii colorate separate de luminozitate variabilă, separate prin dungi largi întunecate.
Să introducem în flacăra palidă a unui arzător cu gaz o bucată de azbest înmuiată într-o soluție de sare obișnuită de masă. Când se observă o flacără printr-un spectroscop, o linie galbenă strălucitoare clipește pe fundalul unui spectru continuu abia distins al flăcării. Această linie galbenă este dată de vaporii de sodiu, care se formează în timpul divizării moleculelor de clorură de sodiu într-o flacără. Figura arată, de asemenea, spectrele hidrogenului și heliului. Astfel de spectre sunt numite spectre de linii. Prezența unui spectru de linie înseamnă că substanța emite lumină doar de anumite lungimi de undă (mai precis, în anumite intervale spectrale foarte înguste).
Spectrele de linii dau toate substanțele în stare gazoasă atomică (dar nu moleculară). În acest caz, lumina este emisă de atomi care practic nu interacționează între ei. Acesta este cel mai fundamental tip de spectre de bază.
Atomii izolați emit lungimi de undă strict definite.
De obicei, spectrele de linii sunt observate folosind strălucirea vaporilor unei substanțe într-o flacără sau strălucirea unei descărcări de gaz într-un tub umplut cu gazul studiat.
Odată cu creșterea densității unui gaz atomic, liniile spectrale individuale se extind și, în final, cu o compresie foarte mare a gazului, atunci când interacțiunea atomilor devine semnificativă, aceste linii se suprapun, formând un spectru continuu.
Spectre în dungi
spectru dungi constă din benzi individuale separate prin goluri întunecate.
Cu ajutorul unui aparat spectral foarte bun, se poate constata că fiecare bandă este o colecție de un număr mare de linii foarte apropiate. Spre deosebire de spectre de linii sunt create spectre în dungi nu atomi, dar molecule care nu sunt legate sau slab legate unele de altele.
Pentru a observa spectre moleculare, precum și pentru a observa spectre de linie, se folosește de obicei strălucirea vaporilor într-o flacără sau strălucirea unei descărcări de gaz.
Spectre de absorbție
Toate substanțele ai căror atomi sunt în stare excitată emit unde luminoase, a căror energie este distribuită într-un anumit fel pe lungimi de undă. Absorbția luminii de către o substanță depinde și de lungimea de undă. Astfel, sticla roșie transmite undele corespunzătoare luminii roșii și le absoarbe pe toate celelalte.
Dacă lumina albă este trecută printr-un gaz rece, neradiant, atunci apar linii întunecate pe fundalul spectrului continuu al sursei. Acesta va fi spectrul de absorbție.
Spectrul de absorbțiereprezintă linii întunecate pe fundalul spectrului continuu al sursei.
Gazul absoarbe cel mai intens lumina exact acele lungimi de undă pe care o emite atunci când este foarte fierbinte. Liniile întunecate pe fundalul spectrului continuu sunt liniile de absorbție, care împreună formează spectrul de absorbție.
Există spectre de absorbție continue, linii și dungi.
Diferite tipuri de radiații electromagnetice, proprietățile lor și aplicațiile practice.
Scara undelor electromagnetice. Granițele dintre diferitele intervale sunt condiționate
vibrații de joasă frecvență.
DC - frecvență ν = 0 – 10 Hz.
Zgomot atmosferic și curent alternativ - frecvență ν = 10 – 10 4 Hz
Unde radio.
Frecvență ν =10 4 – 10 11 Hz
Lungime de undă λ \u003d 10 -3 - 10 3 m
Obținut cu ajutorul circuitelor oscilatorii.
Proprietăți.
Undele radio cu frecvențe diferite și cu lungimi de undă diferite sunt absorbite și reflectate de medii în moduri diferite și prezintă proprietăți de difracție și interferență.
Aplicație.
Comunicații radio, televiziune, radar.
Radiatii infrarosii.
Frecvență ν =3 10 11 – 4 10 14 Hz
Lungime de undă λ = 8 10 -7 - 2 10 -3 m
Radiate de atomi și molecule de materie.
Radiația infraroșie este emisă de toate corpurile la orice temperatură. O persoană emite unde electromagnetice λ ≈ 9 10 -6 m.
Proprietăți.
- Trece prin unele corpuri opace, precum și prin zăpadă, ploaie, ceață.
- Produce un efect chimic asupra plăcilor fotografice.
- Absorbit de substanță, o încălzește.
- Provoacă un efect fotoelectric intern în germaniu.
- Invizibil.
- Capabil de fenomene de interferență și difracție.
- Inregistrare prin metode termice, fotoelectrice si fotografice.
Aplicație.
Obține imagini cu obiecte în întuneric, dispozitive de vedere pe timp de noapte, în ceață. Folosit în criminalistică, în fizioterapie,. în industrie pentru uscarea produselor vopsite, pereților clădirilor, lemnului, fructelor.
radiatii vizibile.
Porțiunea de radiație electromagnetică care este percepută de ochi (de la roșu la violet).
Frecvență ν =4 10 14 – 8 10 14 Hz
Lungime de undă λ = 8 10 -7 - 4 10 -7 m
Proprietăți.
Reflectat, refractat, afectează ochiul, capabil de fenomenele de dispersie, interferență, difracție.
Radiația ultravioletă.
Frecvență ν =8 10 14 – 3 10 15 Hz
Lungime de undă λ \u003d 10 -8 - 4 10 -7 m(dar mai puțin decât lumina violetă)
Surse: lămpi cu descărcare cu tuburi de cuarț (lămpi de cuarț).
Radiate de toate solidele cu t > 1000°C, precum și de vapori luminoși de mercur.
Proprietăți.
- Activitate chimică ridicată (descompunerea clorurii de argint, strălucirea cristalelor de sulfură de zinc).
- Invizibil.
- Omoara microorganismele.
- În doze mici, are un efect benefic asupra organismului uman (bronzare), dar în doze mari are un efect biologic negativ: modificarea dezvoltării și metabolismului celular, efect asupra ochilor.
Aplicație.
În medicină, în cosmetologie (solarium, bronzare), în industrie.
raze X.
Frecvență ν =3 10 15 – 3 10 19 Hz
Lungime de undă λ \u003d 10 -11 - 4 10 -8 m
Ele sunt emise în timpul unei decelerații bruște a electronilor care se mișcă cu o accelerație mare.
Obținut cu ajutorul unui tub cu raze X: electronii dintr-un tub vid sunt accelerați de un câmp electric la tensiune înaltă, ajungând la anod, sunt decelerate brusc la impact. La frânare, electronii se mișcă cu accelerație și emit unde electromagnetice cu o lungime scurtă (de la 100 la 0,01 nm).
Proprietăți.
- Interferență, difracție de raze X pe o rețea cristalină.
- Putere mare de penetrare.
- Iradierea în doze mari provoacă boala de radiații.
Aplicație.
În medicină (diagnosticarea bolilor organelor interne), în industrie (controlul structurii interne a diferitelor produse, suduri).
Gamma - radiație (γ - radiație).
Frecvență ν =3 10 20 Hz si mai sus
Lungime de undă λ \u003d 3,3 10 -11 m
Surse: nucleul atomic(reacții nucleare).
Proprietăți.
- Are o mare putere de penetrare.
- Are un efect biologic puternic.
Aplicație.
În medicină, în producție (γ - detectarea defectelor).
Proprietățile magnetice ale substanțelor sunt determinate de proprietățile magnetice ale atomilor sau particulelor elementare (electroni, protoni și neutroni) care alcătuiesc atomii. În prezent este stabilit că proprietăți magnetice protonii și neutronii sunt de aproape 1000 de ori mai slabi decât proprietățile magnetice ale electronilor. Prin urmare, proprietățile magnetice ale substanțelor sunt determinate în principal de electronii care alcătuiesc atomii.
— Legea lui Boyle - Mariotte.
— legea lui Gay-Lussac.
— legea lui Charles(A doua lege a lui Gay-Lussac, 1808)
2. Ochi umanul este un complex sistem optic, care în acțiunea sa este similară cu sistemul optic al unei camere. Structura schematică a ochiului este prezentată în fig. 1. Ochiul are o formă aproape sferică și un diametru de aproximativ 2,5 cm.În exterior este acoperit înveliș de protecție 1 culoare alba- sclera. Partea anterioară transparentă a celei de-a doua sclerei se numește cornee. La o oarecare distanta de el se afla irisul 3, colorat cu pigment. Gaura din iris este pupila.
În funcție de intensitatea luminii incidente, pupila își schimbă în mod reflex diametrul de la aproximativ 2 la 8 mm, adică acționează ca o diafragmă a camerei. Între cornee și iris este un lichid limpede. În spatele pupilei se află lentila 4 - un corp elastic asemănător lentilei. Un muşchi special 5 poate modifica forma lentilei în anumite limite, modificându-i astfel puterea optică. Restul ochiului este umplut cu corpul vitros. Partea din spate ochii - fundul de ochi, este acoperit cu o retină 6, care este o ramificare complexă a nervului optic 7 cu terminații nervoase - tije și conuri, care sunt elemente sensibile la lumină.
Razele de lumină de la un obiect, refractate la limita aer-cornee, trec mai departe prin lentilă (o lentilă cu putere optică variabilă) și creează o imagine pe retină, apare o imagine inversată reală redusă a obiectelor, pe care creierul o corectează în unul drept. Corneea, lichidul limpede, cristalinul și corpul vitros formează un sistem optic, al cărui centru optic este situat la o distanță de aproximativ 5 mm de cornee.
Cu un mușchi ocular relaxat, puterea optică a ochiului este de aproximativ 59 dioptrii, cu tensiunea musculară maximă - 70 dioptrii. Caracteristica principală a ochiului ca instrument optic este capacitatea de a schimba în mod reflex puterea optică a opticii ochiului în funcție de poziția obiectului. Această adaptare a ochiului la o schimbare a poziţiei obiectului observat se numeşte acomodare.
Zona de acomodare a ochiului poate fi determinată de poziția a două puncte:
Punctul îndepărtat de acomodare este determinat de poziția obiectului, a cărui imagine este obținută pe retină cu mușchiul ochiului relaxat. Într-un ochi normal, punctul îndepărtat de acomodare este la infinit.
Cel mai apropiat punct de acomodare este distanța de la obiectul luat în considerare la ochi la tensiunea maximă a mușchiului ocular. Cel mai apropiat punct al unui ochi normal este situat la o distanță de 10 - 20 cm de ochi. Odată cu vârsta, această distanță crește.
Pe lângă aceste două puncte, care definesc limitele zonei de cazare, ochiul are o distanță cea mai buna viziune, adică distanța de la obiect până la ochi, la care este cel mai convenabil (fără stres excesiv) să luați în considerare detaliile obiectului (de exemplu, să citiți un text mic). Această distanță într-un ochi normal se presupune în mod condiționat a fi de 25 cm.În caz de deficiență de vedere, imaginile obiectelor îndepărtate în cazul unui ochi nesolicitat pot apărea fie în fața retinei (mioprie), fie în spatele retinei (hipermetropie).
La unii oameni, ochii într-o stare relaxată creează o imagine a obiectului nu pe retină, ci în fața acesteia. Drept urmare, imaginea subiectului este „încețoșată”. Astfel de oameni nu pot vedea clar obiecte îndepărtate, dar pot vedea obiecte care sunt aproape. Acest lucru se observă dacă lățimea ochiului este mare sau cristalinul este prea convex (are o curbură mare). În acest caz, o imagine clară a obiectului se formează nu pe retină, ci în fața acesteia. Această lipsă (defect) de vedere se numește miopie (altfel miopie).
Miopii au nevoie de ochelari cu lentile divergente (cu putere optică negativă). După trecerea printr-o astfel de lentilă, razele de lumină sunt focalizate de către cristalin exact pe retină. Prin urmare, o persoană miopă înarmată cu ochelari poate vedea obiecte îndepărtate, la fel ca o persoană cu vedere normală.
Alți oameni pot vedea bine obiectele îndepărtate, dar nu le pot distinge pe cele care sunt în apropiere. Într-o stare relaxată, în spatele retinei se obține o imagine clară a obiectelor îndepărtate. Drept urmare, imaginea subiectului este „încețoșată”. Acest lucru este posibil atunci când lățimea ochiului nu este suficient de mare sau lentila ochiului este plată, atunci o persoană vede clar obiectele îndepărtate și pe cele apropiate slab. Această lipsă de vedere se numește hipermetropie.
O formă specială de hipermetropie este hipermetropie senilă sau prezbiopia. Apare pentru că elasticitatea cristalinului scade odată cu vârsta și nu se mai contractă la fel de bine ca la tineri. Persoanele lungi de vedere pot fi ajutate cu ochelari cu lentile convergente (putere optică pozitivă).
1. Legea propagării rectilinie a luminii: Lumina se deplasează în linie dreaptă într-un mediu omogen optic.
2. Legea reflexiei luminii: fasciculele incidente și reflectate, precum și perpendiculara pe interfața dintre două medii, restaurate în punctul de incidență al fasciculului, se află în același plan (planul de incidență). Unghiul de reflexie γ egal cu unghiul căderea α.
3. Legea refracției luminii: fasciculele incidente și refractate, precum și perpendiculara pe interfața dintre două medii, restaurate în punctul de incidență al fasciculului, se află în același plan. Raportul dintre sinusul unghiului de incidență α și sinusul unghiului de refracție β este o valoare constantă pentru două medii date:
Valoare constantă n numit indicator relativ refracţie al doilea mediu în raport cu primul. Se numește indicele de refracție al unui mediu față de vid indicator absolut refracţie.
Indicele de refracție relativ al două medii este egal cu raportul indicii lor absoluti de refracție:
n = n 2 / n 1
Legile reflexiei și refracției sunt explicate în fizica undelor. Conform conceptelor undelor, refracția este o consecință a unei modificări a vitezei de propagare a undelor în timpul tranziției de la un mediu la altul. Semnificația fizică a indicelui de refracție este raportul dintre viteza de propagare a undei în primul mediu υ 1 și viteza de propagare a acestora în al doilea mediu υ 2:
Indicele de refracție absolut este egal cu raportul dintre viteza luminii cîn vid la viteza luminii υ în mediu:
Un mediu cu un indice de refracție absolut mai mic se numește optic mai puțin dens.
Când lumina trece de la un mediu mai dens din punct de vedere optic la unul mai puțin dens din punct de vedere optic n 2
Pentru unghiul de incidență α = α pr sin β = 1; valoarea sin α pr \u003d n 2 / n 1< 1.
Dacă al doilea mediu este aerul (n2 ≈ 1), atunci este convenabil să rescrieți formula ca
Sinα pr \u003d 1 / n
1. Prima lege a lui Newton. Dacă nicio forță nu acționează asupra corpului sau acțiunea lor este compensată, atunci acest corp este într-o stare de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă.
În fizica modernă, prima lege a lui Newton este de obicei formulată după cum urmează:
Există astfel de cadre de referință, numite inerțiale, față de care un punct material își păstrează viteza neschimbată dacă nu acționează niciun alt corp asupra lui.
Proprietatea corpurilor de a-și menține viteza în absența altor corpuri care acționează asupra acesteia se numește inerţie . Greutate corp - o măsură cantitativă a inerției sale. În SI, se măsoară în kilograme.
Se numesc cadrele de referință în care se aplică prima lege a lui Newton inerțială . Se numesc cadre de referință care se mișcă în raport cu cele inerțiale cu accelerație neinerțială .
Putere- o măsură cantitativă a interacțiunii corpurilor. Forța este o mărime vectorială și se măsoară în newtoni (N). Se numește o forță care produce asupra unui corp același efect ca mai multe forțe care acționează simultan rezultanta aceste forte.
Al doilea legea lui Newton. Accelerația unui corp este direct proporțională cu rezultanta forțelor aplicate corpului și invers proporțională cu masa acestuia:
Dacă două corpuri interacționează între ele, atunci accelerațiile acestor corpuri sunt invers proporționale cu masele lor.
Al treilea legea lui Newton. Forțele cu care corpurile interacționează între ele sunt egale ca mărime și sunt direcționate de-a lungul unei linii drepte în direcții opuse.
F 1 \u003d -F 2
2. Apariția SRT.
SRT a apărut ca urmare a unei contradicții între electrodinamica lui Maxwell și mecanica lui Newton.
Căi posibile de ieșire din contradicție:
Eșecul principiului relativității (H. Lorenz)
Eșecul formulelor lui Maxwell (G. Hertz)
Respingerea conceptelor clasice de spațiu și timp, păstrarea principiului relativității și a legilor lui Maxwell (A. Einstein)
A treia posibilitate s-a dovedit a fi singura corectă. Dezvoltându-l în mod constant, A. Einstein a venit la noi idei despre spațiu și timp. Primele două moduri, după cum sa dovedit, sunt infirmate prin experiment.
Teoria relativității se bazează pe două postulate.
1) Conceptul de postulat în știință
Un postulat în teoria fizică joacă același rol ca o axiomă în matematică. Aceasta este o propoziție de bază care nu poate fi dovedită logic. În fizică, un postulat este rezultatul unei generalizări a faptelor experimentale.
2) postulate SRT.
Principiul relativității al lui Einstein: toate procesele naturii decurg în același mod în toate IFR-urile.
Al doilea postulat: viteza luminii în vid este aceeași pentru toate ISO. Nu depinde nici de viteza sursei, nici de viteza receptorului semnalului luminos.
Consecințele SRT.
Relativitatea simultaneității: două evenimente separate spațial care sunt simultane într-un IFR pot să nu fie simultane într-un alt IFR.
La trecerea de la un SO la altul, succesiunea evenimentelor se poate schimba în timp, dar succesiunea evenimentelor cauză-efect rămâne neschimbată în toate SO: efectul vine după cauză.
Motivul relativității simultaneității este caracterul finit al vitezei de propagare a semnalelor.
Relativitatea distanțelor (contracția relativistă a dimensiunii unui corp într-un CO în mișcare): lungimea unui obiect în mișcare se reduce în direcția mișcării.
l - Lungimea corpului de odihnă;
l0 - lungimea corpului în mișcare;
υ - Viteza mișcării sale în acest CO.
(efectele relativiste sunt cele observate la viteze apropiate de viteza luminii)
Dimensiunile obiectelor în direcția perpendiculară pe direcția de mișcare nu se modifică
Relativitatea timpului: un ceas în mișcare încetinește.
τ0 este intervalul de timp măsurat de ceasurile care se odihnesc în SO în care ambele evenimente au avut loc în același punct din spațiu.
τ - Interval de timp dintre două evenimente, măsurat de un ceas în mișcare.
Timpul pe o navă spațială care zboară cu o viteză constantă trece mai lent decât pe un Pământ „staționar”. Dar astronautul nu poate observa în niciun fel aceste schimbări, pentru că și toate procesele din interiorul navei care ar putea servi ca măsură de măsurare a timpului sunt încetinite în același sens. Bătăile inimii și toate funcțiile corpului apar, de asemenea, cu încetinitorul. Dacă viteza de mișcare se apropie de viteza luminii, atunci călătoria către Nebuloasa Andromeda va dura 29 de ani. Dar conform ceasului pământesc, vor trece aproape 3 milioane de ani.
Legea relativistă a adunării vitezelor (direcționată de-a lungul unei linii)
υ 1 - viteza corpului in CO 1;
υ 2 - viteza corpului în al 2-lea CO;
υ - viteza de deplasare a primului SO relativ la al 2-lea.
La υ 1 , υ <<Cu primim υ 2 = υ 1 + υ , adică legea adunării vitezelor în mecanica clasică.
Dacă υ = Cu(adică vorbim despre propagarea luminii), obținem υ 2 = Cu, care corespunde celui de-al doilea postulat al SRT.
1. Dacă un corp este aruncat într-un unghi față de orizont, atunci în zbor este afectat de gravitație și rezistența aerului. Dacă forța de rezistență este neglijată, atunci singura forță rămasă este forța gravitației. Prin urmare, datorită legii a 2-a a lui Newton, corpul se mișcă cu o accelerație egală cu accelerația de cădere liberă; proiecţiile acceleraţiei pe axele de coordonate sunt un x = 0, iar la= -g.
Orice mișcare complexă a unui punct material poate fi reprezentată ca o impunere de mișcări independente de-a lungul axelor de coordonate, iar în direcția diferitelor axe, tipul de mișcare poate diferi. În cazul nostru, mișcarea unui corp zburător poate fi reprezentată ca o suprapunere a două mișcări independente: mișcare uniformă de-a lungul axei orizontale (axa X) și mișcare uniform accelerată de-a lungul axei verticale (axa Y) (Fig. 1) .
Prin urmare, proiecțiile de viteză ale corpului se modifică în timp, după cum urmează:
Prin urmare, coordonatele corpului se modifică astfel:
Cu alegerea noastră de origine, coordonatele inițiale
 |
(1) |
Să analizăm formulele (1). Să stabilim timpul de mișcare al corpului aruncat. Pentru a face acest lucru, setăm coordonatele y egal cu zero, deoarece în momentul aterizării, înălțimea corpului este zero. De aici obținem ora de zbor:
Distanța de zbor se obține din prima formulă (1). Raza de zbor este valoarea coordonatei X la sfârșitul zborului, adică la un moment de timp egal cu t0. Înlocuind valoarea (2) în prima formulă (1), obținem: această valoare are şi un sens fizic.
Din ecuațiile (1) se poate obține ecuația traiectoriei corpului, i.e. ecuația care raportează coordonatele Xși la corpul în timpul mișcării.
Pentru a face acest lucru, trebuie să exprimați timpul din prima ecuație (1):
și înlocuiți-l în a doua ecuație. Atunci obținem:
Această ecuație este ecuația traiectoriei. Se poate observa că aceasta este ecuația unei parabole cu ramurile în jos, așa cum este indicat de semnul „-” în fața termenului pătratic. Trebuie avut în vedere că unghiul de aruncare α și funcțiile sale sunt pur și simplu constante aici, adică. numere constante.
Viteza instantanee în orice punct al traiectoriei este direcționată tangențial la traiectorie (vezi Fig. 1). modulul de viteză este determinat de formula:
Astfel, mișcarea unui corp aruncat în unghi față de orizont sau în direcție orizontală poate fi considerată ca rezultatul a două mișcări independente - orizontală uniformă și verticală uniform accelerată (cădere liberă fără viteza inițială sau mișcare a unui corp aruncat vertical în sus). ).
2. O reacție nucleară este un proces de interacțiune a unui nucleu atomic cu un alt nucleu sau particulă elementară, însoțit de o modificare a compoziției și structurii nucleului și eliberarea de particule secundare sau γ-quanta.
Prima reacție nucleară a fost efectuată de E. Rutherford în 1919 în experimente de detectare a protonilor în produșii de dezintegrare nucleară. Rutherford a bombardat atomii de azot cu particule alfa.
În timpul reacțiilor nucleare, mai multe legi de conservare: moment, energie, moment unghiular, sarcină. Pe lângă aceste legi clasice, reacțiile nucleare se supun așa-numitei legi a conservării sarcină barionică (adică numărul de nucleoni - protoni și neutroni). De asemenea, sunt valabile o serie de alte legi de conservare specifice fizicii nucleare și fizicii particulelor elementare.
Reacțiile nucleare pot avea loc atunci când atomii sunt bombardați de particule încărcate rapid (protoni, neutroni, particule α, ioni). Prima reacție de acest fel a fost efectuată folosind protoni de înaltă energie obținuți la accelerator în 1932:
 |
Cu toate acestea, cele mai interesante pentru utilizare practică sunt reacțiile care apar în timpul interacțiunii nucleelor cu neutronii. Deoarece neutronii sunt lipsiți de sarcină, ei pot pătrunde cu ușurință în nucleele atomice și pot provoca transformările acestora. Remarcabilul fizician italian E. Fermi a fost primul care a studiat reacțiile cauzate de neutroni. El a descoperit că transformările nucleare sunt cauzate nu numai de neutroni rapidi, ci și de lenți care se mișcă la viteze termice.
Reacțiile nucleare sunt însoțite de transformări energetice. Randamentul energetic al unei reacții nucleare este cantitatea
| Q = (M A+ M B- M C- M D) c 2 = ∆ Mc 2 . |
Unde M A și M B - mase de produse inițiale, M C și M D este masa produșilor finali ai reacției. Valoarea Δ M numit defect de masă. Reacțiile nucleare pot continua cu eliberarea ( Q> 0) sau cu absorbție de energie ( Q < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |Q|, care se numește pragul de reactie .
Pentru ca o reacție nucleară să aibă un randament energetic pozitiv, energia specifică de legare a nucleonilor din nucleele produselor inițiale trebuie să fie mai mică decât energia specifică de legare a nucleonilor din nucleele produselor finite. Aceasta înseamnă că ΔM trebuie să fie pozitiv.
Fisiunea nucleară este procesul de scindare a unui nucleu atomic în două (rar trei) nuclee cu mase similare, numite fragmente de fisiune. Ca urmare a fisiunii, pot apărea și alți produși de reacție: nuclee ușoare (în principal particule alfa), neutroni și cuante gamma. Fisiunea poate fi spontană (spontană) și forțată (ca rezultat al interacțiunii cu alte particule, în primul rând cu neutronii). Fisiunea nucleelor grele este un proces exotermic, în urma căruia se eliberează o cantitate mare de energie sub formă de energie cinetică a produselor de reacție, precum și radiație. Fisiunea nucleară servește ca sursă de energie în reactoarele nucleare și în armele nucleare.
Spre deosebire de dezintegrarea radioactivă a nucleelor, însoțită de emisia de particule α sau β, reacțiile de fisiune sunt un proces în care un nucleu instabil este împărțit în două fragmente mari de mase comparabile.
În 1939, oamenii de știință germani O. Hahn și F. Strassmann au descoperit fisiunea nucleelor de uraniu. Continuând cercetările începute de Fermi, ei au descoperit că atunci când uraniul este bombardat cu neutroni, apar elemente din partea de mijloc a sistemului periodic - izotopi radioactivi ai bariului ( Z= 56), cripton ( Z= 36), etc.
Uraniul se găsește în natură sub formă de doi izotopi: (99,3%) și (0,7%). Când sunt bombardate de neutroni, nucleele ambilor izotopi se pot împărți în două fragmente. În acest caz, reacția de fisiune are loc cel mai intens cu neutroni lenți (termici), în timp ce nucleele intră într-o reacție de fisiune numai cu neutroni rapizi cu o energie de ordinul a 1 MeV.
Reacția de fisiune nucleară prezintă un interes primordial pentru ingineria nucleară.În prezent, se cunosc aproximativ 100 de izotopi diferiți cu numere de masă de la aproximativ 90 la 145 care iau naștere din fisiunea acestui nucleu.
Ca rezultat al fisiunii nucleare inițiate de un neutron, apar noi neutroni care pot provoca reacții de fisiune ale altor nuclee. Produșii de fisiune ai nucleelor de uraniu-235 pot fi și alți izotopi de bariu, xenon, stronțiu, rubidiu etc.
Energia cinetică eliberată în timpul fisiunii unui nucleu de uraniu este enormă - de ordinul a 200 MeV. O estimare a energiei eliberate în timpul fisiunii nucleare poate fi făcută folosind conceptul de energie specifică de legare a nucleonilor din nucleu. Energia specifică de legare a nucleonilor din nucleele cu un număr de masă A ≈ 240 este de aproximativ 7,6 MeV/nucleon, în timp ce în nucleele cu numere de masă A = 90 - 145 energia specifică este aproximativ egală cu 8,5 MeV/nucleon. Prin urmare, fisiunea unui nucleu de uraniu eliberează o energie de ordinul a 0,9 MeV/nucleon, sau aproximativ 210 MeV per atom de uraniu. Odată cu fisiunea completă a tuturor nucleelor conținute în 1 g de uraniu, se eliberează aceeași energie ca în timpul arderii a 3 tone de cărbune sau a 2,5 tone de petrol.
Produșii de fisiune ai nucleului de uraniu sunt instabili, deoarece conțin un număr semnificativ în exces de neutroni. Într-adevăr, raportul N/Z pentru nucleele cele mai grele este de aproximativ 1,6, pentru nucleele cu numere de masă de la 90 la 145 acest raport este de ordinul 1,3 - 1,4. Prin urmare, nucleele fragmentelor suferă o serie de dezintegrari succesive β, în urma cărora numărul de protoni din nucleu crește, iar numărul de neutroni scade până când se formează un nucleu stabil.
În fisiunea unui nucleu de uraniu-235, care este cauzată de o coliziune cu un neutron, sunt eliberați 2 sau 3 neutroni. În condiții favorabile, acești neutroni pot lovi alte nuclee de uraniu și pot provoca fisiunea acestora. În această etapă, vor apărea deja de la 4 la 9 neutroni, capabili să provoace noi dezintegrari ale nucleelor de uraniu etc. Un astfel de proces asemănător avalanșei se numește reacție în lanț.
Pentru ca o reacție în lanț să aibă loc, așa-numitul factor de multiplicare a neutronilor trebuie să fie mai mare decât unitatea. Cu alte cuvinte, ar trebui să existe mai mulți neutroni în fiecare generație ulterioară decât în cea anterioară. Factorul de multiplicare este determinat nu numai de numărul de neutroni produși în fiecare eveniment elementar, ci și de condițiile în care se desfășoară reacția - unii dintre neutroni pot fi absorbiți de alte nuclee sau pot părăsi zona de reacție.
1. Mișcarea de rotație este un tip de mișcare mecanică. În timpul mișcării de rotație a unui punct material, acesta descrie un cerc. În timpul mișcării de rotație a unui corp absolut rigid, toate punctele sale descriu cercuri situate în planuri paralele. Centrele tuturor cercurilor se află în acest caz pe o singură dreaptă, perpendiculară pe planurile cercurilor și numită axă de rotație. Axa de rotație poate fi situată în interiorul corpului și în afara acestuia. Axa de rotație într-un anumit cadru de referință poate fi fie mobilă, fie fixă. De exemplu, în cadrul de referință conectat cu Pământul, axa de rotație a rotorului generatorului de la centrala este fixă.
Atunci când alegeți unele axe de rotație, puteți obține o mișcare de rotație complexă - o mișcare sferică, când punctele corpului se mișcă de-a lungul sferelor. Când se rotește în jurul unei axe fixe care nu trece prin centrul corpului sau un punct de material rotativ, mișcarea de rotație se numește circulară.
Rotația se caracterizează prin unghi, măsurat în grade sau radiani, viteza unghiulară (măsurată în rad / s)
Cu rotație uniformă (T este perioada de rotație)
Frecvența de rotație(frecvența unghiulară) - numărul de rotații pe unitatea de timp.
Perioada de rotație este timpul unei revoluții complete. Perioada de rotație și frecvența acesteia sunt legate de relație
Viteza liniei un punct situat la o distanta R de axa de rotatie
Viteză unghiulară rotația corpului este o mărime vectorială.
Relația dintre modulul de viteză liniară υ și viteza unghiulară ω:
Accelerația este îndreptată de-a lungul razei spre centrul cercului.
El este numit normal sau accelerație centripetă . Modulul de accelerație centripetă este legat de vitezele liniare υ și unghiulare ω prin relațiile:
2. Comunicația radio este un fel de comunicare fără fir, în care undele radio care se propagă în spațiu sunt folosite ca semnal.
Principiul comunicației radio se bazează pe transmiterea unui semnal de la un dispozitiv emițător, care conține un emițător și o antenă de transmisie, prin deplasarea undelor radio în spațiu deschis, către un dispozitiv de recepție, care conține o antenă de recepție și un receptor radio. Oscilațiile armonice cu o frecvență purtătoare aparținând oricărui interval de frecvență radio sunt modulate în conformitate cu mesajul transmis. Oscilațiile de radiofrecvență modulate sunt un semnal radio.
De la transmițător, semnalul radio intră în antenă, cu ajutorul căreia unde electromagnetice modulate corespunzător sunt excitate în spațiul înconjurător. Mișcându-se liber, undele radio ajung la antena de recepție și excită oscilații electrice în ea, care apoi intră în receptorul radio. Semnalul radio primit intră în amplificatorul electronic, este demodulat, apoi este extras un semnal, asemănător cu semnalul care a modulat oscilațiile cu frecvența purtătoare din emițătorul radio. După aceea, semnalul amplificat suplimentar este convertit de un dispozitiv de reproducere adecvat într-un mesaj similar cu cel original.
Cea mai importantă etapă în dezvoltarea comunicațiilor radio a fost crearea în 1913 a unui generator de oscilații electromagnetice neamortizate. Pe lângă transmiterea semnalelor telegrafice, constând din impulsuri scurte și mai lungi („puncte” și „liniute”) de unde electromagnetice, au devenit posibile comunicații radiotelefonice fiabile și de înaltă calitate - transmiterea vorbirii și a muzicii folosind unde electromagnetice.
Dificultatea transmiterii unui semnal audio constă în faptul că comunicațiile radio necesită oscilații de înaltă frecvență, iar oscilațiile domeniului sonor sunt oscilații de joasă frecvență, pentru a căror radiație este imposibil să se construiască antene eficiente. Prin urmare, vibrațiile de frecvență sonoră trebuie suprapuse într-un fel sau altul vibrațiilor de înaltă frecvență, care le transportă deja pe distanțe mari.
Emițătorul radio conține următoarele elemente principale:
Un oscilator principal de înaltă frecvență care convertește energia unei surse de tensiune DC în oscilații armonice de înaltă frecvență. Frecvența acestor oscilații se numește purtătoare. Trebuie să fie strict constantă;
Un convertor de mesaj la semnal electric utilizat pentru a modula oscilațiile frecvenței purtătoare. Tipul traductorului depinde de natura fizică a semnalului transmis: pentru un semnal audio, traductorul este un microfon, pentru transmisia de imagini este un tub de televiziune de transmisie:
Un modulator în care un semnal de înaltă frecvență este modulat în conformitate cu frecvența unui semnal audio care transportă informații de transmis;
Există de obicei una sau două trepte ale amplificatorului de putere cu semnal modulat;
O antenă radiantă concepută pentru a radia unde electromagnetice în spațiul înconjurător.
Receptorul radio este proiectat să primească informații transmise folosind unde electromagnetice emise de antena de transmisie a emițătorului radio.
Receptorul radio conține următoarele elemente principale:
Antena de recepție este folosită pentru a capta unde electromagnetice. Există antene proiectate pentru vibrații cu o frecvență strict definită (antene acordate) și antene care nu sunt reglate la o anumită frecvență (antene cu toate undele). În acest din urmă caz, în antenă apar oscilații forțate modulate, excitate de diverse posturi de radio;
Un circuit rezonant acordat la o anumită frecvență, care, din multitudinea de semnale primite de antenă, selectează un semnal util;
În RK, ca urmare a rezonanței, există o creștere a amplitudinii tensiunii a oscilațiilor recepționate. Cu toate acestea, în acest caz, nu se creează energie suplimentară de înaltă frecvență și puterea semnalului primit nu crește. Mai mult, chiar scade oarecum din cauza pierderilor de energie inevitabile pe rezistenta activa a circuitului de intrare. Puterea semnalului primit este extrem de scăzută. Prin urmare, în amplificatorul de înaltă frecvență, tensiunea semnalului primit crește și puterea acestuia crește;
cascadă de detectoare. Aici, semnalul amplificat modulat de înaltă frecvență este convertit și un semnal modulator care transportă informația transmisă este extras din acesta. Prin urmare, detectarea este un proces invers modulării. Ca detector se folosesc dispozitive cu caracteristică neliniară - tuburi vid și dispozitive semiconductoare;
Amplificator de joasă frecvență. Tensiunea de modulare de joasă frecvență alocată în treapta detector este mică și este amplificată în amplificatorul de joasă frecvență;
După amplificare, semnalul de joasă frecvență ajunge la difuzor (telefon).
radar numită detectarea obiectelor și măsurarea coordonatelor acestora cu ajutorul undelor radio. Radarul se bazează pe faptul că undele radio se propagă în linie dreaptă, cu o viteză constantă și sunt reflectate de obiectele întâlnite în calea lor. Se numește instalația radar radar sau radar, care constă în piese de transmisie și recepție (Fig. 16 A). Partea de transmisie este o sursă de unde radio de mare putere cu o frecvență în intervalul de la 10 7 la 10 11 Hz, care sunt colectate de antenă într-un fascicul îngust îndreptat către obiect.
O parte a fasciculului reflectat de obiect se propagă înapoi în direcția radarului și este capturată de antena și partea sa de recepție. Partea emițătoare emite unde sub formă de impulsuri scurte cu o durată de aproximativ 10 -6 s. În intervalele dintre aceste impulsuri emise, partea de recepție a radarului captează impulsurile reflectate de obiect și determină intervalul de timp t, petrecut de undele radio pe drumul către obiect și înapoi. știind tși viteza undelor radio Cu, ușor de calculat distanța până la obiect S:
S = ct/2
Televiziunea este transmisia și recepția de informații video folosind unde electromagnetice.
Schema televiziunii coincide practic cu schema radiodifuziunii. Diferența constă în faptul că în emițător, oscilațiile sunt modulate nu numai de semnale sonore, ci și de semnale de imagine. Semnalele optice din măsurarea TV de transmisie sunt transformate în cele electrice. O undă electromagnetică modulată transportă informații pe distanțe lungi. Într-un receptor de televiziune, semnalul de înaltă frecvență este împărțit în trei semnale: un semnal de imagine, un semnal audio și un semnal de control. După amplificare, aceste semnale intră în blocurile lor și sunt utilizate în scopul propus.
Pentru a reproduce mișcarea, se folosește principiul cinematografiei: imaginea unui obiect în mișcare (cadru) este transmisă de zeci de ori pe secundă (la televizor de 50 de ori). Imaginea cadrului este convertită în semnale electrice folosind un iconoscop. O imagine a unui obiect este proiectată pe ecranul iconoscopului folosind un sistem optic (lentila). Același semnal se obține într-un receptor de televiziune, unde semnalul este convertit într-o imagine vizibilă pe ecranul kinescopului.
Pentru ca schimbarea imaginii de pe ecranul televizorului să pară lină pentru o persoană, imaginea de pe ecran este schimbată de 25 de ori pe secundă. În acest caz, fiecare imagine de pe ecran este creată ca urmare a a 625 de linii orizontale ale fasciculului, deplasându-se treptat în direcția verticală. Prin urmare, pentru a transmite modificări de luminozitate și culoare în fiecare punct al ecranului, care apar la o frecvență de 25 Hz, este necesară o frecvență purtătoare mai mare decât pentru comunicația radio - de la 50 la 800 MHz.
Deoarece undele electromagnetice corespunzătoare transmisiei de televiziune nu sunt reflectate de ionosferă, ele se pot propaga de la antena de televiziune de transmisie numai în vizibilitate. Prin urmare, pentru a transmite mai departe semnalul de televiziune, turnurile antenelor de televiziune încearcă să-l facă cât mai sus posibil.
Un satelit situat la o altitudine de câteva zeci de mii de kilometri deasupra suprafeței Pământului este capabil să transmită un semnal de televiziune către
