Пространство и время в специальной теории относительности (СТО).

Специальная теория относительности (СТО; также частная теория относительности) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света. В рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей. Обобщение СТО для гравитационных полей называется общей теорией относительности.

В основе СТО лежат два постулата:
1. Принцип относительности А. Эйнштейна: все физические явления (механические, оптические, электромагнитные и любые другие) при одинаковых начальных условиях протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета (ИСО).
2. Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме одинакова во всех ИСО.

78. Закон взаимосвязи массы и энергии.

Масса и энергия покоя связаны уравнением:

E = mc2

из которого вытекает, что всякое изменение массы Δ m сопровождается изменением энергии покоя Δ E₀:

Δ E₀ = Δ m c²

Это утверждение носит название закона взаимосвязи массы и энергии покоя, оно стало символом современной физики.

Взаимосвязь между массой и энергией оценивалась А. Эйнштейном как самый значительный вывод специальной теории относительности. По его выражению, масса должна рассматриваться как «сосредоточение колоссального количества энергии». При этом масса в теории относительности не является более сохраняющейся величиной, а зависит от выбора системы отсчета и характера взаимодействия между частицами.

 

 

79. Давление света. Опыты Лебедева.

Давлением света называется давление, которое производят электромагнитные световые волны, падающие на поверхность какого-либо тела. Существование давления было предсказано Дж. Максвеллом в его электромагнитной теории света. Формулой p=S(1-R)/c, где S - плотность потока энергии (интенсивность света), R - коэф. отражения света от поверхности. Прибор, созданный Лебедевым для измерения давления света, представлял собой очень чувствительный крутильный динамометр (крутильные весы). Его подвижной частью являлась подвешенная на тонкой кварневой нити легкая рамка с укрепленными на ней крылышками — светлыми и черными дисками толщиной до 0, 01 мм. Крылышки делали из металлической фольги. Рамка была подвешена внутри сосуда, из которого откачали воздух.

Свет, падая на крылышки, оказывал на светлые и черные диски разное давление. В результате на рамку действовал вращающий момент, который закручивал нить подвеса. По углу закручивания нити определялось давление света.

Свет, проходящий сквозь стеклянную стенку А, действует на газ, заключенный в цилиндрическом канале В. Под давлением света газ из канала В перетекает в сообщающийся с ним канал С. В канале С находится легкий подвижный поршень D, подвешенный на тонкой упругой нити Е, перпендикулярной плоскости чертежа. Световое давление рассчитывалось по углу закручивания нити.

Хотя световое давление очень мало в обычных условиях, его действие, тем не менее, может оказаться существенным в других условиях. Внутри звезд при температуре в несколько десятков миллионов кельвин давление электромагнитного излучения должно достигать громадного значения. Силы светового давления наряду с гравитационными силами играют существенную роль в процессах, происходящих внутри звезд.

 

ХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ СВЕТА

Любое превращение молекул есть химический процесс. Химические процессы, протекающие под действием видимого света и ультрафиолетовых лучей, называются фотохимическими реакциями. Световой энергии достаточно для расщепления многих молекул. В этом проявляется химическое действие света.
К фотохимическим реакциям относятся: фотосинтез углеводов в растениях, распад бромистого серебра на светочувствительном слое фотопластинки, взаимодействие хлора с водородом на свету с образованием HCl и многое другое. Выцветание тканей на солнце и образование загара (потемнение кожи человека под воздействием ультрафиолетовых лучей) – это тоже примеры химического действия света.

82. Опыты резерфорда, ядерная модель атома

Резерфорд и его сотрудники наблюдали прохождение α -частиц через тонкую золотую фольгу. Скорость α -частиц 10⁷ м/с. Экспериментальная установка позволяла наблюдать α -частицы, отклоненные золотой фольгой под разными углами. В то время было известно, что α -частица имеет положительный заряд, равный +2е.

Узкий пучок α -частиц испускался радиоактивным веществом и попадал на фольгу. Проходя через фольгу α -частицы отклонялись на различные углы. Рассеянные частицы ударялись об экран, покрытый ZnS, и вызываемые им вспышки света, сцинцилляции, наблюдались в микроскопе. Микроскоп и связанный с ним экран можно было вращать вокруг оси, проходящей через центр фольги. Т.е. можно было всегда измерить угол отклонения. Весь прибор помещался в вакуум, чтобы α -частицы не рассеивались при столкновении с молекулами воздуха.

В опыте обнаружилось, что некоторые α -частицы отклонялись на большие углы, до 180º. Резерфорд понял, что такое отклонение возможно лишь при встрече с положительно заряженной частицей большей массы. А малая вероятность отклонения на большие углы говорила, что эта положительная частица имеет малые размеры, порядка 10^–14 м. Электроны, по мнению Резерфорда, движутся вокруг ядра.

Однако такая модель была в явном противоречии с классической электродинамикой, т.к. электрон, двигаясь по окружности, т.е. с нормальным ускорением, должен был излучать энергию, следовательно, замедлять скорость и падать на ядро. Таким образом, применение классической электродинамики к ядерной модели атома привело к полному противоречию с экспериментальными фактами.

Резерфорд доказал, что:

· атом является устойчивой системой;

· атом излучает энергию лишь при определенных условиях;

· излучение атома имеет линейчатый спектр, связанный со строением и свойствами его электронной оболочки.

83. Возникновение учения о квантах. Квантовые постулаты Бора.

Бор ввёл элементы квантовой теории в модель атома Резрфорда и в 1932 году создал неклассическую теорию атома.

Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) гласит: атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия E_n. В стационарных состояниях атом не излучает.
Второй постулат Бора (правило частот) формулируется следующим образом: при переходе атома из одного стационарного состояния с энергией E_n в другое стационарное состояние с энергией E_m излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний:

hν nm = En – Em,

84. Поглощение и излучение атомом энергии.
Частоты излучений можно определить по спектрам атомов: на фоне сплошного спектра поглощения видны цветные линии излучения, соответствующие определенным длинам волн или частотам.
Поглощение света - процесс, обратный излучению: атом переходит из низших энергетических состояний в высшие. При этом атом поглощает излучение тех же частот, которые излучает при обратных переходах.

Излучение света - при движении атомов, они друг с другом сталкиваются, тем самым они излучают энергию

85. Фотоэлектрический эффект. Экспериментальные законы внешнего фотоэффекта.

Фотоэффе́ кт — это испускание электронов веществом под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Внешним фотоэффектом называется испускание электронов веществом под действием электромагнитных излучений. Электроны, вылетающие из вещества при внешнем фотоэффекте, называются фотоэлектронами, а электрический ток, образуемый ими при упорядоченном движении во внешнем электрическом поле, называется фототоком.

Законы внешнего фотоэффекта

1.Закон Столетова: при неизменном спектральном составе электромагнитных излучений, падающих на фотокатод, фототок насыщения пропорционален энергетической освещенности катода (иначе: число фотоэлектронов, выбиваемых из катода за 1 с, прямо пропорционально интенсивности излучения):
и

2.Максимальная начальная скорость фотоэлектронов не зависит от интенсивности падающего света, а определяется только его частотой.

3.Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота ν ₀ света (зависящая от химической природы вещества и состояния поверхности), ниже которой фотоэффект невозможен.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II. Время и место проведения. Заявки.
2. Б. Площадка специальной обработки
3. Билет 1. Время жизни объектов. Связь с типами памяти и областями видимости
4. Будем молиться и просить Господа сохранить нас от нужды, а если наступит все же такое время, чтобы Господь помог нам не потерять надежду на Него.
5. В 1909-1913 гг., во время экономического подъема, в России более быстрыми темпами росло производство
6. В комиксах никто не умирает по настоящему, даже злодеи. По крайней мере, не на долгое время.
7. В любое время, в любом месте
8. В настоящее время население России составляет более 150 миллионов человек. Россия густо заселен, но его население распределено неравномерно.
9. В результате в менталитете древнерусского человека стало складываться двоеверие - часть населения приняло христианство, а другая часть долгое время была языческой
10. Великое переселение народов и его этническое пространство
11. Вертикальное и горизонтальное пространство в художественном произведении.
12. Вечером Амет-хан с родителями погулял по набережной, центральной улице города — Буйнакской. В назначенное время, назавтра он вновь появился в кабинете помощника.