Токи замыкания и размыкания цепи.

3. Ферромагнетики —  > > 1.  _стали = 8^.10³ (железо, никель, кобальт и их сплавы). Сплав железа с никелем:  =2, 5^.10⁵.

Свойства ферромагнетиков

1. Обладают остаточным магнетизмом.

2.  зависит от индукции внешнего магнитного поля.

3. Температура, при которой исчезают ферромагнитные свой­ства, называется точкой Кюри (вещество становится парамагнетиком; точка Кюри для железа равна 770⁰С, для никеля 360⁰С).

54. 1.1

Механические колебания – это повторяющееся движение, при котором тело

многократно проходит одно и то же положение в пространстве. Различают

периодические и непериодические колебания. Периодическими называют

колебания, при которых координата и другие характеристики тела описываются

периодическими функциями времени.

Примерами механических колебаний могут служить движение шара на пружине,

на нити, движение ножек звучащего камертона или молекул воздуха вблизи

него (рис. 1). В физике рассматривают и другие колебания – процессы, обладающие

той или иной степенью повторяемости во времени (например, электромагнитные

колебания.)

1.2 Наиболее общими характеристиками колебаний являются следующие физические

величины: амплитуда колебаний Анаибольшее отклонение колеблющегося

тела от положения равновесия (отклонение величины от ее среднего значения);

период колебанийТвремя, через которое движение тела полностью

повторяется (повторяются все кинематические характеристики колебаний),

т.е. совершается одно полное колебание; частота колебанийv –величина,

показывающая число колебаний, совершаемых за1 с.Вместо частотыvчаще

пользуются понятием циклической частоты w.Циклическая частотаw –это

число колебаний, совершаемых за 2p секунд. Частота обратно пропорциональна

периоду: – –

и

В СИ период Т выражается в секундах (c), частота vв герцах(Гц), циклическая

частотаw –в обратных секундах(с^–1). –

Единица амплитуды колебаний зависит от того, какая колеблющаяся физическая

величина рассматривается.

1.3 Неравномерное движение - движение с ускорением.
Координата точки в момент времени t - x=x0+v0*t+a*t^2/2
Скорость точки в момент времени t - V=Vo+at
Средняя скорость - Отношение всего пути проделанного точкой ко всему времени, затраченному точкой на прохождение всего пути Vср=S/t
Равнопеременное движение - движение с постоянным ускорением
Ускорение точки - изменение скорости точки с течением времени a=(V-Vo)/t

55. 1.1 Механические колебания – это повторяющееся движение, при котором тело

многократно проходит одно и то же положение в пространстве. Различают

периодические и непериодические колебания. Периодическими называют

колебания, при которых координата и другие характеристики тела описываются

периодическими функциями времени.

Примерами механических колебаний могут служить движение шара на пружине,

на нити, движение ножек звучащего камертона или молекул воздуха вблизи

него. В физике рассматривают и другие колебания – процессы, обладающие

той или иной степенью повторяемости во времени (например, электромагнитные

колебания.)

Динамика колебаний

Динамика - Часть механики в которой рассматриваются причины вызывающие движение.

Уравнение движения тела, колеблющегося под действием силы упругости. Согласно второму закону Ньютона произведение массы тела m на ускорение его равно равнодействующей всех сил, приложенных к телу:

m = (1)

Ньютон это сила действующая на тело m = 1кг и вызывает ускорение а = 1м/

Согласно закону Гука проекция F_{x ynp} прямо пропорциональна смещению шарика из положения равновесия. Смещение же равно координате х шарика, причем проекция силы и координата имеют противоположные знаки. Следовательно,

F_{x упр} = -kx

где k — жесткость пружины.

Уравнение движения шарика тогда примет вид: mа _x = -kx.

В проекции на ось ОХ уравнение движения (1) можно записать так: mа_x = F_{x упр}, где а _х и F_{х упр} соответственно проекции ускорения и силы упругости пружины на эту ось.

Всем колебательным системам присущ ряд общих свойств:

1. У каждой колебательной системы есть состояние устойчивого равновесия.

2. Если колебательную систему вывести из состояния устойчивого равновесия, то появляется сила, возвращающая систему в устойчивое положение.

3. Возвратившись в устойчивое состояние, колеблющееся тело не может сразу остановиться.
Маятник; кинематика его колебаний.

Колебательный контур

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР

Колебательный контур - электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора емкостью C, катушки индуктивностью L и резистора сопротивлением R.

Состояние устойчивого равновесия колебательного контура характеризуется минимальной энергией электрического поля (конденсатор не заряжен) и магнитного поля (ток через катушку отсутствует).

Величины, выражающие свойства самой системы (параметры системы): L и m, 1/C и k

величины, характеризующие состояние системы:

величины, выражающие скорость изменения состояния системы: u = x'(t) и i = q'(t) .

1.2

Электромагнитными колебаниями называются периодические изменения напряженности Е и индукции В.

Электромагнитными колебаниями являются радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи, гамма-лучи.

Электромагнитные колебания - взаимосвязанные колебания электрического и магнитного полей.

Электромагнитные колебания появляются в различных электрических цепях. При этом колеблются величина заряда, напряжение, сила тока, напряженность электрического поля, индукция магнитного поля и другие электродинамические величины.

Свободные электромагнитные колебания возникают в электромагнитной системе после выведения ее из состояния равновесия, например, сообщением конденсатору заряда или изменением тока в участке цепи.

При свободных колебаниях происходит периодическое превращение электрической энергии, запасенной в конденсаторе, в магнитную энергию катушки, и наоборот. Полная электромагнитная энергия в идеальном колебательном контуре остается постоянной:

Собственная частота свободных колебаний равняется Период свободных колебаний равен:

Это затухающие колебания, так как сообщенная системе энергия расходуется на нагревание и другие процессы.

Вынужденные электромагнитные колебания - незатухающие колебания в цепи, вызванные внешней периодически изменяющейся синусоидальной ЭДС.

Электромагнитные колебания описываются теми же законами, что и механические, хотя физическая природа этих колебаний совершенно различна.

Электрические колебания - частный случай электромагнитных, когда рассматривают колебания только электрических величин. В этом случае говорят о переменных токе, напряжении, мощности и т.д.

58 1.1 Затухающие гармонические колебания - это прямолинейное неравномерное движение, при котором координаты колеблющегося тела (материальной точки) изменяются по закону косинуса или синуса в зависимости от времени.

Во всякой реальной колебательной системе имеются силы сопротивления, действие которых приводит к уменьшению энергии системы. Если убыль энергии не восполняется за счет работы внешних сил, колебания будут затухать. В простейшем, и вместе с тем наиболее часто встречающемся, случае сила сопротивления пропорциональна величине скорости:

,

где r – постоянная величина, называемая коэффициентом сопротивления. Знак минус обусловлен тем, что сила и скорость имеют противоположные направления; следовательно, их проекции на ось X имеют разные знаки. Уравнение второго закона Ньютона при наличии сил сопротивления имеет вид:

.

Применив обозначения , , перепишем уравнение движения следующим образом:

.

Это уравнение описывает затухающие колебания системы. Коэффициент называется коэффициентом затухания

ДЕКРЕМЕНТ ЗАТУХАНИЯ

(от лат. decrementum - уменьшение, убыль) (логарифмический декремент затухания) - количественная характеристика быстроты затухания колебаний в линейной системе; представляет собой натуральный логарифм отношения двух последующих максимальных отклонений колеблющейся величины в одну и ту же сторону. T. к. в линейной системе колеблющаяся величина изменяется по закону (где постоянная величина - коэф. затухания) и два последующих наиб. отклонения в одну сторону X₁ и X₂ (условно наз. " амплитудами" колебаний) разделены промежутком времени (условно наз. " периодом" колебаний), то , а Д. з. .

Так, напр., для механич. колебат. системы, состоящей из массы т, удерживаемой в положении равновесия пружиной с коэф. упругости k и испытывающей трение силой F_T, пропорциональной скорости v(F _Т =-bv, где b- коэф. пропорциональности), Д. з.

При малом затухании . Аналогично для электрич. контура, состоящего из индуктивности L, активного сопротивления R и ёмкости С, Д. з.

.

При малом затухании .

Для нелинейных систем закон затухания колебаний отличен от закона , т. е. отношение двух последующих " амплитуд" (и логарифм этого отношения) не остаётся постоянным; поэтому Д. з. не имеет такого определ. смысла, как для систем линейных.

59. 1. Вынужденными называются колебания, которые система совершает под действием внешней силы. Характер движения зависит от особенностей внешней силы. Она может быть любой периодически изменяющей свое значение. Наиболее важным является случай гармонической внешней силы. Более сложные случаи ее изменения во времени сводятся к этому простейшему.

Будем считать, что внешняя сила действует на линейный гармонический осциллятор по следующему закону:

F = F₀·cos(w·t).

Кроме внешней силы на осциллятор, по-прежнему, действуют квазиупругая сила и сила трения. Согласно II закону Ньютона уравнение движения имеет вид:

m·x'' + h·x' + k·x = F₀· cos(w·t)
или
x'' + 2·d·x' + w₀²·x = F₀· cos(w·t)/m.

Уравнение вынужденных колебаний. Уравнение (13.1) - линейное неоднородное дифференциальное уравнение II порядка. В неоднородном уравнении, в отличии от однородного, существуют слагаемые, содержащие аргумент (в нашем случае переменную t).

Решение неоднородного уравнения x(t) представляет сумму общего решения однородного уравнения x₁(t) и частного решения неоднородного уравненияx₂(t), т.е.

x(t) = x₁(t) + x₂(t).

1.2 Резонанс - явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Степень отзывчивости в теории колебаний описывается величиной, называемой добротность. Явление резонанса впервые было описано Галилео Галилеем в 1602 г в работах, посвященных исследованию маятников и музыкальных струн

Наиболее известная большинству людей механическая резонансная система — это обычные качели. Если вы будете подталкивать качели в соответствии с их резонансной частотой, размах движения будет увеличиваться, в противном случае движения будут затухать. Резонансную частоту такого маятника с достаточной точностью в диапазоне малых смещений от равновесного состояния, можно найти по формуле:

,

где g это ускорение свободного падения (9, 8 м/с² для поверхности Земли), а L — длина от точки подвешивания маятника до центра его масс.

Механические волны — это распространяющиеся в упругой среде возмущения (отклонения частиц среды от положения равновесия). Если колебания частиц и распространение волны происходят в одном направлении, волну называют продольной, а если эти движения происходят в перпендикулярных направлениях, — поперечной.

Продольные волны, сопровождаемые деформациями растяжения и сжатия, могут распространяться в любых упругих средах: газах, жидкостях и твердых телах. Поперечные волны распространяются в тех средах, где появляются силы упругости при деформации сдвига, т. е. в твердых телах.

При распространении волны происходит перенос энергии без переноса вещества.

Скорость, с которой распространяется возмущение в упругой среде, называют скоростью волны* Она определяется упругими свойствами среды. Расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней (Г), называется длиной волны l (ламбда).



Звуковые волны — это продольные волны, в которых колебания частиц происходят вдоль ее распространения. Скорость звука в различных средах разная, в твердых телах и жидкостях она значительно больше, чем в воздухе.

На границе сред с упругими свойствами звуковая волна отражается. С явлением отражения звука связано эхо. Это явление состоит в том, что звук от источника доходит до какого-то препятствия, отражается от него и возвращается к месту, где он возник, через промежуток времени не менее 1/15 с. Через такой интервал времени человеческое ухо способно воспринимать раздельно следующие один за другим звуки.

Волна- это колебания, распространяющиеся в пространстве в течение времени.
Механические волны могут распространяться только в какой- нибудь среде (веществе): в газе, в жидкости, в твердом теле. В вакууме механическая волна возникнуть не может.
Источником волн являются колеблющиеся тела, которые создают в окружающем пространстве деформацию среды.

61Электромагнитная плоская бегущая волна. Ее характеристики.

Электромагнитная волна-возмущение электромагнитного поля, распространяющиеся в пространстве

Фазовая скорость ЭМ волны V=c/(корень из ЕМ)

ЭМ волны поперечны

Е=f(t-x/v)

H=φ (t-x/v)

Для перменного поля плоской волны: Ех=Нх=0 и Е, Н перпендикулярны направлению распространения

Е=Еуј+Еzк Н=Нуj+Hzk

Е и Н колеблются в одной фазе –они одновременно обращаются в 0 и одновременно достигают мах значения

E=E  sin(wt-kx) описывает изменения эл. поля

H=H cos(wt-kx) описывает изменения м. поля

К-волновое число

w-угловая скорость

t- время

62 когерентные волны. Интерференция света. Условия максимума и минимума интерференции.

Когерентные волны-волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз.когерентные световые волны получают путем разделения одного и того же пучка или при помощи лазеров

Интерференция-сложение 2х или более когерентных волн, результатом которых является перераспределение интенсивности света

МАХ Δ =λ n, n=0, 1, 2, 3..

MIN Δ =λ /2(2n+1)

63 Интерференция света на тонких пленках и пластинках. Условия максимума и минимума.

64 Кольца Ньютона. Условия максимума и минимума. Радиусы светлых и темных колец Ньютона

65Волновой фронт электромагнитной волны. Принцип Гюйгенса – Френеля

Волновой фронт- геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени t

Принцип Гюйгенса-Френеля

asinφ =(2k+1)λ  /2

Δ =asinφ k* λ 

66Дифракция света. Определение. Дифракция света от одной щели. Условия максимума и минимума

Дифракция-явление огибания светом препятствий, размеры которых соизмеримы с длиной световой волны

Δ = λ к мах

dsinφ = λ к, к=0-центральный максимум(белый цвет)

.

67Дифракционная решетка. Условия максимума и минимума. Дифракционные спектры.

Дифр. решетка- прозрачная пластина, состоящая из большого числа параллельных щелей

68Законы отражения и преломления света. Закон полного внутреннего отражения.

69Дисперсия света. Разложение белого света на составляющие цвета. Дисперсионные элементы.

Дисперсия- явление разложения белого света в спектр

70Поглощение света. Закон Бугера. Рассеяние света.

71) Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризации

1. Поляризация света — совокупность явлений, в которых проявляются свойства поперечных электромагнитных волн, волн видимой части света. Волна называется поляризованной, если в ней существует выделенное направление колебаний. Различают линейную (плоскую), круглую (циркулярную, электрическую).

2. Естественный свет (т.е. свет, испускаемый обычными световыми источниками) есть совокупность световых волн со всевозможными направлениями колебания вектора, перпендикулярными к лучу света, быстро и беспорядочно сменяющими друг друга. Такой характер колебаний обусловлен спецификой излучения света. Излучение светящегося тела слагается из волн, испускаемых его атомами. Процесс излучения отдельного атома длится около 10-8с. За это время испускается цуг волн протяженностью примерно 3 м. Через некоторое время после излучения, атом возбуждается и снова начинает излучать. Одновременно испускают энергию много атомов. Цуги волн, излучаемые ими, накладываются друг на друга. Образуя световую волну.. Кроме того, в естественном свете наблюдается быстрая смена этих ориентацией.

Свет, направление колебаний в котором упорядочены каким-либо образом, называют поляризованным. Свет, в котором имеется единственное направление колебаний вектора (а, следовательно, и ) называют плоско поляризованным. Если конец вектора описывает эллипс - эллиптически поляризованным. В случае, если конец вектора описывает окружность, свет называется поляризованным по кругу.

3. Виды поляризации света

Поляризация возникает только у поперечных волн. Плоская световая волна называется линейно-поляризованной, если напряженность меняется в одной плоскости, в которой расположена нормаль к фронту линейной волны. Плоскость проходящая через два вектора: напряженности и — называется плоскостью поляризации. За направление плоской световой волны принять направление вектора, а за направление колебаний —.

Естественный свет не поляризован, так как он изучается атомами, ориентированными в пространстве произвольным образом, то есть и меняются произвольно. Такой свет обладает (статистически) осевой симметрией относительно направления распространения.

Устройство, с помощью которого свет можно преобразовать в поляризованный, называется поляризатор.

72) Получение поляризованных лучей. Поляризация света при отражении на границе раздела двух сред. Закон Брюстера.

1 и 3).Способы получения поляризованного света.Закон Брюстера.

Как показывает опыт при преломлении и отражении света преломленный и отраженный свет оказывается поляризованными, причем отраж. свет может быть полностью поляризоанным при некотором угле падения, а прилом. свет всегда является частично поляризованным.На основании формул Фринеля можно показать, что отраж. свет поляризован в плоскости перпендикулярный плоскости падения, а прелом. свет поляризован в плоскости параллельной плоскости падения. Угол падения при котором отраж. свет является полностью поляризованным назвается углом Брюстера.Угол Брюстера определяется из закона Брюстера: -закон Брюстера.В этом случае угол между отраж. и прелом. лучами будет равен.Для системы воздух-стекло угол Брюстера равен.Для получения хорошей поляризации, т.е., при преломлении света используют много поелом-х поверхностей, которые носят название Стопа Столетова.

2 и3)Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектрических сред. Закон Брюстера. @ Действие поляризаторов может быть основано на поляризации света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков. Оптически изотропная среда (т.е. среда, имеющая одинаковые оптические свойства во всех направлениях) представляет собой систему электрических зарядов – ионов и электронов, способных совершать вынужденные колебания под действием электромагнитных волн. Частота колебаний, соответствующая диапазону частот видимого света очень большая (порядка 1015 Гц). Поэтому только заряженные частицы очень маленькой массы могут следовать за изменением поля световой волны. Такими частицами являются электроны. Атомы и их ядра не могут следовать за изменением этого поля в силу их большой инертной массы. При этом предполагается, что в веществе электроны связаны квазиупругими силами, т.е. являются колебательными системами, характеризующимися частотой собственных колебаний. Простейшей системой, излучающей электромагнитные волны, является колеблющийся электрический диполь (рис. 4.4 а). Под действием электромагнитной волны электроны вещества совершают вынужденные колебания, излучая вторичные электромагнитные волны той же частоты, что и частота падающего света. Если волна распространяется в изотропной среде, то волновой фронт будет сферическим (рис. 4.4 б). При этом интенсивность вторичных волн зависит от угла θ и поэтому различна в разных направлениях. Зависимость интенсивности от угла наглядно показано на диаграмме направленности диполя (рис. 4.4 в). На рис. 4.4.в видно, что в направлении линии АА' (оси осциллятора) происходит колебания электрона, поэтому интенсивность излучения в этом направлении отсутствует. Интенсивность излучения будет максимальна в направлении оси Х, перпендикулярном линии АА'. Взаимодействие электронной оболочки атомов с элек­тромагнитным полем световой волны приводит к их возбужде­нию. Возбужденные атомы, приходя в нормальное (невозбуж­денное) состояние, излучают вторичные электромагнитные волны. Поскольку среднее расстояние между атомами в жидкостях и твердых телах мало по сравнению с длиной цуга волн (около 3м), то электронные оболочки большого числа атомов возбуждаются одним цугом волн. Поэтому вторичные волны оказываются когерентными как между собой, так и падающей световой волной. Эти волны взаимно интерферируют. Их интерференцией объясняются явления отражения и преломления света в веществе. При падении естественного света на границу раздела двух диэлектриков (например, из воздух на стекло) часть его отражается, а часть преломляется (рис. 4.5). Отраженный и преломленный свет оказываются частично поляризоваными. В отраженном свете преобладают волны, у которых световой вектор Е колеблется в плоскости, перпендикулярной плоскости падения (на рис. 4.5 колебания вектора Е изображены точками), а в преломленном свете – в плоскости падения (на рис. 4.5 колебания вектора Е изображены стрелками). Степень поляризации как отраженного, так и преломленного света зависит от угла падения лучей и показателей преломления сред. Шотландский физик Дэвид Брюстер исследуя поляризацию света, установил (1815 г.) связь между относительным показателем преломления диэлектрика и углом падения света, при котором отраженный от поверхности свет полностью поляризован. Согласно закону Брюстера при угле падения iБ (угол Брюстера), определяемого соотношением tg iБ = n21 отраженный луч будет полностью плоскополяризован а преломленный луч – частично с максимальной степенью поляризации (рис. 4.6). Если свет падает на границу раздела под углом Брюстера, то отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны (это условие вытекает из закона Брюстера). Степень поляризации преломленного света можно значительно повысить, пропуская свет через устройство, называемое стопой Столетова (рис. 4.7). Стопа Столетова представляет собой совокупность одинаковых параллельных друг другу пластинок из прозрачного диэлектрика (например, стекла). При многократном отражении и преломлении на каждой границе степень поляризации вырастает и на выходе из стопы свет становится полностью поляризованным. Закон Брюстера можно пояснить, основываясь на диаграмме направленности излучения электрического диполя (осциллятора). Представим падающий естественный свет как результат сложения двух взаимно перпендикулярных колебаний (рис. 4.8). Один световой вектор (обозначим его Е||) будет колебаться в плоскости падения (на рис. 4.8 вектор Е|| показан стрелками), а другой (обозначим его Е ) будет колебаться в плоскости, перпендикулярной плоскости падения (на рис. 4.8 вектор Е показан точками).

При прохождении света через вещество под действием вектора Е|| электроны вещества будут совершать вынужденные колебания в плоскости падения (эти осцилляторы, оси которых лежат в плоскости падения, на преломленном луче обозначены стрелками), излучая при этом вторичные сферические волны в плоскости падения. Интенсивность таких волн будет максимальна в перпендикулярном направлении (это показано диаграммой направленности диполя на преломленном луче). Световому вектору Е будут соответствовать осцилля­торы, оси которых лежат в перпендикулярной плоскости (на преломленном луче они обозначены точками). В направлении колебаний электронов излучения вторичных волн не происходит. При угле падения i = iБ отраженный луч перпендикулярен преломленному лучу и, следовательно, параллелен осцилляторам, оси которых расположены в плоскости падения. Данные осцилляторы не излучают в направлении отраженного луча и вклад в отраженную волну не дают. Отсюда следует, что в отраженном луче будет присутствовать только колебания Е и отраженный луч будет полностью поляризован. Эффект поляризации отраженного света используется, например, для обнаружения с воздуха пленок нефти на поверхности моря.

73) Поляризаторы и анализаторы.Закон Малюса.

Поляризаторы -приборы дающие возможность получить поляризованный свет. Анализаторы -это приборы с помощью которых можно проанализировать является ли свет поляризованным или нет.Конструктивно поляризатор и анализатор это одно и тоже. З-н Малюса. Пусть на поляризатор падает свет интенсивности, если свет является естеств-ым то у него все направления вектора E равны вероятны.Каждый вектор можно разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие: одна из которых параллельна плоскости поляризации поляризатора, а другая ей перпендикулярна. Очевидно интенсивность света вышедшего из поляризатора будет равна.Обозначим интенсивность света вышедшего из поляризатора через ( ).Если на пути поляриз-го свеа поставить анализатор главная плоскость которого составляет угол с главной плоскостью поляризатора, тогда интенсивность вышедшего из анализатора определяется законом.

74) Испускание и поглощение света

Пламя излучает свет. Стекло поглощает ультрафиолетовые лучи. Обычные фразы, привычные понятия. Однако здесь термины " излучает", " поглощает" описывают только внешне. А вот физика этих процессов непосредственно связана со строением атомов и молекул вещества.

Атом - квантовая система, его внутренняя энергия - это, в основном, энергия взаимодействия электронов с ядром; эта энергия согласно квантовым законам может иметь только вполне определенные для каждого состояния атомов значения. Таким образом, энергия атома не может меняться непрерывно, а только скачками - порциями, равными разности каких-либо двух разрешенных значений энергии.

Квантовая система (атом, молекула), получая извне порцию энергии возбуждается, т.е. переходит с одного энергетического уровня в другой, более высокий. В возбужденном состоянии система не может находится сколь угодно долго; в какой-то момент происходит самопроизвольный (спонтанный) обратный переход с выделением той же энергии. Квантовые переходы могут быть излучательные и безизлучательные. В первом случае энергия поглощается или испускается в виде порции электромагнитного излучения, частота которого строго определена разностью энергий тех уровней, между которыми происходит переход. В случае безызлучательных переходов система получает или отдает энергию при взаимодействиями с другими системами (атомами, молекулами, электронами). Наличие этих двух типов переходов объясняется оптико-акустический эффект Бейнгерова.

При облучении газа, находящегося в замкнутом объеме, потоком инфракрасного излучения в газе возникают пульсации давления (оптико-аккустический эффект). Его механизм довольно прост; поглощение инфракрасного излучения происходит с возбуждением молекул газа, обратный же переход происходит безызлучательно, т.е. энергия возбуждения молекул переходит в их кинетическую энергию, что обуславливает изменение давления.

Количественные характеристики эффекта весьма чувствительные к составу газовой смеси. Применение оптико-акустического эффекта характеризуется простотой и надежностью, высокой избирательностью и широким диапазоном концентраций компонентов.

Оптико-акустический индикатор представляет собой неселективный приемник лучистой энергии, предназначенный для анализа газов. Промодулированный лучистый поток через флюоритовое окно попадает в камеру с исследуемым газом. Под действием потока меняется давление газа на мембрану микрофона, в результате чего в цепи микрофона возникают электрические сигналы, зависящие от состава газа.

Оптико-акустический эффект используется при измерении времен жизни возбуждения молекул, в ряде работ по определению влажности и потоков излучения. Отметим, что оптико-акустический эффект возможен также в жидкостях и твердых телах.

Атомы каждого вещества имеют свою, только им присущую структуру энергетических уровней, а следовательно, и структуру излульных переходов, которые можно зарегистрировать оптическими методами (например, фотографически). Это обстоятельство лежит в основе анализа. Так как молекулы - тоже сугубо квантовые системы, то каждое вещество (совокупность атомов или молекул) испускает и поглощает только кванты определенных энергии или электромагнитное излучение определенных длин волн). Интенсивность тех или иных спектральных линий пропорциональна числу атомов (молекул), излучающих (или поглощающих) свет. Это соотношение составляет основу количественного спектрального анализа.

Концентрацию известных газов в смеси измеряют по пропусканию излучения лазерного источника с определенной длиной волны. Предварительно облучают монохроматическими излучениями с различными длинами волн каждый из содержащихся в смеси газов, концентрация которых известна, и определяют коэффициент поглощения каждого газа для каждой длины волны. Затем при этих длинах волн измеряют поглощение испытуемой смеси и, используя полученные величины коэффициента поглощения, определяют концентрацию каждого газа в смеси. При измерениях с излучением, содержанием большее число длин волн, чем находится компонентов в газовой смеси, можно обнаружить наличие неизвестных газов.