Актив кедергi

ИНДУКТИВТіК КЕДЕРГі СЫЙЫМДЫЛЫК КЕДЕРГі

Активті, индуктивті және сыйымдылық кедергілері бар айнымалы тоқ тізбегі

Активті кедергілері бар айнымалы тоқ тізбегі. Актив кедергі — электр энергиясы энергияның басқа түрлеріне (көбінесе жылу энергиясына) қайтымсыз болып түрленетін электр тогы тізбегінің (не оның бөлігінің) кедергісін сипаттайтын шама. Ол тізбек бөлігінде жұтылатын актив қуаттың сол бөлікпен жүретін ток шамасының квадратына қатынасы арқылы өрнектеледі. Ом-мен өлшенеді.

, мұндағы — тізбектегі актив қуат () бойынша анықталатын тізбектің актив кедергісі .

Индуктивті кедергілері бар айнымалы тоқ тізбегі. Индуктивті кедергі – индуктивтілігі бар тізбектің реактивті электр кедергісі. Тізбекте индуктивтілік () болған жағдайда айнымалы ток сол тізбекте өздік индукцияның ЭҚК-н индукциялайды:

Һ

Сыйымдылық кедергілері бар айнымалы тоқ тізбегі. Сыйымдылық () шамасы -ге тең кернеуге қосылғанда, оның заряды:

.

Периодты түрде өзгеріп отыратын кернеу периодты түрде өзгеретін зарядты тудырады, сөйтіп мына формуламен анықталатын сыйымдылық тогі () пайда болады:

Һ .

Сөйтіп сыйымдылық арқылы өтетін синусоидалы айнымалы ток, фаза бойынша оның қысқыштарындағы кернеуден ширек периодқа, яғни озып кетеді (5-сурет). Мұндай тізбектегі әсерлік мәндер мына қатынаспен байланысты:

, мұндағы — тізбектің сыйымдылық кедергісі.

Альфа-ыдырау кезінде атом ядросы зарядтың саны екіге және массалық саны төртке кем туынды ядроға түрленеді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жуйенің бас жағына қарай екі орынға ығысады:

мұндағы — аналық ядроның белгісі, — туынды ядроның таңбасы. Гелий атомының ядросы болып табылатын α-бөлшек үшін белгісін пайдаландық.

Бета-ыдырау кезінде атом ядросының зарядтық саны бір заряд бірлігіне артады, ал массалық сан өзгермейді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің соңына қарай бір орынға ығысады:

мұндағы — электрлік заряды нөлге тең, тыныштық массасы жоқ электрондық антинейтрино деп аталатын бөлшек.

Бұндай ыдырауды электрондық β-ыдырау деп атайды. Радиоактивті электронды β-ыдырау процесі ядрода нейтронның протонға айналуы және осы кезде электронның және антинейтриноның қабаттаса түзілуі арқылы өтеді:

Гамма ыдырау. Ядродан шығатын ү-сәулелері дегеніміз — фотондар ағыны болып шықты.

Гамма-ыдыраудың формуласын жазайық:

мұндағы — қозған аналық ядро, — оның қалыпты күйдегі нуклиді. 8.10-суретте бор ядросынық β-ыдырауынық сызбасы көрсетілген. γ-сәулесінің толқын ұзындығы өте қысқа болып келеді: λ = 10^-8 / 10^-11 см. Сондықтан радиоактивті сәулелердің ішінде γ-сәулесінің өтімділік қабілеті ең жоғары, ол 8.11-суретте көрсетілгендей қалыңдығы 10 см қорғасын қабатынан өтіп кетеді. Гамма-кванттың өтімділік кабілеті өте жоғары, ауадағы еркін жүру жолының ұзындығы 120 м.

Байланыс энергиясы. Нуклондардың ядродағы байланыс энергиясы.

Мя< Z*mp + N*mn

∆М= Z*mp + N*mn - Mя — масса ақауының формуласы;

Массалар ақауы деп – жеке бөлшектер массаларының қосындысынан сол бөлшектерден құралған ядро массасын алып тастағандағы қалған ∆М қалдық массаны айтамыз

Еб= ΔM*c2=(Z*mp + N*mn - Mя)*c2 немесе Еб=(Z*mН + N*mn – Mа)*c2;

Атом ядросын түгелімен жеке нуклонға ыдырату үшін қажетті минимал энергияны- ядроның байланыс энергиясы дейміз.

Энергия үшін МэВ қолданылады:

Еб= (Z*mp + N*mn - Mя)*931,5 МэВ немесе Еб=(Z*mН + N*mn – Mа)*931,5 МэВ.

∆М= Еб / c2.

Байланыс энергиясы өте ғаламат. Екі вагон тас көмірді жаққан кезде қанша энергия мөлшері бөлінсе, сутегінен 4 г гелий массасын түзу үшін сондай энергия бөлінеді. Барлық үлкен Әлем кеңістігінде, оның ішінде жер шарында, сутегі — ең көп таралған элементтердің бірі. Сондықтан физиктердің, барлық басқа мамандардың негізгі мақсаты сутегі энергиясын бейбіт мақсат үшін қолдану.

Меншікті байланыс энергиясы деп ядроның байланыс энергиясының А массалық санға қатынасын, яғни бір нуклонға сәйкес келетін байланыс энергиясын айтады:

Ем.б= Еб/А;

Нуклондардың меншікті байланыс энергиясы түрлі атом ядроларында бірдей емес. Ядродағы нуклондардың меншікті байланыс энергиясының массалық А санға тәуелділігі мына суретте көрсетілген. Массалық А санының артуына байланысты Ем.б 1Н2 – дейтерийдің ядросында 1,1 МэВ/нуклон мәнінен темірдің 26Fe 56 изотопы үшін 8,8 МэВ/нуклон мәніне арта бастайды. Ем.б максимал болатын элементтердің ядролары ең тұрақты ядролар болып табылады. Енді массалық сан А артқанымен Ем.б кеми береді, мыс: уранның 92U238изотопында 7,6 МэВ/нуклон. Жеңіл элементтердің Ем.б кемуі беттік құбылыстармен байланысты. Сондықтан ядроның ішіндегі нуклондармен салыстырғанда ядроның бетіндегі нуклондардың байланыс энергиясы аз.Ядро кіші болған сайын нуклондардың көпшілігі ядро бетіне жақын орналасады. Сол себепті жеңіл ядролардың меншікті байланыс энергиясы аз.

Бета-ыдырау. Бета сәулесінің табиғатын 1899 жылы Резерфорд ашқан болатын

Бета сәулелер – зарядталған бөлшектердің ағыны немесе электрондар ағыны, магнит және электр өрісінде жақсы ауытқиды, жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен қозғалады. Зат арқылы бета сәулелер өткенде, олар анағұрлым аз жұтылады. Тек қалыңдығы бірнеше мм алюминий пластина ғана оларды түгелімен өткізбейді. Бұл – электрондар ағыны екендігі анықталды.

β– бөлшекті деп белгілейді.

Бета-ыдырау кезінде атом ядросының зарядтық саны Z бір заряд бірлігіне артады,ал массалық сан өзгермейді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің соңына қарай бір орынға ығысады.

Электрондық β- ыдырау және позитрондық β+ ыдырау формулалары:

Электрондық β – ыдырау деп атайды

Ядроның ішінде электорнның пайда болуы осы нейтронның нәтижесі.

Ядродағы энергияның сақталу заңы орындалмау себебі. Бұл энергия антинейтриноға тиесілі.

Нейтрон – протонға,электронға және антинейтриноға ыдырайды.

1930 жылы В.Паули ядродан электроннан басқа тағы бір бөлшектің ұшып шығатынын анықтаған. Оны Э.Ферми нейтрино –(кішкентай нейтрон) деп атаған.

Бета + ыдырау кезінде атом ядросының зарядтық саны Z

бірлік зарядқа кемиді. Жаңа элемент Менделеев кестесіндегі периодтық жүйенің бас жағына қарай бір орынға ығысады.

Бор постулаттары. Сутек атомының сызықтық спектрін (Бальмер-Ридберг формуласы), атомның ядролық моделі мен жарық сәулесінің квантты шығарылуы мен жұтылуын түсіндіру мақсатында Нильс Бордың 1913 жылы тұжырымдаған жорамалдары:

1. Атомдар, тек стационарлық күйлер деп аталатын қандай да бiр күйлерде ғана бола алады. Бұл күйдегi электрондар ядроны айнала үдей қозғалғанымен өзiнен сәуле шығармайды.

2. Сәуле шығару немесе жұту тек бiр стационарлық күйден екiншi стационарлық күйге өткен кезде ғана болады. Ал шығарылған немесе жұтылған сәуленiң жиiлiгi мына шарттан анықталады

Мұндағы En және Em осы стационар күйлердiң энергиясы, ал – Планк тұрақтысы.

Атомдардың энергетикалық күйлерiн энергия деңгейлерi арқылы белгiлеп, сәуле шығару және жұту үрдiстерiн көрнектi түрде көрсету ыңғайлы.

3. (Орбиталардың кванттану ережесі):Стационарлық күйдегі атомдардың шеңбер бойымен қозғалғанда импульс моменттері тек дискретті мән қабылдай алады

Брюстер заңы — диэлектриктің сыну көрсеткіші (n) мен оның бетінен шағылып, толық полярланып шығатын табиғи жарықтың түсу бұрышы (jБ) арасындағы қатынас. Брюстер заңы бойынша түсу жазықтығына перпендикуляр болатын жарық толқыны электр векторының ЕS құраушысы ғана (яғни, жарықтың бөліну бетіне параллель құраушысы) шағылады, ал жарықтың түсу жазықтығында жататын ЕР құраушысы шағылмайды, сынады (суретті қ.). Мұндай жағдайда tgjБ=n болады (мұндағы jБ бұрышы Брюстер бұрышы деп аталады). Ал жарықтың сыну заңы бойынша (мұндағы y — сыну бұрышы) болғандықтан, Брюстер заңынан cosjБ=sіny немесе jБ+y=90Ә екендігі шығады, яғни шағылған және сынған жарық сәулелерінің арасындағы бұрыш 90Ә-қа тең болады. Брюстер заңын 1815 жылы ағылшын физигі Д. Брюстер (1781 — 1868) ашқан. Дегенмен кейбір арнаулы тәжірибелер Брюстер заңының дәл орындала бермейтінін көрсетті.

Виннің ығысу заңы

Неміс физигі Вин термо және электродинамика заңдарына сүйене отырып былай деп тұжырымдады: Абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілетінінң ең жоғарғы мәніне (max мәніне) сәйкес келетін толқын ұзындығы оның абсолют температурасына кері пропорционал:

, мұндағы - Вин тұрақтысы. Бұл формуладан абсолют қара дененің температурасы төмендеген сайын оның сәулелік энергиясының ең жоғарғы мәні ұзын толқындар аймағына ауысатыны байқалады. Сондықтан бұл заң кейде Виннің ығысу заңы деп те аталады. Вин заңы да, Стефан-Больцман заңы да жылулық сәуле шығаруда теориясында үлкен роль атқарғанымен, әр түрлі температурада энергияның таралуының жиілікпен жалпы картинасын бермейді.

Гармоникалық тербелістегі шамалардың уақытқа тәуелділігін көрнекі түрде кескіндеу үшін графиктік тәсілді қолданған ыңғайлы. Егер масштаб белгілі болса, гармоникалық тербелістердің графигінен тербелістің негізгі сипаттамаларын анықтауға болады. Электромагниттік тербелістердің: зарядтың, ток күшінің және ток күшінің өзгеру жылдамдығының уақытқа тәуелділік графиктерін салайық. Ол үшін зерттеліп отырған шама уақыттың функциясы ретінде берілу қажет. Заряд үшін: теңдеуін қолдануға болады, яғни Ток күшінің тербеліс теңдеуін алу үшін зарядтың уақыт бойынша туындысын аламыз: . Егер деп белгілесек, соңғы өрнек немесе түріне келеді. Ток күішнің өзгеріс жылдамдығыньщ теңдеуін жазу үшін зарядтан екінші туынды алайық: . Мұндағы ток күшінің амплитудасын ескерсек, соңғы өрнек былай жазылады: .

Біз ток күшінің өзгеріс жылдамдығы өздік индукция электр қозғаушы күшін анықтайтынын білеміз, , сонда . деп белгілесек, аламыз. Конденсатор астарларының арасындағы кернеуді (потенциалдар айырымын) анықтайық. Ол үшін электрсыйымдылығының өрнегінен тауып және деп белгілесек, кернеудің лездік мәнін аламыз .

Гейзенбергтің анықталмаушылық принципі. «Электронның (немесе кез-келген ұсақ бөлшектердің) орынын (координатын) және импульсін бір мезгілде дәл өлшеуге болмайды. Мысалы: фотонның х осі бойынша координатын өлшегендегі қателік болып, оның жылдамдығын өлшегендегі қателік болса, онда мына шарт орындалу керек: ;

; ; мұнда –импульсті өлшеуге кеткендегі қателік.

Осы теңсіздіктерді бірінші рет неміс физигі Гейзенберг ұсынған болатын. Сондықтан оны Гейзенбергтің анықталмаушылық теңсіздіктері деп атайды.

Де-Броиль толқындары

Де Броиль жарық фотондары сияқты, электрондардың да толқындық қасиеті болады деген болжам айтып, электрондардың толқын ұзындығын есептеуге арналған формула берген.

Фотонның энергиясы , екінші жағынан Эйнштейннің салыстырмалы теориясы бойынша масса мен энергияның арасында мынандай байланыс бар.

; ; ;

Сонда электронның импульсі ;

–электронның жылдакмдығы. Егер электрон потенциалдар айырымы электр өрісінде үдемелі қозғалса ; ;

Де Броиль толқын ұзындығы кристалдардың атомдық жазықтықтарының арақашықтығы мен шамалас болады. Олай болса, кристалдық ток Бройль толқындары үшін дифракциялық тор қызметін атқарады. Сондықтан электрондар шоғы кристалдан өткенде электрондардың дифракциясын бақылауға болады.

Дифракциялық тор. Айқын да анық дифракциялық суретті алу және бақылау үшін дифракциялық торды пайдаланады. Дифракциялық тoр дегеніміз — жарық дифракциясы байқалатын тосқауылдар және саңылаулардың жиынтығы.

Дифракциялық торды реттелген дифракциялық тop және реттелмеген дифракциялық тop деп бөледі. Реттелген тор деп саңылаулары белгілі бір қатаң тәртіп бойынша орналаскан торларды, ал реттелмеген деп саңылаулары тәртіпсіз орналасқан торларды айтады. Геометриялық құрылысына қарай торларды жазық және кеңістіктік торлар деп те бөледі. Кеңістіктік реттелмеген торларға, мысалы, тұмандағы ауа тамшылары немесе мұз қиыршықтарының жиынтығы, көз кірпіктері жатады.

Еріксіз тербеліс — қандай да бір жүйеде периодты сыртқы күштің әсерінен пайда болатын тербеліс (мысалы, айнымалы магнит өрісі әсерінен болатын телефон мембранасының тербелісі, т.б.). Еріксіз тербелістің сипаты сыртқы күштің табиғаты мен жүйенің өзіне тән қасиеттері арқылы анықталады. Сыртқы күштің болуы — еріксіз тербелістің қозуы мен болуының қажетті шарты. Периодты сыртқы күштің әсерінен еріксіз тербелістің сипаты алғашқы кезде уақытқа байланысты өзгереді. Тек белгілі бір уақыт өткеннен кейін, жүйеде периодты сыртқы күштің периодына тең еріксіз тербеліс қалыптасады (орныққан еріксіз тербеліс). Дербес жағдайда, сыртқы күштің (жиілігі жүйенің меншікті тербеліс жиілігіне жуық) әсерінен сызықтық тербелмелі жүйеде еріксіз тербеліспен бір мезгілде меншікті (еркін) тербеліс пайда болады. Тербелістің бастапқы сәтінде ол тербелістердің амплитудалары бір-біріне тең де, ал фазалары қарама-қарсы болып келеді (суретті қ.). Сөйтіп, меншікті тербеліс біртіндеп өшкен соң, жүйеде тек орныққан еріксіз тербеліс қалады. Сондықтан тербелмелі жүйеде меншікті тербеліс неғұрлым ертерек өшсе, солғұрлым сол жүйеде орныққан еріксіз тербеліс тезірек қалыптасады. Еріксіз тербелістің амплитудасы әсер етуші күштің амплитудасы мен жүйедегі меншікті тербелістің өшу дәрежесіне байланысты анықталады. Егер меншікті тербелістің өшу дәрежесі аз болса, онда еріксіз тербелістің амплитудасы әсер ету күшінің жиілігі мен жүйенің меншікті тербеліс жиілігінің ара қатысына едәуір дәрежеде тәуелді. Сыртқы күштің жиілігі жүйенің меншікті жиілігіне жуықтаған кезде еріксіз тербелістің амплитудасы кенет артып, резонанс құбылысы пайда болады. Сызықтық емес жүйелерде тербелісті меншікті тербеліске және еріксіз тербеліске ажырату әрдайым мүмкін бола бермейді.

Жарықтың дифракциясы – жарықтың түзу сызық бойымен таралудан ауытқуын немесе жарықтың тосқауылды орғытып өтуін айтады. 1665 жылы Италия физигі Франческо Мария Гримальди ашты. Ол өте қарапайым тәжірибе жүргізген. Терезе қақпақтарының арасына өте жіңішке саңылау қалдырған. Сол саңылау арқылы жарық сәулесі жуандығы әртүрлі таяқшаларға түскен. Олардан көлеңкелерін зерттеп, ол геометриялық оптика заңын сақталмағанын байқаған. Нәтижесінде көлеңке болатын жерлерде ақ жолақтар байқалған, оның үстіне олар боялған боп шыққан. Жарықтың дифракциялық құбылысын Гюйгенс пен Френель түсідірген. Гюйгенс-Френель принципі бойынша толқын шегінің әрбір нүктесін жаңа сфералық толқынның орталығы деп есептеуге болады

Жарықтың интерференциясы. Фазалар ығысуы тұрақты және жиіліктері бірдей толкындардың қосылуы жарық толқындарының өзара әрекеттесуіндегі көңіл аударатын жағдай. Мұнда кеңістіктің кейбір нүктелерінде толқындардың қабаттасуынан бір-бірін күшейтетін, ал басқа бір нүктелерінде керісінше бір-бірін әлсірететін интерференция құбылысы байқалады. Экранда күңгірт және ашық жолақтар кезектесіп орналасады. Бұл интерференция құбылысы. Жарықтың интерференциясы механикалық толқындардың интерференциясы сияқты өтеді. Жарықтың минимум (әлсіреу) және максимум (күшею) шарттары (4.10) және (4.11) формулаларымен анықталады. Сонымен қатар жарық толқындары интерференциясының кейбір ерекшеліктері бар. Егер екі жарық көзінен бірдей жиілікті синусоидалық жарық толқындары шығарылса, онда олар кездескен жерде интерференция көрінісі пайда болады. Бірақ осы көріністі бір-біріне қатысы жоқ бірдей жарық шығаратын екі жарық көзінен шық қан толқындар арқылы алу мүмкін емес. Жарық толқындарының интерференция құбылысы жоқ деген қорытындыға келгендей боламыз.

Жарық қысымы — жарықтың шағылдыратын және жұтатын денелерге, бөлшектерге, сондай-ақ, жекеленген молекулалар менатомдарға түсіретін қысымы. Күн маңынан ұшып өткен кезінде құйрықты жұлдыздың (кометаның) құйрығының қисаюына Жарық қысымының әсері болатындығын тұңғыш рет И.Кеплер болжаған (1619). 1873 жылы ағылшын физигі Дж.Максвелл (1831 — 1879) электрмагниттік теорияға сүйене отырып, Жарық қысымының шамасын анықтады. Ал орыс физигі П.Н. Лебедев (1866 — 1912) ең алғаш жарықтың қатты денелерге (1899), кейінірек газдарға (1907 — 1910) түсіретін қысымын өлшеді. Жарық қысымы — болымсыз аз шама. Оның үстіне өлшеу кезінде пайда болатын кейбір құбылыстар да (конвекциялық ағын, радиометриялық күштер) Жарық қысымын өлшеуді қиындатады. Лебедев аспабының негізгі бөлігі — әр түрлі металдар (платина, алюминий, никель) мен слюдадан жасалған диаметрі 5 мм жазық, жеңіл қанатшалар. Қанатшалар жіңішке шыны жіпке ілініп, ауасы сорылған шыны ыдыстың (G) ішіне орналастырылады. Қанатшаларға арнаулы оптикалық жүйенің көмегімен күшті жарық сәулесі түсіріледі. Лебедев пайдаланған аспап қосымша құбылыстардың әсерін мейлінше кемітуге мүмкіндік береді. Жарықтың газдарға түсіретін қысымы қатты денелерге түсіретін қысымынан жүздеген есе аз болғандықтан, бұл тәжірибе алғашқы тәжірибеден қиын болды.

Электрмагниттік теориясы. Жарық қысымын жарықтың электрмагниттік теориясы бойынша да, жарықтың кванттық теориясы негізінде де түсіндіруге болады. Жарықтың электрмагниттік теориясы бойынша, қарастырылатын бетке перпендикуляр бағытта түскен Жарық қысымы — бет маңындағы электрмагниттік энергияның тығыздығына (u) тең. Бұл энергия тығыздығы (u) денеге түскен және денеден шағылған толқын энергияларының қосындысынан тұрады: u=Q (1+R)/c, мұндағы Q — дененің 1 см2 бетіне түсетін электрмагниттік толқын қуаты, R — электрмагниттік толқынның дене бетінен шағылу коэффициенті, c — жарық жылдамдығы. Лебедев тәжірибелері бұл формуланың дұрыстығын толық дәлелдеді, яғни: p=Q(1+R)/c (эрг/см3 немесе Дж/м3). Мысалы, Жерге келетін Күн сәулесінің қуаты: 1,4х106 эрг/см2*с немесе 1,4х103Bт/м2; олай болса абсолют жұтқыш бетке (R=0) түскен Күн сәулесінің қысымы: p=4,3х10–5дин/см= =4,3х10–6Н/м2. Күн сәулесінің Жерге түсіретін жалпы қысымы: 6х1013дин (6х108Н). Жарықтың бұл қысымы Күннің Жерді тарту күшінен 1013есе аз.

Кванттық теория бойынша. Жарық қысымының анықталуы жарық сәулесінде энергия болуымен қатар, оның импульсі мен массасының да болатындығын көрсетті. Кванттық теория бойынша, Жарық қысымы — жарықтың жұтылу не шағылу процестері кезінде денеге фотондар (электрмагниттік өріс энергиясының кванттары) импульсінің берілу нәтижесі. Жарық қысымы астрономиялық және атомдық құбылыстарда маңызды рөл атқарады. Жұлдызаралық және жұлдыздар маңындағы газдардың динамикасы, құйрықты жұлдыздардың құйрықтарының пішіні Жарық қысымы арқылы түсіндіріледі. Жарық қысымы әсерінен Жердің жасанды серіктерінің орбиталары аз да болса толықсиды. Гамма-кванттар импульсінің белгілі бір бөлігінің электрондарға берілуі нәтижесінде пайда болатын шашырау құбылысы, сондай-ақ, Мессбауэр эффектісі — Жарық қысымына жуық құбылыстар.

Жарық поляризациясы — жарық толқынының электр және магнит өрістері кернеуліктері векторларының (Е және Н) жарық сәулесі жазықтығынаперпендикуляр жазықтықта бағдарлануының реттелуі. Электр өрісі кернеулігі (Е) мен жарық сәулесі жататын жазықтық полярлану жазықтығы деп аталады. Жарықтың полярлынуы сызықтық жарықтың полярлынуы (Е өзінің тұрақты бағытын сақтайды), эллипстік Жарықтың полярлынуы (Е-нің ұшы жарық сәулесіне перпендикуляр жазықтықта эллипс сызады) жәнедөңгелек жарықтың полярлынуы (Е-нің ұшы шеңбер сызады) болып ажыратылады. Жарықтың полярлануын полярланған приборлар, поляроидтар, т.б. арқылы алуға болады. Жарықтың полярлануы зат құрылысының кейбір ерекшеліктерін түсіндіруге мүмкіндік береді. “ Жарықтың полярлануы ” ұғымын И.Ньютон енгізген (1704 — 06).

Жартылай Ыдырау Периоды, радио-нуклидтің жартылай ыдырау периоды (T1/2) – бастапқы радиоактивті ядролар санының орташа есеппен екі есе азаюына кететін уақыт аралығы.Жартылай ыдырау периодының анықтамасына сәйкес изотоптың алғашқы N0 ядроларынан

t = 1T уақыт өткенде N0/ 2 ядро,

t = 2T уақыт өткенде (N0 / 2):2 = N0 / 22 ядро,

t = 10 T уақыт өткенде N0 / 210 ядро қалады.

t = n T уақыт өткенде N =N0(1/2n) = N0 (1/2 t/T) ядро қалады.

Ыдырамай қалған ядролар санын жалпы түрде былай жазады:

Бұл өрнекті 1902 жылы Э. Резерфорд пен Ф. Содди ашқан.

N =N0(1/2n) = N0 (1/2 t /T) N= N0 2-t /T

N0 – алғашқы ядролардың саны;

N – ыдырамай қалған ядролардың саны;

t – ыдырау уақыты;

n – жартылай ыдырау периодының t уақыт ішіндегі саны;

T – жартылай ыдырау периоды.

Жинағыш линза - параллель жарык шоғын түйісушіге түрлендіретін оптикалық линза.

Шашыратқыш линза -жарықтың параллель шоғын таралған шоққа түрлендіретін оптикалық линза.

Ыңғайлы болу үшін жинағыш линзаны «↕» белгісімен, ал шашыратқыш жұқа линзаны «⤓» белгісімен белгілейді.

Жинаушы шыны линза бас оптикалық оське параллель өтетін жарық шоғын бір жерге жинайтын нүкте-линзаның бас фокусы (тоғысы) F деп аталады.

Линза заттың немесе нүктенің шын және жалған кескінін береді. Егер кескін линзадан сынған сәулелердің қиылысуынан алынса, ол шын болады, егер кескін сәулелердің кері бағытындағы жалғастарының қиылысуынан алынса, жалған болады. Шын кескіндерді экранға спектрлеуге болады, ол жалған кескінді болмайды. Линза тура, кері, үлкейтілген, кішрейтілген кескін береді. Тура кескін ориентациясы кеңістікте сақталатын кескін. Кері-кескін ориентациясы қарама-қарсыға өзгереді.

Үлкейтілген кескін- қарастырылып жатқан объектінің өлшеміне қарасты кескіннің сызықтық өлшемінің үлкен болуы. Кішірейтілген кескін – кескін объектіге қарағанда кіші болады.

Линзаның оптикалық центірінен оның бас фокусына дейінгі қашықтық фокус қашықтығы-F- деп аталады.

Линзаның сәулені жинау мен шашырату қабілетін сипаттайтын, F фокустық қашықтығына кері шама–линзаның D оптикалық күші деп аталады: D=1/F

Оптикалық күш неғұрлым үлкен болса, соғұрлым заттың кескіні жүйеге жақын орналасады және соғұрлым кескін өлшемі басқа тең жағдайларда кішкентай болады.

Шашыратқыш линзалардың фокустық қашықтығы мен оптикалық күші теріс сандармен өрнектеледі. Оптикалық оське параллель сәуле линзада сынғаннан кейін линзаның F фоккусы арқылы өтеді. Линзаның оптикалық центрі О арқылы өткен сәуле одан сынбай шығады. Линзаның F фокусы арқылы өтетін сәуле сынғаннан кейін оның бас оптикалық осіне параллель жүреді.

Линзалар сәуле сындыруына байланысты оң f>0 және теріс f'<0 болып бөлінеді. Геодезиялық және маркшейдерлік құралдарда жеке линзалармен қатар күрделі оптикалық жүйелердің құрамына кіретін линзалар да қолданылады.

Жылулық сәулелену. Қызған денелердің сәуле шығарып, электромагниттік энергия таратуын жылулық сәулелену деп атайды. Жылулық сәулелену құбылысы тек қызған денелерде ғана емес, салқын денелерде де орын алады. Электр шамының вольфрам қылы 3000 С-қа дейін кызғанда көзге кәрінетін ақ жарық шығарса, температурасы төмендеген сайын денелер керінбейтін инфрақызыл сәулелер шығарады. Инфрақызыл сәулелерінің жиілігі ақ жарықтың жиілігінен төмен. Сондай-ак денелердің температурасы тым жоғары болса, олар кәрінбейтін улытыракүлгін сәулелер шығарады. Ультракүлгін сәулелерінің жиілігі ақ жарықтың жиілігінен жоғары. Жарық сияқты жылулык сәулелердің барлық түрлері де электромагниттіктолқындар катарына жатады. Олар бір-бірінен тек жиіліктеріне немесе толқын ұзындықтарына карай ажырайды. Эксперименттік зерттеулер денелердің жылулық сәулелерді шығарумен катар оларды жұта да алатынын керсетті. Оны көптеген тәжірибелер растайды. Мысалы, параболоидтік айнаға вольфрамнан жасалған спираль қылын орнатып, оны электр тоғымен инфрақызыл сәулесін шығаратындай етіп кыздырайық. Оған карама-карсы қойылған екінші айнаның фокусына қара түске боялған құрғак мақтаны іліл қойсақ, ол белгілі бір уақыттан кейін "өз-өзінен" тұтанып жана бастайды. Бұдан денелердің жылулық электромагниттік сәулелерді шығарып кана коймай, оларды жұта да алатыньш кәреміз. Ал кара түсті денелер сәулелерді басқа түсті денелерге карағанда көбірек жұтады. Бұл төжірибе электромагниттік толкындардың шынында да энергия таситынына көзімізді жеткізеді.

Интерференцияның максимум және минимум шарттары

Кеңістікте екі немесе бірнеше таратқыш антеннадан таралған электромагниттік толқындар бір-бірімен қабаттасады. Жиіліктері бірдей екі толқын қосылғанда қорытқы толқын амплитудасының арту немесе кему құбылысын толқындардың интерференциясы дейді.

Бірдей фазамен тербелетін екі электромагниттік толқын кеңістіктің бір нүктесіне келіп жеткенде

шарты орындалса, интерференция нәтижесінде қорытқы тербеліс амплитудасы максимал болады. Мұндағы толқындардың жол айырымы, k = 0, 1, 2, 3,....

тақ санды жартытолқынға тең болса, онда интерференцияның минимум шарты орындалады. Қорытқы тербеліс сол нүктеде минимал болады.

Кванттық сандар – кванттық жүйелерді (атом ядросын, атомды, молекуланы, т.б.), жеке элементар бөлшектерді, жорамал бөлшектерді (кварктер мен глюондарды) сипаттайтын физикалық шамалардың мүмкін мәндерін анықтайтын бүтін немесе бөлшек сандар. Кванттық жүйе күйін түгелдей анықтайтын кванттық сандардың жиынтығын толық кванттық сандар деп атайды. Атомдағы электронның күйі үш кеңістіктік координата және спинмен байланысқан электронның төрт еркіндік дәрежесіне сәйкес келетін төрт кванттық санмен анықталады. Олар сутек атомы және сутек тәрізді атомдар үшін былайша аталады: бас кванттық сандар (n), орбиталық кванттық сандар (l), магниттік кванттық сандар (ml), магнитті спиндік не спиндік кванттық сандар (ms). Кванттық сандар микродүниеде өтетін процестердің дискретті сипаты бар екендігін бейнелейді әрі олар әсер квантымен, яғни 'Планк тұрақтысымен тығыз байланысты болады. Спин-орбиталық өзара әсер ескерілген кезде электронның күйін сипаттау үшін ml мен ms-тің орнына толық қозғалыс мөлшері моментінің кванттық саны (j) мен толық момент проекциясының кванттық саны (mj) пайдаланылады. Атомның, т.б. кванттық жүйелердің күйін сипаттау үшін күй жұптылығы (P‘) делінетін тағы да бір кванттық сан енгізіледі. Ол +1 не –1 мәндерін қабылдайды. Элементар бөлшектер физикасы мен ядролық физикада бұдан да басқа кванттық сандар енгізіледі. Мысалы, электрлік заряд (Q), бариондық заряд (B), электронды-лептондық заряд (Le), мюонды-лептондық заряд (L), изотоптық спин (T), ғажаптылық (оғаштық) (S) не гиперзаряд, т.б. Кванттық сандар элементар бөлшектердің кванттық сандары олардың (бөлшектердің) өзара әсері мен бір-біріне айналу процесін анықтайтын ішкі сипаттамасы болып табылады. Кең мағынада кванттық сандар деп, көбінесе, кванттық механикалық бөлшектер (немесе жүйелер) қозғалысын анықтайтын және қозғалыс кезінде сақталатын физикалық шамаларды айтады.

Кирхгофтың сәуле шығару заңы – дененің сәуле шығарғыштық қабілеті [(,T)] мен сәуле сіңіргіштік қабілеті (,T)] арасындағы қатысты тағайындайтын заң. Кирхгофтың сәуле шығару заңы бойынша, дененің сәуле шығарғыштық қабілетінің оның сәуле сіңіргіштік қабілетіне қатынасы дененің табиғатына тәуелді болмайды. Бұл қатынас абсолют қара дененің сәуле шығарғыштық қабілетіне [0(,T)] және шыққан сәуле толқынының ұзындығы мен абсолют температураға (T) тәуелді болады: Кирхгофтың сәуле шығару заңы жылулық сәуле шығарудың негізгі заңдарының бірі болып саналады. Ол сәуле шығарудың басқа түрлеріне қолданылмайды. Бұл заңды неміс физигі Г.Р. Кирхгоф термодинамиканың екінші бастамасына сүйеніп ашқан (1859). Кейін тәжірибе жүзінде дәлелденді.

Кернеулер резонансы. Айнымалы ток тізбегінің толық кедергісі өрнегімен анықталатыны белгілі болды. Бұл формуладағы индуктивтік кедергі мен сыйымдылық кедергі бір-біріне тең болса, толық кедергі ең аз мәнге ие болатынын көреміз. Сонымен, егер

болса, . Мұндай жағдайда ток пен кернеудің тербеліс фазаларының айырымы:

яғни ток пен кернеу тербелістері бірдей фазада жүреді. Активті кедергідегі кернеу тізбекке түсірілген кернеуге тең , ал конденсатордағы кернеу мен катушкадағы кернеу амплитудалары бір-біріне тең және фазалары қарама-қарсы. Ом заңы бойынша ток амплитудасы

Бұл өрнектен, егер активті кедергі аз болса, ток күшінің амплитудасы өте үлкен мәнге ие болатынын көреміз. Жоғарыда сипатталған құбылыс электр тізбегіндегі резонанс деп аталады. Резонанс байқалу үшін тізбекке түсірілген кернеудің жиілігі (2.17) өрнегін қанағаттандыру керек:

Когерентті сәулелер

Когеренттік (лат. сohaerens – байланыста тұрған) – бір-бірімен қосылған бірнеше тербелмелі не толқынды процестердің уақыт пен кеңістікте үйлесімді өтуі.

Егер тербеліс фазаларының айырмасы уақыт бойынша тұрақты әрі ол қосынды тербелістің амплитудасын анықтайтын болса, онда мұндай тербелістер когерентті тербелістер деп аталады (мысалы, жарық толқындарының Когеренттігі).

Бірдей жиіліктегі екі гармониялық (синусоидалық) тербеліс әрқашан когерентті болады. Когеренттік электрмагниттік толқындарда да байқалады. Когерентті толқындар қосылған кезде бір-бірін күшейтеді не әлсіретеді (толқын интерференциясы байқалады).

Когерентті толқын — егер екі толқынның тербеліс жиілігі мен тұрақты фаза ығысуы бірдей болса, олар когерентті толқындар деп аталады.

КогеренттӀ сәуле шығару — сәуле шығару кезінде өрістің кез келген екі нүктесінде тербеліс фазаларының айырымы тұрақты қалатын сәуле шығаруы.