30. Оптическая сила тонкой линзы |
D = ( |
n |
−1) ( |
1 |
+ |
1 |
), |
|||
n |
R |
1 |
R |
2 |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
0 |
|
|
|
|
|
||||
где n – показатель преломления вещества внутри линзы; n0 – показатель преломления вещества, окружающего линзу; R1 и R2 – радиусы кривизны поверхностей, ограничивающих линзу.
D = D1 + D2 + … .
cos θ = ncυ , где θ – угол между направлениями распространения излучения и вектором скорости υ частицы; n – показатель преломления среды.
33. Закон Брюстера tg αБ = n2−1 ,
где αБ – угол Брюстера – угол падения, при котором электромагнитная волна, отражённая от диэлектрика, полностью поляризована.
34. Закон изменения интенсивности поляризованного света I,
проходящего через анализатор при вращении его главной
плоскости, (закон Малюса) |
I = I cos2 |
φ, |
|
0 |
|
где I0 – интенсивность плоскополяризованного света, падающего на анализатор; φ – угол между плоскостью поляризации падающего света и главной плоскостью анализатора.
35. |
Взаимосвязь разности фаз δ и разности хода |
δ = |
2 π |
, |
||
|
|
|
||||
λ |
|
|||||
где |
= L2 – L1 – оптическая разность хода; L1 = n1·l1; |
L2 |
= |
n2·l2 – |
||
оптические длины пути в однородных средах с показателями преломления n1 и n2; l1 и l2 – геометрические длины пути.
36. Условия максимального усиления колебаний:
разность фаз δ = ±2π∙m; разность хода = m λ ,
где λ − длина волны; m − порядок (номер) максимума или минимума. 37. Условия максимального ослабления колебаний:
|
разность фаз δ=±(2∙m+1)π; |
|||
|
|
λ |
||
|
разность хода |
Δ=(2 m +1) 2 ; m N. |
||
38. |
Координаты максимумов при интерференции волн от двух |
|||
источников |
ym =±m |
Lλ |
, |
|
|
||||
|
|
|
d |
|
где |
m – порядок максимума; L – расстояние от источников до экрана; |
|||
d – расстояние между источниками. |
|
|
|
|
30
39.Разность хода волн, отражённых от плёнки,
= 2 d √n2−n1 sin2 α + g λ20 ,
где d и n – толщина и показатель преломления плёнки; α – угол падения; n1 – показатель преломления среды, из которой волна падает на плёнку; g – число отражений от более плотной среды; λ0 – длина волны в вакууме. (Если g – число чётное, то слагаемое, содержащее λ0/2, можно отбросить).
|
|
|
|
|
40. Радиусы зон Френеля |
rm ≈ √m λ |
r0 b |
, |
|
r0 + b |
||||
где m – номер зоны; λ – длина волны; r0 – радиус сферической волновой поверхности; b – кратчайшее расстояние от волновой поверхности до точки, где рассматривается результат дифракции.
41.Условие минимумов при дифракции на щели а sin φ=±m λ ,
где а – ширина щели; φ – угол дифракции (угол между нормалью к решётке и направлением на минимум m-го порядка; m = 1, 2, 3, …).
42.Условие главных максимумов при дифракции на решётке
d sinφ = ±m λ ,
где d – период дифракционной решётки; φ – угол между направлением луча, падающего на решётку, и направлением на максимум m-го порядка (угол дифракции); m = 0, 1, 2, 3, …
43. Разрешающая сила дифракционной решётки |
R =m N , |
|||||||
где m – порядок максимума; N – общее число штрихов решётки. |
|
|||||||
44. Акустические величины и их единицы: |
|
N зв |
|
|||||
Интенсивность звука I |
|
W |
I = |
|
||||
= |
|
(определение) или |
|
, |
где |
|||
S t |
||||||||
S |
||||||||
I – интенсивность, Вт/м2; |
W – энергия звуковой |
волны, |
Дж; |
|||||
S – площадь поверхности, |
перпендикулярной распространению |
|||||||
волны, м2; Nзв – мощность источника звука, Вт; t – время, с. |
|
|||||||
Уровень интенсивности |
L=lg I /I 0 , где L – уровень интенсивно- |
|||||||
сти, Б; I – интенсивность звука Вт/м2; I0 = 10-12 Вт/м2 – порог слышимости; 1Б = 10 дБ. Уровню интенсивности L = 1 дБ на частоте звука 1 кГц соответствует уровень громкости L* = 1 фон.
45. Фотометрические величины и единицы:
Световой поток Ф = Jω, где Ф – световой поток; J – сила света; ω – телесный угол; [Ф] = лм; [J ]=кд; [ω] = ср.
31
Яркость B = J /σ┴ (определение), где J – сила света; σ┴=S cosφ;
σ – площадь проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения; S – площадь светящейся поверхности; φ – угол между нормалью к светящейся
поверхности и направлением наблюдения; |
[В] = кд/м2 . |
||||||
Светимость R = Физл /Sизл (определение), |
где [R] = лм/м2; Физл – |
||||||
поток света, излучаемого с поверхности площадью Sизл . |
|
||||||
Взаимосвязь светимости и яркости: R = π B . |
|
||||||
Освещённость E= |
Фпад |
(определение); |
E= |
J cosα |
|
(закон), |
|
r2 |
|||||||
|
|||||||
|
S |
|
|
||||
где S – площадь поверхности, на которую направлен поток света Фпад; J – сила света; r – расстояние от источника до поверхности, на
которую падает свет; α – угол падения света; |
[Е ]= лк. |
|
|
|
||
|
4. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА |
|
|
|
||
|
Основные законы и соотношения величин |
|
|
|
||
|
квантовой физики |
|
c |
|||
1. |
Энергия кванта излучения |
ε = h ν , или |
ε = h |
|||
|
, |
|||||
λ |
||||||
где |
h – постоянная Планка; ν – частота электромагнитного излучения; с – |
|||||
скорость света; λ – длина электромагнитной волны. |
|
|
|
|||
2. |
Импульс фотона |
p = ε/c, или p = h/λ . |
||||
3.Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта hν=Aв+Ке ,
Aв – работа выхода электрона из вещества; Ке – кинетическая энергия фотоэлектрона (электрона, вылетевшего в результате фотоэффекта).
4. Изменение длины волны электромагнитного излучения при
рассеянии его свободными электронами или нуклонами
(эффект Комптона) Δλ = λ'–λ= |
h |
(1−cosθ), или |
Δλ = |
2 h |
sin2 θ |
, |
|
me c |
me c |
||||||
|
|
|
2 |
|
где θ – угол рассеяния; me – масса электрона; λ' – длина волны рассеянного излучения.
p = cI (1+ ρ),
где I = W пад /(S t) – интенсивность падающего излучения (облучённость поверхности), с – скорость света в вакууме; S – площадь поверхности; t – время; ρ – коэффициент отражения.
32
6.Первый постулат Бора (правило квантования момента импульса
электрона в атоме) |
Le = n· , =h/(2π); n = 1, 2, 3,… , ∞ . |
|
7. Второй постулат Бора (правило частот) |
h ν = Ei−E f , |
|
где Ei и Ef – энергии атома в начальном и конечном состояниях.
8.Сериальные формулы для спектров водорода и спектров
водородоподобных ионов: |
1 |
=Rλ( |
1 |
− |
1 |
) |
и |
1 |
=Rλ Z 2( |
1 |
− |
1 |
), |
λ |
|
|
λ |
|
|
||||||||
|
|
n2f |
ni2 |
|
|
n2f |
ni2 |
||||||
где λ – длина волны излучения при переходе с уровня ni на уровень nf (ni > nf); Rλ – постоянная Ридберга; Z – порядковый номер элемента в таблице Д.И. Менделеева.
9.Энергия атома водорода и водородоподобных ионов
W n=hc Rλ Z2 /n2 , где n – номер энергетического уровня; с – скорость света в вакууме.
10.Сериальная формула для характеристического рентгенов-
ского излучения |
1 |
=Rλ(Z −σ)2 ( |
1 |
− |
1 |
), |
λ |
|
|
||||
|
|
n2f |
ni2 |
|||
где σ – постоянная экранирования; ni и nf -- номера электронных оболочек, переход между которыми сопровождается излучением рент-
λ.
11.Граница сплошного спектра тормозного рентгеновскогоh cгеновского кванта с энергией ε h
излучения |
νгр=e U уск /h, |
где νгр – наибольшая частота |
излучения; е – заряд электрона; Uуск – |
ускоряющее напряжение. |
|
Определяющие формулы и единицы величин в теории теплового излучения
Таблица 6
Энергетическая светимость |
|
R |
= |
W изл |
|
|
Вт |
||||||
|
|
S t |
|
|
|
м2 |
|||||||
Спектральная плотность |
r ν= |
dR |
, |
|
или r λ |
= |
dR |
Вт |
|||||
энергетической светимости |
d ν |
|
d λ |
м3 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Интегральная поглощательная |
|
aТ = |
|
R |
|
|
1 |
||||||
способность |
|
|
R |
ч.т |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Спектральная поглощательная |
aλ = |
|
d W λ погл |
|
|
1 |
|||||||
способность |
|
|
|
|
|||||||||
|
d W λ пад |
|
|
||||||||||
33
12. Энергия теплового излучения Wизл = R∙S∙t,
где R – энергетическая светимость тела, излучающего за счёт своей внутренней энергии; S – площадь излучающей поверхности; t – время.
13. Первый закон Вина (закон смещения) |
λm = |
b1 |
, |
|
T |
||||
|
|
|
где λm – длина волны, на которую приходится максимум распределения по спектру энергии теплового излучения при температуре Т; b1 – постоянная Вина, b1 = 2,898∙10-3 м∙К .
14. Второй закон Вина rλ,m = b2∙Т 5, где rλ,m – максимальная спектральная плотность энергетической светимости чёрного тела при температуре Т; b2 = 1,30∙10-5 Вт∙м-3∙К-5 .
15. Зависимость энергетической светимости от температуры
(закон Стефана – Больцмана) |
R=a σ T 4 |
, |
|
T |
|
где aT – интегральная поглощательная способность тела (степень черноты); σ – постоянная Стефана – Больцмана.
16. Длина волны де Бройля |
|
|
|
|
|
λБ |
= |
h |
, |
||
|
|
|
|
p |
|||||||
|
|
|
|
|
|
m υ |
|
|
|
|
|
где h – постоянная Планка; р – импульс частицы; p = |
|
|
|
. |
|
||||||
√ |
|
|
|
||||||||
1−υ2/c2 |
|
||||||||||
17. Соотношения неопределённостей5: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
px ∙ x ≥ /2 и |
|
E ∙ t ≥ /2, |
|||||||||
где рх = m·Δυx – неопределённость импульса частицы, Δυx и |
|
|
x |
– |
|||||||
неопределённости скорости и координаты; |
Е и |
t – неопределён- |
|||||||||
ности энергии и времени соответственно; |
= |
h |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2π |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18.Стационарное одномерное уравнение Шрёдингера для
частицы в потенциальном поле |
d 2 ψ |
+ |
2 m |
(W + Π( x)) ψ=0 , |
|
dx2 |
|
2 |
|
где ψ – волновая функция; m – масса частицы; W и П – полная и потенциальная энергии частицы.
19. |
Вероятность нахождения частицы |
x2 |
|
в интервале координат от х1 до х2 |
|||
Р = ∫ ψ(x) 2 dx , |
|||
где |
ψ(x) 2 – квадрат модуля волновой функции. |
x1 |
|
|
|||
5 В учебной литературе встречаются варианты записи правой части соотношений неопределённостей, отличающиеся множителем при постоянной Планка.
34