Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Экология Визначення системи координат користувача 1 страница
просмотров - 119

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

3.

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

Билет

1)Атомның өзі де күрделі бөлшек екенін, ал ядро мен электрондардан тұратынын білдік. Енді осы электрондар ядроның төңірегінде қандай заңдылықтарменорналасатынына тоқталайық.

Атомның ядро заряды қанша болса, ондағы электрондар саны да сонша болады дедік. Алайда, осы электрондардың барлығы ядроға бірдей күшпен тартылмайды, олар ездерінің энергия қорының шамасына қарай ядродан әр түрлі қашықтықта орналасады. Энергия қорлары шамалас электрондар ядродан бірдей қашықтықта орналасады, осы деңгейлерді энергетикалық деңгейлер деп атайды. Ол N әрпімен белгіленеді, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 сан мәндерін қабылдайды, N-нің мәні элементтің орналасқан периодының нөмірімен анықталады. Әрбір энергетикалық деңгейдегі электрондар саны N = 2n2 формуласымен анықталады.

Мұндағы N— электрондар саны, n - бас квант саны; егер n = 1 болса, N = 2; n = 4, N = 2 • 42 = 32 электрон болады.

Ядроға жақын орналасқан электрондар ядроға жаксырақ тартылады, ал одан алшақтаған сайын тартылу күші өлсірейді.

Паули принципі.Тәжірибелœерді жалпылай келœе фермиондар табиғатта тек антисимметриялы толқындық фунуциямен сипатталатын күйде болатыны анықталды.

Күрделі атомдардың орбитальдарын электрондармен толтыру үшін орбитальдардың әрқайсысында бола алатын электрондар санын анықтап алу қажет. Ол үшін 4 квант санын өзара комбинациялайдың жолын білу керек.

· Швецария физигі В. Паули 1925 жылы элементтердің периодтық жүйедегі орнына қарап және спектрлерін анализдей отырып, квант сандарын электронның реалды күйін сипаттай алатындай етіп, комбинациялаудың жалпы принципін ұсынған. Паули бұл тыйым салу деп аталған принципі бойынша бір атомның ішінде барлық жағынан ұқсас екі электрон болуы мүмкін емес, яғни атомдағы 2 электронның 4 квант санының төртеуі де бірдей бола алмайды.

· Атомдағы әрбір электронның басқалардан гөрі ең кемінде бір квант саны өзгеше болуы керек. Паули принципін пайдалана отырып алғашқы екі квант қабатында бола алатын электрондардың санын табайық: n = 1, l = 0 десек, ондағы электрондардың тек спиндері ғана өзгеше болады:

· n l m s;1 – электрон: 1 0 0 +½; 2- электрон: 1 0 0 -½

Мұнда үшінші электрон болуы мүмкін емес, егер болған жағдайда онда Паули принципін бұзып, үшінші электрон алғашқы екеуінің біреуіне ұқсап кетер еді. n = 2 болғанда біріне бірі ұқсамайтын 8 электрон бола алады. Бір квант қабатындағы бірдей орбитальдарды электрондармен толтыру үшін Гунд ережесін білу керек. Гунд ережесі бойынша берілген қабатшадағы электрондардың спин сандарының қосындысы максималь болуы шарт.

2) ЛЕПТОНДАР (грек. leptos — жұқа, жеңіл) — күшті өзара әсерге қатынаспайтын элементар бөлшектер тобы. Лептондарға электрон, мюон, нейтрино, 1975 ж. ашылған ауыр лептон (массасы ~1,8ГэВ) және олардың антибөлшектері жатады. Барлық Лептондардың спині 1/2-ге тең, яғни олар фермиондар болып табылады.

Адрондар - газ тәрізді ортадағы, қатты дененің немесе сұйықтың беттік қабатының ерітіндісіндегі заттардың жалпы атаулары.

Кварктер – қазіргі көзқарас бойынша барлық адрондар құралады деп есептелœетін жорамал материалдық нысандар. Кварктердің болуы жөніндегі жорамалды ең алғаш рет америкалық физик М.Гелл-Манн (1929 жылы туылған) мен австриялық физик Д.Цвейг (1937 жылы туылған) бір-біріне тәуелсіз түрде айтқан (1964). “Кварк”деген атаудың дәл аудармасы жоқ. Бұл сөз Д.Джойстың “Поминки по Финнегану” деген романынан алынған. Осы романда “кварк” сөзі анықталмаған, мистикалық нәрсені білдіреді. Кварктер жөніндегі болжам (резонанстардың) көп ашылуына және оларды жүйеге келтіру қажеттілігіне байланысты шықты.Кварктер жорамалы бойыншабариондар үш кварктен (ал антибариондар үш антикварктен), мезондар кварк пен антикварктен құралады. Кварктер (немесе антикварктер) адрондардың ішіндеглюондық өрісте ұсталады. Кварктердің спиннен басқа “аромат” және “түс” деп аталатын екі ішкі еркіндік дәрежесіболады. Ал ішкі еркіндік дәрежесінің толық саны 72-ге тең. Әрбір кварк үш “түстің” (шартты түрде “қызыл”, “көк” және “сары”) бірін иелœенеді. Бұл терминология оптикалық қасиетке байланысты қойылмаған, тек қолайлылық үшін ендірілген. Үш “түстің” жарық квантын жұтуы да, шығаруы да бірдей болып келœеді. Олардың “түстік” күйлерінің массалары да бір-біріне тең. Ал ароматтың белгілісі әзірше бесеу, тағы біреуі (t-кварк) бар деп есептелœеді. Әр түрлі “ароматы” бар кварктердің қасиеті де әр түрлі болып келœеді. Сондықтан оларды массасының өсуіне қарай мынадай әріптермен белгілейді: u, d, s, c, b, t. Соңғы t-кваркін өте ауыр болғандықтан бақылау мүмкін болмай отыр. d, s, b – кварктердің зарядтары (протон заряды бірлігінде): –-ге, ал қалғандарының зарядтары -ге тең. Кәдімгі қарапайым зат ядро нуклондарының құрамына енетін u және d кварктерден құралады. Бұдан да гөрі ауыр кварктер зарядталған бөлшектер үдеткіштерінде жүргізілген тәжірибелœер кезінде жасанды түрде алынуы не ғарыштық сәулелœер құрамында байқалуы мүмкін. Көптеген жылдар бойы жүргізілген зерттеулерге қарамастан кварктер(жеңіл де, ауыр да) бос күйде тіркелген жоқ. Кварктерді тек адрондардың ішінде ғана бақылауға болады. Кварктер гравитациялық, әлсіз, электрмагниттік және күшті өзара әсерлердің барлығына да қатысады. Тек кварктердің өздері неден тұратыны белгісіз (мүмкін олар элементар бөлшектер болар). Кварктердің өзіндік өлшемі 10–16 см-ден кем болуы мүмкін.

3)Жарық ауадан ас тұзының кристалына түскендегі Брюстер бұрышы . Осы кристалдағы жарық жылдамдығын анықта. Жауабы 194 Мм/c.

Бер:

Т/к: -? Tg = = C=3* м/с

1) Сутегі молекуласы. Иондық және коваленттік байланыс.

Сутегі (латынша Hydrogenium), H – элементтердің периодтық жүйесінің VII тобындағы химиялық элемент, атомдық номері 1, атомдық молекуласы 1,00797. Табиғатта тұрақты екі изотопы 1Н (протий) және 3Н (тритий) кездеседі, жасанды жолмен радиоактивті изотопы 3Н мен өте тұрақсыз 4Н алынған. Сутек - әлемде көп тараған элемент. Сутек иіссіз, ең жеңіл газ, суда ерімейді, палладий, платина, никель, т.б. металдарда жақсы сіңіреді; балқу t - 259,1 °C, қайнау t – 252,6 °C. Сутектің молекуласы екі атомнан тұрады (Н2). Тотығу дәрежелœері +1,-1.Сутек элементінен тұратын жай зат — сутегі, ол екі атомнан тұрады, формуласы Н2; М(Н2)=2, М=2 г/моль. Бұл түссіз, иіссіз, дәмсіз, өте жеңіл (р=0,09 г/л) газ күйіндегібейметалл, оның қайнау (-252,76°С) және балқу (-259,2°С) температурасы өте төмен. Кәдімгі жағдайда сутегі тұрақты зат, ал қыздырғанда кейбір жай заттармен реакцияға түседі. Сутегі оттегінде көзге көрінбейтін жалынмен су түзе жанады. Бұл үдеріс баяу жүреді.

Ковалентті байланыс ортақ электрон жұбы түзілу арқылы іске асады. Бірдей атомдардың арасындағы байланыс полюссіз ковалентті байланыс деп аталады. Электрон бұлттары қабысуы нәтижесінде энергия бөлініп, молекула түзіледі. Бұл энергия шамасы молекуладағы байланыс беріктілігін сипаттайды, олай болса молекула жеке атомдарға қарағанда тұрақты жүйе болғаны. Полюссіз ковалентті байланыста байланыстырушы электрон жұбының бұлты ядролардан бірдей қашықтықта орналасады. Полюсті молекулада Химиялық байланыс түзетін ортақ электрондар электр терістілігі күшті атомға ығыса орналасады. Молекуланың полюстілігі диполь моменті арқылы көрсетіледі. Полюстік молекулалардың қайнау және балқу температурасы төмен, полюсті еріткіштерде үйектеліп иондарға ыдырайды. Иондық Химиялық байланыс электр терістілігі бойынша айырмашылығы үлкен металл мен бейметалл атомдары арасында түзіледі. Иондық Химиялық байланыс қарама-қарсы зарядталған иондардың электрстатикалық тартылысы нәтижесінде жүзеге асады. Иондар түзілу арқылы жүзеге асатын байланыстарды иондық байланыс, қосылыстың өзін иондық қосылыс деп атайды. Иондық қосылыстардың қайнау, балқу темп-расы жоғары, қызуға тұрақты, олар полюстік еріткіштерде тез ериді, ерітінділері электр тогын жақсы өткізеді.

2) Күшті, электромагниттік, әлсіз, гравитациялық әсерлесу.

Қазір атом – молекулалық күйде болатын материяны құрайтын үш жүзден аса элементарлық бөлшектері және физикалық ара - қатынастың төрт түрін ажыратады. Олардың ішінде адам олардың тікелœей екі түрін қабылдай алады:

• гравитациялық әсерлесу күштері – барлық, тіпті алыс қашықтықтағы макроденелœерде әсер ететін тартылыс күштері. Олар планеталар, жұлдыздар, галактика мен басқа ғарыштық жүйелœердің қозғалуын анықтайды. Бұл электромагниттік күштен бірнеше есе әлсіз.

• электромагниттік күштер – космостық объектілер мен жүйелœерден тұратын микро және мегаәлемдер арасындағы аралық орын алады және барлық молекулалар, химиялық қосылыстар, кристаллдар, космостық денелœер мен системалардың түзілу процестерінде шешуші роль атқарады. Бұлар ядролық күштерден 100-1000 есе әлсіз.

• Күшті ядролық әсерлер адрондар арасында (грекше : “адрос” – күшті) болады, оларға бариондар (грекше: “барис” – ауыр) – нуклондар (протондар мен нейтрондар), гиперондар мен мезондар жатады. Күшті әсерлер тек алыс қашықтықтарда (радиусы 10 – 13 см) байқалады. Күшті әсерлерді 1911 жылы атом ядроларымен бірге Э.Резерфорд ашты. Юкаваның гипотезасына сәйкес күшті әсерлер – аралық бөлшектер ядролық тасымалдаушылардың бөлінуі кезінде байқалады. Бұл 1947 жылы табылған массасы нуклонның массасынан 6 есе аз пи-мезон, ал кейінірек басқа да мезондар табылды. Нуклондарды мезон “бұлттары” қоршап тұрады. Нуклондардың қозған күйі бариондық резонанстар күйіне келіп басқа бөлшектермен алмаса алады. Бариондар бір-бірімен соғылысқанда қозған күйге көшеді, олардың бұлттары бір-бірімен қабысып, жан-жаққа таралған бұлттар бағытында бірге бөлшектер бөледі. Түйісу аймағының орталық бөлігінен жан-жаққа, жай қозғалатын екінші бөлшектер бөлінеді. Ядролық күштер бөлшектердің зарядына байланысты болмайды. Күшті әсерлер кезінде заряд мөлшері сақталып қалады. Әлсіз ядролық әсерлер электромагниттік әсерлерден әлсіз, бірақ гравитациялық әсерлерден күшті. Әсер ету радиусы күшті әсер радиусынан екі есе аз. Әлсіз әсер есебінен Күн жарық береді (протон нейтрон, позитрон және нейтриноға айналады). Бөлінген нейтриноның өткізгіштік қасиеті күшті – ол қалыңдығы млрд км темір плитадан өте алады. Әлсіз әсерлер кезінде бөлшектердің заряды өзгереді.

3) 8 тәулік уақытта радиоактивті изотоптың ¾ бөлігі ыдырады. Жартылай ыдырау периодын T1/2 анықтаңдар.

Берілгені: шешуі:

t=8 тәулік N=N0e-λt

k=3/4 λ= ыдырау тұрақтысы

T1/2=? N0= N0e-λt

e-λt=4

λt=ln4

t=ln4

T1/2= тәулік

1. Спонтанды(өздігінен) және ырықсыз сәуле шығару.Лазерлер.

2. Физика және астрофизиканың негізгі проблемалары туралы түсінік.

1. Қозған күйдегі атомның сыртқы әсерсіз-ақ фотон шығаруы спонтанды немесе өздігінен сәуле шығару деп аталады.Спонтанды сәуле шығару кезіндегі жарық когорентті емес. 1916 жылы А.Эйнштейн өздігінен сәуле шығарудан басқа өзгеше сәуле шығару процесінінің болу мүмкіндігін айтты.Энергиясы жоғары қозған күйде тұрған атомға қосымша hν=Em-Enэнергия берілсе,атом еріксіз күйге, энергиясы тура сондай энергия шығара бастайды.Фотон атомдары қозған күйден төменгі күйге түсіреді. Бұған қосыла 2-ші фотон шығады. 2-ші фотон 1-ші фотонның көшірмесі сияқты. Ырықсыз сәулелœену мәжбүр етуші сәулелœенумен тепе-тең.Олар когорентті.Шыққан сәулелœер бір бағытта қозғалып,басқа атомдарға әсер етеді.Нәтижесінде ырықсыз сәулелœену процесі болады. Фотон саны артып,ырықсыз сәулелœену процесі дамиды. Лазер сәулесін беретін аспап. Оның түрлері: газ лазері, жартылай өткізгіш лазері, қатты дене лазері және сұйық зат лазері. Стоматология тәжірибесінде баяу ағынды гелий-неондық лазер қолданылады. Қанжел (пародонт) ауруларын, зақымданған тканьдерді емдеуде, организмнің әр түрлі ауруларға бейімділігін (сенсебилизаңия) кеміту, иммундық қасиеттерін күшейту т. б. клиникалық жұмыстарда жақсы нәтиже беріи келœеді. Ауыз қуысында болатын стоматиттерді (ауыздың уылуы) ерін мен тіл жараларын, глоссалгияны (тоқтаусыз ауыратын тіл кеселі), глосситті (тіл кабынуы) лазер сәулесімен емдеудің нәтижесі жақсы. Бұл сәулені сондай-ақ жақ сүйектерісынғанда, бетке пластикалық операциялар жасағанда қолданады. Лазер сәулесiнiң негiзгi қасиеттерi оның аса жоғарғы монохроматтылығы, шашырамайтын сәуле түрiнде алу мүмкiндiгi және аса қуаттылығы.Лазерлер бүгiнгi күнде сан алуан салада қолданылады. Олар заттарды өңдеу, медицина және голография. Монохроматты когеренттi лазерлiк сәуленiң көмегiмен волоконды оптикада кабельдiк, телœефондық және телœедидарлық байланысты жүзеге асыруға болады.

2.Физиканың негізгі теориялық проблемалары: кванттық гравитация,космология,жалпы қатыстық теориясы,жоғары энергия физикасы,элементарлы бөлшектердің физикасы,ядролық физика проблемалары жатады.

Әлемнің пайда болуына қатысты тағы бір маңызды мәселœе- галактикалардың түзілуі мен құрылысы жайлы проблемалар.Бұл мәселœе- проблемамен тек космология және космогония, космостағы денелœер мен олардың системасының түзілу, даму мәселœелерін зерттейтін ғылым да айналысады.

Кеңістіктің үш өлшемдігі проблемасын жаңаша түсіндіруге әрекет жасаған И.Кант болды- кеңістіктің үш өлшемдігін ол денелœердің қозғалысының негізгі ерекшеліктерімен байланысты түсіндіруге болады.. Кеңістіктің 3 өлшемдік қасиеті кейін атомдар мен молекулаларға қатысты екендігі дәлелденді: ядроның төңірегінде электронның айнала қозғалысы, атомдар мен молекулалардың өмір сүруі тек үш өлшемді кеңістікте ғана мумкін екендігі ашып көрсетілді.

Қазіргі таңдағы физиканың және астрофизиканың өзекті және маңызды проблемалар тізімі:

1. Управляемый ядерный синтез.

2. Высокотемпературная и комнатнотемпературная сверхпроводимость.

3. Металлический водород. Другие экзотические вещества.

4. Двумерная электронная жидкость (аномальный эффект Холла и некоторые другие эффекты).

5. Некоторые вопросы физики твердого тела (гетероструктура в полупроводниках, переходы металл - диэлектрик, волны зарядовой и спиновой плотности, мезоскопика).

6. Фазовые переходы второго рода и родственные им. Некоторые примеры таких переходов. Охлаждение (в частности, лазерное) до сверхнизких температур. Бозе-эйнштейновская конденсация в газах.

7. Физика поверхности.

8. Жидкие кристаллы. Сегнетоэлектрики.

9. Фуллерены.

10. Поведение вещества в сверхсильных магнитных полях.

11. Нелинœейная физика. Турбулентность. Солитоны. Хаос. Странные аттракторы.

12. Сверхмощные лазеры, разеры, гразеры.

13. Сверхтяжелые элементы. Экзотические ядра.

14. Спектр масс. Кварки и глюоны. Квантовая хромодинамика.

15. Единая теория слабого и электромагнитного взаимодействия. W + и Zо бозоны. Лептоны.

4-билет

1)Электромагниттік толқындардың қасиеттерін толқын ұзындығы 3 см электромагниттік толқын шығаратын арнайы генераторды қолданып зерттейді. Аса жоғары жиілікті генератор қоздыратын электромагниттік толқын рупор түрінде таратқыш антеннада ось бағытымен шығарылады. Қабылдағыш антеннаның пішіні дәл таратқыш антеныа сияқты. Қабылдағыш антеннада кристалдық диод орнатылған, ол антеннада қозатын жиілігі жоғары айнымалы токты бір полярлы толықсыма тоққа айналдырады. Ток күшейтілгеннен кейін дыбыс қабылдағышқа немесе гальванометрге беріліп тіркелœеді.

Пло́тность пото́ка эне́ргии — физическая величина, численно равная потоку энергии через малую площадку единичной площади, перпендикулярную направлению потока. Часто вводят также вектор плотности потока энергии (так называемый вектор Умова), величина которого равна плотности потока энергии, а направление совпадает с направлением потока. В электродинамике вектор плотности потокаэлектромагнитной энергии носит название вектора Пойнтинга

2) Фазалық кеңістік — 1) физикалық жүйенің барлық мүмкін күйлерінің жиынтығын білдіретін геометриялық бейне. Жүйенің қандай да бір уақыт мезетіндегі күйі осы кеңістіктегі нүкте түрінде кескінделœеді. Мысалы, серіппеге тік ілінген жүктің күйі серіппенің созылуымен (s) және жүктің жылдамдығымен анықталады. Оныңкоординаттары s және болатын нүктелœер түріндегі күйлерінің жиыны қарастырылып отырған жүйенің екі өлшемді Фазалық кеңістікі болып табылатын жазықтықты құ-рады. Мұнда серіппедегі жүктің жақын күйлеріне фазалық жазықтықтың жақын күйлері сәйкес келœеді және керісінше. Жүйе күйі өзгергенде бұл күйді кескіндейтін нүкте Фазалық кеңістікте қисық сызық сызады. Ол фазалық траектория деп аталады.

Ең азы параллелœепипед, оны үш бағытта үзіліссіз параллель көшірулер жүргізу арқылы барлық кеңістік торын салуға болады, ол элементар ұяшық деп аталады.

Үш негізгі вектор, элементар ұяшықтың қабырғалары болып табылатын трансляция немесе бірлік осьтер деп аталады. Трансляцияның абсолюттік өлшем бірлігі а, b, спериодтық торлар деп аталады. Тор периоды және үш қабырға арасындағы ұяшықтар бұрышы (осьтік бұрыштар) міндетті түрде элементар ұяшықтарды сипаттайды.

3.

1) Пойнтинг векторы — электр-магниттік энергия ағынының шамасы мен бағытын анықтайтын тығыздық векторы. Ол ағылшын физигі Дж. Г.Пойнтингтің (1852 — 1914) есімімен аталады. Пойнтинг векторының модулі эл.-магн. толқынның таралу бағытына перпендикуляр бірлік бет арқылы бірлік уақытта тасымалданатын электр-магниттік энергияға тең. Пойнтинг векторы бірліктердің СГС жүйесінде түрінде, ал бірліктердің халықаралық (СИ) жүйесінде П=[EH] түрінде жазылады; мұндағы [EH] — электр және магнит өрістері кернеуліктерінің векторлық көбейтіндісі, с — жарықтың вакуумдағы жылдамдығы. Е мен Н векторлары өзара перпендикуляр және электр-магниттік толқынның таралу бағыты мен Пойнтинг векторымен бағыттас.

Диполь – статикалық өріс жақындату немесе электромагниттік толқын көзін тарату жүйесі.

2) Күй тығыздығы

Бөлшектері өзара әсерлеспейтін және сырттан ешқандай өріс әсер етпейтін жүйелœер үшін бөлшектердің потенциалық энергиялары нөлге тең (бөлшектердің координаталарына байланысты емес). Олар еркін бөлшектер деп аталады. Оларға үш өлшемді импульстер кеңістігін қолданған ыңғайлы. Бұл жағдайда – бөлшек қозғалып жүрген көлемге тең.

Сонымен, -ге тең еркін бөлшек үшін үш өлшемді импульстер ұяшығы мынаған тең:

(3.10)

Импульстері дан -ге дейінгі интервалдағы микробөлшектер күйінің санын санайық. Ол үшін радиустары және екі сфераны импульстер кеңістігі ретінде қарастырайық (3.1-сурет).

Осы сфералар ортасында көлемі тең шар қабаты жатыр. Осы қабаттағы ұяшықтар саны мынаған тең:

(3.11)

Ұяшықтар саны интервалындағы күйлер санына тең, себебі әрбір ұяшық бөлшектердің бір күйіне сәйкес келœеді.

Импульстен энергияға ауысайық, яғни энергиялары ден арасында болатын күйлер санын табайық. Өзара әрекеттеспейтін еркін бөлшектер үшін толық энергия-кинœетикалық энергияға тең болады. Сондықтан, , осыдан (біз теңдіктің екі жағын да толық дифференциалдадық).