Художественная культура и искусство Курс лекций по истории искусства Теория машин и механизмов Математический анализ Электротехника и электроника Расчеты электрических цепей Начертательная геометрия Примеры выполнения заданий
контрольной работы
Лекции и задачи по физике Компьютерная  безопасность Информационные системы Атомная физика
Нетрадиционная виды получения электрической энергии Ветродвигатели Гелиоэнергетика Альтернативная гидроэнергетика Геотермальная энергетика Космическая энергетика Водородная энергетика Биотопливная энергетика

Атомная физика.

Экспериментальные факты, лежащие в основе квантовой теории. Волновые и корпускулярные свойства материи.

1900. Планк. Исследование равновесного э/м излучения. Излучение и поглощение света веществом происходит порциями – квантами.

 – энергия кванта излучения, эрг×с – постоянная Планка.

Двойственность природы излучения – наличие корпускулярных и волновых свойств.

1905. Эйнштейн. Исследование фотоэлектрических явлений. При распространении в пространстве свет ведет себя подобно совокупности частиц, чья энергия определяется формулой Планка. Частицы – фотоны – обладают также и волновыми свойствами (интерференция, дифракция).

Фотоэффект: ,  – максимальная энергия вылетающих электронов,  – работа выхода. При   – красная граница фотоэффекта.

1922. Комптон. Рассеяние фотонов на свободных электронах.

, где  и  – длины волн рассеянного и падающего излучения,  – угол рассеяния,  – комптоновская длина волны.

1885 – зафиксированы серии Бальмера: .

 – обобщенная формула Бальмера (n>m). n=1 – серия Лаймана, 2 – Бальмера, 3- Пашена, и т.д.

 – композиционный закон Ритца.

1927. Дифракция электронов на кристаллах.  – длина волны де Бройля.

1922. Опыты Штерна и Герлаха.

, где  – магнитный момент.

Проекция момента на магнитное поле может принимать только дискретные значения.

Пучок атомов пропускался сквозь сильно неоднородное поперечное магнитное поле. Наблюдалось расщепление пучка, что являлось следствием квантования проекции магнитного момента.


Атом водорода по Бору.

В основе модели Бора лежит резерфордовская планетарная модель атома, квантовый постулат Планка о том, что осциллятор, имеющий собственную частоту колебаний , может получать или отдавать энергию только дискретными порциями , и предложенный самим Бором принцип соответствия, согласно которому движения электрона по орбите большого радиуса, когда электрон почти уже оторван от ядра, должно подчиняться законам классической физики.

Уравнение движения электрона: ,

Предположим, что, двигаясь по орбите большого радиуса , атом в соответствии с классической электродинамикой излучает свет на частоте , равной частоте вращения электрона. Согласно квантовому постулату Планка, излучение испускается атомом дискретными порциями с энергией . Значит, атом имеет дискретный набор уровней энергии :

При  разность  можно заменить на .

.

При условии :  (*)

Ценность теории Бора состоит в возможности экстраполяции формулы (*) к низким значениям . Поскольку это противоречит исходному пункту теории (предположения о большом радиусе электронной орбиты), Бор заменил его квантовым постулатом: , где  – импульс электрона.

, ,  Å – 1-й боровский радиус.

Значения некоторых величин для общего случая: .

Обобщение на 2D-случай: , где  – радиальное квантовое число,  – азимутальное квантовое число. Условия квантования Бора-Зоммерфельда:

 – обобщенные импульсы.

Обобщение на 3D-случай: , где  – экваториальное квантовое число,   – широтное квантовое число. Условия квантования для данного случая:

Обобщенные импульсы: .

Геотермальная энергия Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о катастрофических извержениях вулканов, унесших миллионы человеческих жизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле. Мощность извержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она многократно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных руками человека. Правда, о непосредственном использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится – нет пока у людей возможностей обуздать эту непокорную стихию, да и, к счастью, извержения эти достаточно редкие события. Но это - проявления энергии, таящейся в земных недрах, когда лишь крохотная доля этой неисчерпаемой энергии находит выход через огнедышащие жерла вулканов.
Принцип построения атомной энергетики