Laidininkai fizikoje

1.Laukas ir medžiaga – dvi pagrindinės materijos formos. Yra dvi pagrindinės materijos rūšys: laukas ir medžiaga. Medžiaga – sutankinta materija, laukas – išsklaidyta materija. Abi formos susilieja mikropasaulyje (fotonas yra laukas, kuris virsta medžiagos dalelėmis: elektronu ir pozitronu). Taigi elektrinis laukas yra materijos rūšis, o krūvis – medžiagos (materijos rūšies) savybė. Elektrostatinio lauko stiprisNejudantys įelektrinti kūnai net vakuume veikia vienas kitą elektrostatine jėga. Ir kaip šis poveikis perduodamas vieno kūno kitam? Fizikos raidoje yra du požiūriai, kurie apibūdina šį klausimą:toliveikos ir artiveikos. Toliveikos teorijoje, nutolusių įelektrintų kūnų poveikis nuo vieno kitam perduodamas akimirksniu ir betarpiškai. Tačiau šiandien yra laikomasi artiveikos teorijos. Artiveikos teorija teigia, kad vieno įelektrinto kūno poveikis kitam perduodamas baigtiniu greičiu (ne didesniu už šviesos greitį) ir per tarpininką, kuris vadinamas elektrostatiniu lauku. Jį sukūria nejudantys elektros krūviai, to pasekoje jį apibūdinantys dydžiai nekinta laike ir elektrostatinis laukas yra vadinamas stacionariu elektriniu lauku. Elektrinio lauko stiprumas. Bandymai rodo, kad kiekvienas elektrinis laukas bet kuriame jo taške esantį taškinį krūvį q' veikia jėga F. Ši jėga yra tiesiogiai proporcinga krūvio q1 didumui. Todėl santykis F/q' = E nuo krūvio nepriklauso (Tai teisinga tik tuomet, kai dydis q' yra labai mažas ir nekeičia lauką sukuriančių krūvių išsidėstymo) ir yra lauko taško charakteristika. Dydis E vadinamas elektrinio lauko stiprumu. Jis moduliu ir kryptimi sutampa su jėga, kuria elektrinis laukas veikia teigiamą taškinį vienetinį (1C) krūvį. Kai krūvis q'=,=kT/21/2σp, σ=e2n/2me4.10metalu elektr laidumo priklausomybe nuo temperatures-metalu varza priklauso nuo temperat.tdidejant metalu varza dideja,o mazejant mazeja.Varzos priklausomybe nuo temp aiskinama metalo jonu siluminiu svyravymu amplitudes padidejimu.Kuo aukst temp tuo maziau vietos lieka laisviesiems elektronams ir tuo didesne laidininko varza. Q=ρ0(1+αΔt)4.11Superlaidininkai-pakankamai zemose temperaturose metalu specifine varza arteja prie tam tikros ribos vadinamos liekamaja specif varza. Kuo chemiskai grynesnis metalas ir kuo maziau ivairiu defektu kuriuos sukelia vidiniai itempimai,tuo mazesne jo liekamoji varza.Ir tokiu metalu varza esant labia zemoms temperaturoms arteja i 0 ir tokia savybe pasizymincios medziagos vadinamos superlaidininkais. 5. ????????????????????????????????????????????????????????????????????? 6. Medžiagos magnetines savybes priklauso nuo jos struktūriniu daleliu magnetiniu savybių. Norint išaiškinti medžiagos magnetines savybes ir kodėl jos turi įtakos magnetinio lauko indukcijos didumui, reikia išnagrinėti tuos procesus, kurie vyksta medžiagos viduje, veikiant išoriniam magnetiniam laukui, t.y. kaip veikia magnetinis laukas medžiagos atomus ir molekules. Medžiagos įmagnetėjimas: Įmagnetėjimu vadiname dydį ( P – magnetinis momentas, V – turis), kuris skaitine verte yra lygus medžiagos tūrio vieneto magnetiniam momentui. Jei kūno magnetinis momentas nelygus nuliui, sakome, kad yra įmagnetintas. Paramagnetikai: paramagnetikais vadinsime tokias medžiagas, kuriu atomo ar molekules atstojamasis momentas net ir tada, kai jų neveikia magnetinis laukas. ( deguonis, aliuminis, platina ir t.t.) Diamagnetikai: diamagnetikais vadinsime tas medžiagas, kuriu atomo ar molekules atstojamasis magnetinis momentas . Pavyzdžiui, taip yra atomuose, jonuose ar molekulėse, kuriu elektronu išorinių sluoksniu tam tikri posluoksniai yra užpildyti. ( auksas, sidabras, varis įvairios inertines dujos ir t.t.) Feromagnetizmo prigimtis: 1907 m. buvo iškelta hipoteze, kad feromagnetikuose esama tam tikros vidines sąveikos, dėl kurios jų atskiros sritys spontaniškai įsimagnetina. Bet tik praėjus dviems dešimtmečiams buvo sukurta nuosekli kiekybine domenine feromagnetizmo teorija. Dabar neabejotinai nustatyta, kad feromagnetizmas susijęs su elektronu savaisiais magnetiniais momentais. Feromagnetikai - tai tokios kristalines medžiagos, kuriu atomu priešpaskutiniai elektronu sluoksniai yra ne visai užpildyti elektronų, todėl savieji elektronu magnetiniai momentai nesikompensuoja. Magnetiniai domenai: Savaiminio įmagnetinimo sritys vadinamos magnetiniais domenais. Visame medžiagos gabale susidaro ne vienas, o daug įvairios krypties domenų, nes bet kuri sistema stengiasi turėti mažiausią potencinę energiją, o įsimagnetinus visam medžiagos gabalui, atsirastų didelės potencinės energijos išorinis magnetinis laukas. Feromagnetiko histerezė: feromagnetiko savybe, veikiant pakankamo stiprumo periodiškai kintamu magnetiniu lauku, jo įmagnetėjimas kinta pagal kreive, vadinama magnetinės histerezės kilpa. Kiuri temperatūra: Didinant temperatūrą feromagnetikai virsta paramagnetikais. Kiekvienam feromagnetikui yra būdinga temperatūros vertė (Kiuri temperatūra), kurią pereidamas jis virsta paramagnetiku. Pavyzdžiui, Fe Kiuri temperatūra lygi 770 C, Ni – 360 C, Gd – 17C. Feromagnetikų taikymas technikoje: kietamagneciai feromagnetikai ar feritai dėl didelio liktinio įmagnetėjimo naudojami nuolatiniu magnetu, mažų varikliu ir garsiakalbiu magnetu gamyboje. O iš minkštamagnečių feromagnetikų gaminamos elektromagnetų bei elektromagnetinių relių šerdys. 7. Magnetinės indukcijos srautas ir cirkuliacija. Svarbiausia magnetinio lauko charakteristika yra magnetinis laukas [B].Jai apipibūdinti paimkime laisvai pakabintą elementarūjį plokščią rėmelį,kuriuo teka stiprumo I elektros srovė.Bandymai rodo kad agnetiniame lauke rėmelį veikia jėgų dvejetas.Todėl laisvai pakabinto rėmelio normalė tame pačiame lauko taške visada nukrypsta ta pačia kryptimi.Ši kryptis priklauso nuo magnetinio lauko savybių ir laikoma magnetinės indukcijos B kryptimi.Magnetinė indukcija – vienalyčio magnetinio lauko magnetinė indukcija skaitine verte yra lygi srovės rėmelį,kurio magnetinis momentas lygus vienetui, veikiančiam didžiausiam sukimo momentui. Kaip elektrinio lauko stiprumą vaizduojame elektrinėmis jėgų linijomis, taip magnetinę indukciją – magnetinės indukcijos linijomis. Jei magnetinė indukcija tam tikroje vietoje lygi (B) teslų, tai pro statmeno linijoms paviršiaus ploto vienetą brėžiama (B) magnetinės indukcijos linijų. Einančių pro bet kokį paviršiaus plotą S jam statmenų magnetinės indukcijos linijų skaičius vadinamas magnetinės indukcijos srautu arba tiesiog magnetiniu srautu, ir žymimas ir užrašomas taip: Paprastai sakant, nuosekliai augantis (mažėjantis) magnetinės indukcijos srautas apie save sukuria pastovų elektrinį lauką. Magnetinio srauto vienetas yra Veberis (Wb). Veberis yra toks magnetinis srautas kuriam tolygiai mažėjant iki nulio per 1 s, šį srautą juosiančiame laidininke indukuojasi evj, lygi 1 V. Pro kiekvienos grandinės, kuria teka elektros srovė, ribojamą plotą praeina savasis magnetinis srautas. Kintant tekančiai elektros srovei kinta ir šis magnetinis srautas.dėl to grandinėje indukuojasi evj ir elektros srovė. Toks reiškinys vadinamas savindukcija. Nuolatinių elektros srovių kuriamo magnetinio lauko indukcijos vektoriaus cirkuliacija uždaru kontūru yra kontūru yra lygi to kontūro juosiamų srovių srovių algebriniai sumai.Magnetinės indukcijos B cirkuliacija išilgai kontūro l,dutampančio su bet kuria spindulio R indukcijos linija, yra lygi ; . 7.2.Elektromagnetinė indukcija. A.Amperui, Ž.Bio ir kitiems mokslininkams įrodžius eksperimentais magnetinio lauko ryšį su elektros srove, imta ieškoti atvirkštinio ryšio-elektros srovės priklausomybės nuo magnetinio lauko.1831m. po daugelio bandymų M.Faradėjus atrado elektromagnetnės indukcijos reikškinį:kai kinta laidų kontūrą verentis magnetinis srautas,jame atsiranda elektrovaros jėga. Elektrovaros jėga - tai pašalinių jėgų veikimą apibūdinantis fizikinis dydis (sutrumpintai evj). Elektrovaros jėga uždarame kontūre yra pašalinių jėgų darbo, atliekamo perkeliant krūvį kontūru, ir to krūvio santykis: Kaip ir potencialų skirtumas, elektrovaros jėga matuojama voltais. 7.3.Faradėjaus dėsnis M.Faradėjus apibendrindamas daugybės eksperimentų rezultatus, priėjo prie išvados, kad indukcinė elektrovaros jėga nepriklauso nuo magnetinio srauto kitimo priežasties, o priklauso tik nuo jo kitimo spartos; tai ir yra elektromagnetinės indukcijos dėsnis.Kaip vėliau įrodė Dž.Maksvelis, tas dėsnis matematiškai užrašomas taip: 7.4.Indukcijos elektrovaros elektroninis mechanizmas Judančiame laidininke elektrovara atsiranda dėl Lorenco jėgos veikimo, o jei laidininkas nejuda o kinta tik magnetinis srautas tai to priežastis yra sūkurinio elektrinio lauko atsiradimas: ; ; ; 7.5.Saviindukcijos reiškinys ir laidininko induktyvumas. Jeigu dėl kokių nors priežasčių kinta laidaus kontūro ribojamą paviršių kertantis surištasis magnetinis srautas,tai jame taip pat indukuojasi elektrovaros jėga. Tas srautas yra tiesiai proporcingas sroves stipriui, o proporcingumo koeficientas L priklauso tik nuo laidininko formos, aplinkos savybiu ir vadinamas konturo induktyvumu matuojama henriais.Pagal elektromagnetines indukcijos desni .Uždaru kontūru tekant stiprumo I srovė sukuria magnetinį lauką.Magnetinis srautas pro šio kontūro ribojamą ploto S paviršių apskaičiuojamas šitaip: toks srautas vadinamas surištuoju.Šis dydis vadinamas kontūro induktyvumu.SI induktyvumo vienetas henris(1H=1 Wb/1 A):Tai induktyvumas tokio uždaro kontūro, kurį veria 1 Wb magnetinis srautas, kai juo teka 1 A nuolatinė elektros srovė. 7.6.Įjungimo ir išjungimo srovė Įjungus evj šaltinį ar staiga išjungus, uždaroje grandinėje srovės stiprumas kurį laiką kinta.Šį kitima lemia saviindukcijos reiškinįs.Tarsime kad srovės šaltinio evj ,grandinės induktyvumas L ir jos ominė varža R yra pastovūs dydžiai.Tomet uždarai grandinei pritaikę Omo dįėsnį,gauname:.Staigiai išjungus evj šaltinį,lygybėje dydis ,taigi turime šitokią lygtį: ,taigi , arba .- relaksacijos trukmė.Išjungus evj šaltinį,elektros srovė eksponentiškai sipnėja. Įjungus evj šaltinį, lygybėje .Įvedame naują kintamajį ;iš šios lygties gauname ;čia yra nuostovosios srovės stiprumas.Įjungus evj šaltinį srovčė eksponentiškai stiprėja. 7.7.Magnetinio lauko energija Sukuriant magnetinį lauką, tam tikras energijos kiekis W perkeliamas iš srovės šaltinio į elektros grandinę supančią erdvę.Kai srovė nusistovi, magnetinio lauko energija daugiau nekinta.Grandinę išjungus, nykstantis magnetinis laukas indukuoja elektros srovę, ir magnetinio lauko energija transformuojasi į laiduose išsiskiriančią Džaulio šilumą.Magnetinio lauko energija lygi darbui kurį elektros srovė atlieka šį lauką sukurdama:,matuojama 7.8.Elektros variklio veikimo principas Elektromagnetinės indukcijos reiškinys naudojamas mechaninę energiją paverčiant elektros energija.Generatorius priešingu atveju nei magnetiniame lauke suka rėmelį.Variklyje,kintamame magnetiniame lauke,ampero jėgų veikiamas sukamas rotorius. . Jei būtų tik vienas rėmelis tai statoriaus apvijose reiktų keisti magnetinio lauko indukciją. 8. Sūkurinis elektrinis laukas: Indukciniu būdu sukurtas elektrinis laukas yra sūkurinis – jo jėgų linijos yra uždaros. Kintamojo magnetinio lauko kuriamas elektrinis laukas vadinamas sūkuriniu elektriniu lauku. Jo stiprio linijos yra uždaros, panašiai, kaip magnetinio srauto tankio linijos. kintant magnetiniam laukui sūkurinis elektrinis laukas atsiranda ir nesant laidaus kontūro. Vektorius visais atvejais yra statmenas vektoriui (^), o kryptis susijusi su kryptimi kairinio sraigto taisykle. Slinkties srovė: kiekvienas kintamasis magnetinis laukas erdvėje kuria sūkurini elektrini lauka ir kiekvienas kintamasis elektrinis laukas kuria sūkurinį magnetinį lauką. Taigi kintamasis elektrinis laukas magnetinio lauko kūrimo aspektu yra ekvivalentus elektros srovei, todėl jis buvo pavadintas slinkties srove. Maksvelio lygtys: Pirmoji Maksvelio integralinė lygtis: (H- pilnutinės srovės kuriamo magnetinio lauko stiprumas, S – kontūro l juosiamo plotas. Absoliučiai idealiu dielektriku laidumo srovė neteka (=0), todėl jam lygybė bus paprastesnė: . Primoji Maksvelio diferencialinė lygtis: rotH = + . Absoliuciai idealiam dielektrinkui ji paprastesnė: rotH =. Antroji Maksvelio integralinė lygtis: ši lygtis matematiškai apibendrina elektromagnetinės indukcijos dėsnį. Antroji Maksvelio diferencialinė lygtis: : rotE =. Trečioji Maksvelio lygtis – tai elektronikoje nagrinėta Gauso teorema elektrinei slinkčiai: ; čia S- erdvės dalies, kurios tūris V, paviršius, - laisvojo krūvio tankis toje vietos dalyje. Gauso teoremos diferencialinė išraiška divD = . Ketvirtoji Maksvelio lygtis: ši lygtis reiškia, kad gamtoje nėra laisvųjų magnetinių krūvių, kitaip sakant, kad visi magnetiniai laukai yra sūkuriniai. Toji lygtis diferencialiniu pavidalu užrašoma šitaip: divB = 0 Elektromagnetinės bangos: Maksvelis padarė išvadą, kad elektromagnetinis laukas gali egzistuoti elektromagnetinių bangų pavidalu, t.y. periodiškai kintantis elektromagnetinis laukas gali atsiskirti nuo jį sukūrusių materialiųjų objektų ir nepriklausomai nuo jų sklisti erdve. Elektromagnetinės bangos yra skersinės. EEm cos (t – kx + 0 ), HHm cos (t – kx + 0 ); Em – elektrinio, o Hm – magnetinio laukų stiprumo amplitudės,  - bangų kampinis dažnis, k-bangos skaičius, 0 – pradinė fazė. Pointingo vektorius: Bangų energijos tūrinis tankis susideda iš jų elektrinio ir magnetinio laukų energijos tūrinių tankių. Bangos energijos tūrinį tankį padauginę iš jos sklidimo greičio, gauname energijos kiekį, pernešamą per vienetinį laiką pro vienetinį plotą, statmeną energijos sklidimo krypčiai: SwvEH – tai energijos srauto tankis. Jis yra vektorius, kurio kryptis sutampa su bangos sklidimo kryptimi. Taigi vektorius S || v, t.y. nukreiptas taip kaip vektorius EH. iš to gaunam, kad SEH. šis energijos srauto tankio vektorius dar vadinamas Pointingo vektoriumi. Elektromagnetinių bangų skalė: Nors elektromagnetinių bangų skalė vientisa, tačiau įvairių skirtingų bangų diapazonai yra gaunami skirtingais būdais, skiriasi ir jų savybės. Ilgiausias bangas turi kintamoji srovė, ν = 50 Hz, tai λ ≈ 100 km 1) bangų, kuriu ν λ > 10gaunamos autogeneratoriuose. 3) Ultravioletiniai spinduliai gaunami rusenančio dujų išlydžio metu. 4) Rentgeno spindulių bangos ilgis yra nuo 10iki 10 m. jie gaunami Rentgeno vamzdžiuose, smūgiuojant elektronais antikatodą. 5) γ persidengia su Rentgeno spinduliais. Jų savybės panašios, tik gavimo būdai skiriasi. γ spindulius skleidžia atomų branduoliai. Kuo ilgesnės bangos, tuo ryškesnės jų banginės savybės: interferencija, difrakcija, poliarizacija, ir tuo silpnesnės kvantinės savybės – fotoefektas, Komptono efektas. 9. Idealaus virpesiu konturo varza =0. virmesiai vykstantys viena kart suteikus tokiam kont. Energ. – lasvieji. O svyravimai – harmoniniai. kondencatoriaus en:W=q2/2C; rites: W=LI2/2;pagal en. Tvermes desni: W(kond)+W(rit).=const.=>kond elektrinio lauko en. Virsta rites magnetinio lauko en.W02=1/LC d2q/dt2+w02q=0 q=qmcos(w0t+α0) svyravimo periodas:T0=2π/w0 kond itampa:Uc=φ2- φ1=q/C(tai itampos amplitude)=Umcos(w0t+α0) I=dq/dt=- W0*qmsin(w0t+α0) qmsin=I – sroves ampl. Realsu virp. kont. R≠0, jo svyravimai slopinamieji, jie yra neharmoniniai ir neperiodiniai.kond. en. virsta dzaulio siluma ir virp. slpbsta. Virp. kont. Lygtis: d2q/dt2+R/L* dq/dt+q/LC=0; R/L=2δ; δ-slopinimo kof.=R/(2L) d2q/dt2+2δ*dq/dt+ W02q=0 kai δ=; I-sviesos intensyvumas, S- srauto yankis, E -sviesos vektorius H-magnetinio l. stip. I=εε0/μ0μ*Em^2; Emsvies vekt. Amplitude; 11. Bangos urios susitikimo taske sukelia nesatatmenus virpesius , o ju faziu skirtumas δ nekinta laike yraKoherentines Interferenciuja- keliu koherentiniu bangu persiklojimas , kai vienjuose vietose susidaro max kitose min. Δ=n1r1-n2r2; n-absoliut luzio rod, r – bangos nueitas kelias. I=I1-I2+2(I1*I2)^1/2 *cosδ; I1,2- sudedamu bangu intenc. δ- faziu skirtumas. Max salyga:δ =±2mπ; min salyga: δ =±(2m+1)π m=1.2.3… reaios sviesos δ gali kistilaiko atzvilgiu -(w1-w2)t+k1r1-k2r2+α02-α01 Interf plevelese kampu i krites spind. λ atsispindi nuo pleveles (luzio rod n) ir po ja esancios medziagos. Kadangi plev turi stori dsusidar banguoptiniu keliu skirtumas Δ=2d(n^2-(sini)^2)^1/2±λ/2 Interf max : 2d(n^2-(sini)^2)^1/2=±(2m+1)λ/2; min: 2d(n^2-(sini)^2)^1/2=±2mλ/2 Lesiu skaidrinimas:stiklas atspindi ~4% sviesos en. Ji padengus atsitinkamo storio d svesai laidziomis plev. (kurios n mazesnis uz stiklo). Jei d tenkina interf min salyga, atsispindeje spinduliai vienas kita slopina ir atspindzio nuotolis mazeja. Stiklas tampa skaidrus. Interferatosius – tikslus ilgio matavimo prietaisas. Sviesa krinta i dalinai skaidre siadbro ploxtele(450 kampu), prasiskverbusi spinduliu dalis eina I antra veidrodi ir gryzus atgal ir atsispindi nuo sidabro pl. ant ekrano; atsispindejusi (nuo sidab. pl.) dalis eina link judancio veidrodzio ir gryzus atgal prasiskverbia pro sidabra, patekdama ant to paties ekrano(pakeliui itaisytas dar viena stiklo plokstele, eigai suvienodinti). Ant jo susidaro interf min ar max (judinant judanty veidr, keiciant atstuma l.)Δ=2n(l1-l2); n-oro luzio rod.; l1,2 – nuotoliai nuo sidabro pl. Iki veidrodziu. Prietaiso paklaida – 10^-8 mm 12. ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 13. Poliarizuota šviesa – šviesa, kurios elektrinis (ir magnetinis) vektorius svyruoja kai kuria griežtai nustatyta linkme, vadiname tiesiai poliarizuota šviesa, o statmeną šviesos vektoriaus svyravimo linkmei plokštumą – poliarizacijos plokštuma. Šviesos atspindėjimas nėra vienintelis būdas poliarizuotai šviesai gauti. Poliarizuotai šviesai gauti plačiai naudojami poliaroidai. Poliarizuotos šviesos gavimas šviesai lūžtant ir atsispindint dviejų dielektrikų riboje bei esant dvejopam šviesos spindulių lūžimui vienaašiuose ir dviašiuose kristaluose. Islandijos špatas kristalizuojasi rombinėje kristalografinėje sistemoje, iš jo kristalų lengvai galima iškelti keturkampių prizmių romboedrus. Dvejose viena prieš kitą gulinčiose kertėse susiduria trys bukų kampų sienelės. Žiūrėdami išilgai linijos , jungiančios šias dvi kristalo kertes, dvigubo atvaizdo negauname. Šią kryptį kristale vadiname optine ašimi. Jeigu kristale užtinkame tik vieną tokią kryptį, kristalą vadiname vienakiu, o jeigu yra dvi kryptys – dviašiu kristalu. Šviesos spindulys kritęs statmenai į kristalo sienelę ir praeidamas kristalą, išsisklaido į du spindulius. Abu jie yra poliarizuoti. Tampriųjų deformacijų kietuose kūnuose tyrimo poliarizacijos metodai. Dirbtinė anizotropija deformuojant aplinkas yra proporcinga deformacijai. Sudarę vidinį įtempimą skaidrios medžiagos plokštelėse, jį galime stebėt, padėję p[plokšteles tarp sukryžiuotu nikolių. Tada regimame lauke matysime spalvotas . keičiant įtempimą figūrų forma ir spalvos kinta skirtingai. Šis optinis metodas naudojamas įvairių statinių bei mašinų detalių įtempimui tirti. 14. ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 15. Kvantinės šviesos savybės. Šviesa yra elektromagnetinės bangos ir fotonų srautas.Šviesa – dalelės, kvantai, kurie turi tam tikrą energiją.Dalelės energija priklauso nuo dažnio ar bangos ilgio. Šiluminis spinduliavimas.Spinduliavimo ir sugėrimo geba.Gamtoje labiausiai paplitęs spinduliavimas, kurį sužadina medžiagos dalelių šiluminiai virpesiai.Šitaip sukeltas elektromagnetinis spinduliavimas vadinamas šiluminiu arba temperatūriniu.Įvairiais kitais būdais sužadintas spinduliavimas vadinamas liuminescenciniu.Kiekvienas kūnas, kurio temperatūra aukštesnė kaip 0K,spinduliuoja energiją.Tačiau būdamas žemos temperatūros, jis skleidžia tik infraraudonuosius spindulius;kuo temperatūra aukštesnė,tuo platesnis spinduliavimo dažnių diapazonas:aukštoje temperatūroje jau spinduliuojami regimieji bei ultravioletiniai spinduliai.Be to,kylant temperatūrai didėja bet kokio dažnio spinduliavimo intensyvumas.Taigi šiluminio spinduliavimo intensyvumas ir spektras priklauso nuo spinduliuojančio kūno savybių ir temperatūros.Kai per laiko vienetą kūnas išspinduliuoja tiek pat energijos kiek ir absorbuoja,tarp kūno ir jo spinduliavimo nusistovi dinaminė pusiausvyra.Šitokį kūno šiluminį spinduliavimą vadiname pusiausvyruoju.Tik šiluminis spinduliavimas gali būti pusiausvyrasis.Visų rūšių liuminescencinis spinduliavimas yra nepusiausvyrasis.Kietųjų kūnų ir skysčių šiluminio spinduliavimo spektras yra ištisinis:jį sudaro platesnis ra siauresnis dažnių υ (arba bangos ilgių λ) intervalas.Šiluminio spinduliavimo spektrui apibūdinti įvedamas kūno spektrinis energijo spinduliavimo tankis arba emisijos geba EυT.Pagal apibrėžimą .Čia dWe-energija elektromagnetinų bangų,kurias išspinduliuoja per laiko vienetą vienetinio ploto kūno paviršius 2π erdviniu kampu dažnių intervale nuo υ iki υ+dυ.Taigi kūno spektrinis spinduliavimo tankis yra lygus energijos srautui,kurį išspinduliuoja vienetinio ploto kūno paviršius 2π erdviniu kampu bangomis,kurių dažniai telpa vienetiniame intervale.Tarptautinėje vienetų sistemoje EυT matuojamas J/m2.Visi kūnai daugiau ar mažiau absorbuoja į juos krintančių elektromagnetinių bangų energiją.Absorbacijos spektrinė charakteristika yra kūno absorbcijos geba:Ji rodo ,kurią dalį krintančių į kūno paviršiaus ploto vienetą per laiko vienetą dažnio nuo υ iki υ+dυ elektromagnetinių bangų energijos dW tas kūnas absorbuoja, čia dWa-sugertoji energija.Ekaperimentais nustatyta, kad kietųjų kūnų spektrinis energijos spinduliavimo tankis EυT ir absorbcijos geba AυT priklauso nuo skleidžiamų arba sugeriamų bangų dažnio υ, kūno temperatūros, jo cheminės sudėties ir paviršiaus būsenos. Absoliučiai juodas kūnas,jo spinduliavimo dėsnis.Kūnas,kuris esant bet kokiai temperatūrai, absorbuoja visą į jį krintančių elektromagnetinių bangų energiją nepriklausomai nuo jų dažnių vadinamas absoliučiai juodu.Absoliučiai juodo kūno absorbcijos geba.Absoliučiai juodo kūno spektrinį energijos spinduliavimo tankį (emisijos gebą) žymėsime ευ,T.Jis priklauso tik nuo dažnio υ ir kūno absoliutinės temperatūros T. Absoliučiai juodo kūno spinduliavimo spektras yra ištisinis.Tam tikrą bangos ilgį λm atitinka spektrinio energijos spinduliavimo tankio maksimumas.Didėjant temperatūrai T,šis maksimumas slenka link trumpųjų bangų. V.Vynas nustatė tokų dydžių λm ir T sąryšį: absoliučiai juodo kūno spektrinio energijos spinduliavimo tankio maksimumą atitinkantis bangos ilgio yra atvirkščiai proporcingas kūno absoliutiniai temperatūrai,t.y. λm=b/T, čia b-Vyno konstanta.Nustayta,kad b=2.898*10-3 m*K. Planko formulė.Planko konstanta-h.Eksperimentiškai nustatyta,kad h=6.626*10-34J*s.Pagal Planko hipotezę osciliatoriaus energija gali būti ne bet kokia-ji kvantuota.Dydis ε=hυ yra mažiausias galimas osciliatoriaus energijos kiekis;jis vadinamas energijos kvantu.Remdamasis šia energijos kvantavimo hipoteze ir statistinės fizikos dėsniais, M.Plankas gavo šitokią absoliučiai juodo kūno spinduliavimo spektrinio tankio analizinę išraišką:;čia k-Bolcmano konstanta,c-šviesos greitis vakuume.Ši Planko formulė aprašo energijos pasiskirstymą absoliučiai juodo kūno spinduliavimo spektre. Komptono efektas.Rentgeno spinduliai yra tam tikro ilgio λ elektromagnetinės bangos. Jų periodiškai kintančio elektrinio lauko veikiami medžiagos elektronai virpa lauko dažniu, todėl jie turėtų spinduliuoti to paties ilgio λ bangas. Tarp išsklaidytų spindulių, be pradinio ilgioλ bangų, buvo ir didesnio ilgio λ‘ Rentgeno spindulių.Šis reiškinys pavadintas Komptono efektu.A Komptonas nustatė,kad bangos ilgio padidėjimas ∆λ=λ‘-λ nepriklausomai nuo krintančių spindulių bangos ilgio bei juos sklaidančios medžiagos, o priklauso tik nuo spindulių sklaidos kampo φ :pastovus dydis Λ vadinamas elektrono Komptono bangos ilgiu.Komptono efektas tiesiogiai patvirtina elektromagnetinio spinduliavimo fotoninę prigimtį.Aiškinant absoliučiai juodo kūno spinduliavimo dėsnius buvo tarta, kad šviesa spinduliuojama kvantais. Aiškinantis fotoefektą įrodyta,kad ji kvantais ir sugeriama.Komptono efektas taikomas branduolių gama spinduliavimui,taip pat atomų, jų branduolių ie elementariųjų dalelių struktūrai tirti. Šviesos slėgis.Šviesa krintanti į paviršių sudaro slėgį., E-energijos kiekio srautas, ρ-atspindžio koeficientas.Jei šviesą sugeria tai slėgis 2 kartus mažesnis nei atspindint šviesą. Optinė pirometrija. Optinė pirometrija yra bekontaktinis temperatūros matavimo metodas. Galima išmatuoti labai aukštas temperatūras. Praktiškai tai yra vienintelis metodas, aukštesnėms kaip 2500oC temperatūros, matuoti. Optinės pirometrijos metodas pagrįstas įkaitintų kūnų išspinduliavimo dėsniais. Optiniuose pirometruose, matuojant įkaitinto kūno temperatūrą, sulyginamas jo spinduliavimo ryškumas su etaloninio šaltinio ryškumu.Pirometruose ryškumo fiksavimui gali būti panaudotas fotoelementas. Tuomet praktiškai prietaisas yra neinercinis ir gali būti naudojamas automatiniam temperatūrų matavimui ir reguliavimui. Fotoelektriniai pirometrai yra dviejų tipų. Pirmo tipo pirometruose fotoelementas paeiliui apšviečiamas arba nuo kūno, kurio temperatūra matuojama arba nuo etaloninio šviesos šaltinio. Antro tipo pirometruose į fotoelementą patenka tik įkaitinto kūno spinduliavimas. Pagal fotosrovės dydį nustatoma įkaitinto kūno temperatūra. 16.Priverstinis svyravimas. Einšteino teiginio prasmė apie priverstinį spinduliavimą yra ta, kad veikiant υdažnio elektromagnetiniam laukui molekulė gali pereiti iš žemesniojo energijos lygmens E1 į aukštesnįjį E2 sugerdama energijos kvantą hυ= E2 – E1, arba pereiti išaukštesniojo lygmens E2 į žemesnįjį E1 išspinduliuodama energijos kvantą hυ= E2 – E1. Pirmasis procesas vadinamas sugertimi, antrasis-priverstiniu (indukuotuoju) spinduliavimu. Kiekvieno proceso Sparta proporcinga atitinkamoms tikimybėms B12u ir B21u (čia B12 ir B21 – sugerties ir priverstinio spinduliavimo Einšteino koeficientai, u – spinduliuotės spektrinis energijos tankis). Iš detaliosios pusiausvyros principo išplaukia, kadesant termodinaminei pusiausvyrai šviesos kvantų skaičius dN1, sugertų per laiką dt šuolio 1 →2 metu, turi būti lygus kvantų skaičiui dN2, išspinduliuotų atvirkštinių šuolių 2 →1 metu. Sugertųjų kvantų skaičius, pagal Einšteiną, proporcingas spektriniam veikiančiosios spinduliuotės tankiui u ir dalelių skaičiui N1 apatiniame lygmenyje: dN1 = B12 u N1 dt. Sandauga B12 u N1 yra sugerties šuolių skaičius per vienetinį laiką. Analogiškai spinduliuotę sukeliančiųjų šuolių skaičius dN2 išreiškiamas taip:dN2 = (A21 + B21 u) N2 dt ; čia N2 –sužadintųjų dalelių skaičius būsenoje 2.Koeficientų B12 ir B21 išraiškos ir jų sąryšis su A21 gaunamos kvantinėje elektrodinamikoje. Tačiau pateiksime tik sąryšius tarp Einšteino koeficientų.Tam tikslui panagrinėsime uždarą ertmę, kurios sienelės sugeria ir spinduliuoja elektromagnetinę spinduliuotę. Esant statistinei pusiausvyrai,spinduliuotė ertmės viduje nusakoma spektriniu spinduliuotės energijos tankiu u υ,T, nusakomu Planko formule: .Savo savybėmis priverstinis spinduliavimas iš esmės skiriasi nuo savaiminio.Svarbiausia yra tai, kad susikūręs srautas sklinda ta pačia linkme kaip ir pradinis žadinantysis. Be to priverstinio ir pirminio srautų dažniai ir poliarizacijos griežtai vienodos. Priverstinis srautas yra koherentinis su pradiniu žadinančiuoju. Lazeriai.Lazerinio spinduliavimo panaudojimas technikoje.Lazeris – tai prietaisas, žadinantis šviesos bangas, suformuoja kompaktišką siaurą jų pluoštą, kuris naudojamas radiolokacijoje, ryšiams, medžiagoms apdirbti ir tirti, medicinoje, chemijoje. Lazerio spinduliuotė yra labai kryptinga, lazerio spindulys, nukreiptas į menulį, apšviečia ne daugiau 1 m2 menulio paviršiaus. Toks didžiulis lazerio kryptingumas, taip pat spalvos grynumas, gaunamas dėl labai didelio visų spinduliuojančių bangų ilgių ir dažnių vienodumo. Lazeriai skirstomi į nuolatinius ir impulsinius. Lazerių spinduliuojantieji elementai gali būti kieto kūno, dujų, skysčių ir plazmos. Lazeriai naudojami labai plačiai. Metrologijoje: lazerinis medžiagų apdorojimas, metalų, polimerų, kitų kietųjų medžiagų gręžimui. Lazeriu galima išgręžti nuo labai mažų iki didelių kiaurinių, taip pat galima suvirinti metalus, pjauti; lazeriniam ryšiui užtikrinti. 17. Šterno – Gerlacho bandymas. Elektrono sukinys. Sprendžiant Šredingerio lygtį vandenilio tipo atomai potencinės energijos funkcija . Šiuo atveju, pagal baginei funkcijai keliamus reikalavimus gaunamas tik tam tikros energijos vertės, sutampančios su Boro teorijos vertėmis , (n-1,2,3). Banginės funkcijos užrašomos parametrais, kurie vadinami kvantiniais skaičiais. Tiesiogiai sprendžiant Šredingerio lygtį, gaunami trys kvantiniai skaičiai, nusakantys banginę funkciją – tai pagrindinis kvantinis skaičius n, orbitinis l, ir magnetinis kvantinis skaičius m. Pagrindinis kvantinis skaičius n, nusako vandenilio atomo energiją, jis išreiškiamas tik sveikaisiais skaičiais: n=1,2,3… Orbitinis kvantinis skaičius įgyja vertes ir nusako elektrono orbitinį impulso momentą. . Magnetinis kvantinis skaičius m, įgyja vertes . Ir nusako elektrono orbitinio impulso momento projekciją į išorinio lauko kryptį . Pauli principas. Elektrono pasiskirstymas atomo energetiniuose lygmenyse. Galimas atomo konfigūracijas lemia Pauli principas, pagal kurį viename atome, negali būti 2 elektronų, turinčių tuos pačius kvantinius skaičius, n, l, ml ir ms. Atomo energija En priklauso tiek nuo jo elektronų konfigūracijos tiek ir nuo elektronų suminio judesio kiekio momento. skaičiuojant atomo energiją, reikia įtraukti ir magnetines sąveikas, atsirandančias dėl to, kad su orbitiniu impulso momentu susijęs orbitinis magnetinis momentas, o su sukiniu – magnetinis momentas. Dėl magnetinių momentų sąveikos atomo energija priklauso ne tik nuo suminio orbitinio judesio kiekio momento L, bet ir nuo suminio elektronų sukinio , bei bendro atstojamojo atomo judesio kiekio momento. J=L+S . atomo judesio kiekio momentai L, S, kaip ir atskirų elektronų L ir S sudedami pagal vektoriaus sudėties taisykles, nusakančias vadinamąjį vektorinį atomo modelį. Šių vektorių dydis apibūdinamas kvantiniais skaičiais La ir Ss. Įstatant juos į ir , Išraiškas vietoj l ir s. Medžiagų banginės savybės. De Broilio hipotezė. Aiškinant optinius reiškinius, šviesai priskiriamos banginės arba kvantinės savybės. Galima, teigti, kad monochromatinė šviesa yra plintanti vieno dažnio elektromagnetinė banga arba fotonų, pernešančių po energijos kvantą , rinkinys. Spinduliuotei būdingas banginės ir korpusinės savybės L. De Broilis priskyrė ir visoms kitoms medžiagos dalelėms. Jis atrado , kad elektronams būdingos savybės bangos , kurio ilgis . Tačiau banga apibūdinama ne tik ilgiu, bet ir amplitude ir jos intensyvumu, proporcingu amplitudės kvadratui . Kiekviena dalelė yra banga (Plankas). Stovinčios bangos neperneša energijos. Heizenbergo neapibrėžtumo principas.V. Heizenbergas suformulavo neapibrėžtumo principą, pagal kurį negalima vienu metu tiksliai žinoti dalelės padėties erdvėje ir jos impulso. Tai esminė kvantinės mechanikos ypatybė, susijusi su dalelės aprašymu, grindžiamu jau paskirta banga. Iš tiesų, dalelei judančia x ašies kryptimi priskiriant ilgio bangą, bangos lygtimi nenusakome koordinatės vertės, taigi dalelės buvimo vieta lieka neapibrėžta. Tai visiškai nepriimtina, nes judanti dalelė parinktu laiko momentai visada yra apibrėžtoje erdvės dalyje. Kadangi judėjimo kiekio projekcija į x ašį , tai Apribojant dalelės vietą gauname . Atsižvelgiant į tai, kad , lygtį perrašome: ir matome, kad sunkesnėms dalelėms - labai mažas dydis. Todėl tokių dalelių buvimo vietą ir impulsą galima laikyti vienu metu apibrėžtais dydžiais, nes koordinatę ir greitį galima matuoti esant labai mažoms paklaidoms. 18. Kristaliniai kūnai: nuo peršaldytųjų skysčių ir dujų (amorfinių kūnų) kristalai skiriasi kristaline struktūra. Daugelio kristalų išorė yra taisyklingos geometrinės formos. Kristalus riboja plokščios, taisyklingai viena kitos atžvilgiu išdėstytos sienos, susieinančios briaunose ir viršūnėse. Pasitelkiant rentgeno spindulius buvo nustatyta, kad kristalų dalelės išsidėsčiusios taisyklingai ir net išmatuoti vidutiniai atstumai tarp jų. Kietieji kūnai kurių, kristalinė gardelė yra vienoda visame tūryje, vadinami monokristalais. Tai stambūs pavieniai kristalai, kurių matmenys būna gana dideli. Daugelis kietųjų kūnų yra smulkiakristalės struktūros t.y. juos sudaro daug suaugusių į vieną kristalėlių, kurie yra vienas kito atžvilgiu išsidėstę visiškai netvarkingai. Tokie kietieji kūnai vadinami polikristalais. Jiems priklauso metalai. Tarpatominiai ryšiai: metalai: mazguose yra metalo branduoliai, o aplink juos visame tūryje plaukioja elektronai, tokia metalų struktūra sąlygoja gerą jų elektrinį laidumą. Joninių kristalų grupė: pvz. NaCl mazguose paeiliui išsidėstę teigiami ir neigiami jonai. Tokio tipo gardelės vadinamos heteropoliarinėmis. Joniniai kristalai lengvai skyla. Tokiose gardelėse jėgos dažniausia būna elektrostatinės. Valentinių kristalų mazguose būna neutralūs atomai. Tokioje atominėje (homeopolinėje) gardelėje atomų sąveikos jėgas gali paaiškinti tik kvantinė mechanika. Molekuliniai kristalai. Tai jodas, parafinas. Molekulines gardeles turi daugiatomių cheminių junginių kristalai. Tokiu kūnų mazguose būna neutralios molekulės. Anizotropiškumas: t.y. fizikinių savybių nevienodumas įvairiomis kryptimis. Šildomi kietieji kūnai plečiasi: Linijinis plėtimasis: Δl=ά l0 t Tūrinis plėtimasis: V=V0 (1+ ά t) Kietųjų kūnų šiluminis plėtimasis yra susijęs su gretimų dalelių traukos ir stūmos priklausomybe nuo atstumo tarp kūno dalelių. Kuo didesnė temperatūra, tuo gardelės virpesių amplitudė didesnė, tuo didesnis vidutinis atstumas tarp dalelių. Jei dalelių virpesiai butų harmoningi, tai kristalas neišsiplėstų. Šiluminis laidumas: dalelės surištos sąveikos jėgomis, todėl vienų dalelių virpesiai perduodami kitoms. Šiluminis laidumas priklauso nuo temperatūros: kuo temperatūra didesnė, tuo laidumas mažesnis. Dielektriko šiluminio laidumo koeficientas nelabai žemose temperatūrose yra atvirkščiai proporcingas absoliutinės temperatūros pirmajam laipsniui. 19. Energetinių juostų susidarymas. Atome elektronais užpildyti vienelektroniniai lygmenys kristale sudaro užpildytą energetinę juostą. Taip kristale gaunama užpildytos visos liestinės juostos iki juostos gautos iš atomų valentinių elektronų.Kristalų skirstymas į metalus, puslaidininkius ir dielektrikus juostinės teorijos požiūriu. Dielektrikai: nelaidžios medžiagos (ΔE>2,5eV). Puslaidininkiai: 0,1eV2,5eV. Laidininkai: ΔE3eV. Elektros laidumas puslaidininkiuose ir dielektrikuose galimas tik tada, kai medžiagos elektroninė sistema yra sužadintos būsenos, t.y. peršokus elektronams iš valentinės į laidumo juostą.Elektronų Fermio ir Dirako statistika kristaluose. Fermio-Dirako skirstinys: Funkcija reiškia tikimybę rasti dalelę su energija E. Fermio energija reiškia, kad tikimybė rasti tokią dalelę lygi pusei: . Didėjant temperatūrai: , . 20. ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!