Элементы квантовой механики и физики атомов

  1. Пpинцип неопpеделенности
  2. Уpавнение Шpедингеpа. Волновая функция. Волны де-Бpойля
  3. Стационаpные состояния. Пpимеp конкpетной задачи

КОЛЕБАНИЯ

Гармонические колебания

Сложение колебаний

Затухающие колебания

Вынужденные колебания

Волны в упругой среде

Волновое уравнение

Энергия упругой волны

Стоячие волны

Электромагнитные волны

Световые волны

Геометрическая оптика

Интерференция света

Дифракция света

Поляризация света

Частично поляризованный свет. Степень поляризации

Поляризация при отражении и преломлении

Взаимодействие света с веществом

При изготовлении льда в холодильнике потребовалось 5 мин для того, чтобы охладить воду от 4°С до 0°С и еще 1 ч 40 мин, чтобы превратить ее в лед. Определите удельную теплоту плавления льда.

Дано:

t1 = 5 мин

Т1 = 277 К

Т2 = 273 К

t2 = 1 ч 40 мин = 100 мин

Решение:

Мощность холодильника постоянна p1 = p2. Ее можно определить как , где  и . Тогда , отсюда

l – ?

Ответ: λ = 336 кДж/кг×К.

В закрытом латунном калориметре массой 200 г находится 1 кг льда при температуре – 10°С В калориметр впускают 200 г пара, имеющего температуру 110°С. Какая температура устанавливается в калориметре. Удельную теплоемкость пара в интервале от 100 до 110°С считать равной 1,7×103 Дж/(кг×К).

Дано:

mк = 0,2 кг, mл = 1 кг

t1 = – 10°C, mп = 0,2 кг, t2 = 110°C

tпл = 0°C, tк = 100°C

сп = 1,7×103 Дж/(кг×К)

rп = 2,26×106 Дж/кг

Решение:

Запишем уравнение теплового баланса: , где

Q1 – охлаждение пара от 110°C до 100°C:

Q1 = cпmп(tк – t2) = 1,7×103×0,2(100 – 110) = – 3400 (Дж).

Q2 – конденсация пара:

Q2 = rпmп = 2,26×106 ×0,2 = 452000 (Дж).

Q3 – охлаждение образовавшейся воды:

Q3 = cвmп(t0 – tк).

t0 – ?

Q3 = 4190×0,2(t0 – 100) = 838 (t0 – 100). Q4 – нагревание льда от –10°C до 0°C:

Q4 = cлmл(tпл – t1) = 2100×1×[0–(–10)] = 21000 Дж.

Q5 – плавление льда: Q5 = λmл = 330000×1 = 330000 Дж.

Q6 – нагревание образовавшейся воды:

Q6 = cвmл(t0 – tпл) = 4190×1(t0 – 0) = 4190t0.

Q7 – нагревание калориметра:

Q7 = cкmк(t0 – t1) = 38,6×0,2×[t0 – (–10)] =7,72t0 + 386.

Подставляем все значения Q в уравнение теплового баланса, получаем

– 3400 – 452000 + 838(t0 – 100) + 21000 + 330000 + 4190t0 + 77.2×t0 +772 = 0

Раскроем скобки и выразим t0.

 

Ответ: t0 = 36,7°

Дан график зависимости давления некоторой постоянной массы идеального газа от температуры.

Объемы газа в точках 1, 2, 3 связаны между собой следующим образом:

1) V1 > V2 > V3; 2)V1 > V2 = V3; 3) V1 < V2 < V3; 4) V1 < V2 = V3; 5) V1 = V2 < V3.

Решение:

 или ; pV = νRT; ; ; α1 > α3; V3 > V1.

Следовательно, V1 = V2 < V3.

Ответ: [5]

Изобразить процесс изменения состояния 1 моль идеального газа, представленный на рисунке, в координатах (р, V) и (р, Т). Найти: 1) изменение внутренней энергии газа; 2) совершенную им работу; 3) количество теплоты, переданное газу.

Решение:

2-1: р = const – изобара;

3-2: T = const – изотерма; 1-3: V1 = const – изохора.

р3 > р1

р3 > р2

; Q = A + DU; Q = A.

A = A13 + A23 + А21; A12 = p1(V2 – V1) = 2p1V1; A13 = 0 т.к. V1 = V2 = const;

; p3V3 = νRT3.

A = 2p1V1 + p1V1ln3; ; ; V3 = V1; Q = A = 2p1V1 + p1V1ln3 = p1V1(2 + ln3) » 3p1V1.

 Ответ: DU = 0; A = Q = 3p1V1.

Волновая оптика.

  1. Волновое движение. Электромагнитные волны.
  2. Уравнение плоской волны. Принцип суперпозиции волн.
  3. Принцип Гюгенса. Законы преломления и отражения света. Шкала электромагнитных волн.
  4. Интерференция света. Когерентность волн.
  5. Интерференция в тонких пленках. Интерферометр Майкельсона. Опыт Майкельсона.
  6. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей.
  7. Поляризация света.
  8. Интерференция поляризованных лучей.

Квантовая оптика.

  1. Тепловое (чеpное) излучение. Закон Киpхгофа
  2. "Ультpафиолетовая катaстpофа". Гипотеза Планка
  3. Фотоэффект
  4. Эффект Комптона
  5. Эффект Доплеpа
  6. Излучение и поглощение света атомами.
  7. Лазеpы (оптические квантовые генеpатоpы)