Жұмсақ және қатты магнитті материалдар

 

15билет

1. Магнит өрісінің қозғалыстағы зарядқа әсері. Лоренц күші.

Магнит  өрісі – кез келген тогы бар өткізгіштің маңында пайда болады   және тұрақты магниттердің  маңында пайда болады  . Магнит өрісі тұйықталған, бас аяғы жоқ өріс. Магнит өрісінің бағытын күшсызықтарының бойымен В – индукция векторы анықтайды.

  Лоренц күші – бұл магнит өрісінің тарапынан  қозғалыстағы зарядтарға әсер  ететін күш.

  F=q[Bν]                     Лоренц күшінің модулі:      F=qνBsinα

  Егер за ряд бөлшек тыныштық қалыпта( ν=0)болса, оған ешқандай күш әсер етпейді. Магнит өрісі тек ғана қозғалатын зарядтарға әсер етеді. Лоренц күші ν және B векторлары орналасқан  жазықтыққа перпендикуляр болып, векторлық көбейтінді арқылы анықталады. Зарятың  шамасы  теріс  болса, күш  қарама -  қарсы  бағытталған  болады. Лоренц күшінің бағытын сол  қол ережесі  бойынша да анықтауға болады (ток  пен оң заряд  бағыты  бірдей деп есептегенде).

2)Сыртқы өрістің  әсерінен диэлектрик полияризациянады.Бұл дегеніміз – диэлектриктегі  қорытұы дипольдік  момент нолден  өзгеше ,демек тұтас диэлектриктің ішіндегі шамасын өзгертеді.

 

2. Поляризация  жазықтығының айналуы.

 

16билет

1. Материалық нүкте қозғалысының кинематикалық сипаттамалары.

Магнит  өрісі – кез келген тогы бар өткізгіштің маңында пайда болады   және тұрақты магниттердің  маңында пайда болады  . Магнит өрісі тұйықталған, бас аяғы жоқ өріс. Магнит өрісінің бағытын күшсызықтарының бойымен В – индукция векторы анықтайды.

 Лоренц күші – бұл магнит өрісінің тарапынан  қозғалыстағы зарядтарға әсер  ететін күш.

 F=q[Bν ]                     Лоренц күшінің модулі:      F=qνBsinα

 Егер за ряд бөлшек тыныштық қалыпта( ν=0)болса, оған ешқандай күш әсер етпейді. Магнит өрісі тек ғана қозғалатын зарядтарға әсер етеді. Лоренц күші ν және B векторлары орналасқан  жазықтыққа перпендикуляр болып, векторлық көбейтінді арқылы анықталады. Зарятың шамасы  теріс болса, күш қарама -  қарсы бағытталған болады. Лоренц күшінің бағытын сол  қол ережесі бойынша да анықтауға болады (ток пен оң заряд бағыты  бірдей деп есептегенде).

2)Сыртқы өрістің әсерінен  диэлектрик полияризациянады.Бұл  дегеніміз – диэлектриктегі  қорытұы дипольдік  момент  нолден  өзгеше ,демек тұтас диэлектриктің  ішіндегі шамасын өзгертеді.

 

2. Кванттық гипотеза  және Планк өрнегі.

 

 

17 билет

1. Материалдық нүктенің динамикасы. Ньютонның заңдары.

 Динамика  – механикалық қозғалыстың болу  себептерінен  қарастырылатын бөлім.Динамиканың  негізін Ньютонның  3 заңы  құрайды.

Ньютонның I заңы: Егер денеге 2 немесе одан да көп күштер әсер етсе онда дене өзінің тыныштық күйін сақтайды  немесе бір қалыпты  қозғалыс сақтайды.

Ньютонның II заңы: Массасы m денеге күш түсірілсе онда дене  a үдеу қозғалады:  F = ma

Ньютонның III заңы:  F₁ = - F₂

Дифференциалдық түрі : V =∆S/∆t = dS/dt = dx/dt          V =x’ = dx/dt             

a = x’  = d²x/dt²     

2.Атомдардың сызықтық спектрлері.

Сиретілген газдар немесе кез келген химиялық элементтің буларын қыздырғанда жарық шығара бастайды. Егер осы жарықтың жіңішке шоғын призма арқылы өткізіп, спектрге жіктейтін болса, әр түсті, жіңішке жарқыраған айқын сызықтаркөрінеді Осындай сызықтардың жиынтығын сызықтық спектр деп атайды. Зерттеулер әр газдың тек өзіне ғана тән сызықтық спектрі болатынын көрсетті. сиретілген газ молекулалары жеке атомдардан тұрады, сондықтан сәулелену атомдардың ішінде жүретін процестерге байланысты болуы керек.

Барлық сызықтық спектрлердің ішіндегі ең қарапайымы сутегінің спектрі. Спектрдің көрінетін бөлігі небары төрт сызықтан тұрады. Тәжірибелердің нәтижелерін зерделей отырып швейцариялық ғалым Бальмер сутегі спектрінің көрінетін бөлігіндегі барлық сызықтардың жиілігін анықтайтын формуланы тапты: ν=R(1/2²-1/n²),мұндағы R = 1,0968 • 10^-7м^-1 — Ридберг тұрақтысы, n = 3, 4, 5, 6, ... . Бұл — Бальмер формуласы. Бальмер формуласыменанықталатын спектрлік сызықтардың бір-бірінен өзгешелігі n-нің мәнінде, ал олардың жиынтығы Бальмер сериясы деп аталады.

Сызықтық спектр оны шығарып тұрған атомның құрлысымен тiкелей байланысты. Ал әрбiр заттың атомы бiр-бiрiнен ерекше, олай болса әрбiр заттың беретiн спектрi де ерекше

 

                                                    18 билет

1. Қатты дененің айналмалы қозғалысының динамикасы.

Абсолют қатты дене деп, деформацияланбайтын және  осы дененің кез келген екі нүктенің арақашықтығы қозғалыстың барлық  уақытында тұрақты болып қалатын денені айтды. Абсолют қатты дененің  кез келген еркін  екі  нүктесі арқылы жүргізілген түзу сызық кеңістіктегі орын ауыстыру  кезінде өзіне өзі параллель болып қалса, қозғалыс ілгерілемелі д.п

Айнымалы қозғалыс деп – абсолют қатты дененің барлық  нүктелері центрлері  айналушы  ось деп аталатын түзу  бойында  жататын, радиустары әртүрлі   шеңберлерді  сызатын қозғалысты  айтамыз.

 Қозғалмайтын  ось айналасында айналып  тұрған   қатты дененің қозғалысын зерттейік.Айналу осінен r қашықтықта   орналысқан  массасы  ∆m_i  бөлшекке F_i күш әсер етсін.Күш пен радиус – вектор айналу осіне перпендикуляр жазықтықта жатады  және олар арасындағы бұрыш α тең.Күш моменті деп аталатын физикалық шама енгізейік.Белгілі – бір оске қатысты күш  моментінің модулі күш модулін осы күш иініне көбейткенге тең.Айналу осі мен бойымен күш  әсер  ететін 

Сызыққа дейінгі  ең қысқа қашықтық иін деп аталады.       M_i=F_id

Денені айналдыру үшін немесе оның айналу жылдамдығын өзгерту үшін осы оске қатысты моменті  0-ден өзгеше күш қажет.Айналу осі сурет жазықтығына перпендикуляр және О нүктесі арқылы өтеді. F_i күшін F_i тангенциал және F_n нормаль құраушыларға жіктейміз. F_i күш ғана нолден өзгеше моментке ие болады (оның иіні шеңбер радиусы r_i болып табылады.)   M_i = F_ir_isinα

Күш моменті – остік  вектор ,оның бағыты  оң бұранда ережесі  бойынша анықталады.F   күші  моментінің сандық  мәнін анықтайтын қатынасты былай жазуға болады.

M_i =[ r_iF_i ]

 ОО осіне   қатысты күш моменті дегеніміз осьтен күш түсірілген нүктеге дейігі жүргізілген радиус – вектор мен күштің   векторлық  көбейтіндісі арқылы анықталатын физикалық шама.Ньютонның II заңы бойынша: F_{i =} ∆m_ia_i

Материялды нүкте  массасының  оның остен ара қашықтығы  квадратына көбейтіндісі  ∆m_ir_i²  материялды нүктенің осы оське қатысты  инерция моменті деп аталады  және  оны J_i арқылы белгілейміз: J_i  = ∆m_ir_i² 

Кез келген оське қатысты дененің инерция  моменті  (J) осы оське параллель  және массалар центрі арқылы өтетін қатысты  инерция моментін (J_с) осы осьтер ара қашықтығының квадратын қосқанға тең: J=J₀ + ma²

     Демек,  айналушы  дененің  импульс   моментінің  өзгеру  жылдамдығы  осы денеге   әсер  ететін  күш  моментіне тең : M=dL/dt

 

2. Бор постулаттары.

Резерфордтың  теориясын жоғарыда айтылған қиыншылықтан шығарған даниялық атақты физик Н.Бор болды. Ол Планктың кванттық теориясына сүйене отырып,атомның ядролық моделі н жаңа нысанадан қарап талқылады, атомның құрлысы туралы кванттық жаңа теория ойлап шығарды.Бұл жөнінде Н.Бор 1913жылы мынадай 2 постулат ұсынды:

Электрон ядроны айнала қозғалғанда, ол кез келген орбитаның  бойымен қозғала алмайды. Электрон стационар орбиталардың біреуінің  бойымен үдей қозғалғанмен ешбір  жарық шығарылмайды,осындай орбиталарға  сай атомның стационарлық күйдегі энергиасының дискрет мәндері (E₁ ,Е_2, Е₃ . . .) болады.

Атом бір стационарлық күйінен екінші стационарлық күйіне көшкенде ғана жарық шығарылады немесе жарық жұтылады,сонда осы күйлердегі атом энергиасының айырмасы монохромат жарық кванты түрінде шығарылады немесе жарық жұтылады.Егер атомның жоғарғы стационарлық күйдегі энергиасы E_n2 төменгі энергиясы E_n1  болса, сонда атом жоғарғы күйінен төменгі күйіне көшкенде бір квант жарық шығады, яғни E_n2 – E_n1 = hv₁                                                                     

          19 билет

1. Энергия. Механикадағы энергияның сақталу заңы.

Энергия ешқайдан пайда болмайды , ешқайда  жоғалмайды тек  бірінші  күйден екінші күйге  ауысады.

Механикалық  энергияның 2 түрі бар: Е_кин = mv²/2       Е_пот = V_{һ =}mgh

Механикалық  энергияның сақталу заңының  теңдеуі: К+П =const мұндағы К+П – жүйенің толық энергиясы, ол кинетикалық пен потенциалдықтың энергияның қосындысына тең.

Сонымен, тек  консервативті күштер әсер  еткенде, тұйық жүйедегі денелердің толық  механикалық энергиясы  тұрақты болады.Егер  жүйенің  потенциалды энергиясы кемісе,  онда оның  кинетикалық  энергиясы артады және керісінше.

 

2. Фотоэффект. Эйнштейн теңдеуі.

Фотоэффект — заттан электромагниттік сәуленің әсерінен электрондардың шығу құбылысы. Фотоэффектіні 1887 ж. неміс ғалымы Генрих Герц ашқан. Жарық фотондарының жұтылуынан электрондар сәулеленетін денеден сыртқа, вакуумға шығатын фотоэффект «сыртқы фотоэффект» деп аталады. Фазааралық шекараларда фотоэлектр қозғаушы күші пайда болады. Бұл құбылыс «ішкі фотоэффект» деп аталады.

Энштейннің пікірінше фотоэффект құбылысы кезінде әрбір электрон жеке әрбір фотонның әсерінен бөлініп шығады.Яғни әрбір фотоэлектрон тек бір фотон энергиясын жұта алады.сөйтіп жұтылған фотон энергиясы(hv) фотоэлектронды металл бетінен бөліп шығаратын шығу жұмысына(A) және оның кинетикалық энергиясына айналады.Олай болса,Энштейн теңдеуі мына түрде жазылады:hv=A+mv2/2

20 билет

 

1. Импульс моментінің сақталу заңы.

 Импульс  – бұл қозғалыс мөлшері.  Р  = mv      SI жүйесі  бойынша:P~[кг *м/с]

Импульс сақталу заңы – тұйықталған орындалады,тұйықталған  жүйе деп  сыртқы ортамен әсерлеспейтін(яғни сыртқы күштер әсер етпейтін ,тек ішкі күштердің әсері қарастырылатын)жүйені   айтамыз.

 

Импульс моментінің сақталу заңы:   Айнымалы  қозғалыс динамикасының негізгі теңдеуі жалпы түрде былай жазылады:

M = dL/dt (3,22) мұндағы М – қозғалмайтын  оське қатысты  айналатын денеге  әсер  ететін  күш моменті, L –  айналушы  дененің  импульс   моменті.

 Егер денеге әсер ететін сыртқы  күштердің  қосынды моменті 0ге тең  болса(М=0)онда өрнегі dL/dt=0 (3,23) немесе L = Jῳ=const(3,24)

Теңдеу ипульс моментінің сақталу заңының математикалық  түрде жазылуы егер сыртқы күш  моменттерінің қосындысы 0ге тең  болса , онда жүйенің   ипульс моменті  уақыт бойынша өзгеремейді.Егер дененің инерция  моменті  өзгермесе (абсолют  қатты денелер үшін орынды).Егер дене абсолют  қатты болмаса немесе ол ішкі күштердің әсерінен бір – біріне қатысты  орын ауыстыру мүмкіншілігі   бар және бөліктерінен тұрса, онда дененің инерция  моменті  өзгереді және бұрыштық жылдамдық  тұрақты болмайды. (3,24) өрнегі дененің инерция  моментінің бірнеше есе  кемуі оның бұрыштық жылдамдығының сонша есе артуын көрсетеді. J₁ῳ₁ = J₂ῳ₁

 

2. Комптон эффекті.

Комптон эффектісінде сәулелену толқыны ұзындығының  өзгеруі: , мұндағы және - түскен және шашырайтын сәуле толқынының ұзындығы, - шашырау бұрышы.

Рентген сәулесі  шашыраған кезде олардың толқындар  ұзындығының өзгеруі Комптон  құбылысы немесе Комптон эффектісі  деп аталады. Сөйтіп жарықтың корпускулалық  қасиетінің  айқын болуын бірінші рет 1924ж. американ физигі А.Комптон (1892-1962) зерттеді. Тәжірибеден мынау анықталды. Шашыраған рентген сәулелерінің спектрінде толқын ұзындығы -ға тең бастапқы сәулемен қатар, толқын ұзындығы болатын басқа сәуленің бар екендігі байқалды. Бұл толқын ұзындықтарының айырымы шашыратқыш затқа және бастапқы түскен сәуленің толқынының ұзындығына тәуелді болмай, тек сәулелердің шашырау бағытына байланысты болады. Егер шашырау бұрышын десек, онда мен арасындағы байланысты былайша өрнектеуге болады: , мұндағы - шашыраған  сәуленің толқын ұзындығы, - Комптон анықтаған толқын ұзындығы, ол мынаған тең   .

Комптон эффектісі  фотонның импульсі мен еркін  электрондардың  соғылысу нәтижесі деп қарастыруға  болады.бұл соғылысу серпімді болғандықтан фотон мен электрон соғылысқанда оның энергиясы мен импульс өзгереді, себебі электрон соғылысудың  нәтижесінде импульс және кинетикалық энергия алады. Комптон өзінің тәжірибесінде пайдаланған фотондар энергиясы 17,5 кэВ рентген сәулелері болды. Міне осындай энергияның шамасы ғанаи электрондардың атомдармен байланысын бұза алады.   

 

                                                    21 билет