Вопрос другий ** електричний струм. Сила струму,напруга та опір кола. Електричні кола з послідовним та паралельним з'єднанням провідників.

Зв'язок між напруженістю та напругою. Провідники в електричному поліВільні електрони рухаються в міжатомному просторі. Сумарний позитивний і негативний заряди рівні між собою і сумі дають заряд 0Електрометри, що дотикаються При наближені кульки електрометри показують заряди При віддаленні кульки сумарний заряд = 0Роз’єднані електрометри Дослід доводить що відбувається перерозподіл зарядів в електричному полі Надання тілу заряду через впливЗаряджання через дотик Заряди на поверхні провідника Розподілені заряди рівномірноКривизна поверхні. Поверхнева густина заряду ВисновкиЗаряди знаходяться на поверхні провідникаГустина зарядів залежить від кривизни поверхні і більша там де більша кривизнаНапруженість в середині провідника = 0Потенціал поля на у всіх точка однаковий дорівнює потенціалу на поверхніЗаряди можна розділити.
ВОПРОС ДРУГИЙ **Когере́нтність — це властивість хвилі зберігати свої частотні, поляризаційні й фазові характеристики. Когерентність — корельоване протікання в часі й у просторі декількох випадкових коливальних або хвильових процесів, яке дозволяє одержувати при їхньому додаванні чітку інтерференційну картину.
Інтерференція хвиль — це явище, яке виникає в результаті процесу накладання декількох когерентних хвиль і полягає у збільшенні амплітуди коливань в одних ділянках простору і зменшенні — в інших.
Чергування інтерференційних максимумів і мінімумів утворюється шляхом перерозподілу в просторі енергії хвиль, які накладаються. Для випадку світлових хвиль воно має вигляд світлих і темних ділянок.
Сфери застосування інтерференції: наука (наприклад, в оптиці для дослідження структури спектрів, для визначення кутових розмірів небесних тіл), техніка (для поліпшення оптичних приладів шляхом просвітлення їх об’єктивів, для контролю якості шліфовки поверхонь деталей та ін.).
Дисперсія світла — залежність показника заломлення (або діелектричної проникності) середовища від частоти світла. Внаслідок зміни показника заломлення змінюється також довжина хвилі.
(БІЛЕТ 22). ВОПРОС ПЕРШИЙ ** Гипотеза М.Планка. Макс Планк в 1900 г. высказал предположение (гипотезу) о том, что свет должен излучаться порциями (квантами). Энергии порции прямо пропорциональна частоте световой волны E=hn, где h - постоянная Планка, n - частота света. Энергия порции (кванта) очень мала, например для видимого излучения она примерно равна 10-19Дж. Поэтому для измерения таких энергий удобно использовать другую единицу энергии, которая называется электрон-вольт (1эВ). 1эВ - энергия, которую приобретает электрон прошедший ускоряющую разность потенциалов в 1В. 1эВ = 1,6х10-19Дж. Постоянная Планка - фундаментальная константа, которая характеризует микромир, h = 6,62х10-34Дж*с При этом Планк считал, что свет только рождается недилимыми порциями, а «живет» (распространяется), как обычная электромагнитная волна.

Световые кванты. Квантовым законам подчиняется поведение всех микрочастиц. Но впервые квантовые свойства материи были обнаружены при исследовании излучения и поглощения света. В развитии представлений о природе света важный шаг был сделан при изучении одного замечательного явления, открытого Г. Герцем и тщательно исследованного выдающимся русским физиком Александром Григорьевичем Столетовым. Явление это получило название фотоэффекта. Фотоэффектом называют вырывание электронов из вещества под действием света. Свет вырывает электроны с поверхности пластины. Если она заряжена отрицательно, электроны отталкиваются от нее и электрометр разряжается. При положительном же заряде пластины вырванные светом электроны притягиваются к пластине и снова оседают на ней. Поэтому заряд электрометра не изменяется. Однако, когда на пути света поставлено обыкновенное стекло, отри- цательно заряженная пластина уже не теряет электроны, какова бы ни была интенсивность излучения. Так как известно, что стекло поглощает ультрафиолетовые лучи, то из этого опыта можно заключить, что именно ультрафиолетовый участок спектра вызывает фотоэффект. Этот сам по себе несложный факт нельзя объяснить на основе волновой теории света. Непонятно, почему световые волны малой частоты не могут вырывать электроны, если даже амплитуда волны велика и, следовательно, велика сила, действующая на электроны. При изменении интенсивности света плотности потока излучения задерживающее напряжение, как показали опыты, не меняется. Это означает, что не меняется кинетическая энергия электронов. С точки зрения волновой теории света этот факт непонятен. Ведь чем больше интенсивность света, тем большие силы действуют на электроны со стороны электромагнитного поля световой волны и тем большая энергия, казалось бы, должна передаваться электронам. На опытах было обнаружено, что кинетическая энергия вырываемых светом электронов зависит только от частоты света. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. Если частота света меньше определенной для данного вещества минимальной частоты Vmin, то фотоэффект не происходит. Законы фотоэффекта просты по форме. Но зависимость кинетической энергии электронов от частоты выглядит загадочно. Все попытки объяснить явление фотоэффекта на основе законов электродинамики Максвелла, согласно которым свет это электромагнитная волна, непрерывно распределенная в пространстве, оказались безрезультатными. Нельзя было понять, почему энергия фотоэлектронов определяется только частотой света и почему лишь при малой длине волны свет вырывает электроны.

Энергия и импульс фотона. Фотон обладает энергией Е = hv. Согласно теории отно­сительности, частица с энергией Е обладает массой m = Е/С2. Фотон — частица, движущаяся со скоростью света С. При движении фотона его масса, как видно из приведенных формул, конечна. Однако подстановка в фор­мулы специальной теории относительности значения ско­рости движущегося объекта V=C приведет к равенству нулю массы покоя фотона. То есть фотон существенно от­личается от обычных известных к тому времени в физике частиц, так как не имеет массы покоя и может существо­вать только в движении. Из равенства вышеприведенных формул получим: Импульс фотона Р = mС и, следовательно, равен:

Фотоэффект — это выбивание электронов из вещества падающим светом. Явление фото- эффекта было открыто Генрихом Герцем в 1887 году в ходе его знаменитых экспериментов по излучению электромагнитных волн. Напомним, что Герц использовал специальный разрядник (вибратор Герца) — разрезанный пополам стержень с парой металлических шариков на концах разреза. На стержень подавалось высокое напряжение, и в промежутке между шариками проскакивала искра. Так вот, Герц обнаружил, что при облучении отрицательно заряженного шарика ультрафиолетовым светом проскакивание искры облегчалось.

Герц, однако, был поглощён исследованием электромагнитных волн и не принял данный факт во внимание. Год спустя фотоэффект был независимо открыт русским физиком Алексан- дром Григорьевичем Столетовым. Тщательные экспериментальные исследования, проведённые Столетовым в течение двух лет, позволили сформулировать основные законы фотоэффекта. - Фотоэффе́кт или фотоэлектрический эффект — испускание электронов веществом под действием света или любого другого электромагнитного излучения. В конденсированных (твёрдых и жидких) веществах выделяют внешний и внутренний фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта: Формулировка 1-го закона фотоэффекта (закона Столетова): Сила фототока прямо пропорциональна плотности светового потока. Согласно 2-му закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. 3-й закон фотоэффекта: для каждого вещества при определенном состоянии его поверхности существует граничная частота света, ниже которой фотоэффект не наблюдается. Эта частота и соответствующая длина волны называется красной границей фотоэффекта

Примемение фотоэффекта. Открытие фотоэффекта имело очень большое значение для более глубокого понимания природы света. Однако ценность науки не только в том, что она выясняет сложную и многогранную строении окружающего мира, но и в том, что она дает человеку средства, с помощью которых можно совершенствовать производство, улучшать условия материального и культурной жизни общества.

С помощью фотоэффекта «заговорило» кино: можно передавать движущиеся изображения (телевидение). Применение фотоэлектронных приборов позволило создать станки, которые без участия человека изготавливают детали по чертежам. Приборы, основанные на фотоэффекте, контролируют размеры изделий лучше человека, вовремя включают и выключают маяки и уличное освещение и т. д. Все это стало возможным благодаря изобретению очень совершенных устройств — фотоэлементов, в которых световая энергия управляет энергией электрического тока или превращается в нее.

ВОПРОС ДРУГИЙ ** Электрический ток в вакууме. Под вакуумом понимают такое состояние газа в сосуде, при котором длина свободного пробега заряженных частиц превышает размеры сосуда, где находится газ. Вакуум — идеальный изолятор, так как в нем нет свободных носителей заряда. Для того чтобы через пространство, в котором создан высокий вакуум, пошел ток, нужно искусственно ввести в это пространство источник свободных зарядов. Это можно сделать с помощью термоэлектронной эмиссии, помещая в вакуум металлическую проволоку, которую можно включать в электрическую цепь. При пропускании через нее электрического тока проволока нагревается и свободные электроны металла приобретают энергию, достаточную для совершения работы выхода, и, покидая металл, образуют вблизи него электронное облако. Проволока при этом заряжается положительно, и под влиянием электрического поля электроны из облака частично возвращаются на электрод. В равновесном состоянии число электронов, покинувших электрод в секунду, равно числу электронов, возвратившихся на электрод за это время. Чем выше температура металла, тем выше плотность электронного облака. Для возникновения тока необходимо дополнительное условие — создание электрического поля, под действием которого электроны будут двигаться направленно. Ток в вакууме представляет собой поток электронов. Различие между горячим и холодным электродами, впаянными в сосуд, приводит к односторонней проводимости электрического тока между ними. При подключении электродов к источнику тока между ними возникает электрическое поле. Если положительный полюс источника соединен с холодным электродом (анодом), а отрицательный — с нагретым (катодом), то напряженность электрического поля направлена к нагретому электроду. Под действием этого поля электроны частично покидают электронное облако и движутся к холодному электроду. Электрическая цепь замыкается, и в ней устанавливается электрический ток. При противоположном включении источника напряженность поля направлена от катода к аноду. Электрическое поле отталкивает электроны облака назад к катоду. Цепь оказывается разомкнутой, и ток в цепи отсутствует. Следовательно, диод обладает односторонней проводимостью.

Электронная эмиссия. Если два электрода поместить в герметичный сосуд и удалить из сосуда воздух, то, как показывает опыт, электрический ток в вакууме не возникает. Причина заключается в тою, что в вакууме нет заряженных частиц, способных переносить электрические заряды от одного электрода к другому. Заряженные частицы - электроны и положительно заряженные ионы - есть в каждом из электродов, но они не могут выйти в вакуум. так как удерживаются силами кулоновского притяжения. Для освобождения электрода с поверхности твердого тела нужно совершить работу против сил электростатического притяжения, действующих на отрицательный электрон со стороны положительно заряженных атомных ядер. Работа, которую нужно совершить для освобождения электрона с поверхности тела, называется работой выхода. Американский ученый и изобретатель Т. А. Эдисон в 1879г. обнаружил, что в вакуумной стеклянной колбе может возникнуть электрический ток, если один из находящихся в ней электродов нагреть до высокой температуры. Для исследования природы электрического тока, возникающего в вакууме при нагревании одного из электродов, поставим следующие опыты. Пусть в стеклянном баллоне находятся два электрода, один из которых представляет собой металлический диск, второй - тонкую металлическую проволоку, свернутую в спираль. Концы спирали укреплены на металлических стержнях, имеющих два выхода для подключения в электрическую цепь. Соединив концы спирали с источником тока, можно нагреть ее до высокой температуры. Опыт показывает, что если соединить стержень заряженного электрометра с диском, и корпус - с холодной проволочной спиралью, то электрометр не разряжается ни при положительном, ни при отрицательном заряде на стержне. Подключим источник токи к выводам проволочной спирали. Теперь электрометр быстро разряжается при положительном потенциале стержня, при отрицательном потенциале стержня электрометр по-прежнему не разряжается. Эти опыты показывают, что нагретая спираль испускает частицы, обладающие отрицательным электрическим зарядом. Изучение свойств частиц, испускаемых нагретыми телами, показало, что это электроны. Явление испускания свободным электронов с поверхности нагретых тел называется термоэлектронной эмиссией. Явление термоэлектронной эмиссии объясняется тем, что при повышении температуры тела увеличивается кинетическая энергия некоторой часты электронов в веществе. Если кинетическая энергия электрона превысит работу выхода, то он может преодолеть действие сил притяжения со стороны положительных ионов и выйти с поверхности тела в вакуум. Термоэлектронная эмиссия напоминает процесс испарения жидкости или твердого тела с той разницей, что с нагретого металла испаряются электроны, а из жидкости - нейтральные молекулы. На явлении термоэлектронной эмиссии основана работа различных электровакуумных приборов.

Электронно-лучевая трубка предназначена для отображения на люминесцентном экране электрических сигналов. Изображение на экране служит не только для визуальной оценки формы сигнала, но и для измерения его параметров, а в некоторых случаях — для фиксации его на фотоплёнку.

ЭЛТ представляет собой вакуумированную стеклянную колбу, внутри которой находятся электронная пушка, отклоняющая система и люминесцентный экран. Электронная пушка предназначена для формирования узкого пучка электронов и его фокусировки на экран. Электроны испускаются катодом косвенного накала с подогревателем за счет явления термоэлектронной эмиссии. Интенсивность электронного пучка и следовательно яркость пятна на экране регулируется отрицательным относительно катода напряжением на управляющем электроде. Первый анод служит для фокусировки, второй для ускорения электронов. Управляющий электрод и система анодов образуют фокусирующую систему. Отклоняющая система состоит из двух пар пластин, расположенных горизонтально и вертикально. К горизонтальным пластинам, которые называются пластинами вертикального отклонения, прикладывается исследуемое напряжение. К вертикальным пластинам, которые называются пластинами горизонтального отклонения, прикладывается пилообразное напряжение от генератора развёртки. Под влиянием образующегося электрического поля летящие электроны отклоняются от своей первоначальной траектории пропорционально приложенному напряжению. Светящееся пятно на экране ЭЛТ рисует форму исследуемого сигнала. Благодаря пилообразному напряжению пятно движется по экрану слева направо. Если на вертикальные и горизонтальные отклоняющие пластины подать два различных сигнала, то на экране можно наблюдать фигуры Лиссажу.

На экране ЭЛТ можно наблюдать различные функциональные зависимости, например вольт-амперную характеристику двухполюсника, если подать на пластины горизонтального отклонения сигнал, пропорциональный приложенному к нему изменяющемуся напряжению, а на пластины вертикального отклонения — сигнал, пропорциональный протекающему через него току.

(БІЛЕТ 23). ВОПРОС ПЕРШИЙ ** Работа термодинамического процесса. изменение макроскопического состояния термодинамической системы. Если разница между начальным и конечным состояниями системы бесконечно мала, то такой процесс называют элементарным (инфинитезимальным)[1]. Система, в которой идёт тепловой процесс, называется рабочим телом. Тепловые процессы можно разделить на равновесные и неравновесные. Равновесным называется процесс, при котором все состояния, через которые проходит система, являются равновесными состояниями. Такой процесс приближённо реализуется в тех случаях, когда изменения происходят достаточно медленно, т. е. процесс является квазистатическим[1]. Тепловые процессы можно разделить на обратимые и необратимые. Обратимым называется процесс, который можно провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния.

Можно выделить несколько простых, но широко распространённых на практике, тепловых процессов: Адиабатный процесс — без теплообмена с окр. средой; Изохорный процесс — происходящий при постоянном объёме; Изобарный процесс — происходящий при постоянном давлении; Изотермический процесс — происходящий при постоянной температуре; Изоэнтропийный процесс — происходящий при постоянной энтропии; Изоэнтальпийный процесс — происходящий при постоянной энтальпии; Политропный процесс — происходящий при постоянной теплоёмкости; В технике важны круговые процессы (циклы), то есть повторяющиеся процессы, например, цикл Карно, цикл Ренкина.

Адиабатный процесс термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством. Серьёзное исследование адиабатических процессов началось в XVIII веке. Адиабатический процесс является частным случаем политропного процесса, так как при нём теплоёмкость газа равна нулю и, следовательно, постоянна. Адиабатические процессы обратимы только тогда, когда в каждый момент времени система остаётся равновесной (например, изменение состояния происходит достаточно медленно) и изменения энтропии не происходит. Некоторые авторы (в частности, Л. Д. Ландау) называли адиабатическими только обратимые адиабатические процессы. Обратимый адиабатический процесс для идеального газа описывается уравнением Пуассона. Линия, изображающая адиабатный процесс на термодинамической диаграмме, называется адиабатой Пуассона. Примером необратимого адиабатического процесса может быть распространение ударной волны в газе. Такой процесс описывается ударной адиабатой. Адиабатическими можно считать процессы в целом ряде явлений природы. Также такие процессы получили ряд применений в технике.
Тепловыми маши́нами в термодинамике называются тепловые двигатели и холодильные машины (термокомпрессоры). Разновидностью холодильных машин являются тепловые насосы. Тепловые двигатели осуществляют превращение тепла в работу. Для функционирования тепловой машины необходимы следующие составляющие: нагреватель, холодильник и рабочее тело. При этом тепло к рабочему телу подводится от нагревателя, имеющего более высокую температуру t_{1}, и частично отводится к холодильнику, имеющего более низкую температуру t_{2}. Необходимость наличия нагревателя и рабочего тела обычно не вызывает сомнений, что же касается холодильника, как конструктивной части тепловой машины, то он может отсутствовать. В этом случае его функцию выполняет окружающая среда. Работа, произведённая тепловым двигателем, согласно первому началу термодинамики равна разности количеств тепла подведённого и отведённого Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называется отношение произведённой работы к подведённому извне количеству тепла:

холодильная машина (также абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, абсорбционный чиллер или АБХМ) — промышленная холодильная установка, предназначена для отбора и удаления избыточного тепла и поддержания заданного оптимального температурного и теплового режимов при работе различного рода производственного оборудования, технологических устройств, инструмента, оснастки, а также технологических процессов, связанных с повышенными тепловыми нагрузками. В качестве абсорбента в них используются различные растворы, например, бромида лития (LiBr) в воде. К абсорбционным холодильным машинам относятся так же аммиачные холодильные установки абсорбционного принципа действия. Первое документированное использование искусственного охлаждения в 1756 году было осуществлено английским учёным Вильямом Калленом Способность концентрированной серной кислоты поглощать (абсорбировать) водяной пар впервые была замечена Геральдом Найрне в 1777 году. В 1810 году Джоном Лесли создана первая искусственная ледоделка на основе поглощения сернистого газа водой.

В начале XX века в Москве была открыта фирма, которая предлагала всем желающим агрегат под названием «Эскимо». Данный агрегат был изготовлен по принципу, предложенному Фердинадом Карре. При своих больших габаритах, агрегат не издавал громкого шума и был универсальным. Для работы необходимы были уголь, дрова, керосин или спирт. Один цикл работы «Эскимо» позволял получить 12 кг льда. Применение абсорбции в промышленном кондиционировании началось в конце 1950-х годов. В 1985 году были разработана и запатентована более эффективная АБХМ — трёхступенчатая абсорбционная холодильная машина с тремя конденсаторами и тремя генераторами. В 1993 году был запатентован альтернативный цикл трёхступенчатой абсорбционной холодильной машины с двойным конденсатором. Тип АБХМ Источник тепла Мощность Охладители прямого нагрева (Direct-fired Chiller/heaters) Природный газ, дизельное топливо,отходящие дымовые газы. По холоду от 17 кВт до 12 МВт, по теплу — от 17 кВт до 8 МВт. Охладители парового нагрева (Steam-fired chillers) Пар с температурой 75-200°С По холоду от 200 кВт до 15 МВт. Охладители нагрева горячей водой (Hot water-fired chillers) Горячая вода с температурой 75-95°С на входе/до 65°С на выходе) По холоду от 105 кВт до 12 МВт. Охладители нагрева выхлопными газами (Exhaust-fired chillers/heaters) Выхлопные газы с температурой 250—600°С на входе/до 150°С на выходе По холоду от 200 кВт до 12 МВт.

Эко-проблемы с использованием тепловых двигатилей.В своей жизни мы постоянно встречаетесь с различными двигателями. Они приводят в движение автомобилям и самолетам, тракторам, кораблям и железнодорожным локомотивам. Электрический ток вырабатывается преимущественно с помощью тепловых машин. Именно появление и дальнейшее распространение тепловых машин обеспечили возможность для быстрого развития промышленности в XVIII -XX вв.

Работа тепловых машин связана с использованием ископаемого топлива. Современное мировое сообщество использует энергетические ресурсы в огромных масштабах. Например, за 2007 год энергопотребление составило примерно 5.1017 кДж. Все тепловые потери в различных тепловых двигателях приводят к повышению внутренней энергии окружающих тел и, в конце концов, атмосферы. Казалось бы, что выработка 5.1017 кДж энергии за год, отнесенная к площади освоенной человеком суши (8,5 млрд. га), даст незначительную величину 0,15 Вт/м2 сравнению с поступлением лучистой энергии Солнца на земную поверхность: 1,36 кВт/м2. Топки тепловых электростанций, двигатели внутреннего сгорания автомобилей, самолетов и других машин выбрасывают в атмосферу вредные для человека вещества, например сернистые соединения, оксиды азота, углеводороды, угарный газ, хлор и т.д.. Эти вещества попадают в атмосферу, а из нее — в разные части ландшафта. Оксиды серы и азота сочетаются с атмосферной влагой, образуя серную и нитратную кислоты. Загрязнение воздуха и водоемов, гибель хвойных лесов и много других свидетельств катастрофического положения природы отмечено в ряде регионов Украины и азиатской части России. Применение паровых турбин на электростанциях требует много воды и больших площадей, отводимых под ставки для охлаждения отработанного пара. С увеличением мощности электростанций потребность в воде и новых площадях резко возрастает. Огромное количество продуктов сгорания топлива, в частности, углекислый газ, обусловливающие возникновение так называемого «парникового эффекта». Дело в том, что углекислый газ свободно пропускает энергию солнечного излучения к Земле, но не «выпускает» обратно в космическое пространство тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли. В результате температура воздуха вблизи земной поверхности повышается. Усиление парникового эффекта, обусловленное выбросами больших количеств углекислого газа, может привести к глобальному потеплению, что чревато катастрофическими последствиями. Например, оно уже начало приводить к таянию полярных льдов и горных ледников, и, если парниковый эффект будет усиливаться, уровень Мирового океана начнет подниматься. По некоторым оценкам, он может подняться более чем на метр, что приведет к затоплению огромных прибрежных территорий.

ВОПРОС ДРУГИЙ ** Радиоактивный распад — изменение состава нестабильных атомных ядер. Ядра спонтанно распадаются на ядерные фрагменты и элементарные частицы (продукты распада). Часть элементов имеет хотя бы один стабильный (не радиоактивный) изотоп, радиоактивны же все элементы с порядковым номером после 82 и нестабильные изотопы более легких элементов (изотопы — разновидности элемента с одинаковым количеством протонов и разным числом нейтронов). Альфа-распад сопровождается испусканием альфа-частиц — ядер гелия, состоящих из двух протонов и двух нейтронов. Вследствие того, что число в атоме понижается, ядро превращается в ядро другого элемента, отстоящего в таблице Менделеева на две позиции назад. Альфа-частицы самые тяжелые, но именно по этой причине защита от них очень проста — они тормозятся даже воздухом. Реальную опасность для человека альфа-частицы представляют только при попадании в организм с воздухом, водой или пищей. При бета-распаде испускается бета-частица — электрон (и антинейтрино). Ядро элемента также изменяется, но на одну позицию вперед в таблице. Бета-частицы также опасны при попадании в организм, дополнительно длительный контакт кожи с бета-источником может вызвать существенные радиоактивные ожоги. Третий основной вид радиоактивного распада — гамма-распад, сопровождающийся излучением фотонов высоких энергий (гамма-лучи). Гамма-излучение часто сопровождает альфа- и бета- распад. Защита от гамма-лучей крайне сложна, но они сопровождают жизнь на Земле всю историю существования планеты. То есть, каждый человек ежесекундно подвергается воздействию гамма-лучей. Природное, не обусловленное техногенным влиянием человека, гамма-излучение не слишком велико в большинстве мест планеты.
Радиоактивность — это способность атомов некоторых изотопов самопроизвольно распадаться, испуская излучение. Впервые такое излучение, испускаемое ураном, обнаружил Беккерель, поэтому вначале радиоактивные излучения называли лучами Беккереля. Основной вид радиоактивного распада — выбрасывание из ядра атома альфа-частицы — альфа-распад (см. Альфа-излучение) или бета-частицы — бета-распад (см. Бета-излучение).

При радиоактивном распаде исходный атом превращается в атом другого элемента. В результате выбрасывания из ядра атома альфа-частицы, представляющей собой совокупность двух протонов и двух нейтронов, массовое число образующегося атома (см.) уменьшается на четыре единицы, и он оказывается сдвинутым в таблице Д. И. Менделеева на две клетки влево, так как порядковый номер элемента в таблице равен числу протонов в ядре атома. При выбрасывании бета-частицы (электрон) происходит превращение в ядре одного нейтрона в протон, вследствие чего образующийся атом оказывается сдвинутым в таблице Д. И. Менделеева на одну клетку вправо. Масса его при этом почти не изменяется. Выбрасывание бета-частицы сопряжено обычно с гамма-излучением (см.). Распад любого радиоактивного изотопа происходит по следующему закону: число распадающихся в единицу времени атомов (n) пропорционально числу атомов (N), имеющихся в наличии в данный момент времени, т. е. n=λN; коэффициент λ, называется постоянной радиоактивного распада и связан с периодом полураспада изотопа (Т) соотношением λ= 0,693/T. Указанный закон распада приводит к тому, что за каждый отрезок времени, равный периоду полураспада Т, количество изотопа уменьшается вдвое. Если образующиеся в результате радиоактивного распада атомы оказываются тоже радиоактивными, то происходит их постепенное накопление, пока не установится радиоактивное равновесие между материнским и дочерним изотопами; при этом число атомов дочернего изотопа, образующихся в единицу времени, равно числу атомов, распадающихся за то же время. Известно свыше 40 естественных радиоактивных изотопов. Большая часть их расположена в трех радиоактивных рядах (семействах): урана-радия, тория и актиния. Все указанные радиоактивные изотопы широко распространены в природе. Присутствие их в горных породах, водах, атмосфере, растительных и живых организмах обусловливает естественную или природную радиоактивность. Кроме естественных радиоактивных изотопов, сейчас известно около тысячи искусственно радиоактивных. Получают их путем ядерных реакций, в основном в ядерных реакторах (см. Реакторы ядерные). Многие естественные и искусственно радиоактивные изотопы широко используются в медицине для лечения (см. Лучевая терапия) и особенно для диагностики заболеваний (см. Радиоизотопная диагностика). См. также Излучения ионизирующие.

Альфа-излучение — это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Возникает в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь

Бета-излучение — это электроны, которые значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние слои кожи. Во время аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году пожарные получили ожоги кожи в результате очень сильного облучения бета-частицами. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм, оно будет облучать внутренние ткани.

Гамма-излучение — это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения. Как видно, альфа-излучение по его характеристикам практически не опасно, если не вдохнуть его частички или не съесть с пищей. Бета-излучение может причинить ожоги кожи в результате облучения. Самые опасные свойства у гамма-излучения. Оно проникает глубоко внутрь тела, и вывести его оттуда очень сложно, а воздействие очень разрушительно.

(БІЛЕТ 24). ВОПРОС ПЕРШИЙ ** Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность. Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решётки птичьи перья.

Виды решёток: Отражательные: Штрихи нанесены на зеркальную (металлическую) поверхность, и наблюдение ведется в отражённом свете Прозрачные: Штрихи нанесены на прозрачную поверхность (или вырезаются в виде щелей на непрозрачном экране), наблюдение ведется в проходящем свете. Дифракционную решётку применяют в спектральных приборах, также в качестве оптических датчиков линейных и угловых перемещений (измерительные дифракционные решётки), поляризаторов и фильтров инфракрасного излучения, делителей пучков в интерферометрах и так называемых «антибликовых» очках.
Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос. Дифракционные явления были хорошо известны еще во времена Ньютона, но объяснить их на основе корпускулярной теории света оказалось невозможным. Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т. Юнгом. Независимо от него в 1818 г. французский ученый О. Френель развил количественную теорию дифракционных явлений. В основу теории Френель положил принцип Гюйгенса, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн. Принцип Гюйгенса в его первоначальном виде позволял находить только положения волновых фронтов в последующие моменты времени, т. е. определять направление распространения волны. По существу, это был принцип геометрической оптики. Гипотезу Гюйгенса об огибающей вторичных волн Френель заменил физически ясным положением, согласно которому вторичные волны, приходя в точку наблюдения, интерферируют друг с другом. Принцип Гюйгенса–Френеля также представлял собой определенную гипотезу, но последующий опыт подтвердил ее справедливость. В ряде практически важных случаев решение дифракционных задач на основе этого принципа дает достаточно хороший результат. Рис. 3.8.1 иллюстрирует принцип Гюйгенса–Френеля.Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос. Дифракционные явления были хорошо известны еще во времена Ньютона, но объяснить их на основе корпускулярной теории света оказалось невозможным. Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т. Юнгом. Независимо от него в 1818 г. французский ученый О. Френель развил количественную теорию дифракционных явлений. В основу теории Френель положил принцип Гюйгенса, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн. Принцип Гюйгенса в его первоначальном виде позволял находить только положения волновых фронтов в последующие моменты времени, т. е. определять направление распространения волны. По существу, это был принцип геометрической оптики. Гипотезу Гюйгенса об огибающей вторичных волн Френель заменил физически ясным положением, согласно которому вторичные волны, приходя в точку наблюдения, интерферируют друг с другом. Принцип Гюйгенса–Френеля также представлял собой определенную гипотезу, но последующий опыт подтвердил ее справедливость. В ряде практически важных случаев решение дифракционных задач на основе этого принципа дает достаточно хороший результат. Рис. 3.8.1 иллюстрирует принцип Гюйгенса–Френеля.Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос. Дифракционные явления были хорошо известны еще во времена Ньютона, но объяснить их на основе корпускулярной теории света оказалось невозможным. Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т. Юнгом. Независимо от него в 1818 г. французский ученый О. Френель развил количественную теорию дифракционных явлений. В основу теории Френель положил принцип Гюйгенса, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн. Принцип Гюйгенса в его первоначальном виде позволял находить только положения волновых фронтов в последующие моменты времени, т. е. определять направление распространения волны. По существу, это был принцип геометрической оптики. Гипотезу Гюйгенса об огибающей вторичных волн Френель заменил физически ясным положением, согласно которому вторичные волны, приходя в точку наблюдения, интерферируют друг с другом. Принцип Гюйгенса–Френеля также представлял собой определенную гипотезу, но последующий опыт подтвердил ее справедливость. В ряде практически важных случаев решение дифракционных задач на основе этого принципа дает достаточно хороший результат. Рис. 3.8.1 иллюстрирует принцип Гюйгенса–Френеля.

ВОПРОС ДРУГИЙ ** Простые механизмы.Принято выделять шесть простейших механизмов, из которых четыре являются разновидностью двух основных: Наклонная плоскость — простой механизм в виде плоскости, установленной под острым углом к горизонтальной поверхности. Клин — позволяет увеличить давление за счёт концентрации силы на малой площади. Используется в копье, лопате, пуле и др. Винт — используется в шурупах, для подъёма воды (Архимедов винт), в качестве сверла в дрелях, отбойных молотках и др. Рычаг — описан Архимедом. Используется для подъёма тяжестей, в качестве выключателей и спусковых крючков (шатун-кривошип — используется в ткацком станке, паровой машине, двигателях внутреннего сгорания). Ворот — используется для подъёма воды в колодцах, для ременной передачи и др. Блок — колесо с жёлобом, по которому пропускают верёвку, трос или цепь. Применяется для изменения величины или направления силы. Колесо — используется на транспорте и в зубчатых передачах. Наиболее ранние находки колёс встречаются на территории современной Румынии (неолитическая культура Кукутени — Триполье) и датируются последней четвертью V тысячелетия до н. э. Поршень — позволяет использовать энергию расширяющихся нагретых газов или пара. Применяется в огнестрельном оружии и паровой машине.
Равнове́сие, или бала́нс — состояние системы, описываемой в естественных и гуманитарных науках: система считается находящейся в состоянии равновесия, если одни воздействия на неё компенсируются другими или отсутствуют вообще. Смежное понятие — устойчивость; равновесие может быть устойчивым, неустойчивым или безразличным.Характерные примеры равновесий:

Механическое равновесие, также известно как статическое равновесие, — состояние тела, находящегося в покое, или движущегося равномерно, в котором сумма сил и моментов, действующих на него, равна нулю. Химическое равновесие — положение, в котором химическая реакция протекает в той же степени, как и обратная реакция, и в результате не происходит изменения количества каждого компонента. Термодинамическое равновесие — состояние системы, в котором её внутренние процессы не изменяют макроскопических параметров (таких, как температура и давление). Экономическое равновесие — ситуация, когда факторы, оказывающие влияние на экономическую переменную, уравновешивают друг друга таким образом, что переменная величина в результате не изменяется (например Равновесная цена, Рыночное равновесие). Равновесие в теории игр — общее название принципов оптимальности ситуаций в некооперативных играх, характеризуемых устойчивостью к изменениям поведения участников либо их объединений. Наиболее распространённые:

Момент силы (синонимы: крутящий момент, вращательный момент, вертящий момент, вращающий момент) — векторная физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора, проведённого от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело. Понятия «вращающий» и «крутящий» моменты в общем случае не тождественны, так как в технике понятие «вращающий» момент рассматривается как внешнее усилие, прикладываемое к объекту, а «крутящий» — внутреннее усилие, возникающее в объекте под действием приложенных нагрузок (этим понятием оперируют в сопротивлении материалов).