Білім беру бағдарламасының атауы мен шифры 6B07105-Химиялық инжиниринг, 6В07106 Электроэнергетика

Мұндағы b=2,9·10^-3м·К – Вин тұрақтысы.

мұндағы - меншікті жиілігі осциллятордың орташа әнергиясы.

Алайда осы өрнектен Стефан – Больцман заңын алу ұмтылысы физикалық мәні жоқ нәтижелерге алып келеді – ультракүлгін аймақта өте үлкен мәнге жетіп, шексіз өсе берді. Бұл нәтиже «ультракүлгіндік апат» деген атқа ие болды:

Рэлей – Джинс формуласы тек төмен жиіліктер аймағында және жоғары температураларда ғана тәжірибемен сәйкес болды. Жоғары жиіліктер аймағында Виннің формуласы (Виннің сәуле шығару заңы) тәжірибені жақсы сипаттады:

мұндағы С₁ және С₂ – тұрақтылар.

Кирхгофтың әмбебап функциясы (3) формула арқылы анықталады – Планк формуласы - немесе (4) формула ретінде алуға болады. Мұнда толқын ұзындығының функциясы ( ескере отырып, ).

Төменгі жиіліктер аймағында ,

Планк формуласы Рэлей Джинс формуласына өтеді.

Стефан – Больцман заңы Планк формуласынан жиілік бойынша интеграл алғанда шығады.

Бұл жағдайда Стефан – Больцман тұрақтысы

Виннің ығысу заңы Планк формуласын экстремумдерге талдау жасағанда шығады: .

Қатты қызып тұрған денелердің температурасын Стефан-Больцман заңының негізінде жасалған құралдармен өлшейді. Мұндай тәсілді оптикалық пирометрия, ал аспаптарды пирометрлер дейді.

Фотоэлектрлік эффект (фотоэффект) деп түскен жарық әсерінен заттан электрондардың бөлініп шығу құбылысын айтады.

Фотоэффекттің үш түрін бөліп қарастырады: ішкі, вентильді және сыртқы.

Шалаөткізгіштер немесе диэлектриктердің ішінде байланыстағы әлектрондардың жарық әсерінен сыртқа шықпай бос әлектрондарға айналу құбылысы ішкі фотоэфффект деп аталады. Осының нәтижесінде ток тасымалдаушылардың концентрациясы өсіп, фотоөткізгіштік пайда болады. Фотоөткізгіштік деп шалаөткізгіштер немесе диәлектриктерге жарық түскенде электрөткізгіштігінің артуы айтылады.

Жарық әсерінен заттан электрондардың босап шығуы сыртқы фотоэффект (фотоэлектрондық эммисия) құбылысы деп аталады.

Сырттқы фотоэффектті зерттеуге арналған схема. вакуумды түтік ішінде екі әлектрод (зерттелетін металлдан жасалған катод К және анод А) батареяға қосылған. Мұнда кернеудің мәні мен қатар таңбасында өзгертуге болады.

Катодқа монохромат жарық түскенде пайда болатын ток тізбекке қосылған миллиамперметр арқылы өлшенеді. Жарық әсерінен катодтан шыққан әлектрондар ағынынан пайда болған I фототоктың анад пен катода арасындағы U кернеуге тәуелділігі фотоәффекттің вольт-амперлік сипаттамасы деп аталады.

яғни U₀ бөгеуіш кернеуді өлшеу арқылы фотоәлектрондардың бастапқы жылдамдықтарының максимал мәнін және кинетикалық әнергияларын анықтауға болады.

(1) Столетов заңы: түскен жарықтың жиілігінің бекітілген (тұрақты) мәнінде бірлік уақыт ішінде фотокатодтан шыққан фотоәлектрондар саны жарық интенсивтілігіне пропорционал (қанығу фототок күші катодтың әнергетикалық жарықталуына пропорционал).

(2) Фотоэлектрондардың бастапқы максимал жылдамдықтары түскен жарықтың интенсивтілігіне тәуелді емес, тек жарықтың жиілігімен анықталады.

(3) Әр зат үшін фотоэффекттің қызыл шегарасы бар – одан төмен мәнде фотоәффект мүмкін болмайтын жарық жиілігінің минимал мәні (заттың химиялық құрылымына және зат бетінің күйіне байланысты).

Фотоәффект механизмін түсіндіру үшін Әйнштейн өз жорамалын ұсынды. Әйнштейн жорамалы бойынша жиілігі жарық тек бөлек кванттар ретінде шығарылып қоймай, сонымен қатар кеңістікте таралып, затпен бөлек порциялар (кванттар) ретінде жұтылады. Кванттардың энергиялары:

Вакуумда с жарық жылдамдығымен таралатын жарық кванттары фотондар деп аталады.

Сыртқы фотоэффектке арналған Әйнштейн теңдеуі:



Фотонның массасы мен импульсі. Жарықтың корпускулалық (кванттық) және толқындық қасиеттерінің бірлігі.

формулаларын пайдалана отырып, фотонның энергиясына, массасына және импульсіне арналған өрнектерді аламыз:

Бұл қатынастар фотонның кванттық (корпускулалық) сипаттамаларын - массасын, импульсі мен энергиясын - жарықтың толқындық сипаттамасымен – оның жиілігімен байланыстырады.

Жарықтың бір уақытта таралу заңдылықтарында, интерференция, дифракция, поляризация құбылыстарында байқалатын толқындық және жарықтың затпен әсерлесу құбылыстарында (жарық шығару, жұту, шашырату) көрінетін корпукулалық қасиеттері бар.

Жарықтың қысымы. Егер фотонның импульсі болса, онда денеге түскен жарық осы денеге қысым түсіру қажет.

Айталық, жиілігі монохромат сәуле бетке перпендикуляр түссін. Егер 1с ішінде 1м² бетке N фотон түссе, онда жарықтың беттен ρ шағылу коәффициентінде дененің бетінен ρN фотон шағылады, ал (1-ρ)N фотон – жұтылады. Әрбір жұтылған фотон бетке р_γимпульс береді, ал әрбір шағылған фотон – -2р_γ. Жарықтың бетке түсірген қысымы 1с ішінде N фотоның бетке беретін импульсіне тең:

Беттің энергетикалық жарықталуы: (бірлік уақыт ішінде бірлік ауданға түскен барлық фотондардың энергиясы). Жарық энергиясының көлемдік тығыздығы: .

1. 
   Ерсейітов Ү.Е. Жалпы физика. Оқу құралы. -Алматы: Эверо, 2014.
   
2. 
   Дуаметұлы Б. Жалпы физика курсының негіздері. Оқу құралы. -Алматы: ҚазҰТУ, 2012.
   
3. 
   Нуркасымова С.Н. Физика. Оқу құралы. - Алматы : CyberSmith, 2017.
   
4. 
   Трофимова Т.И. Курс физики. -М: Академия, 2004.
   
5. 
   Грабовский Р.И. Курс физики. -СПб: Лань, 2016.
   

Толқындық функцияның статистикалық мағынасы. Шрединегрдің уақыттық және стационар теңдеулері. Заттар қасиеттерінің корпускулалы-толқындық екіжақтылығы. Анықталмағандықтар арақатысы

Зат бөлшектерінің толқындық және корпускулалық екi жақты табиғаты - кез келген ұсақ бөлшектерді әрі жарықтың толқындық, әрі фотонның кванттық теориясымен сипаттауға мүмкіншілік береді. Олай болса көзге көрінбейтін микродүние ішіндегі бөлшектердің табиғатын зерттеу үшін классикалық физика ұғымдарын қолданудың мүмкіншілігі болар ма екен деген заңды сұрақ туады.

Мұндағы - импульсті өлшеудегі қателік, т – бөлшектер массасы. Соңғы теңсіздікті басқа координаттар үшін де жазуға болады, яғни:

Осы (1) және (2) теңсіздіктерін бірінші рет 1927 ж. неміс физигі В. Гейзенберг (1901-1976) ұсынған болатын, сондықтан бұлар Гейзенбергтің анықталмаушылық теңсіздіктері деп аталады. Осы қатыстардың физикалық мәнін түсіндірейік.

Егер де координат мәні, яғни х –тің мәні дәл өлшенсе, онда импульстің белгілі бip мәні болмайды. Себебі р_х=h/(x)→0 ұмтылады. Ал импульстің мәні дәл өлшенсе, онда координаттың белгілі бip мәні болмайды, ceбебі х→0 ұмтылады.

Сөйтіп ғылыми материалистік тұрғыдан қарағанда траекторияның, координаттың, жылдамдықтың белгілі бip шектері бар болатындықтан, олар материяның ерекше қасиеттерін сипаттай алмайды.

Гейзенбергтің анықталмаушылық теңсіздіктеріндегі Планк тұрақтысы h өте аз шама болғандықтан координаттар мен жылдамдықтың анықталмаушылығы тек элементар бөлшектерде ғана анық білінеді де, ipi бөлшектерде байқалмайды.

Енді анықталмаушылық принципті кейбір мысалдарға қолданайық. Мысалы, атомның ішінде қозғалатын электронды қарастырайық, яғни оның координатын анықтамақ болайық. Сонда элек­тронның орны х=10^-10 м дәлдікпен анықталуы керек, бұл негізгі күйіндегі атомның радиусымен шамалас (r10^-10 м). Олай болса, электронның жылдамдығын анықтағанда кететін қателік (12) қатынас бойынша мынаған тең болады:

Сөйтіп, атомның ішіндегі электрон жылдамдығының шамасы 10⁸ м/с екен. Сонда атом ішіндегі электрон жылдамдығын анықтаудағы қате сол жылдамдықтың өзіне тең болып отыр. Сондықтан атомның ішінде электрон белгілі бip жылдамдықпен қозғалатын тұйықталған орбитасы бар деуіміз дұрыс емес.

Атом ішіндегі электронның орны мен жылдамдығын бip мезгілде дәл анықтауға болмағанымен, оның атомның ішінде берілген нүктеде болу ықтималдығын анықтауға болады. Осы ықтималдық берілген нүктедегі электр зарядының ұзақ уақыттағы орташа тығыздығын сипаттайды. Сөйтіп, электрон бip орнында неғұрлым жиі болып тұрса, оның заряды көп болады да, ал сирек болған орнының заряды аз болады.

Сонымен қатар кванттық теорияның негізінде уақыт пен энергияның анықталмаушылық қатыстары да қарастырылады, яғни

.

Сонда белгілі бip жүйенің орташа өмір сүру уақыты болса, он­да оны сипаттайтын энергияны дәл өлшеу мүмкін емес. Сол сияқты энергияның белгілі бip мәні болса, онда керісінше уақытты өлшеуде қателіктердің болуы ақиқат. Бұл тәжірибеден спектрлік сызықтардың енділігін өлшей отырып, атомның қозу күйіндегі өмip сүру уақытын білуге болады.

1. 
   Ерсейітов Ү.Е. Жалпы физика. Оқу құралы. -Алматы: Эверо, 2014.
   
2. 
   Дуаметұлы Б. Жалпы физика курсының негіздері. Оқу құралы. -Алматы: ҚазҰТУ, 2012.
   
3. 
   Нуркасымова С.Н. Физика. Оқу құралы. - Алматы : CyberSmith, 2017.
   
4. 
   Трофимова Т.И. Курс физики. -М: Академия, 2004.
   
5. 
   Грабовский Р.И. Курс физики. -СПб: Лань, 2016.
   

Атомдық ядро. Атомдық ядроның құрылысы. Ядролық күштер. Ядролық күштердің алмасу сипаты. Альфа, бета және гамма сәулеленулер заңдылықтары. Ядролық реакциялар. Атом ядроларының радиоактивті түрленуі. Ядролық бөліну реакциялары. Бөлінудің тізбекті реакциясы. Синтез реакциясы. Қарапайым бөлшектер. Қарапайым бөлшектер, олардың қасиеттері мен жіктелуі.

Ядро деп, атомның барлық массасы және оның электрлік заряды жинақталған, атомның орталық бөлігін айтады.

Барлық атомдардың ядролары протон мен нейтрон деп аталатын элементар бөлшектерден тұрады. Бұл бөлшектерді көбіне нуклондар деп атайды. Ең қарапайым деп саналатын сутегі атомының ядросы бір протоннан, яғни бір нуклоннан тұрады.