ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
Негізгі:
Абдуллаев Ж. Жалпы физика курсы Алматы: «Ана тілі», 1991ж
Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. Оптика. Атомная и ядерная физика. -М: Академия, 2000 г.
Савельев И.В. Курс физики. -М: Наука, 1999 г. Т.3
Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. - М: Высшая школа, 2000 г.
Трофимова Т.И. Курс физики. -М: Высшая школа, 2000 г.
Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. _ М: Астрель.АСТ, 2001 г.
Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. - М: Высшая школа, 1988 г.
Қосымша:
Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. -М: Высшая школа, 2001 г.
Курс физики. Под ред. Лозовского В.И. в 2-х т. – С-П: «Лань», 2001 г.
Трофимова Т.И. Сборник задач по общему курсу физики .-М: Высшая школа, 2001 г.
Суханов А.Д. Фундаментальный курс физики т 1-5, «Агар», 1996 г.
Сивухин А.Д. Общий курс физики .- М: Наука, 1986 г. т.3.
Белинова Б. Решение задач по физике .-М: Высшая школа, 1986 г.
Бақылау түрі: курстық жұмыс, емтихан.
Ақпалы бақылау (50%):
дәріс конспектін жүргізу, ОСӨЖ және СӨЖ тапсырмаларын орындауы бойынша;
дәріс және практика сабақтарын босатпау;
Шекаралық бақылау (50%) дәріс, ОСӨЖ, СӨЖ материалдары бойынша ақпан, наурыз, сәуір, мамыр айларында студенттерді тестілеу.
Қорытынды бақылау – курстық жұмыс, емтихан.
Студенттердің рейтингін қою шкаласы
№
|
Бақылау түрі
|
Апта
|
1-ші рейтинг қорытындысы (Р-1)
|
Апта
|
2-ші рейтинг қорытындысы (Р-2)
|
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
|
|
|
|
1
|
Қатысуы
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
7
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
8
|
2
|
Дәріс конспектісі
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
3
|
СӨЖ тапсырмаларын орындау
|
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
30
|
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
|
30
|
5
|
СӨЖ тапсырмаларын орындау
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
35
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
*
|
|
35
|
6
|
Шектік бақылау тапсырмаларын орындау
|
|
|
|
|
|
|
|
20
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20
|
|
Басқа түрлері
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
Барлығы
|
|
|
|
|
|
|
|
100
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100
|
Қорытынды баға проценттік түрде мына формуламен есептеледі:
мұндағы: Р1 – 1-ші рейтинг бағасынын проценттік мазмұны, Р2 – 2-ші рейтинг бағасынын проценттік мазмұны, Е – емтихан бағасынын проценттік мазмұны.
Студенттердің білімін бақылау критериилері: студент максималды балл алу үшін барлық дәріс сабақтарына қатысу қажет және ОСӨЖ пен СӨЖ тапсырмаларын орындау қажет; қосымша қосымша балл – тапсырманы орындауға шығармашылықпен қатысу үшін беріледі, айыптық балл – аяқталмаған жазбаша жұмыстары, тапсырманы орындамаған, қатыспаған, мезгілімен орындамаған үшін қойылады.
Қорытынды бағаны қою жүйесі
Әріптік
|
Баллдың цифрлік эквиваленті
|
Пәнді қорытудың %-тік мазмұны
|
Дәстүрлік жүйе бойынша баға
|
А
|
4,0
|
95-100
|
|
А-
|
3,67
|
90-94
|
Өте жақсы
|
В+
|
3,33
|
85-89
|
|
В
|
3,0
|
80-84
|
Жақсы
|
В-
|
2,67
|
75-79
|
|
С+
|
2,33
|
70-74
|
Қанағат
|
С
|
2,0
|
65-69
|
С-
|
1,67
|
60-64
|
D+
|
1,33
|
55-59
|
D
|
1,0
|
50-54
|
F
|
0
|
0-49
|
Қанағатсыз
|
Академиялық тәртіп саясаты:
сабақты босатпау;
сабаққа қалмау;
оқу процесінде белсеңді қатысу;
қалмау, ұқыпты, міндетті;
өздік жұмысын орындау;
командада жұмыс істей алу;
шыдамды, ашық.
Дәріс курсынын мазмұны
Жарықтың табиғаты жайындағы ілімнің дамуы.
Оптика — физика ғылымының дербес салаларының бірі. Oптикада жарық пен рентген сәулелерінің, табиғаты мен қасиеттері және олардың затқа ететін әсерлері қарастырылады.
Оптикалық құбылыстардың кейбіреулері ерте заманнан-ақ мәлім; мысалы, жарықтың түзу сызықпен таралуы, оның шағылуы, сынуы ежелден белгілі. Жарықтың біртекті ортада тузу сызық бойымен таралу заңы мен жарықтың айнадан шағылу заңы біздің эрамыздан бұрынғы III ғасырда өткен ертедегі грек ғалымы Евклидтің еңбектерінде кездеседі. Жарықтың мөлдір екі ортаның шекарасында сыну кұбылысы ертедегі грек ғалымы Apиcтотельге (б. э. д. 384—322 ж.) мәлім болған. Жарықтың сыну заңын біздің эрамыздың бас кезінде өмір сүрген — Александриялык астроном K. Птолемей (70-147ж.) дәлелдемек болып талаптанған, бірақ оны XVII ғасырдың басында Голландия физигі B. Снелиус тағайындады. Оптиканың негізгі заңдарын (жарықтын түзу сызықпен таралу заңын, оның шағылу және сыну заңдарын т.т.) ұғыну үшін және оптикалык кұбылыстарды түсіну үшін жарықтың табиғаты туралы белгілі пікір болуы тиіс. Ондай пікірлерді кезінде ерте заман ғалымдары да ұсынды, бірақ ғылымның дамуымен қабат жарықтың табиғаты жайындағы ой-пікір өзгеріп дамып отырды. Біз ондай пікірлердің тым көнелеріне тоқталмай, тек ғылымның дамуына себепші болған беріректе шыққан жарық теорияларын ғана шолып өтеміз.
XVII ғасырдың аяқ кезінде жарықтың табиғаты жайында екі түрлі ғылыми түсінік болды. Олардың біреуі - жарықтың корпускулалық теориясы, екіншісі — жарықтың толқындық теориясы.
Жарықтың корпускулалық теориясын тұжырымды етіп баяндаған — ағылшынның атақты ғалымы И. Ньютон (1672 ж.) Бұл теория бойынша, жарық дегеніміз — жарқырауық денелерден ұшып шыққан жарық бөлшектерінің (корпускулалардың) ағыны. Ньютонша, жарық белшектері инерция заңына лайык, түзу сызық бойымен қозғалады, сондықтан жарық біртекті ортада түзудің бойымен таралады; айнаға түскен жарық белшектерінің шағылуы серпімді қабырғаға соғылған кәдімгі серпімді шардың шағылуына ұқсас, яғни шағылу бұрышы түсу бұрышына тең; екі мөлдір ортаның шекарасында жарықтың сыну себебі жарық белшектері сындырушы ортаның бөлшектеріне тартылады, coның салдарынан бірінші ортадан екінші ортага өткенде жарық бөлшектерінің жылдамдығы өзгереді, сонда бірінші ортадан гөрі екінші орта тығыздау болса, жарық бөлшектерінің жылдамдығы артады. Демек, бірінші ортадағы жарық жылдамдығы ( ) екінші ортадағы жарық жылдамдығынан ( -ден) кем болады. Корпускулалық теория бойынша жарықтың сыну көрсеткіші ( ) жарықтың екінші ортадағы жылдамдығының бірінші ортадағы жылдамдығының қатынасына тең, яғии , мұндағы < . Бірақ Ньютонның тұсында бұл қорытынды тәжірибе жүзінде тексерілген емес; өйткені ол кезде жарықтың тек планеталар apaлығында таралу жылдамдығы шамамен 300000 км/с екендігі ғана мәлім болатын (O. P ё м е р, 1676 ж.). Жарықтың суда таралу жылдамдығы шамамен 225000 км/с екендігі 1850 жылы табылды (Л. Ф у ко). Демек жарықтың судағы жылдамдығы ayaдағы жылдамдығынан кем. Жарық ауадан суға өткендегі сыну көрсеткіші 1,33-ке тең, яғни 1-ден артық екендігі тәжірибеден мәлім. Демек Ньютонның жарық сыну көрсеткіші жайындағы қорытындысы дұрыс емес. Бұл теорияның бұдан да басқа кемшіліктері бар. Сондықтан бұл теория кезінде жарықтың бірден-бір теориясы бола алмады. Сол кездің өзінде-ақ Голландия ғалымы X. Гюйгенс (1678 ж.) бірқатар дыбыс кұбылыстары мен жарық құбылыстарын салыстыра отырып, жарықтың толқындық теориясын ұсынды. Бұл теория бойынша жарық дегеніміз ерекше серпімді ортада (эфирде) таралатын толқындық процесс. Гюйгенстің пікірінше жарық та, дыбысқа ұқсас сфералық беттер жоне толқындар түрінде таралады. Сонда жарық толқындары эфирде таралатын механикалық серпімді тербелістер болып табылады.
Толқындық бет жеткен әрбір нүкте элементар толқындардың дербес көзі болады; сол элементар толқындарды ораушы бет жаңа толқындық беттің орнын көрсетеді (Гюйгенс прииципi). Толқындық беттерге тік жүргізілген түзулер жарық таралатын бағытты керсетеді.
Жарықтың табиғаты жайындағы осы пікірді орыстың атақты ғалымы M. B. Ломоносов та жақтады. Гюйгенс осы принципке сүйеніп жарықтың шағылу және сыну зандарын, сондай-ақ жарықтың қосарланып сынуын да дұрыс түсіндірді. Толқындық теория бойынша жарықтың сыну себебі жарық бір ортадан екінші ортаға өткенде оның жылдамдығы өзгереді. Мысалы тығыз емес ортадан (ауадан) тығыздау ортаға (суға) өткенде жарық жылдамдығы кемиді, сонда тығыздау ортаның жарық сыну көрсеткіші (n) жарықтың тығыз емес ортадағы жылдамдығының тығыздау ортадағы жылдамдығына қатынасына тең, яғни , мұндағы > . Сыну керсеткіші жайындағы бұл қорытындының дұрыс екендігі кейін тәжірибе жасалып дәлелденді. Coнымен жарық сындыру көрсеткішінің мазмұнын толқындық теория дұрыс баяндайды. Бірақ бүл теория осы күйінде жарықтын түзу сызық бойымен таралу заңын түсіндіре алмады. Сонымен қабат «жарық таралатын серпімді орта—эфир бар», деп болжау көңілге қонбады. Өйткені Гюйгенстің пікірінше барлық материялық денелер мен олардың аралырындағы кеңістік эфирге толы, эфирдің қасиеттері қатты денелердің кейбір қасиеттеріне ұқсас болса, неге қозғалған денелердің әлемдік эфирге үйкелісі білінбейді, деушілер болды. Сөйтіп XVIII ғасыр бойы жарықтың корпускулалық және толқындық теорияларының арасындағы тартыс тоқталмады. XIX ғасырдың бас кезінен бастап қана толқындық теория үстем бола бастады. Бұл жөнінде T. Юнгтың және O.Френельдің зерттеулері маңызды роль атқарды. Ағылшын физигі T. Юнг (1801 ж.) жарықтың интерференция құбылысы туралы жаңа идеялар айтты. Ол бұл құбылысты жарықтық толқындарының бір-бірімен қосылысуының нәтижесі деп ұғынды, ол жұқа пластинкалардың бетінде байқалатын әр түсті дөңгелекшелердің, яғни Ньютон сақиналарының пайда болуын осы тұрғыдан қарастырып түсіндірді. Ол бірінші рет интерференция әдісін қолданып, көрінетін жарық сәулелері толқындарының ұзындығын өлшеді. Белгілі француз физигі O.Френель (1815 ж.) Гюйгенстің принципіне элементар толқындардың интерференциялану принципін қосты. Сөйтіп, Гюйгенс-Френель принципі шықты. Френель осы принципке сүйеніп жарықтың түзу сызық бойымен таралуын қанағаттанарлық дәрежеде түсіндірді. Сонымен қабат ол осы Гюйгенс-Френель принципі негізінде жарыктың дифракция құбылысын да (жарықтың кішкене бөгетті орап өтуін де) дұрыс түсіндірді. Француз физигі Э.Малюс (1809 ж.) байқаған жарықтың поляризация құбылысын Юнг (1817 ж.) жарық толқынының тербелістері көлденең тербелістер деген ұғымға сүйене отырып түсіндірді. Сонымен XIX ғасырдың басында Юнг пен Френельдік зерттеулерінің нәтижесінде жарықтың толқындық теориясы жарыктың корпускулалық теориясын біржола жеңді. Көпшілік толқындық теория жағына шықты. Сөйтіп жарық ерекше серпімді ортада-эфирде-көлденең тербелістер түрінде таралады деген тұжырым жасалды. Жарықтың толқындық теориясы кезінде көптеген оптикалык құбылыстарды түсіндіре алғанмен, жарықтың бұл теориясы да елеулі қиыншылықтарға кездесті. Мәселенің ең қиыны жарық таралатын cepпімді ерекше орта — эфирде болды. Әйткені тәжірибеге қарағанда жарық толқындары көлденең толқындар болуға тиіс. Көлденең тербелістер тек қатты денелерде ғана тарала алады. Сондықтан эфирдің қасиеттері қатты дененің қасиеттеріндей деп ұйғаруғa тура келді. Ал көлденең серпімді толкындардың қатты денеде таралу жылдамдығы (v) сол дененің ығысу модулінің (N) оның тығыздығына ( ) қатынасының квадрат түбіріне тең, яғни , сонда бұл жылдамдық жарық жылдамдығындай (c= 300 000 км/c) өте үлкен шама болуы үшін өте-мөте аз, N тым үлкен болуға тиіс, демек эфир тығыздығы өте аз, ығысу модулі өте үлкен серпімді тұтас орта болуы керек, осындай тұтас ортаның болуы мүмкін емес, өйткені бұл қасиеттер біріне-бірі қайшы. Сондықтан кезінде жарықтың серпімді тoлқындық теориясына қарсы пікірлер де болды. Екінші жағынан, бұл теорияның көлемінде жарық құбылыстары басқа физикалық құбылыстармен байланыссыз жеке қарастырылды. Дұрысында, табиғат құбылыстары бір-біріне тығыз байланысты. Сөйтіп, серпімді толқындық теория да бірден-бір жарық теориясы бола алмады.
XIX ғасырдың алпысыншы жылдарында ағылшынның атақты физигі Дж. Mакcвелл электромагниттік құбылыстардын теориясын дамыта келіп, айнымалы электромагниттік өріс кеңістікте бір орында тұрмай, барлық жаққа таралатындығын, оның вакуумда таралу жылдамдығы токтың электромагниттік өлшеу бірлігінің электростатикалық бірлігіне қатынасына тең екендігін дәлелдеді; ал бұл қатынастың шамасы жарықтын вакуумдағы жылдамдығына ( см/с-ке) тең екендігі бұрыннан мәлім болатын (Вебер мен Кольрауш, 1856 ж.). Сөйтіп, электромагниттік өрістің таралу жылдамдығы жарыктың таралу жылдамдығына тең болып шықты. Максвелл бұдан 1865 ж.) электромагннттік толқын мен жарықтың табиғаты бір, яғни жарык, дегеніміз электромагниттік толқындардың дербес түрі деген корытынды жасады. Көп ұзамай-ақ неміс физигі Г.Герц (1888ж.) тәжірибе жасап электромагниттік толқындар мен жарықтың негізгі қасиеттерінің ұқсас екендігін дәлелдеді. Жарықтың электромагниттік теориясы заттың оптикалық, электрлік магниттік тұрақтыларының арасындағы байланыс бар екендігін тағайындады. Бірақ бұл теория жарықтың затта таралу ерекшеліктерін, атап айтқанда, заттың жарық сыну кәрсеткішінің жарық толқынының ұзындығына тәуелділігін (жарық дисперсиясын) түсіндіре алмады. Бұл мәселелерді электрондық теорияға сүйене отырып дұрыс түсіндіруге болады (Г.Л.оренц, 1896ж.).
Жарықтың электромагниттік толқын екендігі тағайындалумен қабат «серпімді эфир» гипотезасы кәдеге аспай қалып, оның орнына жарық таралатын, «электромагниттік эфир» болуға тиіс дейтін гипотеза шықты. Бірақ салыстырмалылық теориясы шыққаннан соң (A. Эйнштейн, 1905 ж.) жарық таралатын эфир бар деуде ешбір мағына жоқ екендігі айқын болды.
Жарықтың электромагниттік теориясы XIX ғасырдың аяғы мен XX ғасырдың бас кезінде оптиканың көптеген мәселелерін дұрыс түсіндіргенмен, бірқатар құбылыстарды, мысалы, жарық шығару және жарық жұту құбылыстарын, фотоэлектрлік құбылысты т.т. толық түсіндіре алмады.
Неміс физигі M.Планк 1900 жылы абсолют қара дененің сәуле шығару заңын қорытып шығарды, сонда ол жарық шығаратын осцилляторлар (атом құрамындағы электрондар) тербелгенде сәулелік энергия белгілі мөлшерде үздік-үздік, порция-порция болып шығуға тиіс деп ұйғарды. Ол энергияның осындай порциясын (бір шөкім мөлшерін) квант деп атады. Планкше энергия кванты ( ) жарықтың тербеліс жиілігіне ( -гe) пропорционал: , мұндағы бұл шама Планк тұрақтысы деп аталады. Энергия кванттары жайындағы идея физикаға үлкен өзгеріс енгізді, кванттық теорияға негізделіп бұрын түсініксіз құбылыстар түсіндірілді. Мысалы, 1905 жылы атақты физик. А. Эйнштейн жарық дара энергия кванттары түрінде жұтылуға тиіс деп болжап, фотоэлектрлік кұбылыстың негізгі заңдарын түсіндірді. Эйнштейн кейін жарык дегеніміз квантттар ағыны, әрбір жарық квантының энергиясы деп жорыды. Жарық кванттары қазір фотондар деп аталады да, жарықты кванттар — фотондар ағыны деп ұғынатын теория жарықтың фотондық теориясы деп аталады. Совет физиктері A.Ф.Иоффе мен H.И.Добронравов (1924 ж.) тәжірибе жасап peнтген сәулелерінің кванттарының бар екендігін тікелей дәлелдеді. Белгілі совет физигі C.И.Bавилов 1930 жылдары әлсіз жарық ағындарының флуктациясын (толықсуын) тәжірибе жасап бақылап, жарықтың кванттық табиғатын қуаттады.
Сөйтіп, XX ғасырдың басында жарықтың электромагниттік теориясына жарықтық фотондык теориясы қосылды. Сонымен, жарықтың әрі толқындық, әрі корпускулалық касиеттері бар; жарықтың табиғаты екі жақтылы. Осындай екі жақтылы қасиеттер кәдімгі заттық элементар бөлшектеріне де тән. Осындай көз-карасты белгілі француз физигі Л. де-Бройль (1924 ж.) ұсынды. Бұл пікір кейін (1928—30 ж.) тәжірибе жасалып дәлелденді. Үстірт қарағанда жарықтың фотондық теориясы бұрынғы Ньютон өрбіткен корпускулалық теорияға ұқсас сияқты. Бірақ ол тұрпайы ұқсастық, өйткені caпa жағынан алғанда фотон заттың кәдімгі бөлшектерінен езгеше, ерекше «бөлшек»; салыстырмалылық теориясы бойынша, фотонның белгілі массасы болғанмен, оның «тыныштықтағы массасы» нольге тең, барлық фотондардың жылдамдығы бірдей (с= см/с). Атомдар ядролары өрісінде болған кейбір процестер нәтижесінде жapық кванты (фотон) жойылып, оның орнына екі элементар бөлшек — электpон және позитрон (оң зараядты бөлшек, массасы мен зарядының мөлшері электрондікіндей) пайда болады. Бұған кері процесс те мәлім: электрон мен позитрон бірігіп жойылып кетіп, оның есесіне екі фотон пайда болады. Сөйтіп фотонның, заттың кәдімгі бөлшектері сияқты, массасы, импульсі, энергиясы бар; фотон элоктрон мен позитронға айнала алады, фотон электрон мен позитроннан түзіле алады. Демек жарық—материяның бір формасы, онда материяның барлық негізгі қасиеттері бар. Бірақ жарық материя болғанда оның материяның басқа формаларынан (электрондардан, позитрондардан, атомдардан т.т.) ерекшелігі сол — жарықтың тыныштықтағы массасы жоқ.
Достарыңызбен бөлісу: |