Вопросы и ответы к дифференцированному зачету по физике

Вопросы и ответы к дифференцированному зачету по физике

1.  Гипотеза Планка о квантах:

Энергия атома может изменяться лишь определенными порциями — квантами, кратными некоторой энергии, т. е. принимать значения E, 2Е, 3Е, …, nE.

Гипотеза была выдвинута немецким ученым М. Планком в 1900 году.

2.  Фотоэффект.

Фотоэлектрический эффект (фотоэффект) – это процесс вырывания электронов из атомов или молекул вещества под действием света (излучения). Был открыт Г. Герцем.

Фотоэффект бывает двух видов: внешний и внутренний.

Фотоэффект называют внешним, если электроны, выбитые светом, вылетают за пределы вещества. Если же оторванные от своих атомов или молекул электроны остаются внутри освещаемого вещества в качестве свободных, то фотоэффект называют внутренним.

3.  Фотон.

Благодаря гипотезе Планка создалось представление о квантовых свойствах света. Кванты света получили название фотонов. Фотоны характеризуются энергией, массой, импульсом. Масса покоя фотона равна нулю.

— формула для определения энергии фотона.

  — формула для определения импульса фотона.

где Дж·c.

, где С – скорость фотона.

4.  Волновые и корпускулярные свойства света.

Природа света не была точно известна людям. В результате чего возникли две точки зрения на природу возникновения света. Согласно первой точке зрения свет — это поток каких — то частиц, испускаемых светящимся телом. А согласно второй, свет – это распространяющееся в природе действие или движение ( волны). Но оказалось, что электромагнитное излучение ( свет) представляет собой сложную форму материи, которая имеет двойственную корпускулярно — волновую природу ( иначе это называется корпускулярно-волновой дуализм). Корпускулярно — волновой дуализм является проявлением взаимосвязи двух основных форм материи: вещества и поля.

5.  Технические устройства, основанные на использовании фотоэффекта.

Фотоэффект широко используется в технике. Приборы, действие которых основано на фотоэффекте называют фотоэлементами. Основное свое техническое применение они находят в фототелеграфии( передаче изображения на расстоянии по проводам), в телевидении, и в звуковом кино. Кроме того, фотоэлементы применяются в фотореле(Светочувствительных автоматах) предназначенных для автоматического включения освещения в сумерки и выключения на рассвете. На явлении фотоэффекта основано устройство солнечных батарей.

6.  Строение атома: планетарная модель и модель Бора.

Атом – это наименьшая частица данного химического элемента.

Планетарная модель атома, или модель Резерфорда, — историческая модель строения атома, которую предложил Эрнест Резерфорд в результате эксперимента с рассеиванием альфа-частиц. По этой модели атом состоит из небольшого положительно заряженного ядра, в котором сосредоточена почти вся масса атома, вокруг которого движутся электроны, — подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца.

Модель атома Бора — полуклассическая модель атома, предложенная Нильсом Бором в 1913 г. За основу он взял планетарную модель атома, выдвинутую Резерфордом. В этой теории есть два основных постулата:

·  Электроны могут двигаться в атоме только по определенным ( стационарным) орбитам, находясь на которых они, несмотря на наличие у них ускорения, не излучают.

·  Атом излучает или поглощает квант электромагнитной энергии при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое.

7.  Поглощение и испускание света атомом.

При переходе электрона с одного энергетического уровня на другой, согласно второму постулату Бора, выделяется или поглощается квант энергии.

Если электрон переходит, например, со второй орбиты ( n2=2) на первую ( n1= 1), то выделяется квант энергии. В обратном случае такой же квант энергии поглощается.

8.  Квантование энергии.

Квантование энергии – это процесс дробления энергии при достаточной длине волны. Бор ввел правило квантования, позволившее определить возможные радиусы орбит электрона и значение энергии атома водорода.

9.  Принцип действия и использования лазера.

Оптические квантовые генераторы называют лазерами. Принцип работы лазеров лежат процессы, подчиняющиеся законам квантовой механики ( в использовании вынужденного(индуцированного) излучения.

Вынужденное (индуцированное) излучение – это излучение возбужденных атомов, вызванное действием падающего на них света.

Широкое применение лазеры нашли в микроэлектронике. С помощью лазеров производят сварку различных соединений для микросхем, напыляют полупроводниковые слои. С помощью лазеров можно измерять различные расстояния, причем, не только на Земле, но и в космосе. Также лазеры применяются в медицине, в частности, в хирургии( для прижигания, зашивания, стерилизации участков живых тканей)

10.  Строение атомного ядра.

Атомное ядро́ — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса. Атомное ядро состоит из нуклонов — положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, которые связаны между собой при помощи сильного взаимодействия. Количество протонов в ядре называется его зарядовым числом  — это число равно порядковому номеру элемента, к которому относится атом, в таблице Менделеева.  Количество нейтронов в ядре обозначается . Общее число нуклонов в ядре называют массовым числом ядра :

=+

11.  Энергия света.

Энергия связи ( удельная энергия связи) — это физическая величина, равная работе, которую нужно совершить для удаления нуклона из ядра. Она является непосредственной мерой устойчивости ядра.

— формула для нахождения удельной энергии связи,

где Есв – полная энергия связи;

Е – удельная энергия связи, А – работа.

12.  Связь массы и энергии.

Энергию связи любого ядра можно определить с помощью точного измерения его массы. В настоящее время физики научились измерять массы частиц – электронов, протонов, нейтронов, ядер и др. – с очень высокой точностью. Эти измерения показывают, что масса любого ядра Mя всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов: 

Разность масс называется дефектом массы.

В дальнейшем по дефекту масс можно определить энергию, выделившуюся при образовании данного ядра, т. е. энергию связи ядра Eсв.

13.  Ядерная энергетика.

Ядерная энергетика (Атомная энергетика) — это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии.

Обычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер урана-235 или плутония. Ядра делятся при попадании в них нейтрона, при этом получаются новые нейтроны и осколки деления. Нейтроны деления и осколки деления обладают большой кинетической энергией. В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в тепло.

14.  Радиоактивные излучения и их воздействие на живые организмы.

Радиоактивное излучение ( ионизация) первое звено в сложной цепи биологического действия радиации. Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и изменению химической структуры различных соединений. Изменения в химическом составе клетки ведут к нарушению ее нормального функционирования, нарушению обмена веществ и в результате к гибели клетки. Биологический эффект или степень лучевого поражения растет с увеличением поглощенной дозы излучения, т. е. энергии, поглощенной вы единице массы ткани. Воздействие излучений на живые организмы характеризуется дозой излучения. Радиационное излучение представляет огромную опасность для живых организмов, оно негативно влияет на них, вызывая заболевания и различные мутации, поэтому при работе с ними необходимо применять специальные методы защиты.