БИЛЕТЫ

БИЛЕТ № 1

№1. Проводник с током в магнитном поле. Закон Ампера. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент контура с током.

Каждый носитель тока испытывает действие магнитной силы, которое передается проводнику, по которому заряды движутся. В результате магнитное поле действует с определенной силой на проводник с током (силой Ампера). Найдём это силу. Пусть объемная плотность заряда равна ρ.В объёме dV находится заряд . Тогда сила . (из ]) Так как плотность тока , то . Если ток течет по тонкому проводнику, то согласно (6.8) и  ,где dl — вектор, совпадающий по направлению с током и характеризующий элемент длины тонкого проводника. Cила Ампера, действующая на контур с током равна:

Е сли контур с током плоский и его размеры малы - элементарный.

Магнитный момент , на элеметраный контур с током в неоднородном магн поле действует сила

Т.к. результирующая сил по замкнутому контуру равна нулю, в однородном магнитном поле , для произвольной формы контура с током момент сил не зависит от выбранной точки и равен

№2. Дифракционная решетка. Спектральные характеристики дифракционной решетки.

• Д ифракционная решетка — оптический прибор, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей), нанесённых на некоторую поверхность

Для того, чтобы в точкеP наблюдался интерференционный максимум, разность хода Δ :  (*)

З десь d – период решетки, m – целое число, (порядком дифр-го максимума). В точках где это условие выполнено, располагаются главные максимумы дифракционной картины.

В фокальной плоскости линзы расстояние y_m от максимума m = 0 максимума m-го порядка при малых углах дифракции равно,   где F- фокусное расстояние

Дифракционные минимумы:

Распределение интенсивности при дифракции монохромат. света

• Спектральные характеристики

У гловая дисперсия:характеризует степень пространственного разделения волн с различными длинами , по определению: D=d /d, дифференцируя (*): , чем меньше период дисперсии d, тем больше угловая дисперсия

разрешающая способность , где δ-наим разность длин волн спектральных линий при которой эти линии воспринимаются раздельно(разрешаются). Критерий Рэлея: спектральные линии с разными но одинаковой интенсивности, считаются разрешенными. если главный макс одной линии совпадает с первым мин другой.

Справедлива когда: 1. интенсивность обоих максимумов одинакова. 2. Расширение линий обусловлено только дифракцией. 3. Падающий на решетку свет имеет ширину когерентности превышающую размер решетки.

область дисперсии Δ=/m, Δ- ширина спектрального аппарата при котором еще нет перекрытия спектров соседних порядков.

Предельный угол полного внутреннего отражения-Угол падения, при котором преломленный луч начинает скользить по границе раздела двух сред без перехода в оптически более плотную среду.Если n -показатель преломление стекла относительно воздуха, то пок-ль преломления воздуха относительно стекла 1/n, тогда закон преломления света(законом Снеллиуса ) по закону Брюстера

Билет №2

1. Магнитное поле в веществе. Намагниченность вещества. Связь векторов напряженности, намагниченности и индукции магнитного поля. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики. Поле на границе раздела магнетиков.

Если в магнитное поле, образованное токами в проводах, ввести то или иное вещество, поле изменится. Это объясняется тем, что всякое вещество является магнетиком, т.е. способно под действием магнитного поля намагничиваться - приобретать магнитный момент. Намагниченное вещество создает свое магнитное поле В', которое вместе с первичным полем В₀, обусловленным токами проводимости, образует результирующее поле B= В'+ В₀

Степень намагничивания магнетика характеризуется магнитным моментом единицы объема.

Эту величину называют намагниченностью и обозначают J. , где -беск малый объем в окрестности данной точки, -магнитный момент отдельной молекулы.,n-концентрация молекул, - средний магнитный момент одной молекулы

С вязь векторов индукции намагниченности и напряженности , где - магнитная восприимчивость, -магнитная проницаемость.( ) Парамагнетики ( ), диамагнетики ( )

• У словия на границе раздела двух сред.

,

, ,

, , если на разделе магнетиков тока проводимости нет (i=0) то

Ферромагнетики –  это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, температуры. Для ферромагнетиков характерно явление магнитно гистерезиса: связь между B и H и J и H оказывается неоднозначной, а определяется предшествующей историей намагничивания ферр-ка. на рисунке петля гистерезиса.

2 . Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэггов. Понятие о рентгеноструктурном анализе.

В природе в роли дифракционных решёток выступают вещества, имеющие кристаллическую структуру. Для таких веществ характерно упорядоченное расположение атомов или молекул в пространстве. При их облучении электромагнитными волнами последние испытывают явление дифракции на атомах или молекулах, в результате становится возможными наблюдать перераспределение интенсивности падающей волны. В кристаллах в роли щелей выступают атомы или молекулы, а период решётки определяется межатомным расстоянием d. Учитывая, что порядок величины d=10^-8 м, для увеличения разрешающей способности и дисперсии дифр решетки расстояние между щелями d<< поэтому необходимо использовать электромагнитные волны с очень малой длиной волны. Для этой цели подходят электромагнитные волны рентгеновского диапазона с длиной волны =10^-12

Изучение структуры кристаллических, а также поликристаллических веществ с помощью явления дифракции электромагнитных волн рентгеновского диапазона составляет сущность рентгеноструктурного анализа.

-  формула Вульфа - Брэггов. Из этой формулы следует, что при известной длине волны  и порядке наблюдаемого дифракционного макс  расстояние между кристаллическими плоскостями d может быть найдено из формулы: d=0.5m/sin

• Рентгеноструктурный анализ

Спектральный состав излучения, т. е. измерение его длин волн, можно определить с помощью формулы.

• Метод Лауэ, в котором узкий пучок рентгеновского из­лучения направляется на исследуемый монокристалл. В результате на помещенной за кристаллом фотоплас­тинке получается система пятен-максимумов. А по расстояниям между максимумами и их интенсивности можно расшифровать структуру данного крис­талла.

• М етод Дебая-Шерера используется узкий пу­чок мон-кого рентгеновского изл и образец в виде поликристалла. Исследуемый кристалл предварительно измельчают в порошок, и из него прессуется образец в виде стерженька. Рентгенограмма образца, полученная по этому методу — дебайграмма — имеет вид сис­темы концентрических колец. Ее расшифровка также позволя­ет определить структуру кристалла.

Билет №3(номер билета условен).

1. Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля.

Принцип суперпозиции для электростатического поля.

®Электрический заряд. Наряду с массой, одним из свойств частиц вещества яв-ся электрический заряд. Различают два вида электрического заряда: положительный и отрицательный. О наличии заряда у тела судят по его взаимодействию с другими заряженными частицами. При этом одноименно заряженные тела отталкиваются, разноименные притягиваются.

Элементарным зарядом наз-ся абсолютная величина электрического заряда электрона или ядра атома водорода-протона. В СИ величина элементарного заряда равна е=1.6* Кл. Любой электрический заряд кратен элементарному заряду.

Электрические заряды могут появляться или исчезать только попарно. Отсюда следует: закон сохранения электрического заряда – сумма зарядов в замкнутой(изолированной) системе остается постоянной.

Точечным электрическим зарядом наз-ся заряженное тело, размерами которого(в условиях данной задачи) можно пренебречь.

®Закон Кулона. Опыт показывает, что взаимодействие точечных зарядов определяется законом Кулона: F=k , где k= -постоянный коэффициент.

Для закона Кулона справедливо утверждение: вектор силы, действующий на точечный заряд со стороны остальных зарядов равен векторной сумме сил, действующих со стороны каждого заряда в отдельности = .

®Напряженность электростатического поля. По современным представлениям электрические заряды взаимодействуют посредством некоторой материальной субстанции, которая наз-ся электрическое поле и яв-ся одной из форм проявления электромагнитного поля.

Электрическое поле характеризуется силовой характеристикой – вектором напряженности, который определяется как отношение вектора силы, действующей на точечный заряд q, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда .

Величина напряженности измеряется или . Зная напряженность в данной точке можно найти силу, действующую на заряд . Отсюда видно, что на положительно заряженные частицы сила действует по направлению вектора напряженности электрического поля, а на отрицательно заряженные – против.