Учебник reknow · 11 класс

Физика: теория

10 тем — объяснения простым языком, формулы, рисунки и разобранные примеры. К каждой теме — тренажёр.

Классы:7891011Физика по всем классам →

Оглавление

  1. Электростатика: закон Кулона и электрическое поле
  2. Потенциал и работа поля. Конденсаторы
  3. Постоянный электрический ток
  4. Магнитное поле. Сила Ампера и сила Лоренца
  5. Электромагнитная индукция
  6. Электромагнитные колебания. Переменный ток
  7. Электромагнитные волны. Шкала излучений. Радиосвязь
  8. Геометрическая оптика
  9. Волновая оптика
  10. Квантовая физика. Атом и атомное ядро

Тема 1 · Физика

Электростатика: закон Кулона и электрическое поле

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Потрём расчёску о волосы — и она притягивает клочки бумаги. Расчёска получила электрический заряд. Заряды бывают двух знаков: одноимённые отталкиваются, разноимённые притягиваются.

Элементарный заряд — заряд электрона (по модулю). Любой заряд кратен ему: , где — число лишних (или недостающих) электронов.

Закон сохранения заряда: в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов не меняется. Два одинаковых шарика после касания делят заряд поровну: .

  1. Шарик : не хватает электронов.
  2. , : после касания по .

Закон Кулона

— сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов, Н; — заряды, Кл; — расстояние между ними, м;

Сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряды. Она прямо пропорциональна каждому заряду и обратно пропорциональна квадрату расстояния.

  1. , , : .
  2. Обратная: , , : , .
  3. Один заряд уменьшили в раза: . Расстояние увеличили в раза: сила меньше в раз.

Переводите приставки: , , . Знак «минус» у заряда в формулу не ставят — он говорит лишь о притяжении.

Напряжённость поля

— напряжённость, Н/Кл = В/м (силовая характеристика поля, вектор); — пробный заряд; справа — поле точечного заряда на расстоянии

На положительный заряд сила действует по направлению , на отрицательный — против.

ИсточникНапряжённость
точечный заряд
заряженная плоскость — не зависит от расстояния ( — заряд на единицу площади)
внутри проводника
  1. на : .
  2. Однородное поле , сила : .

Суперпозиция и линии поля

Принцип суперпозиции: — поля складываются как векторы.

Сонаправлены
Противоположны; и →
Перпендикулярны
+
Поле положительного заряда: линии выходят из заряда. У отрицательного — входят в него

Линии напряжённости начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных, нигде не пересекаются; касательная к линии совпадает с . Где линии гуще — поле сильнее. У однородного поля (между пластинами конденсатора) линии параллельны и равноудалены.

Знак заряда по рисунку: стрелки «от заряда» — плюс, «к заряду» — минус.

Читаем картину поля

  • Единица напряжённости — вольт на метр (В/м), то же, что Н/Кл.
  • Вблизи заряда поле сильнее (линии гуще), вдали — слабее: .
  • Между двумя одноимёнными зарядами есть точка, где поля компенсируют друг друга и ; у разноимённых между ними поля складываются.
  • Линии напряжённости электростатического поля не пересекаются ни в одной точке; внутри заряженного проводника в равновесии .

Тема 2 · Физика

Потенциал и работа поля. Конденсаторы

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Электрическое поле похоже на поле тяжести: перемещая заряд «под горку», поле совершает работу, как сила тяжести при спуске камня. И так же, как работа силы тяжести, она не зависит от формы пути — только от начальной и конечной точек.

— работа поля, Дж; — заряд, Кл; — напряжение (разность потенциалов), В; — потенциал точки, В; — потенциальная энергия заряда в этой точке, Дж

, : .

Потенциал поля точечного заряда: . Пример: , : .

При перемещении по эквипотенциальной поверхности (все точки с одним потенциалом) работа равна нулю. Энергия, полученная зарядом от поля, переходит в кинетическую: .

Однородное поле

+− d E
Между пластинами линии параллельны и равноудалены:
— напряжённость, В/м; — смещение вдоль линии поля, м

, : .

Проводники и диэлектрики

ПроводникСвободные заряды перераспределяются так, что внутри , а весь заряд — на поверхности (электростатическая индукция). На этом основана электростатическая защита — экран, «клетка Фарадея».
ДиэлектрикСвободных зарядов нет, происходит поляризация; поле внутри ослабляется в раз: ( — диэлектрическая проницаемость).

Конденсаторы

— электроёмкость, Ф; справа — плоский конденсатор: — площадь пластин, м²; — расстояние между ними, м;

Ёмкость зависит только от размеров и диэлектрика, но не от заряда и напряжения. , , .

СоединениеЁмкостьОдинаково у всех
параллельноенапряжение
последовательноезаряд
энергия электрического поля заряженного конденсатора, Дж
  1. , : .
  2. , : .
  3. и параллельно: .
  4. Площадь пластин уменьшили в раза: .

Конденсатор отключён от источника — сохраняется заряд; подключён — сохраняется напряжение.

Отключённый конденсатор, ; расстояние увеличили в раза. уменьшилась в раза, та же, значит выросло в раза: .

Диэлектрик во внешнем поле

  • Молекулы диэлектрика во внешнем поле поляризуются: на гранях появляются связанные заряды, их поле ослабляет внешнее.
  • У последовательно соединённых конденсаторов одинаков заряд на обкладках, у параллельных — напряжение.

Тема 3 · Физика

Постоянный электрический ток

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Ток — это поток зарядов по проводу, как вода по трубе. Напряжение «толкает» заряды, сопротивление им мешает. Чем сильнее толкают и чем меньше мешают, тем больше ток.

— сила тока, А; — заряд, Кл; — время, с; — напряжение, В; — сопротивление, Ом; — удельное сопротивление вещества, Ом·мм²/м; — длина, м; — площадь сечения, мм²
  1. , : .
  2. Нихром: , , : .

График (вольт-амперная характеристика) проводника — прямая через начало координат; её наклон равен сопротивлению. Например, при → .

Соединения проводников

ПоследовательноеПараллельное
ток
напряжение
сопротивление

Для двух параллельных: ; для одинаковых: .

  1. и параллельно: .
  2. последовательно с блоком : блок , всего .
  3. Последовательно , , , : вольтметр на первом покажет .

Параллельное сопротивление всегда меньше наименьшего из резисторов. Если получилось больше — ошибка.

Закон Ома для полной цепи

ε, r A R V
Амперметр — последовательно, вольтметр — параллельно участку
— ЭДС источника, В; — внутреннее сопротивление источника, Ом; — внешнее сопротивление; — напряжение на внешнем участке (на клеммах)
  1. , , : ; .
  2. Короткое замыкание (): .

Идеальный амперметр () включают последовательно с участком, ток через который измеряют; идеальный вольтметр (очень большое ) — параллельно. При разомкнутой цепи вольтметр на клеммах показывает .

Работа и мощность тока

— работа тока, Дж; — мощность, Вт; — теплота (закон Джоуля — Ленца), Дж

, : .

Полная мощность источника , полезная — , КПД источника .

Выбирайте формулу мощности по известным величинам: даны и — ; даны и — . При последовательном соединении удобнее (ток общий), при параллельном — (напряжение общее).

Качественные вопросы

  • Сопротивление металлического проводника зависит от материала (), длины и площади поперечного сечения: длина вдвое больше — сопротивление вдвое больше.
  • На графике круче идёт прямая проводника с бо́льшим сопротивлением (на графике — наоборот, круче у меньшего).
  • При коротком замыкании ток максимален и равен .

Тема 4 · Физика

Магнитное поле. Сила Ампера и сила Лоренца

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Рядом с проводом, по которому идёт ток, стрелка компаса поворачивается. Значит, вокруг тока есть магнитное поле. Оно создаётся движущимися зарядами и действует тоже только на движущиеся заряды.

— магнитная индукция, Тл; — наибольшая сила, действующая на проводник с током, Н; — сила тока, А; — длина проводника, м

Линии магнитной индукции замкнуты (поле вихревое). Вокруг прямого тока они — концентрические окружности; направление задаёт правило буравчика: буравчик ввинчивается по току — ручка вращается по линиям поля.

Сила Ампера

сила, действующая на проводник с током; — угол между проводником (током) и

Проводник вдоль поля () — сила равна нулю; максимум при .

  1. , , , : .
  2. , , , : .
  3. , , : .

Линии индукции входят в ладонь, четыре пальца — по току, отогнутый на большой палец показывает силу Ампера.

Сила Лоренца

сила, действующая на заряд (Кл), движущийся со скоростью (м/с); — угол между и

, , , : .

Направление — по правилу левой руки (четыре пальца — по скорости положительного заряда). Для отрицательного заряда сила направлена в противоположную сторону.

××××××××× +q vF B от нас
Сила Лоренца перпендикулярна скорости и сообщает частице центростремительное ускорение

Сила Лоренца перпендикулярна скорости: она не совершает работы и не меняет модуль скорости, а только поворачивает её.

Движение частицы по окружности

При : , откуда

— радиус траектории, м; — период обращения, с; — масса частицы, кг; часто дают удельный заряд , Кл/кг
  1. , , : .
  2. Обратно: , : .
  3. , : .

Период обращения не зависит от скорости — на этом основан циклотрон.

Магнитный поток

— поток, Вб; — площадь контура, м²; — угол между и нормалью к плоскости контура

Угол — с нормалью, а не с плоскостью. Поле перпендикулярно рамке: ; поле лежит в плоскости рамки: .

Магниты и катушки

  • Единица магнитной индукции — тесла (Тл).
  • Вне полосового магнита линии индукции идут от северного полюса N к южному S, внутри магнита — от S к N (линии замкнуты). Разрезав магнит, отдельный полюс не получить: каждая половина — магнит с двумя полюсами.
  • Поле внутри длинного соленоида с током однородно и направлено вдоль его оси. Усилить поле катушки при том же токе можно, увеличив число витков и введя железный сердечник.
  • При движении по окружности сила Лоренца играет роль центростремительной силы. Направление силы на рисунке находят по правилу левой руки, направление линий поля прямого тока — по правилу буравчика (правого винта).

Тема 5 · Физика

Электромагнитная индукция

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Вдвинем магнит в катушку, подключённую к амперметру, — стрелка дёрнется. Остановим магнит — ток пропадёт. Ток возникает, только пока магнитное поле через катушку меняется. Это явление открыл Майкл Фарадей в 1831 году.

магнитный поток, Вб: — индукция, Тл; — площадь контура, м²; — угол между и нормалью к контуру (поле перпендикулярно рамке — )

, , поле перпендикулярно: .

Закон Фарадея

ЭДС индукции, В, в одном контуре и в катушке из витков; — изменение потока, Вб; — время, с

ЭДС возникает при любом изменении потока: меняется , меняется площадь или поворачивается рамка. Если поток постоянен (даже большой) — ЭДС нет.

  1. за : .
  2. Катушка, , за : .
  3. По графику: поток равномерно вырос от до за — наклон графика : .

Правило Ленца

Индукционный ток направлен так, чтобы противодействовать причине, которая его вызвала. Поток растёт — поле индукционного тока внутри контура направлено против внешнего; поток убывает — вдоль него.

К катушке приближают магнит северным полюсом. Катушка «сопротивляется» — отталкивает магнит, поэтому обращена к нему тоже северным полюсом. При удалении магнита она его притягивает (обращена южным).

Знак «минус» в законе Фарадея — запись правила Ленца. Само правило — следствие закона сохранения энергии: чтобы получить ток, приходится совершать работу.

ЭДС в движущемся проводнике

×××××××× R v l B (от нас)
Площадь контура растёт, поток меняется — в стержне возникает ЭДС
— длина проводника, м; — его скорость, м/с; — угол между и ; — сопротивление цепи, Ом
  1. , , : .
  2. , , , : , .

На проводник с током действует тормозящая сила Ампера — работа внешней силы переходит в электрическую энергию.

Самоиндукция и энергия поля

— индуктивность катушки, Гн (зависит только от её формы, размеров и сердечника); — сила тока, А; — энергия магнитного поля, Дж
  1. , за : .
  2. , : .

Из-за самоиндукции ток в катушке не меняется мгновенно: при замыкании нарастает постепенно, при размыкании ещё некоторое время поддерживается.

Единицы и качественные вопросы

  • Единица магнитного потока — вебер (Вб), индуктивности — генри (Гн).
  • ЭДС индукции возникает, только если поток меняется со временем; если плоскость контура параллельна линиям индукции, поток через него равен нулю.
  • ЭДС пропорциональна скорости изменения потока: изменение в 3 раза быстрее — ЭДС в 3 раза больше. Поэтому чем быстрее двигать магнит, тем сильнее отклоняется стрелка гальванометра.

Тема 6 · Физика

Электромагнитные колебания. Переменный ток

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Зарядим конденсатор и подключим к катушке. Конденсатор разряжается, ток в катушке растёт; потом катушка «по инерции» перезаряжает конденсатор в обратную сторону — и так снова и снова. Заряд и ток качаются, как маятник. Это колебательный контур.

формула Томсона: — период, с; — индуктивность катушки, Гн; — ёмкость конденсатора, Ф; — частота, Гц
  1. , : , .
  2. Обратно: . При , : .
  3. увеличили в раз → вырос в раз: .

Период пропорционален корню из и . И не забывайте приставки: , .

Энергия в контуре

, — мгновенные напряжение и ток; , — их амплитуды (наибольшие значения)

Энергия переходит из электрического поля конденсатора в магнитное поле катушки и обратно. Конденсатор заряжен полностью — ток равен нулю (энергия магнитного поля нулевая); конденсатор разряжен — ток максимален.

t TT/4 q (заряд)i (ток)
При конденсатор заряжен, ток ; через заряд , ток максимален

Заряд и ток сдвинуты по фазе на ; , где — циклическая частота.

, , : .

Переменный ток

, — действующие (эффективные) значения, в раза меньше амплитудных; их показывают амперметр и вольтметр

Мощность на активной нагрузке считают через действующие значения: . Промышленная частота в России , .

  1. , : .
  2. По графику период : ; : .

По графику: период — расстояние между соседними одинаковыми точками (например, двумя вершинами), амплитуда — высота вершины от оси, а не от «дна».

Трансформатор

, — числа витков первичной и вторичной обмоток; — коэффициент трансформации; второе равенство — без потерь
— понижающий: напряжение уменьшается, ток растёт
— повышающий: напряжение растёт, ток уменьшается
  1. , , : (повышающий).
  2. , : (понижающий). , — повышающий.
  3. , , : напряжение выросло в раз, ток уменьшился в раз: .

Трансформатор работает только на переменном токе: постоянный ток не создаёт меняющегося магнитного потока. При передаче энергии напряжение повышают, чтобы уменьшить ток и потери на нагрев проводов .

Энергия идеального контура

  • В идеальном контуре (без сопротивления) полная энергия не меняется: — она лишь переходит из электрического поля в магнитное и обратно. В реальном контуре колебания затухают из-за нагрева проводов.

Тема 7 · Физика

Электромагнитные волны. Шкала излучений. Радиосвязь

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Меняющееся электрическое поле порождает магнитное, а меняющееся магнитное — электрическое. Так они «подхватывают» друг друга и бегут в пространстве со скоростью света. Радио, свет, рентген — всё это электромагнитные волны, только разной длины.

Электромагнитная волна — распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле. Её излучают заряды, движущиеся с ускорением. Векторы и перпендикулярны друг другу и направлению распространения — волна поперечная, поэтому её можно поляризовать.

Длина волны и частота

— скорость в вакууме (одинакова для всех диапазонов); — длина волны, м; — частота, Гц; — период, с; — скорость в среде с показателем преломления
  1. : .
  2. : .
  3. Приёмник настроен на : .
  4. Среда с : .

При переходе в среду частота не меняется, а скорость и длина волны уменьшаются в раз.

Шкала электромагнитных излучений

радиоИКсветУФрентг.гамма 1 мм780 нм380 нм10 нм0,01 нм λ уменьшается → ν растёт
Природа всех диапазонов одна — различаются длина волны и частота
ДиапазонДлина волныИсточник
радиоволныот километров до ммколебательный контур, антенна
инфракрасное1 мм – 780 нмнагретые тела
видимый свет780 – 380 нмСолнце, лампы
ультрафиолет380 – 10 нмСолнце, кварцевые лампы
рентгеновское10 – 0,01 нмрентгеновская трубка
гамма< 0,01 нмядерные превращения

Пример: — это радиоволны.

Радиосвязь и радиолокация

Передатчикгенератор высокой частоты → модулятор (на несущую волну накладывают звуковой сигнал) → передающая антенна
Приёмникантенна → колебательный контур (настройка на нужную частоту, резонанс) → детектор (выделяет звуковой сигнал) → усилитель → динамик
радиолокация: — расстояние до цели, м; — время от посылки импульса до возвращения отражённого, с

: .

Делят пополам, потому что импульс проходит путь до цели и обратно.

Свойства волн и связь

  • Электромагнитная волна переносит энергию электромагнитного поля; векторы , и скорость взаимно перпендикулярны.
  • Частота волны задаётся источником и при переходе в другую среду не меняется.
  • В мобильной связи и радиолокации используют микроволновое (СВЧ) излучение — самые короткие радиоволны.
  • Радиосигнал модулируют, потому что низкочастотный звуковой сигнал сам почти не излучается антенной: его «сажают» на высокочастотную несущую волну.

Тема 8 · Физика

Геометрическая оптика

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Ложка в стакане с водой кажется сломанной, а в зеркале мы видим себя «за стеклом». Свет идёт прямо, но на границе двух сред отражается и преломляется — это и изучает геометрическая оптика.

Угол отражения равен углу падения: . Оба угла отсчитывают от нормали (перпендикуляра к поверхности). Падающий луч, отражённый луч и нормаль лежат в одной плоскости.

  1. Угол падения : угол между лучами .
  2. Угол между лучами : угол падения .

Плоское зеркало даёт мнимое, прямое, равное изображение, симметричное предмету: предмет в от зеркала — изображение тоже в за ним.

Угол падения — от нормали, а не от поверхности. Луч под к зеркалу имеет угол падения .

Преломление света

— угол падения, — угол преломления; — показатели преломления сред; — скорость света в вакууме; — скорость света в среде

В оптически более плотную среду (больше ) луч идёт ближе к нормали, в менее плотную — дальше от неё. Показатели: вакуум , воздух , вода , стекло , алмаз .

  1. Из воздуха: , → .
  2. : .

При переходе из более плотной среды в менее плотную, если угол падения , преломлённого луча нет — весь свет отражается:

Пример: , → . На этом работают световоды и оптическое волокно.

Тонкая линза

— фокусное расстояние; — расстояние от предмета до линзы; — от линзы до изображения; — оптическая сила, дптр ( в метрах); — увеличение; , — высота предмета и изображения

У собирающей линзы , ; у рассеивающей , . Мнимому изображению соответствует .

  1. , : , .
  2. , : , , .
  3. : .

Для оптической силы фокусное расстояние — в метрах: → .

Построение изображений

Достаточно двух лучей: луч, параллельный главной оптической оси, после линзы проходит через фокус; луч через оптический центр не преломляется.

FF2F2F предметизображение
: изображение действительное, перевёрнутое, уменьшенное (между и )
Положение предметаИзображение
действительное, перевёрнутое, уменьшенное
действительное, перевёрнутое, равное
действительное, перевёрнутое, увеличенное
мнимое, прямое, увеличенное (лупа)
рассеивающая линзавсегда мнимое, прямое, уменьшенное

Чем ближе предмет к фокусу, тем дальше и крупнее изображение. Действительное изображение всегда перевёрнуто, мнимое — прямое.

Коротко о лучах

  • Луч через оптический центр тонкой линзы идёт, не меняя направления.
  • Если предмет поместить точно в фокус собирающей линзы, лучи после неё идут параллельно — изображения нет.
  • Плоское зеркало даёт мнимое, прямое, равное по размеру изображение; рассеивающая линза — всегда мнимое, прямое, уменьшенное.
  • При переходе в оптически более плотную среду луч приближается к нормали; при угле падения больше предельного свет полностью отражается обратно в первую среду.

Тема 9 · Физика

Волновая оптика

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Плёнка бензина на луже переливается радугой, хотя бензин бесцветный. Свет отражается от верхней и нижней поверхностей плёнки, две волны встречаются и где-то усиливают, а где-то гасят друг друга. Это интерференция — доказательство того, что свет — волна.

Интерференция — сложение волн, при котором в одних точках они усиливают друг друга, а в других ослабляют. Интерферировать могут только когерентные волны — одинаковой частоты с постоянной разностью фаз.

Максимум и минимум

— оптическая разность хода двух волн, м; — длина волны, м; — порядок

Алгоритм: найти . Целое число — максимум (светлая полоса) порядка ; полуцелое (; ; …) — минимум (тёмная).

  1. , : — минимум.
  2. , : — максимум второго порядка.

Переведите и в одни единицы: .

Опыт Юнга

Свет проходит через две узкие щели — два когерентных источника. На экране видны чередующиеся светлые и тёмные полосы.

P d L
Светлые полосы на экране — максимумы, промежутки — минимумы; в точке разность хода
— расстояние между соседними максимумами (ширина полосы), м; — расстояние от щелей до экрана, м; — расстояние между щелями, м
  1. , , : .
  2. Обратно: , , : .

Дифракционная решётка

Дифракция — огибание волной препятствий; заметна, когда размер препятствия сравним с длиной волны. Дифракционная решётка — множество параллельных щелей.

— период решётки, м; — угол на максимум; — порядок спектра; — число штрихов на единицу длины
  1. , , : .
  2. штрихов на : .
  3. , : , значит (округляем вниз — не больше 1).

В спектре решётки красный свет отклоняется сильнее фиолетового — наоборот, чем в призме.

Дисперсия и поляризация

ДисперсияЗависимость показателя преломления от длины волны. У фиолетового света наибольший и наименьшая скорость в среде — призма отклоняет его сильнее всего. Порядок цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.
ПоляризацияСвет поляризуется при отражении и при прохождении через поляроид. Это доказывает, что свет — поперечная волна. Естественный свет после поляроида теряет половину интенсивности; если оси двух поляроидов перпендикулярны — свет не проходит совсем.

«Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан» — порядок цветов. В призме фиолетовый «ломается» сильнее, в решётке — красный.

Поляризаторы, призма, опыты

  • Первый поляроид — поляризатор, второй, которым проверяют поляризацию, — анализатор. Естественный свет после поляризатора становится плоскополяризованным, интенсивность падает вдвое. При параллельных осях свет проходит анализатор без дополнительного ослабления; при повороте анализатора от до интенсивность плавно убывает до нуля, при перпендикулярных осях свет полностью гасится.
  • При разложении призмой частота каждого цвета не меняется; если спектр снова собрать линзой, получится белый свет.
  • Дифракция — огибание светом препятствий и отклонение от прямолинейного распространения. Максимум интерференции — разность хода равна чётному числу полуволн, минимум — нечётному.
  • В опыте Юнга свет сначала пропускают через одну щель, чтобы две следующие щели стали когерентными источниками. При увеличении расстояния до экрана полосы становятся шире ().
  • Разность хода лучей, отражённых от тонкой плёнки, зависит от её толщины, показателя преломления и угла падения.

Тема 10 · Физика

Квантовая физика. Атом и атомное ядро

Потренироваться: задания по теме →

Простыми словами

Свет излучается и поглощается не непрерывно, а порциями — квантами (фотонами). Энергия одной порции тем больше, чем выше частота: фиолетовый фотон «сильнее» красного. Поэтому ультрафиолет выбивает электроны из металла, а яркий красный свет — может и не выбить.

— энергия фотона, Дж; — частота, Гц; — длина волны, м; — импульс фотона; — постоянная Планка;
  1. : .
  2. : .

Фотоэффект

уравнение Эйнштейна: — работа выхода, Дж; — максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов; , — красная граница; — запирающее напряжение, В;
  1. , : .
  2. : .
  3. : .
  4. На графике прямая пересекает ось частот в — это красная граница: .

Фотоэффект идёт только при . Красная граница и энергия электронов не зависят от интенсивности света; от интенсивности зависит лишь число электронов (ток насыщения).

Постулаты Бора

1. Атом находится только в стационарных состояниях с определёнными энергиями; в них он не излучает.

2. При переходе между уровнями излучается или поглощается фотон: . Переход вниз — излучение, вверх — поглощение.

n=∞0 n=4−0,85 n=3−1,51 n=2−3,4 n=1−13,6 эВ hν = 12,75 эВ
Переход в атоме водорода:

Спектры испускания и поглощения атомов линейчатые и индивидуальны для каждого элемента.

Атомное ядро

— массовое число (нуклонов), — зарядовое число (протонов), — нейтронов; — дефект масс; — энергия связи; соответствует

Медь : нуклонов , протонов , нейтронов . Изотопы — одинаковый , разный . Удельная энергия связи максимальна у ядер середины таблицы (около железа), поэтому энергия выделяется и при делении тяжёлых ядер, и при синтезе лёгких.

Распады и ядерные реакции

РаспадЧто вылетаетЧто с ядромПример
ядро гелия ,
электрон не меняется,
фотон и не меняются—

В любой ядерной реакции сохраняются суммарное массовое число (верхние индексы) и суммарный заряд (нижние). Неизвестную частицу находят вычитанием: : , — углерод.

закон радиоактивного распада: — начальное число ядер, — не распавшихся к моменту ; — период полураспада
  1. , , : , осталось .
  2. Распалось ядер.

Читайте вопрос: «сколько осталось» и «сколько распалось» — разные ответы. За два периода распадается не всё, а ядер.

Почему спектры линейчатые

  • Энергия атома принимает лишь дискретные значения (уровни), поэтому при переходах излучаются фотоны только определённых частот — спектр состоит из отдельных линий.