Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
элементы релятивисткой механики) ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
В 1905 г. А. Эйнштейн сформулировал новую теорию, в корне ломающую “очевидные” представления – специальную теорию относительности (СТО), которая применима к инерциальным системам отсчета и основана на двух постулатах: 1. Все физические явления протекают одинаково в любых инерциальных системах отсчета (принцип относительности). 2. Скорость света в вакууме не зависит от направления его распространения и от движения источника (принцип постоянства скорости света). Скорость света не складывается со скоростью источника по преобразованиям Галилея, а это означает, что неверны сами преобразования Галилея: Вместо них Эйнштейн использовал преобразования Лоренца, которые для систем отсчета, изображенных на рисунке имеют вид: ; Y΄ = Y; Z΄ = Z; ; где ; с – скорость света в вакууме; v – скорость подвижной системы; X΄, Y΄, Z΄ и t΄ – координаты и время в подвижной системе. Скорость света – недостижимый предел скоростей для всех тел, имеющих отличную от нуля массу покоя. Следствия из СТО: 1. Длина тел в разных системах отсчета. Размер тела, движущегося относительно инерциальной системы отсчета уменьшается в направлении движения в раз, т.е. лоренцево сокращение длины тем больше, чем больше скорость движения:
где – длина тела в подвижной системе отсчета; l – длина тела в неподвижной системе отсчета. 2. Длительность событий в разных системах отсчета. Длительность события, происходящего в некоторой точке, наименьшая в той инерциальной системе отсчета, относительно которой эта точка неподвижна. Следовательно, часы, движущиеся относительно инерциальной системы отсчета, идут медленнее покоящихся часов, т.е. ход часов замедляется в системе отсчета, относительно которой часы движутся.
Важно представить себе равноправность систем: укорачиваются размеры, и возрастает длительность событий при увеличении скорости движения системы отсчета, в которой рассматриваются объекты. Эти размеры и длительность относительны. Кроме кинематических характеристик изменяются и динамические, такие как масса, импульс и энергия:
, где m0 – масса покоя (масса материальной точки в неподвижной системе).
E = E0 + T или mc2 = m0c2 + T, где E0 = m0c2 – энергия покоя (энергия в неподвижной системе); T – кинетическая энергия тела в подвижной системе. Ясно, что выражение: E = mc2 представляет собой некоторую энергию материального тела, движущегося со скоростью V относительно данной системы отсчета. Её называют полной энергией материальной точки. Мы получили закон взаимосвязи массы и энергии, установленный Эйнштейном в 1905 г.: всякий объект, масса которого m, имеет соответствующую полную энергию Е – один из основных законов природы. Полная энергия тела в данной системе отсчета складывается из её энергии покоя E0 и кинетической энергии Т.
Световое давление.
рис.1
В 1873 г. Максвелл, исходя из представлений об электромагнитной природе света, предсказал, что свет должен оказывать давление на препятствия. Это давление обусловлено силами, действующими со стороны электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля волны на заряды в освещаемом теле. Пусть свет падает на проводящую (металлическую) пластину. Электрическая составляющая поля волны воздействует на свободные электроны с силой
Fэл =q·E,
где q - заряд электрона. E - напряженность электрического поля волны.
Электроны начинают двигаться со скоростью V (рис.1) Так как направление Е в волне периодически меняется на противоположное, то и электроны периодически изменяют направление своего движения на противоположное, т.е. совершают вынужденные колебания вдоль направления электрического поля волны. Магнитная составляющая В электромагнитного поля световой волны действует с силой Лоренца
Fл = q·V·B,
направление которой в соответствии с правилом левой руки совпадает с направлением распространения света. Когда направления E и B меняются на противоположные, то изменяется и направление скорости электрона, а направление силы Лоренца остается неизменным. Равнодействующая сил Лоренца, действующих на свободные электроны в поверхностном слое вещества, представляет собой силу, с которой свет давит на поверхность.
рис.2
1- зеркальное крылышко 2- зачерненное крылышко 3-зеркало 4-шкала для измерения угла поворота 5-стеклянная нить
Давление света может быть объяснено и на основе квантовых представлений о свете. Как указано выше, фотоны обладают импульсом. При столкновении фотонов с веществом часть фотонов отражается, а часть поглощается. Оба процесса сопровождаются передачей импульса от фотонов к освещаемой поверхности. Согласно второму закону Ньютона, изменение импульса тела означает, что на тело действует сила светового давления Fдав. Отношение модуля этой силы к площади поверхности тела равно давлению света на поверхность: P = Fдав/S (5). Существование давления света было экспериментально подтверждено Лебедевым. Прибор, созданный Лебедевым, представлял очень чувствительные крутильные весы. Подвижной частью весов являлась подвешенная на тонкой кварцевой нити легкая рамка со светлыми и темными крылышками толщиной 0.01 мм. Cвет оказывал разное давление на светлые (отражающие) и темные (поглощающие) крылышки. В результате на рамку действовал вращающий момент, который закручивал нить подвеса. По углу закручивания нити определялось давление света.
Величина давления зависит от интенсивности света. С ростом интенсивности растет число фотонов, взаимодействующих с поверхностью тела, и, следовательно, импульс, получаемый поверхностью. Мощные лазерные пучки создают давление, превышающее атмосферное.
Энергия Масса фотона Импульс фотона Закон Стефана — Больцмана Me = σ T 4; σ = 5.67 * 10 − 8 [Вт/м^2*k^2] Me = σλ T 4; λ - коэфф поглощения для серых тел Закон смещения Вина ; b = 2.9 * 10 − 3 [м * к] Спектральная плотность излучательности
Фотоэффект § Уравнение Эйнштейна для фотоэфекта h ν = Avihoda + eUzad eUzad - кинетическая энергия электрона, вышедшего из металла § Красная граница фотоэффекта § Энергия фотона Ε f = h ν энергия фотона Ε f = mfc 2 § Импульс фотона Давление света § Зеркальная поверхность § Черная поверхность Эффект Комптона λ - до рассеивания λ' - после рассеивания Θ - угол, на который рассеивается фотон Комптоновская длина волны Длина волны де Бройля
|