ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Взаємоіндукцією називають виникнення електрорушійної сили в одному контурі при зміні напрямку і сили струму в сусідньому контурі.

Це явище використовується в трансформаторах, які складаються із двох контурів – первинної і вторинної обмоток, намотаних на залізне осердя (рис. ІV.4). Кінці первинної обмотки під’єднуються до джерела змінного струму, внаслідок чого навколо неї виникає змінне магнітне поле. Тому у вторинній обмотці виникає ЕРС індукції, числове значення якої може бути більшим або меншим від величини ЕРС джерела струму, залежно від співвідношення кількості витків в обмотках. Якщо у вторинній обмотці кількість витків n2 більша ніж n1 у первинній обмотці, то трансформатор підвищувальний, у протилежному випадку – понижувальний.

Рис. ІV.4

Число К, рівне відношенню ЕРСЄ2у вторинній обмотці до ЕРСЄ1у первинній обмотці (відношенню кількості витків у вторинній обмотці n2 до їх кількості n1 у первинній обмотці), називають коефіцієнтом трансформації трансформатора.

(або ). (ІV.9)

Для підвищувальних трансформаторів К > 1, а для понижувальних К < 1.

Трансформатори використовуються у величезній кількості електротехнічних пристроїв. Наприклад, при передачі електроенергії на великі відстані для зменшення витрат у лініях електропередач на нагрів провідників, використовують підвищувальні трансформатори (К > 1). При цьому у високовольтних лініях передач напруга може сягати десятків і сотень тисяч вольт, а сила струму відносно мала. Більшість побутового і промислового обладнання розраховане на використання напруги 220 В та 380 В. Тому біля кожного великого промислового підприємства, населеного пункту стоять понижувальні трансформатори, що знижують напругу до відповідних значень, необхідних для живлення споживачів.

ІV.5. Електромагнітні хвилі

Згідно з теорією Максвелла змінне електричне поле породжує змінне магнітне поле.

Розповсюдження коливань напруженостей електричного і магнітного полів у просторі називають електромагнітною хвилею.

У вакуумі електромагнітні хвилі розповсюджуються зі швидкістю с = 300 тис . (Це є найбільша можлива швидкість у природі.)

Електромагнітні хвилі є поперечними хвилями, у яких напруженості Е електричного поля і Н магнітного поля коливаються у взаємно перпендикулярних площинах і перпендикулярні напрямку розповсюдження хвилі (рис. ІV.5).

 

Рис. ІV.5

Частота коливань ν, довжина хвилі λ, період коливань Т, швидкість срозповсюдження коливань зв’язані співвідношенням:

. (ІV.10)

Під дією електричного поля переміщуються заряди, а під дією магнітного поля – струми, що знаходяться в електромагнітному полі, тобто таке поле може виконувати роботу. Це означає, що електромагнітне поле має енергію. Енергію електромагнітної хвилі визначають за формулою:

, (ІV.11)

де h – стала Планка (h = 6,63 ·10-34 Дж · с ).

Залежно від частоти ν (довжини хвилі λ), електромагнітні хвилі мають різні властивості і по-різному взаємодіють з речовинами (заломлюються на границі середовищ, поглинаються, відбиваються тощо). Тому їх умовно поділяють на різні види, що утворюють шкалу електромагнітних хвиль – радіохвилі, інфрачервоне, видиме, ультрафіолетове, рентгенівське та гамма-випромінювання.

Радіохвилі (ν = 3 · 104 – 3 · 1012 Гц) використовують для здійснення радіозв’язку, радіомовлення, телебачення, радіолокації, інфрачервоні хвилі (3 · 1012 – 4 · 1014 Гц) чинять теплову дію, завдяки видимому випромінюванню (4 · 1014 – 7,5 · 1014 Гц) живі істоти бачать навколишні предмети; ультрафіолетове випромінювання (7,5 · 1014 – 3 · 1016 Гц) чинить бактерицидну дію; рентгенівське випромінювання (3 · 1016 – 3· 1019 Гц) використовують для вивчення структури речовин; гамма випромінювання (ν > 3 ·1019 Гц) викликає іонізацію молекул, утворення електронно-позитронних пар, використовується при лікуванні онкозахворювань тощо.

 

V. Оптичні явища

V.1 Природа світла

Світло – це складний електромагнітний процес, який в одних явищах проявляє хвильові, а в інших – корпускулярні (квантові) властивості.Складність природи світла полягає в тому, що в жодному процесі неможливо виявити одночасно хвильові та корпускулярні властивості світла. Хвильові властивості світла проявляються в таких явищах, як інтерференція, дифракція, поляризація, а в процесах випромінювання та поглинання світло проявляє свої корпускулярні властивості і веде себе як потік особливого роду частинок (корпускул), названих фотонами.

З хвильової точки зору, світло – це електромагнітні хвилі з довжинами хвиль від 0,4 мкм до 0,77 мкм, які діють як специфічний подразник на людське око. Світло з однією довжиною хвилі називають монохроматичним. Біле світло складається з різних довжин хвиль, кожній з яких відповідає певний колір (червоний, зелений, синій тощо).

З точки зору корпускулярної (квантової) теорії світло – це потік квантів (фотонів), що являють собою неподільні порції електромагнітної енергії. Тобто, один фотон може бути випромінений чи поглинутий атомом або молекулою при відповідному електронному переході. Але в природі не існує процесів, заяких фотон передав би тільки частину своєї енергії речовині. Енергія фотона залежить від частоти відповідної світлової (електромагнітної) хвилі і виражається формулою:

Е = hn,

де h – стала Планка (h = 6, 63×10-34 Дж×с), n – частота світлової хвилі відповідного діапазону.

До речі, остання формула виражає тісний зв’язок корпускулярних та квантових властивостей світла.

 

V.2 Заломлення світла

При неперпендикулярному падінні світла на границю розділу двох середовищ змінюється напрямок його розповсюдження (змінюється напрямок променів). Це явище називають заломленням світла. Воно має місце, якщо швидкості світла в середовищах не однакові. Зв’язок між кутами α падіння і кутами γ заломлення променів на границі розділу двох середовищ та швидкостями v1 і v2 в них дається законом заломлення. Нагадаємо, що кут падіння α – це кут між падаючим променем і перпендикуляром до границі розділу середовищ в точці падіння променя, а кут заломлення γ –кут між цим же перпендикуляром і заломленим променем (рис.V.1).

 

Рис. V.1

Закон заломлення формулюється так:

Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення дорівнює відношенню швидкості світла в першому середовищі до швидкості світла в другому середовищі і є величиною сталою, яку називають відносним показником заломлення n21 середовища, куди переходить світло, відносно середовища, з якого воно падає на границю розділу:

. (V.1)

Середовище, в якому швидкість світла більша порівняно з іншим середовищем, називається оптично менш густим, а середовище, де вона менша, порівняно з іншим, – оптично більш густим.

Із формули (V.1) випливає, що при переході світла із оптично більш густого середовища в оптично менш густе, тобто коли v2 > v1,то sin γ > sin α і кут заломлення γбільший кута падіння α (рис. V.2). Якщо в такому разі збільшувати кут падіння α, то буде збільшуватись і кут заломлення γ(відношення синусів цих кутів повинно залишатись сталим числом n21) і при деякому куті падіння α, кут заломлення γ стає рівним 90˚.

Кут падіння α = А, при якому кут заломлення γ дорівнює 90˚, тобто коли заломлений промінь співпадає з границею розділу середовищ, називається граничним кутом падіння світла.

Отже , при світло у друге середовище не переходить і це явище називають повним внутрішнімРис. V.2

відбиваннямсвітла.

При α = А формула (V.1)набуває вигляду:

.

Враховуючи, що sin 90˚ = 1 маємо:

. (V.2)

Визначаючи в експериментах значення А, за формулою (V.2) знаходять відносний показник заломлення n21 другого середовища відносно першого. Якщо другим середовищем є розчин сухої речовини, то швидкість v2 в ньому, а значить і показник заломлення n21 залежить від концентрації розчину. Тому, визначаючи показник заломлення, отримують інформацію і про концентрацію розчину.

Для визначення показників заломлення і концентрації сухих речовин в розчинах використовують рефрактометри різної конструкції, в основі принципу дії яких лежить явище повного внутрішнього відбивання світла. Це явище використовується також у світловодах, що широко застосовуються у медицині, техніці та інших галузях.

V.3 Дисперсія світла

Числове значення швидкості світла в середовищі, а значить і показник заломлення, залежать як від речовини середовища, так і від довжини λ світлової хвилі.

Залежність показника заломлення середовища від довжини λ світлових хвиль називається дисперсією світла.

Якщо світловий промінь, що складається із світлових хвиль з різною довжиною λ (наприклад, біле світло), переходить із одного середовища в інше, то, внаслідок дисперсії, хвилі з різними значеннями λ після Рис. V.3

границі розділу середовищ

розповсюджуються в різних напрямках. Таким чином, складне випромінювання розкладається на спектр монохроматичних хвиль, кожна із яких у випадку видимого світла має певний колір. Це явище особливо чітко проявляється, коли біле світло пропускають через тригранну призму із прозорої речовини (наприклад, скляну) (рис. V.3).

За набором довжин монохроматичних хвиль (за видом спектра), що випромінюються тілом, та їх інтенсивністю отримують якісну та кількісну інформацію про хімічний склад тіла і міжмолекулярні взаємодії в ньому. Для цього використовують спектрометри і спектрографи, в основі принципу дії яких лежить явище дисперсії.

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти