Шпаргалка по "Физике"

Отношение синуса угла падения (α) луча к синусу угла преломления (γ) при переходе луча из среды A в среду B называется относительным показателем преломления для этой пары сред.

Показа́тель преломле́ния вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде .

Показатель преломления  зависит от свойств вещества и  длины волны излучения, для некоторых  веществ показатель преломления  достаточно сильно меняется при изменении  частоты электромагнитных волн от низких частот до оптических и далее, а также  может еще более резко меняться в определенных областях частотной  шкалы.

Для измерения коэффициента преломления используют ручные и  автоматические рефрактометры. При  использовании рефрактометра для  определения концентрации сахара в  водном растворе прибор называют Сахариметр

 

 

 

 

 

15 искажение изображения в оптических системах. Виды, исправление

Аберрации оптических систем (уклонение), искажения, погрешности  изображения, формулируемых оптическими  системами. Аберрации оптических систем проявляются в том, что оптические изображения не вполне отчетливы, не точно соответствуют объектам, или  оказываются окрашенными. Наиболее распространены следующие виды аберраций  оптических систем: сферическая – недостаток изображения, при котором испущенные одной точкой объекта световые лучи, прошедшие вблизи оптической оси системы, и лучи, прошедшие через отдаленные от оси части системы, не собираются в одну точку: кома – аберрация, возникающая при косом прохождении световых лучей через оптическую систему. Если при прохождении оптической системы сферическая световая волна деформируется так, что пучки лучей, исходящих из одной точки объекта, не пересекаются в одной точке, а располагаются в двух взаимно перпендикулярных отрезках на некотором расстоянии друг от друга, то такие пучки называются астигматическими, а сама эта аберрация – астигматизмом. Аберрация называемая дисторсией, приводит к нарушению геометрического подобия между объектом и его изображением. К аберрациям оптических систем относится также кривизна поля изображения. 
 
Оптические системы могут обладать одновременно несколькими видами аберраций. Их устранение производят в соответствии с назначением системы; часто оно представляет собой трудную задачу. Перечисленные выше аберрации оптических систем называются геометрическими. Существует еще хроматическая аберрация, связанная с зависимостью показателя преломления оптических сред от длины волны света.  
Хроматическая аберрация - это довольно распространенная оптическая проблема, которая возникает тогда, когда объектив не может передать все цветовые лучи на одну фокальную плоскость, либо разные цветовые лучи фокусируются на разных точках одной фокальной плоскости. Причиной возникновения хроматических аберраций является то, что линза объектива обладает дисперсией, то есть, световые волны различного цвета проходят сквозь нее с разной скоростью. На практике это проявляется в том, что изображение получается размытым, а вокруг некоторых объектов образуется цветная «бахрома» - контур красного, зеленого, желтого или фиолетового цвета. Последнее особенно заметно при съемке высококонтрастных сцен.

В идеале объектив должен фокусировать все световые волны в одной  точке, там, где находится так  называемая минимальная геометрическая область рассеяния. В действительности же, коэффициент преломления является различным для волн разной длины, а значит, волны разного цвета  пересекаются в разных точках одной  плоскости или в разных плоскостях. Результатом этого и становится возникновение аберрации того или  иного типа. Различают два основных вида аберрации: продольная (хроматизм  положения) и поперечная (хроматизм  увеличения). Рассмотрим каждый из них  более подробно.

Осевая аберрация

Продольная или осевая аберрация возникает тогда, когда  волны разной длины, проходя сквозь объектив, фокусируются в разных плоскостях. Вследствие этого на фотографии и  появляются цветные контуры вокруг объектов, посторонние цветные пятна  и полосы. Данную проблему можно  попытаться решить путем затемнения линзы диафрагмой – для этого следует уменьшать значение апертуры в настройках аппарата. Попробуйте поэкспериментировать с настройками – и вы увидите, что одна и та же фотография будет заметно меняться в зависимости от выбранных параметров.

Поперечная аберрация

Хроматизм увеличения или  поперечная аберрация возникает  тогда, когда волны различной  длины фокусируются в разных точках одной фокальной плоскости. На практике это обычно выражается в появлении  цветной бахромы по контуру объектов. Нередко искажается цвет по углам  изображении, однако, в отличие от осевых аберраций, поперечные никогда не проявляются в центре фотографии. В наибольшей степени искажения такого типа характерны для широкоугольных объективов и «рыбий глаз». В отличие от продольных аберраций, поперечные нельзя устранить путем уменьшения диафрагмы. Зато с ними можно довольно успешно бороться при пост-обработке фотографий, например, в программе Adobe Photoshop или Lightroom. Некоторые производители фототехники предлагают специальное программное обеспечение для редактирования фотоматериалов.

 

 

Устранение  тех или иных видов аберраций  обычно производится в соответствии с назначением оптической системы. Перечисленные А. о. с. называют геометрическими. Несовершенства изображения в оптических системах связаны также с волновой природой света. Они возникают из-за дифракции света на диафрагмах, оправах линз и т. п. Влияние дифракции обычно невелико по сравнению с другими А. о. с. Существует ещё хроматическая аберрация, связанная с зависимостью показателя преломления от длины волны света, в результате чего при немонохроматическом свете (см. Монохроматический свет) изображения оказываются окрашенными.

 

 

 

16 Радиоактивный распад, виды

Радиоактивным распадом будем называть такой процесс, при котором ядро из начального состояния  переходит в конечное состояние  с меньшей энергией. 
   

Удалось установить, что основные виды радиоактивного распада: альфа и бета-распад происходят согласно следующему правилу смещения:

Альфа-распад

При альфа-распаде излучается α-частица (ядро атома гелия). Из вещества с количеством протонов Z и нейтронов N в атомном ядре оно превращается в вещество с количеством протонов Z-2 и количеством нейтронов N-2 и, соответственно, атомной массой А-4: (Z^A)X→(Z-2^(A-4))Y +(2^4)He. То есть происходит смещение образовавшегося элемента на две клетки назад в периодической системе.

Пример α-распада: (92^238)U→(90^234)Th+(2^4)He.

Альфа-распад –  это внутриядерный процесс. В составе тяжелого ядра за счет сложной картины сочетания ядерных и электростатических сил образуется самостоятельная α-частица, которая выталкивается кулоновскими силами гораздо активнее остальных нуклонов. При определенных условиях она может преодолеть силы ядерного взаимодействия и вылететь из ядра.

Бета-распад

При бета-распаде излучается электрон (β-частица). В результате распада одного нейтрона на протон, электрон и антинейтрино, состав ядра увеличивается на один протон, а электрон и антинейтрино излучаются вовне:   (Z^A)X→(Z+1^A)Y+(-1^0)e+(0^0)v. Соответственно, образовавшийся элемент смещается в периодической системе на одну клетку вперед.

Пример β-распада: (19^40)K→(20^40)Ca+(-1^0)e+(0^0)v.

Бета-распад –  это внутринуклонный процесс. Превращение претерпевает нейтрон. Существует также бета-плюс-распад или позитронный бета-распад. При позитронном распаде ядро испускает позитрон и нейтрино, а элемент смещается при этом на одну клетку назад по периодической таблице. Позитронный бета-распад обычно сопровождается электронным захватом.

Гамма-распад

Кроме альфа и бета-распада существует также гамма-распад. Гамма-распад – это излучение гамма-квантов ядрами в возбужденном состоянии, при котором они обладают большой по сравнению с невозбужденным состоянием энергией. В возбужденное состояние ядра могут приходить при ядерных реакциях либо при радиоактивных распадах других ядер. Большинство возбужденных состояний ядер имеют очень непродолжительное время жизни – менее наносекунды.

Также существуют распады с эмиссией нейтрона, протона, кластерная радиоактивность и некоторые  другие, очень редкие виды распадов. Но превалирующие виды радиоактивности это альфа, бета и гамма-распад.

Правило смещение,

 
АЛЬФА - РАСПАД

 
-альфа-частица (ядро атома гелия) 
- характерен для радиоактивных элементов с порядковым номером больше 83.- обязательно выполняется закон сохранения массового и зарядового числа. 
- часто сопровождается гамма-излучением.

Реакция альфа-распада:

При альфа-распаде одного химического элемента образуется другой химический элемент, который в таблице Менделеева расположен на 2 клетки ближе к её началу, чем исходный.  
Физический смысл реакции:  
в результате вылета альфа-частицы заряд ядра уменьшается на 2 элементарных заряда 
и образуется новый химический элемент.

Правило смещения:

При бета-распаде одного химического элемента образуется другой элемент, который расположен в таблице  Менделеева в следующей клетке за исходным (на одну клетку ближе к концу таблицы).

 
БЕТА - РАСПАД

- бета-частица (электрон). 
- часто сопровождается гамма-излучением. 
- может сопровождаться образованием антинейтрино 
( легких электрически нейтральных частиц, обладающих большой проникающей способностью). 
- обяэательно должен выполняться закон сохранения массового и зарядового числа.

Реакция бета-распада:

 
Физический смысл реакции:  
 
нейтрон в ядре атома может превращаться в протон, электрон и антинейтрино, 
в результате ядро излучает электрон.

Правило смещения: