Физика. Теория. Методика. Задачи - Демков В.П.
Скачать (прямая ссылка):
Пренебрегая активным сопротивлением участка, определить частоту тока, при
которой сопротивление участка будет равно нулю.
505
Рис. 14.63
Рис. 14.64
14.68. Для неразветвленной цепи переменного тока (рис. 14.64) со-
противления равны: R = 3 Ом, XL = 6 Ом, Хс = 2 Ом. Определись полное
сопротивление цепи и коэффициент мощности. \
14.69. В неразветвленной цепи переменного тока (рис. 14.64)
напряжения на участках цепи соответственно равны: TJR = 40 В, UL = 80 В,
Uc = 50 В. Определить напряжение между точками А и В цепи и коэффициент
мощности.
14.70. Спираль нагревателя электрического чайника имеет индуктивность
L = 30 мГн и активное сопротивление R = 30 Ом. В каком случае и во
сколько раз быстрее закипит вода в чайнике: а) при включении в цепь
переменного напряжения ?/=311 cos ю/, где ю = 314 рад/с, или б) при
включении в цепь постоянного напряжения (7= 311 В?
ГЛАВА,1У
ОПТИКА. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
§15. Геометрическая и волновая оптика
Способность видеть чрезвычайно важна, так как именно зрение позволяет нам
получать значительную часть информации о внешнем мире. Как мы видим? Что
представляет собой нечто, называемое нами светом, и каким образом с его
помощью нам удается видеть явления, которые мы наблюдаем? Каковы законы
распространения света? Что происходит при взаимодействии света с
веществом? Исследование этих и других проблем, связанных с изучением
природы света и его свойств, составляет содержание раздела физики,
называемого оптикой.
Видимый свет составляет только небольшую часть широкого спектра явлений
одной природы, причем разные части этого спектра характеризуются разными
значениями определенной физической величины. Эту величину называют длиной
волны. Свет с большой длиной волны относят к области инфракрасных волн,
далее, по мере уменьшения длины волны, идет область видимого света, затем
- ультрафиолетовая область. За ультрафиолетовой областью начинаются
рентгеновские лучи, затем жесткое излучение, потом у-излучение и так ко
все меньшим значениям величины, которую мы назвали длиной волны. На самом
деле между разными областями нет никаких границ, природа их не создала.
Разделение света по разным диапазонам и, конечно, сами названия этих
диапазонов весьма условны.
В зависимости от соотношения длины волны (как позже увидим, длина волны
обратно пропорционально связана с ее энергией) с характеристиками
приборов, с помощью которых изучают такие волны, выделяют три области, в
которых возможны разные приближения при изучении законов оптики. Область,
где длина волны мала по сравнению с размерами приборов и энергия волны
меньше чувствительности приборов, изучают в приближении так называемой
геометрической оптики. Когда же длина волны становится сравнимой с
размерами прибора, а энергия по-прежнему мала, используется приближение
волновой оптики. И наконец, для коротких длин волн, когда их энергия
велика, свет рассматривают с точки зрения фотонной (квантовой) теории
(см. §17).
Геометрическая оптика
Простейшие оптические явления, например возникновение теней и получение
изображений в оптических приборах, могут быть поняты в рамках
геометрической оптики. В основе формального построения пос-
507
ледней лежат четыре закона, установленные опытным путем: 1) закон
прямолинейного распространения света; 2) закон независимости световых
пучков; 3) закон отражения и 4) закон преломления света.
Согласно закону прямолинейного распространения, свет в прозрачной
однородной среде распространяется по прямым линиям. Опытным
доказательством этого закона могут служить резкие тени, отбрасываемые
непрозрачными телами при их освещении точечными источниками света, т.е.
источниками, размеры которых малы по сравнению с размерами освещаемого
тела и расстоянием до него (рис. 15.1).
Закон независимости световых пучков состоит в том, что распространение
всякого светового пучка в среде совершенно не зависит от того, есть в ней
другие пучки света или нет, т.е. световой пучок, прошедший через какую-
либо область пространства, выходит из нее таким же, независимо от того,
заполнена она другим светом или нет. При совместном распространении
нескольких световых пучков происходит их наложение друг на друга без
каких-либо взаимных искажений.
В действительности в природе часто наблюдаются отступления от законов
прямолинейного распространения и независимости световых пучков. Впервые
общий принцип, наглядно объясняющий законы поведения света, был предложен
Ферма и получил название принципа наименьшего времени'. свет выбирает из
всех возможных путей, соединяющих две точки, тот путь, который требует
наименьшего времени для его прохождения. Поэтому, когда мы смотрим на
заходящее Солнце, нам кажется, что Солнце еще над горизонтом, хотя оно на
самом деле уже зашло. Это связано с тем, что земная атмосфера вверху
более разрежена, чем вблизи поверхности Земли, и свет распространяется по
кривой (рис. 15.2) таким образом, чтобы дойти до нас за наименьшее время.
