Электрический ток в металлах Астрономия квантовая механика электромагнитная индукция Магнитные моменты атомов Особенности структуры электронных уровней в сложных атомах

Учебник физики Примеры решения задач и лабораторных работ

Статистический метод исследования и его связь с учением ди алектического материализма о соотношении случайности и необходи мости. Вывод уравнения молекулярно-кинетической теории идеальных газов для давления. Средняя кинетическая энергия молекул. Молекулярно-кинетическое толкование термодинамической температуры. Число степеней свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Закон Максвелла для распре деления молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплово го движения. Закон Больцмана для распределения частиц во внеш нем потенциальном поле. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. 

Пространственная скорость звезды - скорость, с которой звезда движется относительно Солнца.

Тангенцальная скорость звезды - составляющая пространственной скорости, направленная перпендикулярно лучу зрения.

Лучевая скорость звезды - составляющая пространственной скорости, направленная по лучу зрения.

Собственное движение звезды - скорость углового перемещения звезды на небесной сфере (m [‘’/год]). mmax = 10,3 ‘’/год (звезда Барнарда в созвездии Змееносца)

Эффект Доплера - изменение длины волны (или частоты), наблюдаемое при движении источника волн относительно их приемника.

Следствие эффекта Доплера: линии в спектре звезды, приближающейся к наблюдателю, смещены к фиолетовому концу спектра, а линии в спектре удаляющейся звезды - к красному концу спектра.

Dl - изменение длины волны при лучевой скорости звезды vr.

l0 - длина волны излучения неподвижной звезды.

с - скорость света.

Звезды движутся во все стороны от созвездия Лиры - к диаметрально расположенному созвездию Большого Пса.

 

Солнце движется к созвездию Лиры со скоростью около 20 км/с.

Относительно спиральных туманностей наше скопление вращается вокруг оси, проходящей через центр Млечного пути.


Физическая природа звезд.

Цвет, спектр и температура звезд.

У различных звезд максимум излучения приходится на разные длины волн.

Красные звезды 2000°-3000°К, красноватые 3500°-4000°К, желтые звезды »6000°К, белые 104-2´104°К, голубовато-белые 3´104-5´104°К.

Спектральные классы.

Спектр звезд: непрерывный с темными линиями поглощения, определяется свойствами атмосфер, в основном температурой и давлением.

d - карлик, g - гигант, с - сверхгигант.

Классы светимости.

Класс светимости

Название

Абс. звездная величина (M)

Ia+

Ярчайшие сверхгиганты

-10

Ia

Яркие сверхгиганты

-7,5

Ib

Нормальные сверхгиганты

-4,7

II

Яркие гиганты

-2,2

III

Нормальные гиганты

+1,2

IV

Субгиганты

+2,7

V

Карлики гл. последовательности

+4

VI

Субкарлики

+5

VII

Белые карлики

+15¸+13

Радиусы звезд.

Непосредственно измерены диаметры лишь нескольких звезд.

Остальные, например, так: L = 4pR2sT4

a Скорпиона (Антарес) - 750 радиусов Солнца (сверхгигант)

Сверхгиганты - диаметр порядка орбиты Юпитера.

Карлики - меньше Луны.

Массы звезд.

0,06Мсолн<Мзвезды<10Мсолн

Определяют по движению двойных звезд (их от 1/3 до 2/3):

Плотности звезд.

Гиганты и сверхгиганты плотность порядка 10-3кг/м3

Белые карлики 1010-1011кг/м3


Связь между физическими характеристиками звезд.

1. Диаграмма “спектр - светимость” (Э. Герцшпрунг, Г. Рассел).

По горизонтальной оси - спектральные классы (или температуры).

По вертикальной оси - светимости (или абсолютные звездные величины).

Точки на диаграмме группируются в пределах нескольких областей (последовательности).

Главная последовательность - с увеличением температуры растет светимость - от горячих сверхгигантов до красных карликов.

Сверхгиганты.

Гиганты.

Белые карлики.

Диаграмма дает возможность по спектральному классу определять светимость звезды - абсолютную звездную величину - а значит и расстояние до нее (по известной относительной звездной величине).

2. Соотношение “масса - светимость”. L  m4

Звезды различных последовательностей на диаграмме “спектр-светимость” удовлетворяют различным зависимостям “масса-светимость”. Белые карлики, например, гораздо массивней, чем можно было ожидать в соответствии с этой зависимостью.


Двойные звезды.

70% всех звезд является двойными или кратными (из двойных около 1/3 - кратные; известны шести- и семикратные звезды). Периоды обращения от долей суток до нескольких миллионов лет.

Оптически двойные звезды - звезды, проецирующиеся на небесную сферу на небольшом угловом расстоянии друг от друга (линейное расстояние между ними может быть весьма велико).

 Физически двойные звезды - две звезды, обращающиеся по эллиптическим траекториям вокруг общего центра масс под действием сил тяготения.

По методам наблюдения выделяют:

- визуально-двойные звезды (телескоп) (открыто 60тыс.; для 150 определены орбиты; для 80 они определены настолько надежно, что по ним можно расчитать массы звезд (это почти единственная возможность));

- спектрально-двойные звезды (периодические колебания или раздвоение спектральных линий) (периоды: 0,1084сут. < Т <59,8лет; открыто 3000, для 1000 расчитаны элементы орбит)

- затменно-двойные звезды (изменение блеска вследствие затмения одного компонента другим) (открыто 5000).

Определение масс двойных звезд.

Обобщенный закон Кеплера:

M1 и М2 - массы звезды и ее спутника

Т - период обращения спутника

А - большая полуось его орбиты

Мсолн и Мзем - массы Солнца и Земли

Тзем - сидерический период обращения Земли вокруг Солнца

а - большая полуось земной орбиты

Из механики:

А1 и А2 - большие полуоси эллипсов, описываемых звездами вокруг центра масс.

Т, А, А1 и А2 - измеряемые величины.

Это основной источник информации для установления зависимости “масса - светимость”.

Невидимыми спутниками звезд (выявляемыми по возмущениям в их движении) могут быть плотные карлики (Сириус А и Сириус В) или планеты (предположительно, планетарные системы) (напр., 61Лебедя, звезда Барнарда).

Если одна из звезд - звезда главной последовательности, а другая - сверхгигант с протяженной атмосферой - излучение первой сквозь атмосферу второй - детальная информация об атмосфере.

Происхождение - нет полной ясности - отвергнуты гипотезы деления и захвата - наиболее вероятна гипотеза одновременного образования.

Сколько витков имеет катушка, индуктивность которой L=1 мГн, если при токе I=1 А магнитный поток сквозь катушку Ф=2 мкВб?

Решение. Аналогично предыдущей задаче

.

Отсюда

.

Вычисляем:

.

7.(В.11.114). Площадь поперечного сечения соленоида с железным сердечником S=10 см2, длина соленоида l=1 м. Найти магнитную проницаемость m материала сердечника, если магнитный поток, пронизывающий поперечное сечение соленоида, Ф=1,4 мВб. Какому току I, текущему через соленоид, соответствует этот магнитный поток, если известно, что индуктивность соленоида при этих условиях L=0,44 Гн?

Решение. Так как , то

.

Вычисляем:

Тл.

По графику (см. рис. 5.5) находим напряжённость магнитного поля H=1700 A/м.

Так как , то .

Вычисляем:

.

Из формулы для индуктивности соленоида

определяем  число витков на единицу длины:

.

Напряжённость поля внутри длинного соленоида

.

Отсюда находим силу тока и подставляем в полученную формулу выражение для n, найденное ранее:

.

Вычисляем:

A.

Классическая молекулярно-кинетическая теория тёплоемкостей идеальных газов и ее ограниченность. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы (цикл). Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Энтропия. Энтропия идеального газа. Второе начало термодинамики. Статистическое толкование второго начала термоди намики. Отступление от законов идеального газа. Реальные газы. Уравнение Ван-Дер-Ваальса. Сравнение изотерм Ван-дер-Ваальса с экспериментальными. Критическое состояние вещества. Фазовые переходы 1 и II рода. Внутренняя энергия реального газа.
Теория Максвелла для электромагнитного поля