Физические законы механики Законы Кеплера Первое начало термодинамики Электромагнетизм Колебание и волны Геометрическая оптика Квантовые явления в оптике Водородоподобные системы в квантовой механике

Справочник по основным разделам физики

Дифракция на плоских и пространственных решетках. Дифракционная решетка с синусоидальной пропускаемостью. Оптическая фильтрация пространственных частот. Принцип голографии. Дифракция Фраунгофера на плоских и пространственных решетках. Условия Брэгга-Вульфа. Уравнения Лауэ. Спектрография рентгеновских лучей.

Водородоподобные системы в квантовой механике

Волновая функция положения электрона в атоме:

.

Потенциальная энергия взаимодействия электрона с ядром:

Уравнение Шредингера для электрона в атоме:

,

где т – масса электрона; Е – полная энергия электрона в атоме.

Магнитный момент атома:

.

­Магнетон Бора – единица элементарного магнитного момента, равная собственному (спиновому) магнитному моменту электрона;

l – орбитальное квантовое число, характеризующее эллиптичность орбиты электрона.

Квантование орбитального момента импульса:

.

Связь между магнитным моментом и орбитальным моментом импульса электрона: 

,

где – орбитальное гиромагнитное отношение.

Квантование спина электрона:

,

где s – спиновое квантовое число;

численное значение спина электрона .

Спиновое гиромагнитное отношение:

,

где   проекция спинового магнитного момента на ось z.

Принцип Паули – фундаментальный закон природы, согласно которому в квантовой системе две или более тождественные частицы с полуцелым спином не могут одновременно находиться в одном и том же состоянии:

Z (n, l, , ) = 0 или 1.

Физика атомного ядра

ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ ПРОЦЕССЫ

В соответствии со вторым началом термодинамики все мыслимые процессы могут быть разделены на два типа:

процессы, которые реально никогда не происходят, хотя не противоречат первому началу термодинамики (например, самопроизвольное охлаждение изолированного тела с эквивалентным увеличением его кинетической энергии);

процессы, которые могут быть реализованы.

Реальные же процессы, протекающие в изолированной системе, могут быть разделены на те, после протекания которых система может вернуться в исходное состояние (обратимые процессы) и на те, после протекания которых это невозможно (необратимые процессы). Используемые здесь понятия необходимо уточнить:

Изолированная система – совокупность тел (включая и воздействующие на них механизмы), на которую никаких внешних энергетических воздействий не производится, которая отделена от окружающих тел непроницаемой для тепла оболочкой, и полная энергия которой, в силу этого, не может ни возрастать, ни убывать; возможны лишь конструктивные воздействия на систему, не связанные с затратой энергии (задвигание заслонок, отвертывание кранов, устранение непроницаемых для тепла перегородок, сталкивание тела, лежащего на краю горизонтальной гладкой подставки и т. д.).

Обратимый процесс - процесс, переводящий изолированную систему из состояния А в состояние В, если процесс, имеющий единственным своим результатом возвращение системы из состояния В в А, возможен.

Необратимый процесс - процесс, переводящий изолированную систему из состояния А в состояние В, если процесс, имеющий единственным своим результатом возвращение системы из состояния В в А, невозможен.

Все реальные процессы – необратимы, но в разной степени (движение костяного шара, падающего с некоторой высоты на стальную плиту «почти обратимо», такое же движение шара из пластилина – «совершенно необратимо»). Обратимый процесс – идеализация реального процесса, это «граница» между необратимыми и невозможными процессами. Обязательное и достаточное условие обратимости процессов – их равновесность.

Цель дальнейшего рассмотрения – сравнение процессов в смысле их необратимости, то есть выявление меры их необратимости.

ПРЯМОЙ ЦИКЛ КАРНО

Рассмотрим более сложный циклический процесс – так называемый прямой цикл Карно. Он может быть реализован на установке, изображенной на Рис.2.

Установка конструктивно отличается от предыдущей наличием холодильника и теплонепроницаемых перегородок. Цикл состоит из четырех стадий:

1. Процесс 1Þ2 – изотермическое расширение, при котором газ, приведенный в тепловой контакт с нагревателем, получает от него количество теплоты Q, преобразуя его в равную по величине работу -А, совершаемую над входящим в систему механизмом (не представленным на рисунке), механическая энергия которого, вследствие этого, увеличивается на -А:


Справочник по основным разделам физики