Билет № 5.

1. Механические колебания. Параметры, характеризующие механические колебания. Свободные и вынужденные колебания. Гармонические колебания. Резонанс.

Механическими колебаниями называют движения тел, которые точно (или

приблизительно) повторяются через равные промежутки времени. При­мерами

механических колебаний являются колебания математического или пружинного

маятников (рис. 1). Свободные (собственные) колебания совершаются под

действием внутренних сил колебательной системы, а вынужденные - под

действием сил, не входящих в колебательную систему. Колебательные движения

происходят, если: 1) сила, действующая на тело в любой точке траектории,

направлена к положению равновесия, а в самой точке равновесия равна нулю; 2)

сила пропорцио­нальна отклонению тела от положения равновесия. Для пружинного

маятника такой силой является сила упругости (FУПР = -k • x),

для математического - равнодействующая сил тяжести маятника и упругости нити

подвеса ( F = - m• g • x / l). Координата колеблющегося тела изменяется со временем по закону синуса и

графически представлена в виде синусоиды. Амплитуда (A) - наибольшее расстояние, на которое удаляется тело от положения равновесия.

Период (Т) - время одного полного колебания. Частота - число

колебаний за 1 секунду ( ). Период колебания определяют: для пружинного маятника Т = 2п^т/Н', для математического маятника.

2. Испускание и поглощение света атомами. Спектральный анализ.

Совокупность частот электромагнитных волн, которые присутствуют в излучении любого тела, называется спектром излучения.

Спектры бывают сплошные, линейчатые и полосатые.

Сплошные спектры дают все вещества, находящиеся в твердом или жидком состоянии. Сплошной спектр содержит волны всех частот видимого света и поэтому выглядит как цветная полоса с плавным переходом от одного цвета к другому в таком порядке: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый («Каждый охотник желает знать, где сидит фазан»).

Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном состоянии. Изолированные атомы всех веществ излучают свойственные только им наборы волн вполне определенных частот. Как у каждого человека свои личные отпечатки пальцев, так и у атома данного вещества свой, характерный только для него спектр. Линейчатые спектры излучения выглядят как цветные линии, разделенные промежутками. Природа линейчатых спектров объясняется тем, что у атомов конкретного вещества существуют только ему свойственные стационарные состояния со своей характерной энергией, а следовательно, и свой набор пар энергетических уровней, которые может менять атом, т. е. электрон в атоме может переходить только с одних определенных орбит на другие, вполне определенные орбиты для данного химического вещества.

Полосатые спектры создаются молекулами не связанными или слабо связанными друг с другом. Выглядят полосатые спектры подобно линейчатым, только вместо отдельных линий наблюдаются отдельные серии линий, воспринимаемые как отдельные полосы, разделенные темными промежутками.

Характерным является то, что какой спектр излучается данными атомами, такой же и поглощается, т.е. спектры излучения по набору излучаемых частот совпадают со спектрами поглощения. Поскольку атомам разных веществ соответствуют свойственные только им спектры, то существует способ определения химического состава вещества методом изучения его спектров. Этот способ называется спектральным анализом. Спектральный анализ применяется для определения химического состава ископаемых руд при добыче полезных ископаемых, для определения химического состава атмосфер планет; является основным методом контроля состава вещества в металлургии и машиностроении.

Спектральный анализ электромагнитного излучения звезд — единственный способ определения их химического состава. Кроме этого анализ спектров позволяет определять температуру звезд, скорость их движения.