Пән бойынша тапсырмаларды орындау және тапсыру кестесі

қ 
жұмыстард
ы қорғау 
ика 
және 
тұрақты  тоқ» 
бөлімі 
бойынша 
тереңдетіп 
оқу 
ікті 
Машықтану 
есептерін 
шығару 
«Электростат
ика 
және 
тұрақты  тоқ» 
бөлімі 
бойынша 
тереңдетіп 
оқу 
 10-15 
апта  Күнде-
ікті 
15 апта 
Аттестациял
ық  модуль 
№ 3 
«Электростат
ика 
және 
тұрақты  тоқ» 
бөлімі 
бойынша 
тереңдетіп 
оқу 
 14 
апта 
Белгілен
-ген 
мерзімд
е 
14 апта 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Дәріс жинағы 
ДӘРІС №1 
Бөлім 1 ОПТИКА 
 
Тақырып  1.2. Сәулелік (геометриялық) оптика туралы түсінік  
(1/1/1/1 сағ
). 
Дәріс жоспары 
1. Абсолюттік жәненосительный показатели преломления. 
2. Сыну және шағылу заңы.  
3. Толық шағылу.  
4. Фотометрия.  

Оптикада  жарық  сәулесінің  табиғаты  мен  қасиеттері  жэне  олардың  затқа 
өтетін  эсерлері  қарастырылады.  Оптиканың  негізгі  заңцары  болып  мыналар 
саналады: 
1)  Сэуленің түзу сызық бойымен таралуы. 
2)  Шағылу заңы. 
3)  Сыну заңы. 
4) Толық шагалу заңы. 
1) Шағылу: Екі ортаның шекарасына түсетін 
шағылатын  сэулелер  және  екі  сэуле  ортасынан 
өтетін  шекараға  түсетін  перпендикуляр  бір 
жазықгықта  жатады.  Түсу  бұрышы  шағылу 
бұрышына тең болады. 
а - түсу бұрышы, Р - сыну бұрышы 
2)  Екі  ортаның  шекарасына  түскен  сәуле 
және  сынған  сәуле  ортаның  шекарасына  түскен, 
екі сэуленің ортасынан өтетін перпендикуляр бір 
жазықтықта жатады. 
 
 
ХҮІІ ғасырдың аяғында жарықтың табиғаты туралы екі түрлі ғылыми түсінік 
болды. 
Олардың 
біреуі 
жарықтың 
толқындық 
теориясы, 
жарықтың 
корпускулалық 
теориясы. 
Жарықтың 
корпускулалық 
теориясын 
тұжырымдаған И.Ньютон (1672 ж.). Бұл теория бойынша жарқырауық денелердің 
ұшып  шыққан  жарық  бөшектерінің  ағыны.  Корпускула - бөлшек  деген  ұғым, 
яғнижарық  бөлшектері  инерция  заңына  ұқсас  түзу  сызықтық  бойымен  таралады. 
Осыдан, ягни айнаға түскен жарық бөлшектің шағылу бұрышы түзу бү-рышына тең. 
Екі  ортаның  шекарасында  жарықтың  сыну  себебі  жарық  бөлшектері  екінші 
ортаның бөлшектеріне тартылады. Соның салдарынан бірінші ортадан екінші ортаға 
өткенде жарық жылдамдығы өзгереді. Сонда бірінші ортаға қарағанда екінші орта 
тыгыздау  болса,  жарық  жылдамдығы  артады.  Корпускулалық  теория  бойынша 
жарықтың  сыну  көрсеткіші  (п)  жарықтың  екінші  ортадағы  жылдамдықтың 
бірінші ортадағы жылдамдықтың қатынасына тең. 
 
Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары. 
Тақырып 1.1. Электромагниттік өріс үшін толқындық теңдеуі. 
1. 
Электромагниттік толқындардың қасиеті. 
2. 
Электромагниттік энергияның ағын тығыздығы 
3. 
Умова-Пойнтинг векторы. 
4. 
Дипольдің сәле шығаруы. 
 
 
ДӘРІС №2 
Тақырып 1.3 Жарық толқындарының қасиеті (1/1/1/1 сағ). 
Дәріс жоспары 
1. 
Жұқа қабыршақтардағы интерференция. 
2. 
Когерентті толқындардың интерференциясы. 
3. 
Ньютон сақинасы. 
4. 
Бірдей қалыңдық жолағы. 

5. 
Оптиканың жарықталынуы. 
 
Сабын  көпіршігіне  суға  тамған  мұнай  кілегейіне  күн  сэулесі  түскенде  олардың 
беттері қызыл - жасылды болып тұрады. 
Интерференция  жарықтың  дифракция  құбылысы  Максвель  теориясы  бойынша 
жарық  электромагнитік  толқынның  дербес  түрі.  Осылар  жарықтың  толқындық 
теориясың мақұлдады. Мұндай жолақтың түрлі - түсті болуы көпіршік пен сұйыққа ақ 
жарық түскендіктен боды, яғни жұқа пленканканың қабыршық бетіне монохрамат бір 
түсті жарық түсі, онда аралары күңгірт жолақ пен ашық бір түсті жолақатар байқалып, 
олардың жарықталуы бірдей болмайды. 
Олай болса, осындай ашық жэне күңгірт жолақтардың пайда болуы жұқа пленка 
беттермен  шағылган  жарық  толқындары  бірінен - бірі  қосылысқанда  олардың 
бірінен - бірі элсіреті себебінен болады. 
Фазалар  айырымы  уақытқа  байланысты  өзгермейтін  толқындар  когоренттік 
толқындар деп аталады. Осындай толқындар шығаратын көздер когорентті көздер деп 
аталады. Когорентті жарық толқындары ғана интерференциялық көріністер бере алады. 
Жарық  толқындарын  интерференциялық  шарттарына  олардың  жиіліктерінің 
бірдей  жэне  фазалық  айырымының  уақытқа  байланысты  тұрақты  болуы  жатады. 
Осындай шарттарды тек монохромадты жарық толқындары ған қанағаттандырады. 
 Когорентті жарық толқындарының интерференциясы.
 
 
 
Паралель  жарық  көзі  екі  тесігі  бар  экранға  түседі.  Содан  соң  С
1
  және 
С
2
тесіктерден  өткен  жарық  екінші  экранға  түседі.  Гюгенс  принципі  бойынша 
бірінші экранның тесігі сфералық толқындардың жаңа көзі болып табылады. Сөйтіп, 
фазлары  бірдей  амплитудасы  өзара  тең  толқындар  екінші  экранның  бетінде 
қосылады.  Т  нүктесінде  қосылған  қосылған  толқынның  фазалық  айырымы  Р 
нүктесіне дейін жүргізілген жолдар айырымына байланысты болады. 
1
2
r
r



 
Тербеліс амплитудасы Р нүктесінде косинус теориясы бойынша табылады. 
А
2
=
 


1
2
2
1
2
2
2
1
cos
2





A
A
A
A
Қорытындысында амплитуда макчимал мэнге ие болады. А = 2 А 
Сондықтан  интерференция  кезіндегі  мах  шарты  жолдар  айырымына 
байланысты. 
n



2
1
2


;     
n
r
r
k

2
)
(
1
2




;   
n
k
/
2


 
2
/
2
)
(
1
2

n
r
r




; 
 
12
.
0


 
Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары
. 
1. 
Уақыттың когеренттілігі. 
2. 
Интерферометрлер. 
3. 
Ньютон сақиналары қалай алынады? 

 
ДӘРІС №3 
Тақырып 1.4.. Толқын дифракциясы  (1/1/1/1 сағ). 
 
 
Дәріс жоспары. 
1. 
Бір саңылаудағы дифракция.  
2. 
Тордағы дифракция. 
3. 
Кеңістік торындағы дифракция. 
Жарықтың сызықтық тараудан ауытқу құбылысы - дифракция. 
Гюгенс  принципіне  Френельдің  қосылуы.  Толқындық  беттің  әрбір  нүктесінің 
айналасында  пайда  болатын  элементар  толқындар  бірімен - бірі  қосылып 
интерференцияланады.  Қортқы  сыртқы  орауыш  бетте  толқынның  біршама 
интенсивтілігі байқалады. 
Френельдің зоналық схемасы: 
8 жарық көзінен жарық толқындары таралып, сфералық толқындар түзеді. Сол 
беттің біреуі п болсын. Енді жарық толқынның С - нүктесіндегі эсерін анықтау үшін 
Френель  пікірі  бойынша  толқындық  бетті  бірнеше  дөңгелек  зонаға  бөлеміз.  Ол 
үшін С - нүктесін центр етіп алып, М бетке 
 
 
бірнеше сфера сызамыз. Сонда көршілес сфералар радиустары бір - бірІнен 
айырымы жарық толқынына, яғни А/2 - ге: 
 
Сонда  бұл  сфералар  толқындық  бетті  бірнеше  сигменттер  мен  зоналарға 
бөледі.  Көршілес  зонаның  сэйкес  нүктесінен  С  нүктесіне  келген  жарық 
тербелістерінің  жолдар  айырымы  А/2 - ге  тең,  ягни  олар  С  нүктесіне  жеткенде 
фазалар  қарама - қарсы  болады.  Радиусы  ең  қысқа  шеңбермен  шектелген  зона  ең 
қысқа  зона  деп  аталады.  Оған  көршілес  бірінші,  екінші,  үшінші  зоналар  болып 
есептелінеді. Жуықтап алғанда барлық зоналардың аудандары бірдей. 
2
1
dS
dS

 
Егер  жарық  бір  саңылаудан  емес  қатарлас  бірнеше  саңылаудан  өткізілсе, 
онда  байқалатьш  дифракциялық  жолақгар  енсіз  және.  жарығырақ  болады.  Олай 
болса,  бірдей  өзара  параллель  орналасқан  саңылаулар  жиынтығы дифракциялық 
тор деп аталады. 
Тордың мөлдір саңылауларының ені: 
AB=CD=EF=a;
 
мөлдір емес аралықтары:  ВС = DЕ =b; 
а + b = d; 

d-  дифракциялық  тордың   тұрақтысы   немесе 
периоды. 
 
Барлық  саңылаулардан  бастапқы  бағытқа  ф  бұрыш  жасай  параллель 
шоқтарында тұрған линзалардан бас фокус жазықтығының бір Т(-) -де жиналады. 
Яғни  экрандағы  Т(-) -нің  жарықталынуы  сол  дифракциялынған  шоқтар 
қосылғандағы интерференция нэтижесіне байланысты. 
 
Фазалар  айыпымы  көршілес  саңылауладан  таралған  жарық  шоқтарының  сәйкес  екі 
шеткі сәулесінің жол айырымына байланысты болады.
 


sin
sin
)
(






d
b
a
 
 
Егер  жол  айырымы  жарты  толқынның  жұп  санына  тең  болса,  ф  бағыты  бойынша 
таралған  көршілес  жарық  шоқтары  қосылғанда  бірін  бірі  күшейтеді  де  дефракциялық 
жолақ жарық болады. Дефракцияланған монохромад күшеуі шарты 



k
k
d




2
2
sin
 
Толқын  ұзындығы  А = 10 м  немесе  ІАмстрем  (А°)  рентген  сәулелері  кристалды 
10

өткенде  дифракциялық  құбылыс  байқалуы  керек.  Атомдардың  бір-бірінен  қашықтығы 1 
А°  кристал.  Бұл  жағдайда  көлемдік  дифракция  ток  қызметін  атқарады.  Осы  пікірдің 
математикаиық тркырымын М. Лауэ шығарған болатын.
 


k
d

 sin
2
 
к = 1,2,3,
 

Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары. 
1. 
Френел белдеулері. 
2. 
Фраунгофер және Френель дифракцисы. 
3. 
Векторлық диаграмма әдісі. 
 
ДӘРІС №4 
Тақырып 1.5. Заттардағы электрмагнит өрісі (1/1/1/1 сағ). 
Дәріс жоспары 
1. 
Жарық дисперсиясы. 
2. 
Поляризация жазықтығының айналуы. 
3. 
Жарықтың жұтылуы. Вавилов-Черенков жарықтың сәулеленуі. 
Затгың    сыну    көрсеткіші    заттың    электр    өтімділігімен    мынадай 
байланыстары болады:
 


n
 
Заттың   сыну көрсеткішінің жарық толқын ұзындығына X тэуелділігі 
жарық дисперсиясы деп аталады.
 
)
(

f
n

 
 
Жарық толқындары ұзарғанда, яғни тербеліс жиілігі азайғанда сыну 
көрсеткішінің кемуі қалыпты дисперсия деп аталады. 
Ал жарық толқыны қысқарғанда, яғни тербеліс жиілігі артқанда сыну 
көрсеткіші анамаль дисперсия деп аталады. 
Заттың  сыну  көрсеткішінің  өзгеруін  толқын  ұзындығына  өзгеруі 
байланысы заттың дисперсиясы деп аталады. 
Анамаль дисперсия жарықтың жұтылу жолақтары айқын білінетін газдар 
мен  буларда  өткенде  білінеді.  Анамаль  дисперсия 1901 ж.  американдық 
физик Вуд, орыс физигі Рождественский 1912 ж. зерттеді. 
Жарық сызықтардан түзілген спектр сызықтық деп аталады. 
Жеке  кескіндерінің  аралары  бірігіп,  жалпақ  түсті  жолақ  спектр  пайда 
болса, оны тұтас вектор деп атайды. 
Сызықтық  спекторды  дара  атомдар  береді.  Спекторлық  сызықтардық 
әрқайсысы  белгілі  бір  толқын  ұзындығына  сәйкес  келеді.  Сызықтық 
спекторды инартті метал булары береді. 
 Вавилов-Черенков жарықтың сәулеленуі.
 
Совет физигі 1931 жылы академик Вавилов басшылығымен жүргізілген 
эксперементтерде  жүргізілген  жарықтың  фазалық  жылдамдығынан  үлкен 
тұрақты  жылдамдықпен  қозғалған  жағдайда  жарық  толқындық  болатанын 
анықгады. Черенков радийден шыққаг гамма сэулелер өткенде ерітінділердің 
жарық  шығаруын  зерттей  отырып  гамма  сэулелер  өткенде  еріткіштердің 
өздері  де  элсіздеу  жарық  шығаратынын  байқады.  Бұл  жарықты  гамма 
сэулелер  эсерінен  сұйықтың  атомдарынан  бөлініп  шыққан  шапшаң  электр 
шығаратындығын дәлелдеді. Б^л жарық алға қарай 1 бағытпен таралады. 
Совет физигі Франк, Талм 1937 ж. бұл құбылысты теория түрінде толық 
түсіндірді.  Электрон  көрсетілген  бағытта  и  жылдамдықпен  қозгалып  бара 

жатсын.  Электрон  өріс  эсерінен  жолдардың  молекулалары 
поляризациялынады жэне жарық толқын шығарады. 
 
Толқындық бейне конус тэрізді болып, оның төбесінде электрон тұрған 
болады. 
Сфералық  толқындардың  таралу  бағытымен  электрон  қозғалысы 
багытының арасында Ө бұрышы пайда болады. 
vn
c
v
n
e



cos
 
п ортаның сыну көрсеткіші 
с вакуумдагы жарық жылдамдығы 
Жарық толқындарының энергиясы сол затқа енуіне байланысты кемуін 
жарықтың жұтылуын айтамыз. 
Егер  біртекті  заттың  бетіне  түскен  монохромад  жарық  шоғырының 
интенсивтілігі  Іо  болса,  оның  сол  заттан  өткеннен  кейінгі  интенсивтілігі I 
мына теңцеу арқылы анықталады. 
І=I
п
-е
l

 
Бугер-Лангер заңы е=2.71 

 - жұтылу коэффициенті , l - заттың қалыңцығы 
 
 
 
 
 
Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары. 
1. 
Поляризацияланған  жарықты  талдау.  Жартылай  және  тортен  бір 
толқын пластикасы. 
2. 
Дисперсияның электрондық теориясы. 
3. 
Дисперсиялық призма. 
 
Дәріс №5 
Бөлім 2 Кванттық физика. 
Тақырып 2.1 Жылулық сәуле шығару  (1/1/1/1 сағ). 

Дәріс жоспары 
1. Абсолют қара дененің сәле шығару мәселелері. 
2. Квант гипотезасы және Планк формуласы. 
3. Жылулық сәуле шығару заңдары. 
Тақырып 2.2. Кванттық теория идеясының тәжірибеде негізделуі  
4. Фотоэффект.  
5. Комптон эффектісі. 
6. Атомның сызықтық спектрі 
7. Бор постулаттары. Сәйкестік ұстаным. 
 
Дененің энергетикалық жарықтануы 
жарқырау беттің бір 
өлшемнен шығатын сәуле ағынымен өлшенеді. 
t
r

Сәулелену тығыздығы: 
r
dE
S t d
T
изл


 

 
. 
Сәуле  шығарғыштықтың  қабілетін    энергетикалық  жарықталынумен 
байланысы; 
R
r d
T





0
. 
  Дененің жұтылу қасиетінің коэффициенті. 




E
E
погл
пад
 
 
. 
Дененің шағылу қасиетінің коэффициенті. 
 




E
E
отр
пад
 
 
. 
Дененің өткізу қасиетінің коэффициенті:. 
ад
п
 
рох
п
 
E
E




. 
 
Абсолют қара дененің спектрлік сэуле шығарғыштық қабілеті ол сэуленің 
толқын ұзындығы л мен температурасына тэуелді болады.
 
 
4
0
,
T
d
T
f
R
Э







 
 
Неміс ғалымы Кирхгоф 1859 ж. термодинамика зандарына сүйеніп дененің 
сэуле  шығарғыштық  қабілетін  гл  сэуле  шығарғыштық  қабілетіне  бл  қатынасы 
дененің табиғатына қатысты болмай барлық денелерге бірдей, сәуле ұзындығы л 
мен температурасына тэуелді, универсал функция болады деп қорытынды жасады.
 
 
r
r
r
r
f
T
c
r
T
T
T
T
T
T
T
T
n















,
,
,
,
,
,
,
,
...
,





 





 





 






 

1
2
3
8
   
 
 

табиғатта  толқын  ұзындығына  байланыссыз  барлық  сэулелерді  жұтатын 
абсолют  қара  дене  кездеспейді,  сондықтан  практикада  дененің  сәуле 
жұтқыштық қабілеті дэл 1-ге тең болмайды (0< б <1) 
Стефан -Больцман және Вин заңдары.
 
Белгілі  бір  температурада  абсолют  қара  денені  эртүрлі  толқын 
ұзынд
  қабілетін  эксперименттік 
ығына  сэйкес  салыстырса  сэуле  жұтқыштық
қтардан байқауға болады.
 
қисы
 
Т  температура  артқан  сайын  әрбір  қисықгың  тах  қысқа  толқындар 
алқабына қарай ығысады. Абсолют қара дененің толық жарқырауы: 
 
4
0
,
T
d
T
f
R
Э






 

1847  ж.  неміс  физигі  Вин (1864-1928 жж)  термодинамика  және 
электродинамика заңцарына сүйене отырып жоғарыда айтылған функциясын 
мах  мэніне  сәйкес  келетін  толқын  ұзындығыны   температураға  тэуелділік 
ң
заңын
 
  ашты.  Абсолют қара  дененің  спектрлік  сэуле  шығарғыштық  қабілетінің 
тах мэніне сэйкес келетін толқын ұзындығы оның абсолют температурасына кері 
пропорционал: 

max

b
T
 
 
Вин  заңының  негізінде  сэуле  шығаратын  денелердің  өте  жоғары 
температураларын өлшеу эдісі табылады, ол үш н арнайы приборлар арқылы тах 
і
энергияға  сэйкес  холқын  ұзындығын  біле  отырып  арқылы  температурасын 
анықтайды
эне
қын
. Күн сәулесінің .тах 
ргияға сәйкес тол
 ұзындығы 
5
1
max
T
C
R


 
Жарықтың кванттық теоремасы.
 
М.  Планк (1858ж-1947ж) 1900 ж.  жарық  үздік-үздік  белгілі  бір  мөлшерде 
энергия
  кванттары  түрінде  шығарады  деп 
  потенциалдары  немесе  энергия
жоры
 пропорционал. 
п, энергия кванты тербеліс жиілігіне
E=hv=hc/

 
Сэулелену  пропорционал  түрінде  шығатын  болғандықтан  энергия 
осцеляторы  тек  арнаулы  дискретт
  ғана  қабылдайды.  Планк 
і  мәндерді
ұсынған  болжамды  жылулық  сэу
ланктік  теоремасының  негізі 
леленудің  п

ретін
к
де  қарап ' және  статисти алық  физика  зақдарын  пайдалана  отырып 
абсолют  қара  дененің  температураға  тэуелділігін  дұрыс  көрсетіп  формула 
қорытып  ығарды. 
ш
 
u
hc
T
hc
kT




,


2
1
2
2
рКХ
 
e
1
К - Больцман тұрақгысы 
С - вакуумдағы жа
дамдығы 
рық жыл
Планк  формуласы  арқылы  алдындағы  графикте  көрсетілген  қисықтарын 
толы
  ол  эксперименттер  нэтижесімен  сэйкес 
қ  түсіндіруге  болады  және
келе
 заңцарымен сэйкес келеді. 
  заттың 
бетіне элетрондардың бөлініп шығу құбылысы. 
аңдары. 
 заңы
ді. Сол сияқты Вин, Стефан-Больцман
 
Фотоэффект 
 
Сыртқы  фотоэффект  дегеніміз  жарықтардың  әсерінен
 Фотоэффект з
1
.
 Қанығу тоғының күші (фотоэлектондардың саны) бетіне түскен 
жарық сәулесінің интенсивтілігіне (жұтылған жарық энергиясына) 
пропорционал. 
2  заңы. 
Фотоэлектрондардың  бастапқы 
  максимал  жылдамдығы
жарықтың интенсивтілігіне тәуелді емес, жарықтың тербеліс жиілі
металл бетінің қ
 
гіне және 
асиетіне тәуелді.
 
 
 
 
 
 
3 заңы. 
Әрбір заттың өзінің фотоэффектісінің қызыл шекарасы бар  
 
Энштейн  теңдеуі.
  Әрбіпбір  электрон  бір  ғана  фотонның  энергиясын 
жұта
ғару 
жұмысына
ғ
 электронның кинетикалық энериясына айналады. 
ды.  Осы  энергияның  бір  бөлігі  металдан  электрондарды  бөліп  шы
, қал ан бөлігі
2
2
max


m
A
h
вых


 

жүктеу/скачать 1,7 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: