-дәріс  Тақырып 6 . Электромагниттік индукция. Максвель теңдеулері (1/–/–  сағ)

0


l
l
d
E







S
i
S
d
j
I
l
d
B




0
0


. 
. 
 
 
Электромагниттік индукция құбылысы  


l
i
l
d
E



, 













S
d
t
B
S
d
B
t
dt
d
S
i





, 






l
S
S
d
t
B
l
d
E




. 
Толық тоқ заңы мына түрде беріледі:  







S
S
S
d
t
E
S
d
j
l
d
B






0
0
0



. 
Максвелл теңдеуінің  интегралды түрі: 



S
V
dV
S
d
E


0
1


, 


S
S
d
B
0


, 






l
S
S
d
t
B
l
d
E




,
 






S
S
d
t
E
j
l
d
B





)
(
0
0


. 
Максвелл теңдеуінен электромагниттік толқындардың, фазалық 
жылдамдықпен таралуы алынады: 


с

. 
 
СӨЖ-ға арналған бақылау сұрақтары  (тақырып 6) [1,2,3,4] 
1.Ығысу тоғы.    
2.Құйынды электр өрісінінің ерекшелігі қандай? 
3. Максвеллдің қай теңдеуінен электр өрісініңөзгеруі құйынды магнит 
өрісіне байланысты? 
Қолданылған әдебиеттер 
1. 
Савельев  И.В.  Курс  общей  физики.  В 5 кн.  Кн.2.  Электричество  и 
магнетизм.  – М. 2001 г. 
2. 
Савельев  И.В.  Курс  физики.  В 3 т.  Т.2:  Электричество  и  магнетизм. 
Волны. Оптика. – М. 1988 г. 
3. 
Трофимова Т.И. Курс физики. – М. 2004 г. 
4. 
Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М. 1999 г. 
 
14-дәріс
 
4-Бөлім Тербелістер және толқындар 

Тақырып  1  Тербелістер (1/-/- сағ) 
Дәріс жоспары 
1. 
Тербелістердің негізгі сипаттамалары. 
2. 
Гармоникалық  тербелістің  дифференциялдық  теңдеуі.Тербелмелі 
контур.   3.Гармониялық  тербелістің  жиілігі,  амплитудасы  және  фазасы  қалай 
анықталады? 
4.Өшудің логарифмдік декременті дегеніміз не? 
5.Өшу  декрементімен  тербелістің  өшуімен  басты  ерекшелігі  қалай 
сипатталады? 
Тербелістердің негізгі түрлері.Основные типы колебаний: 
1.
 
Еркін (Өшетін және өшпейтін) 
2.
 
Еріксіз (под действием вынуждающей периодической силы) 
3.
 
Автотербелістер 
Егер 
sin  немесе cos заңы бойынша болатын тербелісті гармониялықө 
тербелістер деп атайды.  


0




t
Acos
x
.
 
 
Тербелістердің негізгі сипаттамалары:  

 
Амплитуда – физикалық  шамалардың  орташа  тепе-теңдік  мәнінен 
максимал ауытқуының модулі. 

 
Жиілік – бірлік уақыт ішіндегі толық тербелістер саны. 

 
Циклдік жиілік – 


2

. 

 
Период – толық бір тербелістің уақыты,яғни тербелістердің қайталануының 
минимал уақыт аралығы   



2
1


T
. 
Сеіппелі маятник – абсольттік серіппеге ілінген массасы жүк,серпімділік 
күші әсерінен гармоникалықтербеліс жасайды  
0
2
2


x
m
k
dt
x
d
2
2
dt
x
d
m
kx


 ,  или           
 
Серіпелі  маятник үшін циклдік жиілік 
m
k


,  тербеліс периоды 
k
m
T

2

. 
Тербелмелі жүйедегі жылдамдықпен үдеу: 




2
/
0
0















t
cos
A
t
sin
A
x
, 


A

max
. 


0
2









t
cos
A
x
a


2
max

A
a

, 
. 
Тербелмелі контур – это цепь, содержащая индуктивность и ёмкость. В 
колебательном контуре периодически меняются заряд, напряжение на 
конденсаторе и сила тока в контуре. Колебания сопровождаются взаимными 

превращениями энергий электрического и магнитного полей. Тербелмелі 
контурдағы гармониялық тербелістің дифференциялдық теңдеуі 
0
2


q
q


.
 
Тербелмелң  контур үшін циклдік жиілік 
,
1
LC


  тербеліс периоды  
LC
T

2

. 
В реальной колебательной системе есть силы сопротивления: 
x
r
r
F
c






. 
Өшетін тербелістің дифференциалдық теңдеуі: 
x
m
x
r
kx





, 
0



x
m
k
x
m
r
x


, 

2

m
r
2
0


m
k
 , 
, 
мұнда 

 
– өшу коэффициенті. 
0
2
2
0



x
x
x




, 


0
0






t
cos
e
x
x
t
. 
 
Егер сыртқы күштің жиілігі жүйенің еркін тербелісінің меншікті жиілігіне 
сәйкес келсе,тербеліс амплитудасы артады.Бұл құбылыс резонанс деп аталады. 
Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары. 
1.
 
Математикалық,  физикалық  және  пуржиналық  маятниктің  тербеліс 
периоды массаға тәуелдіма?  
2.
 
Тербелістің бастапқы фазасы нені сипаттайды? 
3.
 
Бір бағыттағы екі тербелістердің қосылуы. 
4.
 
Резонанас құбылысы және оның механикалық жүйеге әсері. 
  
 
15-дәріс 
Тақырып 2  Толқындар (1/–/–  сағ) 
Дәріс жоспары: 
1.
 
Толқын  ұзындығы.  Әр  түрлі  ортадағы  акустикалық  толқындардың 
жылдамдығы. 
2.
 
Доплер эффект. 
3.
 
Электромагниттік толқындар. 
 
Толқындар-уақыт өтіміне қарай тербелістердің кеңістікке таралуы. 
Серпімді толқындар –механикалық ауытқулардың серпімді ортадағы 
таралуы. 
Қума толқын – таралу бағыты, ортаның бөлшектерінің тербеліс бағытымен 
сәйкес келетін толқын. 

Толқындық теңдеу  
)
(
)
,
(
0






kx
t
Acos
t
x
. 
Изотоптық ортадағы таралу толқынның теңдеуі 
.
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
t
z
y
х
















 
Тұрғын толқын теңдеуі 
t
cos
х
Acos
t
x




2
2
)
,
(

. 
Электромагниттік толқындар – өзгермелі электромагниттік өріс. 
Электромагниттік толқынның бар екендігі  Максвелл теңдеуінен көрінеді. 
Электромагниттік толқынның фазалық жылдамдығы 


с

. 
Электромагниттік  өрістің  ортаның  диэлектрлік  тұрақтысымен  және 
магниттік өтімділігі арасындағы байланыс  
H
E
0
0



. 
Электромагниттік  өрістің  энергиясының  тығыздығының  векторы  Умова - 
Пойнтинга. 
 
H
E
S




 
Студенттердің дербес жұмысының бақылау тапсырмалары. 
1.
 
Көлденең және қума толқындар. 
2.
 
Толқындық фронт және толқындық бет. 
3.
 
Жазық және сфералық толқын теңдеуі. 
4.
 
Фазалық және топтық толқын жылдамдығы. 
 
 
3-семестр 
 
Дәрістердің  қысқыша жазбасы. 
 
Дәріс №1 
 
Тақырып  1.Оптика. Геометриялық оптика.(1/1/1 сағ) 
Дәріс жоспары 
1. Абсолюттік және салыстырмалық сыну көрсеткіші. 
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 шағылу 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  аяғы да  жарықтың  табиғаты  туралы  екі  түрлі  ғылыми 
н
түсінік  болды.  О ардың  біреу жарықтың  то қындық  теорияс
жарықтың 
л
і 
л
ы, 
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  ткенде  жарық  жылдамдығы  өзгереді.  Сонда  бірінші  ортаға  қарағанда 
ө
екінші  орта  тыгыздау  болса,  жарық  жылдамдығы  артады.  Корпускулалық 
теория  бойынша  жарықтың  сыну  көрсеткіші  (п)  жарықтың  екінші  ортадағы 
жылдамдықтың бірінші ортадағы жылдамдықтың қатынасына тең. 
лқындық теңдеуі. 
ың ағын тығыздығы 
4 Дипольдің сәле шығаруы. 
Дәріс №2 
Тақ
ндық оптика.(1/1/1) 
ріс ж
ардың интерференциясы. 
 
 
СӨЖ бақылау тапсырмалары. 
Тақырып 1.1. Электромагниттік өріс үшін то
1.
 
Электромагниттік толқындардың қасиеті. 
2.
 
Электромагниттік энергиян
3.
 
Умова-Пойнтинг векторы. 
.
 
 
 
ырып 2. Толқы
Дә
оспары 
1.
 
Жұқа қабыршақтардағы интерференция. 
2.
 
Когерентті толқынд
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


 
 
 
СӨЖ бақылау тапсырмалары. 
1.
 
Уақыттың когеренттілігі. 
2.
 
Интерферометрлер. 
3.
 
Ньютон сақиналары қалай алынады? 
 
Дәріс №3 
 
Тақырып 3. . Толқын дифракциясы.(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 
10

кристалды 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,

СӨЖ бақылау тапсырмалары. 
1.
 
Френел белдеулері. 
2.
 
Фраунгофер және Френель дифракцисы. 
3.
 
Векторлық диаграмма әдісі. 
 
Дәріс №4 
 
Тақырып 4.Заттардағы электрмагниттік толқындар.(1/1/1) 
 
Дәріс жоспары 
1.
 
Жарық дисперсиясы. 
2.
 
Поляризация жазықтығының айналуы. 
3.
 
Жарықтың жұтылуы. Вавилов-Черенков жарықтың сәулеленуі. 
Заттың    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. 

жүктеу/скачать 1,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: