Общие свойства гармонических колебаний. Задачи для самостоятельного решения

Физика колебаний Электромагнитные волны

Студенты учатся приводить примеры использования в технике волновых оптических явлений, объяснить принцип работы световодов, интерференционной оптики, дифракционных решеток, поляризационных фильтров, применить знания к объяснению особенностей распространения света в разных средах, изложить физические основы голографии.

Основные энергетические характеристики переноса энергии волнами (как упругими, так и электромагнитными) таковы:

a) Плотность потока энергии (количество энергии, переносимое волной в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны):

S(t) = W0(t)×V. (7.9)

б) Интенсивность волны (среднее по времени значение плотности потока энергии):

I = <S(t)> = <W0(t)>×V. (7.10)

При усреднении по времени плотности энергии волны учтем, что среднее по времени значение квадрата гармонической функции равно 1/2, поэтому, например, для электромагнитной волны – см. (7.8):

 I = E0B0/2mm0, (7.10,a)

где E0 и B0 – амплитудные значения напряженности электрического и индукции магнитного полей, соответственно.

 в) Векторы Умова (для упругих волн) и Пойнтинга (для электромагнитных волн):

 S(t) = W0(t)×V. (7.11)

В частности, вектор Пойнтинга можно записать в виде:

 S(t) = [EB]/mm0. (7.11,a)

 г) Средние по времени значения векторов Умова и Пойнтинга («векторная интенсивность»):

<S(t)> = <W0(t)>×V.  (7.12)

В частности, для электромагнитной волны Сильно неравновесные состояния Пока здесь все рассуждения проводились в рамках линейной термодинамики. Возникает вопрос: что будет, если стационарное состояние существует, но соответствует большому перепаду интенсивного параметра в пределах рассматриваемой системы, когда не имеет смысла вводить некоторое мыслимое равновесное состояние с фиксированным значением (скажем) То и, значит, описание процесса достижения стационарного состояния, а также процесса в стационарном состоянии нельзя выполнить в рамках линейной термодинамики с постоянными Lij и необходимо учитывать нелинейные процессы?

<S(t)> = [E0B0]/2mm0. (7.12,а)

д) Поток энергии волны через некоторую поверхность s и среднее по времени значение этого потока:

Ф(t) =  = ,  (7.13)

<Ф(t)> =  = . (7.14)

Здесь ds – вектор, модуль которого равен элементарной площадке ds, а направление совпадает с направлением нормали к этой площадке; Sn – нормальная к площадке ds составляющая вектора S.

Перейдем к конкретным задачам по рассматриваемой теме.

75. Определить постоянную распада и число атомов радона, распавшихся в течение суток, если первоначальная масса радона 10 г. Период полураспада изотопа радона 228 Rn86 3.8 суток.

76. Период полураспада цезия 137Cs55 26.6 года. Определить сколько процентов радиоактивного элемента распалось за 12 лет.

77. Период полураспада кобальта 60Co27 5.3 года. Определить какая доля первоначального количества ядер этого изотопа распадется через 10 лет.

78. Период полураспада изотопа йода 131J53 8 дней. Какое количество йода (в процентном отношении) останется через три недели.

79. На сколько процентов уменьшится активность изотопа йода 131J53 через 30 дней после начала распада. Период полураспада изотопа йода 131J53 8 дней.

80. Период полураспада изотопа углерода 14С6 5730 лет. За какое время активность этого изотопа уменьшится на 40%.

81. Вычислить энергию ядерной реакции:

 3He2 + 1n0 ® 3H1 + 1p1

82. Вычислить энергию ядерной реакции:

 27Al13 + 1n0® 27Mg12 + 1p1

83. Вычислить энергию ядерной реакции:

 33 S16 + 1n0® 33P15 + 1p1

84. Вычислить энергию ядерной реакции:

 2H1 + 7Li3 ®2 4He2 + 1n0

85. Вычислить энергию термоядерной реакции:

 3H1 +2H1 ® 4He2 + 1n0

 86. В какой элемент превращается 238U92 после трех a - распадов и двух b--превращений?

87. Вычислить дефект массы, энергию связи и удельную энергию связи для элемента 108Ag47.

88. Вычислить дефект массы, энергию связи и удельную энергию связи для элемента 24 Мg12.

89. Радиоактивное ядро, состоящее из 5 протонов и 5 нейтронов выбросило a - частицу. Какое ядро образовалось в результате a - распада? Определить дефект массы и энергию связи образовавшегося ядра.

90. Радиоактивное ядро, состоящее из 92 протонов и 143 нейтронов выбросило a - частицу. Какое ядро образовалось в результате a - распада?

Лабораторные занятия по дисциплине "Физика" проводятся в специально оборудованных лабораториях с применением необходимых средств обучения: лабораторного оборудования, образцов для исследований, методических пособий, компьютерных средств обработки результатов измерений. При выполнении лабораторных работ проводятся: подготовка оборудования и приборов к работе, изучение методики работы, воспроизведение изучаемого явления, измерение величин, определение соответствующих характеристик и показателей, обработка данных и их анализ, обобщение результатов.
Переменный ток