Лекции по Концепциям Современного Естествознания (КСЕ)

Э. Нуттер в 20-е гг. XX века установил связь между законами сохранения и свойствами природы и времени. В то же время А.А. Фридман разработал на основании симметрии пространства и времени теорию возникновения Вселенной.

Законы сохранения связаны с математической теорией групп, применяемой в квантовой механике, которая и постулировала дискретность времени и пространства.

Волновая концепция в естествознании.

Волны звука, на воде, механические колебания, колебания струны, колебания в земной коре, электромагнитные волны.

Основные свойства волн:

  1. Все волны обладают конечной скоростью. Скорость распространения волн зависит от среды.
    • Скорость света в вакууме – 300000 км/с
    • Звук при 0°С, Р=1 атм – 330 м/с
  2. Все виды волн обладают импульсом.
  3. Движение волн подчиняется принципу суперпозиции.
  4. Все волны переносят энергию.

Любая колеблющаяся система, независимо от её физической природы, называется осциллятор.

· Существуют колебания с постоянной амплитудой – незатухающие.

· С точки зрения кинематики бывают периодические и непериодические колебания.

· По способу возбуждения бывают собственные и вынужденные.

· По направлению распространения – продольные и поперечные.

Продольные – сжатие и растяжение пружины, забивание гвоздя, распространение звука, кроме распространения в твердых телах. Человеческое ухо воспринимает звуковые колебания от 16 до 20000 Гц.

Поперечные волны – частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны. Например, колебание струны, в твердых телах даже звук распространяется поперечно (все волны в твердых телах поперечны), электромагнитные волны.

В природе встречаются плоские и трехмерные волны. Звуковые волны являются трехмерными, электромагнитные – плоскими.

06 лекция

Когда плоская волна попадает на препятствие, она преломляется – это явление дифракции.

Ф Гримальди (1665) впервые описал дифракцию.

Т. Гук и Х. Гюйгенс, XVII век – придерживались теории эфира.

Одна из работ Гюйгенса – «Трактат о свете».

Принцип Гюйгенса: Каждая точка среды, до которой доходит волна, является в свою очередь центром одной из элементарных вторичных волн, огибающая которых становится волновой поверхностью в следующий момент времени.

Гюйгенс доказал, что дифракция проявляется, если длина (диаметр) препятствия меньше или равен длине волны.

Идеи Гюйгенса были доработаны Френелем, он же дошёл до открытия интерференции. Интерференция – сложение двух или более волн одинакового периода, которые сходятся в одной точке. При наложении амплитуд может давать интерференционные максимумы и минимумы. Главным условием интерференции является когерентность волн (фиксированная разность фаз и одинаковая частота). Для наблюдения интерференции света требуется наличие двух волн от одного источника, но с геометрической разностью хода.

Явление интерференции наблюдается как для продольных, так и для поперечных волн любого типа.

Один из способов наблюдения – дифракционная решетка – решетка с 2000 штрихов на 1 мм. Даёт очень высокую разрешающую способность и используется для спектрографов. В сейсмологии при помощи дифракционной решетки улавливают смещение до 10-6 м. Интерференция применяется в просветленной оптике для уменьшения бликов и потерь энергии. В современных перископах сейчас проходит до 85-90% световых волн, раньше это число не превышало 30%.

Голография – голос (олос) (греч.) – полно, целиком.

Создана Габором в 1947-м году.

Дополнение от автора конспекта:

Голография -

особый фотографический метод, при котором с помощью лазера регистрируются, а затем восстанавливаются изображения трехмерных объектов, в высшей степени похожие на реальные. Такая фотографическая запись называется голограммой. При освещении лазером голограмма формирует изображение, которое представляет собой точную копию исходного трехмерного объекта и обнаруживает все свойства таких объектов, например изменение перспективы при перемещении наблюдателя. Метод голографии, применяемый в основном для регистрации информации, которую несет свет, отражающийся от некоего объекта или проходящий сквозь него, пригоден отнюдь не только для видимого света. Теоретически этот метод приложим ко всем другим волновым явлениям – звуковым волнам, сверхвысокочастотному, инфракрасному, рентгеновскому и электронному излучению. Этим и объясняется тот интерес, который вызывает голография; однако из-за практических трудностей ее пока не удалось применить к электронам и в рентгеновской области спектра.

Суть метода голографии.

Перейти на страницу: 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Немного больше об экологии

Эстетика и экология городской среды
Город может сделать человека больным. Город может сделать человека здоровым. Многое в нашем городском окружении зависит, казалось бы, от мелочей: функционального зонирования малых городских пространств (дворов, сквериков, мини-рынков, пешеходных зон и т.п.), разме ...

Микробиологические методы исследования водоемов
Микроорганизмы, обитающие в водной толще, осуществляют процессы минерализации органических веществ, а также взаимопревращения соединений азота, фосфора, железа, марганца и др. Пробы для микробиологических анализов берут в тех точках и в те же сроки, которые намеч ...