Фотоны и ядра

Фотоны и ядра

Авторы:

Жанры: Физика, Учебники и пособия для среднего и специального образования

Цикл: Физика для всех №4

Формат: Полный

Всего в книге 66 страниц. Год издания книги - 1982.

В заключительной из четырех книг «Физика для всех» изложены основные сведения, специфичные для электромагнитных волн, проблема теплового излучения, учение о спектрах, приведены примеры наиболее распространенных лазеров, много внимания уделено ядерной физике. Отдельные разделы посвящены обобщению механики на случай быстрых движений (специальная теория относительности) и движения малых частиц (волновая механика). Для широкого круга читателей, проявляющих интерес к данной науке.

Читать онлайн Фотоны и ядра


Предисловие




Этой 4-й книгой серии «Физика для всех» заканчивается рассмотрение основ физики.

Что понимать под этим неопределенным словом «основы»?

Прежде всего те фундаментальные законы, на которых покоится все здание физики. Их не так много, так что можно даже перечислить: законы движения классической механики; законы термодинамики; законы, содержащиеся в уравнениях Максвелла и командующие над зарядами, токами и электромагнитными полями; законы квантовой физики и теория относительности.

Законы физики, как и всего естествознания, имеют эмпирическую природу. Мы приходим к ним путем наблюдения и эксперимента. Опытом устанавливается множество первичных фактов: строение вещества из атомов и молекул, ядерная модель атома, волново-корпускулярный аспект материи… Как число фундаментальных законов, так и число основных фактов и понятий, которые нужны для их описания, не так уж велико и во всяком случае ограничено.

За последние десятилетия физика разрослась настолько, что лица, работающие в разных ее областях, перестают понимать друг друга, как только разговор выходит за рамки того, что их объединяет в одну семью, — за пределы законов и понятий, лежащих в основе всех разделов физики. Отдельные главы физики тесно переплелись с техникой, с другими частями естествознание, с медициной и даже с гуманитарными науками. Неудивительно, что они оформились в самостоятельные дисциплины.

Вряд ли кто-либо будет спорить, что изложению областей прикладной физики должно предшествовать обсуждение основных законов и фактов. Но столь же очевидно, что разные авторы, в зависимости от своего индивидуального вкуса и узкой специальности, будут отбирать и компоновать материал, нужный для построения фундамента физики, каждый по-своему. На суд читателя выносится один из возможных вариантов изложения основ физики.

О круге читателей серии «Физика для всех» уже говорилось в предисловии к первым выпускам. Эти книги написаны для представителей всех профессий, желающих вспомнить физику, представить себе ее современный облик, оценить влияние на научно-технический прогресс и значение для формирования материалистического взгляда на мир. Многие страницы книг заинтересуют учителей физики и школьников, которые полюбили физику. Надо думать, что кое-что интересное для себя найдут в этих книгах и те читатели, которых отпугивают алгебраические формулы.

Разумеется, эта серия книг не имеет в виду, что кто-либо будет с их помощью изучать предмет. Для этого существуют учебники.

Книга «Фотоны и ядра» должна, по мысли автора, показать читателю, как работают законы электромагнитного поля и квантовой физики при рассмотрении поведения электромагнитных волн разной длины. Перед тем как перейти к разговору об атомных ядрах, читатель получит представление о волновой механике и специальной теории относительности. После изложения основных фактов, касающихся строения атомного ядра, мы перейдем к разговору о волнующей человечество теме об источниках энергии на Земле. И, наконец, закончим повествование кратким рассказом о физике Вселенной.

Малый объем книги не позволил остановиться на многих традиционных темах. Старому пришлось уступить место новому.

А. И. Китайгородский

Глава 1

Мягкое электромагнитное излучение

ОБМЕН ЭНЕРГИЕЙ ПУТЕМ ИЗЛУЧЕНИЯ

Мягким мы называем то электромагнитное излучение, длины волн которого лежат примерно в интервале от 0,1 до 100 мкм. При этом надо сделать еще одну оговорку. Говоря о мягком излучении, мы будем иметь в виду электромагнитные волны, которые создаются не радиотехническими способами. Эта оговорка необходима, ибо чисто радиотехническими методами можно «залезть» в область мягкого излучения.

Довольно часто мягкое излучение называют также световым. Пользуясь этим термином, надо не забывать, что видимый свет занимает лишь узкий участок длин волн, который для «среднего» человеческого глаза лежит в пределах от 380 до 780 нм (0,38—0,78 мкм).

Если дальше мы будем пользоваться термином «свет», то только в широком смысле слова, ибо законы, справедливые для видимого участка спектра, верны и для всех остальных представителей мягкого излучения.

Напомним также, что излучение более коротковолновое, чем видимый свет, носит название ультрафиолетового, а более длинноволновое — инфракрасного.

Теперь мы можем перейти к теме параграфа.

Как нам известно, существуют три способа обмена теплом. Явления носят названия теплопроводности, тепловой конвекции и теплового излучения. Для того чтобы исследовать обмен энергией, происходящий за счет теплового излучения, надо посмотреть, как ведут себя тела, находящиеся в вакууме (исключена конвекция) на некотором расстоянии друг от друга (исключена теплопроводность).

Опыт показывает, что если два или много тел образуют замкнутую систему (читатель помнит, что это означает отсутствие обмена энергией с предметами, которые в систему не входят), то температуры этих тел выравниваются. Каждое из тел системы является одновременно и излучателем, и поглотителем. Происходят бесчисленные акты переходов атомов и молекул с более высокого уровня на низкий (при этом испускается соответствующий фотон) и с более низкого уровня на высокий (фотон поглощается). В обмене энергией участвуют фотоны всех энергий, или, что то же самое, электромагнитные волны всех длин.


С этой книгой читают
Физические  тела

Переиздание первой части книги Ландау Л. Д. и Китайгородского А. И. «Физика для всех» (Движение, теплота). Цель книги дать читателю в общедоступной форме отчетливое представление об основных идеях и новейших достижениях современной физики. Движение тел рассмотрено с двух точек зрения — наблюдателя в инерциальной и неинерциальной системах координат. Весьма детально изложены закон всемирного тяготения и его применение для расчетов космических скоростей, для интерпретации лунных приливов, для геофизических явлений. Книга рассчитана на самый широкий круг читателей — от впервые знакомящихся с физикой до лиц с высшим образованием, проявляющих интерес к данной науке.


Климатическая наука: наблюдения и модели
Автор: Ричард Мур
Жанр: Физика

Ричард МурКлиматическая наука: наблюдения и модели.21.01.2010Источник: Richard K. Moore, Gglobal ResearchClimate Science: Observations versus ModelsПеревод: Арвид Хоглунд, специально для сайта "Война и Мир".Теория парниковых газов якобы ответственных за катастрофическое глобальное потепление не согласуется с фактами и является политической спекуляцией на реальной науке. Рассматривается фактическая картина современного климата по доступным данным.


Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории
Автор: Брайан Грин

Книга Брайана Грина «Элегантная Вселенная» — увлекательнейшее путешествие по современной физике, которая как никогда ранее близка к пониманию того, как устроена Вселенная. Квантовый мир и теория относительности Эйнштейна, гипотеза Калуцы — Клейна и дополнительные измерения, теория суперструн и браны, Большой взрыв и мультивселенные — вот далеко не полный перечень обсуждаемых вопросов.Используя ясные аналогии, автор переводит сложные идеи современной физики и математики в образы, понятные всем и каждому.


Ньютон. Закон всемирного тяготения. Самая притягательная сила природы

Исаак Ньютон возглавил научную революцию, которая в XVII веке охватила западный мир. Ее высшей точкой стала публикация в 1687 году «Математических начал натуральной философии». В этом труде Ньютон показал нам мир, управляемый тремя законами, которые отвечают за движение, и повсеместно действующей силой притяжения. Чтобы составить полное представление об этом уникальном ученом, к перечисленным фундаментальным открытиям необходимо добавить изобретение дифференциального и интегрального исчислений, а также формулировку основных законов оптики.


Охотники за нейтрино. Захватывающая погоня за призрачной элементарной частицей

Эта книга – захватывающий триллер, где действующие лица – охотники-ученые и ускользающие нейтрино. Крошечные частички, которые мы называем нейтрино, дают ответ на глобальные вопросы: почему так сложно обнаружить антиматерию, как взрываются звезды, превращаясь в сверхновые, что происходило во Вселенной в первые секунды ее жизни и даже что происходит в недрах нашей планеты? Книга известного астрофизика Рэя Джаявардхана посвящена не только истории исследований нейтрино. Она увлекательно рассказывает о людях, которые раздвигают горизонты человеческих знаний.


Магнетизм высокого напряжения. Максвелл. Электромагнитный синтез
Автор: Miguel Angel Sabadell

Джеймс Клерк Максвелл был одним из самых блестящих умов XIX века. Его работы легли в основу двух революционных концепций следующего столетия — теории относительности и квантовой теории. Максвелл объединил электричество и магнетизм в коротком ряду элегантных уравнений, представляющих собой настоящую вершину физики всех времен на уровне достижений Галилея, Ньютона и Эйнштейна. Несмотря на всю революционность его идей, Максвелл, будучи очень религиозным человеком, всегда считал, что научное знание должно иметь некие пределы — пределы, которые, как ни парадоксально, он превзошел как никто другой.


Мистер Томпкинс внутри самого себя
Жанр: Физика

В книге, одним из авторов которой является известный американский физик Г. Гамов, в доступной и увлекательной форме рассказывается о достижениях на стыке физики и биологии. Данная книга рассчитана на учащихся старших классов и студентов начальных курсов университетов самых разных специальностей.


Классики и психиатры

В книге история психиатрии рассматривается через призму особого жанра медицинской литературы — патографии, или жизнеописания знаменитостей с точки зрения их болезней, мнимых или настоящих. В русской культуре писатель был фигурой особенно заметной — как рупор общества, символ времени или объект, на который читатели проецировали свои желания. Не удивительно, что именно писатели привлекли внимание психиатров и стали их заочными пациентами и героями (или антигероями) патографий. Немало медицинской литературы посвящено классикам — Пушкину, Гоголю, Достоевскому, Толстому, Гаршину и многим другим писателям и поэтам.


Воровство и обман в науке

В предлагаемой читателю аналитической книге С.Г. Бернатосяна содержится уникальный научный материал, заставляющий нас посмотреть на историю науки и ее созидателей другими глазами, задуматься над нравственными аспектами их творчества. Представленная серия портретных разоблачений многих ученых знаменитостей прошлого и современности не просто читается как занимательный детектив — она наглядно показывает, сколь велик ущерб, наносимый человечеству мошенниками всех рангов и званий.Раскрывая по ходу повествования читателю многие исторические загадки, связанные с известнейшими крупными фигурами в мировой науке, судьбой их открытий и изобретений и отвечая на "странные" вопросы о том, кто, например, на самом деле открыл Северный полюс или теорию относительности, почему Крупп стал "пушечным королем", а Зингер — "швейным", автор параллельно глубоко и основательно разбирает проблемы психологического характера, связанные с особенностями личности и творческого процесса."Воровство и обман в науке" можно назвать чуть ли не единственным в мировой литературе научно-популярным изданием, целиком посвященным столь деликатным вопросам в интеллектуальной сфере деятельности, как плагиатство и мошенничество.


У. С.

Рассказ журнала «Англия» №32 (4) — 1969 г.


Мистер Стоун и «Рыцари-сподвижники»

В. С. Найпол родился в Вест-Индии, на острове Тринидад, в 1932 году. Его семья принадлежала к небольшой колонии индийских коммерсантов, предки которых переселились сюда из Индии в качестве сельскохозяйственных рабочих в середине 19-го века. Он окончил школу в Порт-оф-Спейне, на ос. Тринидад, а затем поступил в Оксфордский университет, где изучал английский язык и литературу. С тех пор он постоянно живет в Англии (и женат на англичанке), однако часто приезжает на Тринидад навестить свою семью.Найпол начал писать еще в студенческие годы, и с тех пор это стало его основным занятием.


Другие книги автора
Молекулы

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Электроны

«Физика для всех» Л. Д. Ландау и А. И. Китайгородского выпущена в 1978 г. четвертым изданием в виде двух отдельных книг: «Физические тела» (книга 1) и «Молекулы» (книга 2). Книга 3 «Электроны», написанная А. И. Китайгородским, выходит впервые и является продолжением «Физики для всех». В этой книге пойдет речь о явлениях, где на первый план выходит следующий уровень строения вещества — электрическое строение атомов и молекул. В основе электротехники и радиотехники, без которых немыслимо существование современной цивилизации, лежат законы движения и взаимодействия электрических частиц и в первую очередь электронов — квантов электричества. Электрический ток, магнетизм и электромагнитное поле — вот главные темы этой книги.


Движение. Теплота

Авторы этой книги – лауреат Ленинской и Нобелевской премий академик Л.Д. Ландау и профессор А.И. Китайгородский – в доступной форме излагают начала общего курса физики.Примечательно, что вопросы атомного строения вещества, теория лунных приливов, теория ударных волн, теория жидкого гелия и другие подобные вопросы изложены вместе с классическими разделами механики и теплоты. Подобная тесная связь актуальных проблем физики с ее классическими понятиями, их взаимная обусловленность и неизбежные противоречия, выводящие за рамки классических понятий, – все это составляет сущность современного подхода к изучению физики.Новое, свежее изложение делает книгу полезной для самого широкого круга читателей.


Как измеряются расстояния между атомами в кристаллах
Жанр: Физика

О рентгеноструктурном анализе атомной структуры кристаллов.