Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2007 №12 - Журнал «Домашняя лаборатория»

вторичные сейсмические волны. Поперечные волны называют плоскополяризованными, если их колебания происходят только в одной плоскости. Неполяризованные поперечные волны совершают колебания в случайных плоскостях. Продольными называются волны, колебания которых параллельны направлению распространения, например звуковые и первичные сейсмические волны.

Электромагнитные волны — поперечные, так как состоят из колебаний электрического и магнитного полей, происходящих под прямым углом друг к другу и к направлению распространения. Электрическое поле поляризованной электромагнитной волны совершает колебания только в одной плоскости, а магнитное поле совершает колебания в плоскости, перпендикулярной первой. Плоскостью поляризации поляризованной электромагнитной волны называется плоскость колебаний ее электрического поля.

Свет солнечный и от лампы накаливания или пламени неполяризован; его можно поляризовать, пропустив через поляризационный светофильтр (поляроид). Молекулы фильтра пропускают свет, если плоскость колебаний световых волн перпендикулярна плоскости ориентации молекул фильтра. Если поляризованный свет пропустить через второй фильтр, то интенсивность света, прошедшего через него, будет больше в случае, когда фильтры расположены так, что плоскость ориентации его молекул перпендикулярна плоскости колебаний. Если два фильтра расположить перпендикулярно друг другу, то через второй фильтр свет не пройдет.

Неполяризованный свет поляризуется при отражении от стекла или водной поверхности. Поляризация отражением происходит полностью при определенном угле падения и частично при всех других углах. Поляроидные солнечные очки затеняют вспышки света, отраженного от водной поверхности, не пропуская его, но пропускают свет от других объектов.

См. также статьи «Жидкие кристаллы», «Электромагнитные волны».

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

При последовательном соединении все компоненты электрической цепи расположены друг за другом. В последовательной цепи электрический заряд проходит через все проводники по очереди.

• Сила тока в последовательных проводниках одна и та же.

• Общее напряжение цепи равно сумме напряжений всех проводников.

• Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех проводников.

Общий поток электронов, входящих в каждый проводник, выходит из него же; через все проводники проходят все те же электроны, так что сила тока в них одинакова. Следует иметь в виду, что в один момент времени по проводникам проходит различный поток различных электронов, просто сила тока остается одной и той же.

При отключении одного из последовательно соединенных компонентов цепи отключается вся цепь. Предохранители в пробках всегда подключены последовательно к бытовой сети или бытовым приборам: если предохранитель перегорает, отключается вся сеть или прибор.

При параллельном соединении электрический заряд проходит одновременно через несколько проводников.

• Напряжение параллельно соединенных проводников всегда одно и то же.

• Общая сила тока цепи равна сумме силы тока отдельных проводников.

• Общее сопротивление R сети вычисляется по формуле

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +…, где R1, R2, R3 — сопротивление отдельных проводников.

Компоненты параллельной цепи можно выключать независимо друг от друга. Бытовые приборы и электрические лампы подключаются к сети параллельно, поэтому их можно включать и выключать независимо от других приборов и ламп.

См. также статьи «Законы Кирхгофа», «Заряд и ток», «Разность потенциалов и мощность».

ПРИНЦИП ИСКЛЮЧЕНИЯ (ПРИНЦИП ПАУЛИ)

Электрон в атоме обладает определенным количеством энергии и занимает место в оболочке, наиболее подходящей ему в соответствии с этой энергией. Каждая оболочка может удерживать не более определенного числа электронов. Самая внутренняя оболочка может удерживать не более двух электронов, а следующая — не более восьми. Распределение элементов по клеткам периодической таблицы связано как раз с заполнением электронами этих оболочек. Например, атом неона в основном состоянии имеет два из десяти электронов во внутренней оболочке и восемь во внешней. Неон — инертный газ, не вступающий в химические реакции, так как все места в его оболочках заняты.

В 1925 году Паули объяснил, почему электроны в атоме занимают те или иные уровни. Он понял, что состояние каждого электрона в атоме определяется четырьмя квантовыми числами, причем они не должны совпадать с квантовыми числами других электронов. Это положение известно как принцип исключения Паули.

• Энергия Е электрона в п-й оболочке определяется формулой Е = Е1/n2,

где Е1 — энергия электрона в оболочке n = 1. Номер оболочки η называется главным квантовым числом.

• Момент импульса электрона в оболочке может принимать различные квантовые значения, которые определяются орбитальным квантовым числом l, представляющим собой целое число от нуля до n — 1.

• Поскольку вращающийся по орбите электрон — крошечный магнит, то существует и магнитное квантовое число m1, принимающее значение от +l до -l.

• Спин электрона S — это собственный магнитный момент, не связанный с движением электрона. Паули предположил, что электрон в атоме может принимать одно из двух спиновых энергетических состояний (от англ. spin — вращение). Его вращение может быть направлено либо параллельно вращению ядра, либо в противоположную сторону.

Для первых двух оболочек принцип исключения выполняется следующим образом. Первая оболочка: n = 1, l = m1 = 0 — способна удерживать два электрона (с двумя разными спинами). Вторая оболочка: подгруппа n = 2, l = m1 = 0 дает место для двух электронов; подгруппа l = 1, m1 = ±1 или 0 дает место для шести электронов; всего во второй оболочке получается восемь электронов.

См. также статьи «Типы межатомных связей», «Электрон», «Энергетические уровни атомов».

ПРИНЦИП НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ

Принцип неопределенности гласит, что положение и импульс частицы невозможно измерить с одинаковой точностью в одно и то же время. Процесс измерения одной величины воздействует на процесс измерения другой. Например, местоположение электрона можно определить исходя из отклонения фотона, направленного на электрон. Но процесс взаимодействия фотона и электрона изменяет импульс последнего. Более точно принцип неопределенности утверждает, что неопределенный импульс, умноженный на неопределенное положение равен h/2π, где h — постоянная Планка. Принцип неопределенности можно проиллюстрировать на примере β-распада, когда в ядре с повышенным количеством нейтронов образуется и мгновенно выделяется электрон. Если свести неопределенность его положения к пределам ядра, диаметр которого около 10-15 м, то неопределенность его импульса Δp составит около 10-19 кг∙м/с (= h/2nΔx, где Δx = 10-15 м и h = 6,6 х 10-34 Дж∙с). Таким образом, его импульс будет по меньшей мере равен 10-19 кг∙м/с, что слишком много для того, чтобы удержаться в ядре под действием электростатической силы притяжения протонов.

Принцип неопределенности позволяет рассчитать неопределенность энергии частиц или их системы в заданный промежуток времени. Поскольку никакая частица не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света с, то неопределенность положения частицы в промежуток времени Δt равна cΔt. Нетрудно доказать, что для частицы, скорость которой близка к скорости света (Е = mс2), энергия ΔЕ = сΔp = h/cΔt, что