Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Другие методич. материалы / Теоретический материал по теме «Универсальные физические постоянные в школьном курсе физики»
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Физика

Теоретический материал по теме «Универсальные физические постоянные в школьном курсе физики»

библиотека
материалов

hello_html_mf439949.gifhello_html_4196da58.gif






Теоретический материал по теме

«Универсальные физические постоянные в школьном курсе физики»





Выполнила

Учитель математики с дополнительной

специальностью физика

МОУ «СОШ 9»

Зверева Т.С.











Воскресенск, 2012 год



План:

  1. Введение……………………………………………………………………………..3

  2. Фундаментальные физические константы (сводная таблица)………4

  3. Физические постоянные в механике………………………………………5 - 7

  4. Физические постоянные в молекулярной физике и термодинами-ке…………………………………………………………………………………7 - 12

  5. Физические постоянные в электродинамике…………………………13-21

  6. Физические постоянные в квантовой механике и атомной фи-зике……………………………………………………………………………21-22

  7. Физические постоянные в физике ядра и элементарных час-тиц…………………………………………………………………………….22-26

  8. Физические постоянные в квантовой оптике…………………………26-31

  9. Мировые постоянные………………………………………………………31-37

  10. Заключение………………………………………………………………………...38

  11. Список использованной литературы………………………………………...39















  1. Введение.

Цель работы:

- систематизация знаний по курсу физики;

- упорядочение универсальных физических постоянных по разделам физики;

- уточнение фактов из истории открытия и применения универсаль-ных физических постоянных;

- обобщение знаний по теме «Универсальные физические постоянные».

Работа направлена на более глубокое изучение материала (факты из истории развития физики) для проведения дополнительных занятий по физики (факультативы, кружки и т.д.).

На мой взгляд, рассматриваемая мной тема является очень инте-ресной и актуальной, поскольку все мы знаем об универсальных физических постоянных, знаем их значения, но история их появления, их место в том или ином разделе зачастую нам неизвестны.

Мной был подобран материал по данной теме, который позволит систематизировать полученные ранее знания, может быть, узнать что- то новое и открыть для себя много интересного.













  1. Фундаментальные физические константы (сводная таблица).


Название константы 

Обозначение

Значение 

Измерение

Гравитационная постоянная

G

6,672*10-11

Н*м2/кг2

Ускорение свободного падения

G

9,8065

м/с2

Атмосферное давление

p0

101325

Па

Постоянная Авогадро

Na

6,022045*1023

Моль-1

Объем 1моль идеального газа

V0

22,41383

м3/моль

Газовая постоянная

R

8,31441

дж · град-1 · г-моль

Постоянная Больцмана

K

1,380662*10-23

Дж/К

Скорость света в вакууме

C

2,99792458*108

м/с

Магнитная постоянная

m0

4p*10-7= 

1,25663706*10-6

 

Гн/м

Электрическая постоянная

e0

8,8541878*10-12

Ф/м

Масса покоя электрона

me

9,109534*10-31

кг

Масса покоя протона

mp

1,6726485*10-27

кг

Масса покоя нейтрона

mn

1,6749543*10-27

кг

Элементарный заряд

E

1,6021892*10-19

Кл

Отношение заряда к массе

e/me

1,7588047*1011

Кл/кг

Постоянная Фарадея

F

9,648456*104

Кл/моль

Постоянная Планка

H


6,626176*10-34

1,054887*10-34

Дж*с

Дж*с

Радиус 1 боровской орбиты

a0

0,52917706*10-10

м

Энергия покоя электрона

mec2

0.511034

МэВ

Энергия покоя протона

mpc2

938.2796

МэВ

Энергия покоя нейтрона

mnc2

939.5731

МэВ

Физические постоянные в механике.

    1. Гравитационная постоянная hello_html_m6a620d7b.pngфундаментальная физическая константа, постоянная гравитационного взаимодействия.

Согласно закону всемирного тяготения, сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками с гравитационными массами hello_html_1ee91312.png и hello_html_m60920ea4.png, находящимися на расстоянии hello_html_35908b36.png, равна:

hello_html_m54f43827.png

Коэффициент пропорциональности G в этом уравнении называется гравитационной постоянной. Численно она равна модулю силы тяготения, действующей на точечное тело единичной массы со стороны другого такого же тела, находящегося от него на единичном расстоянии.

В единицах СИ рекомендованное на 2006 год значение м³·с²·кг–1, или Н·м²·кг²[1].

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\300px-NewtonsLawOfUniversalGravitation.pngрис.1

  1. 2. История измерения: эксперимент Кавендиша.

Гравитационная постоянная фигурировала в законе всемирного тяго-тения Ньютона, однако определить её численное значение удалось лишь в 1798 году – 71 год спустя после смерти Исаака Ньютона Генри Кавендиш померил G с помощью крутильных весов, изобретённых Джоном Мичеллом (Philosophical Transactions 1798). Кавендиш использовал горизонтальный брусок со свинцовыми шариками, инерцию которых (по отношению к пос-тоянной кручения) он мог вычислить по периоду колебаний бруска. Малей-шее притяжение к другим шарикам, размещённым вдоль бруска, можно было определить по вызываемому им отклонению. Однако стоит заметить, что целью Кавендиша являлось не измерение гравитационной постоянной, а определение массы и плотности воды в Земле через точное знание законов гравитационного взаимодействия.

Точность измеренного значения G с времён Кавендиша увеличилась незначительно. Поскольку гравитационное взаимодействие слабее других фундаментальных сил и аппаратура не может быть экранирована от гра-витационного воздействия других тел, измерить точное значение G весьма сложно.

  1. Сила тяжести тела не зависит от скорости его относитель-ного движения. Она пропорциональна массе тела т и может быть предс-тавлена в виде:

Р = т * g,

где gускорение свободного падения. В данном месте Земли вектор g одинаков для всех тел и зависит от положения этого места.

Сила тяжести тела совпадает с силой тяготения его к Земле там, где центробежная сила инерции равна 0, т.е. на полюсах.

Наибольшее отличие силы тяжести от силы тяготения тела наб-людается на экваторе, т.к. там центробежная сила достигает макси-мального значения и направлена в сторону, противоположную направлению силы тяготения. Однако даже на экваторе сила тяжести отличается от силы тяготения на 0,35%. Во всех точках земной поверхности, кроме по-люсов и экватора, силы тяжести и тяготения не совпадают также и по направлению (рис 2), но максимальный угол между ними не превосходит 6´. Сила тяжести уменьшается с подъемом на высоту. Вблизи поверхности Земли это уменьшение составляет приблизительно 0,034% на каждый кило-метр подъема.

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\постоянные\1\0001.tifрис. 2

Ускорение g вблизи поверхности Земли изменяется от 9,78 м/с² на эк-ваторе до значения 9,83 м/с² на полюсах. Это связано с зависимостью цент-робежной силы инерции от географической широты места. Стандартное значение ускорения свободного падения, принятое при построении систем единиц и при барометрических расчетах, равно 9,80665 м/с².


4. Физические постоянные в молекулярной физике и термодинамике.

1. Постоянная Больцмана.

Австрийский физик Людвиг Больцман родился в Вене в семье служа-щего. По окончании гимназии в Линце он поступил в Венский университет. В 1866 г. Больцман защитил докторскую диссертацию, работал ассистен-том у Стефана, затем стал приват-доцентом Венского университета. Занимал должности профессора теоретической физики университета в Граце, профессора математики в Венском университете, профессора экс-периментальной физики университета в Граце, занимал кафедру теорети-ческой физики в Мюнхене, в Вене, в Лейпциге, а затем снова в Вене.

Научные интересы Больцман охватывали почти все области физики (и ряд областей математики). Автор работ по математике, механике, гид-родинамике, теории упругости, теории электромагнитного поля, оптике, термодинамике и кинетической теории газов. Однако наибольшее значение имеют работы Больцман по кинетической теории газов и статистическому обоснованию термодинамики. Он провёл важнейшие исследования в области кинетической теории газов, вывел закон распределения молекул газа по скоростям, обобщив распределения Дж.К.Максвелла на случай, когда на газ действуют внешние силы (статистика Больцмана). Формула равновесного больцмановского распределения послужила основой классической статистической физики. Применив статистические методы к кинетической теории газов, вывел основное кинетическое уравнение газов. Установил фундаментальное соотношение между энтропией физической системы и вероятностью её состояния, доказал статистический характер второго начала термодинамики, что указало на несостоятельность гипоте-зы «тепловой смерти» Вселенной. В том же году доказал так называемую Н-теорему, утверждавшую, что Н-функция, характеризующая состояние замкнутой системы, не может возрастать во времени. Эти исследования Больцмана заложили основу термодинамики необратимых процессов.

Больцман впервые применил законы термодинамики к процессам излучения и теоретически вывел закон теплового излучения, согласно кото-рому энергия, излучаемая абсолютно чёрным телом, пропорциональна чет-вёртой степени абсолютной температуры. Позднее этот закон был экспе-риментально установлен Й. Стефаном и известен теперь как закон Сте-фана — Больцмана.

Постоянная Больцмана (hello_html_m5603daa9.png или hello_html_m4bdc9d9c.png) — физическая постоянная, опреде-ляющая связь между температурой и энергией. Названа в честь Л. Больц-мана, сделавшего большой вклад в статистическую физику, в которой эта постоянная играет ключевую роль. Её экспериментальное значение в системе СИ равно: hello_html_259bc322.pngДж/К. Числа в круглых скобках указывают стандартную погрешность в последних цифрах значения величины. В принципе, постоянная Больцмана может быть получена из определения абсолютной температуры и других физических постоянных. Однако вычисление постоянной Больцмана с помощью основных принципов слишком сложно и невыполнимо при современном уровне знаний. В естественной системе единиц Планка естественная единица температуры задаётся так, что постоянная Больцмана равна единице.

Рассмотрим связь между температурой и энергией. В однородном идеальном газе, находящемся при абсолютной температуре T, энергия, при-ходящаяся на каждую поступательную степень свободы, равна kT / 2. При комнатной температуре (300 К) эта энергия составляет 2,07 × 10−21 Дж, или 0,013 эВ. В одноатомном идеальном газе каждый атом обладает тремя степенями свободы, соответствующими трём пространственным осям, что означает, что на каждый атом приходится энергия в 3/2 kT. Зная тепловую энергию, можно вычислить среднеквадратичную скорость ато-мов, которая обратно пропорциональна квадратному корню атомной массы. Среднеквадратичная скорость при комнатной температуре увеличи-ется от 1370 м/с для гелия до 240 м/с для ксенона. В случае молекулярного газа ситуация усложняется, например двухатомный газ уже имеет прибли-зительно пять степеней свободы.

Постоянная Больцмана также используется и при определении энтро-пии. Энтропия термодинамической системы определяется как натуральный логарифм от числа различных микросостояний Z, соответствующих ели-му макроскопическому состоянию (например, состоянию с заданной полной энергией): hello_html_3d842ab0.png. Коэффициент пропорциональности k и есть пос-тоянная Больцмана. Это выражение, определяющее связь между микроско-пическими (Z) и макроскопическими состояниями (S), выражает цент-ральную идею статистической механики.

2. Постоянная Авогадро.

Итальянский физик и химик Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро ди Кваренья э ди Черрето родился в Турине, в семье чиновника судебного ведомства. Окончил юридический факультет Туринского университета, в позднее стал доктором права. Уже в юности Авогадро заинтересовался ес-тественными науками, самостоятельно изучал физику и математику.

Авогадро представил в Туринскую академию свою первую научную ра-боту по изучению свойств электричества. Преподавал физику в универси-тетском лицее в Верчелли, занимал должность профессора Туринского уни-верситета; однако спустя некоторое время кафедра высшей физики была закрыта и только через 10 лет он смог вернуться к преподавательской дея-тельности в университете.

Научные труды Авогадро посвящены различным областям физики и химии (электричество, электрохимическая теория, удельные теплоёмкости, капиллярность, атомные объёмы, номенклатура химических соединений и др.). Авогадро выдвинул гипотезу, что в одинаковых объёмах газов содер-жится при одинаковых температурах и давлении равное число молекул (закон Авогадро). Гипотеза Авогадро позволила привести в единую систему противоречащие друг другу опытные данные Ж. Л. Гей-Люссака (закон соединения газов) и атомистику Дж. Дальтона. Следствием гипотезы Аво-гадро явилось предположение о том, что молекулы простых газов могут со-стоять из двух атомов. На основе своей гипотезы Авогадро предложил способ определения атомных и молекулярных масс; по данным других иссле-дователей он впервые правильно определил атомные массы кислорода, углерода, азота, хлора и ряда других элементов. Авогадро первым установил точный количественный атомный состав молекул многих веществ (воды, водорода, кислорода, азота, аммиака, хлора, оксидов азота). Молекулярная гипотеза Авогадро не была принята большинством физиков и химиков первой половины XIX в. Большинство химиков – современников итальянского учёного не могли отчётливо понять различия между атомом и молекулой. Результаты работ Авогадро как основателя молекулярной теории были признаны лишь в 1860 г. На Международном конгрессе химиков в Карлсруэ благодаря усилиям С. Канниццаро. По имени Авогадро  названа универсальная постоянная (число Авогадро).

Из определения единицы количества вещества следует, что 1 моль любого газа содержит одно и то же число молекул NA, называемое посто-янной Авогадро: NA = 6,02 * 10²³ моль ¹.

  1. Универсальная газовая постоянная, ее связь с постоянными Больцмана и Авогадро и ее применение.


Соотношение

p = nkT,



связывающее давление газа с его температурой и концентрацией молекул, получено для модели идеального газа, молекулы которого взаимодействуют между собой и со стенками сосуда только во время упругих столкновений. Это соотношение может быть записано в другой форме, устанавливающей связь между макроскопическими параметрами газа – объемом V, давлением p, температурой T и количеством вещества ν. Для этого нужно использовать равенства


C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734232871-1.gif

Здесь N – число молекул в сосуде, NА – постоянная Авогадро, m – масса газа в сосуде, M – молярная масса газа. В итоге получим: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734232934-2.gif


Произведение постоянной Авогадро NА на постоянную Больцмана k называется универсальной газовой постоянной и обозначается буквой R. Ее численное значение в СИ есть:

R = 8,31 Дж/моль·К.

Соотношение

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734232996-3.gif

называется уравнением состояния идеального газа

Для одного моля любого газа это соотношение принимает вид:

pV=RT.


 

Если температура газа равна Tн = 273,15 К (0 °С), а давление pн = 1 атм = 1,013·105 Па, то говорят, что газ находится при нормальных условиях. Как следует из уравнения состояния идеального газа, один моль любого газа при нормальных условиях занимает один и тот же объем V0, равный

V0 = 0,0224 м3/моль = 22,4 дм3/моль.

 

Это утверждение и называется законом Авогадро.

Для смеси невзаимодействующих газов уравнение состояния принимает вид

pV = (ν1 + ν2 + ν3 + …)RT,


где ν1, ν2, ν3 и т. д. – количество вещества каждого из газов в смеси. Уравнение, устанавливающее связь между давлением, объемом и тем-пературой газа было получено в середине XIX века французским физиком Б. Клапейроном, в форме (*) оно было впервые записано Д. И. Менделеевым. Поэтому уравнение состояния газа называется уравнением Клапейрона–Менделеева.





5. Физические постоянные в электродинамике.

1. Электрическая постоянная.

На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон: силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорцио-нальны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квад-рату расстояния между ними:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734266033-4.gif


Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734266049-5.gif

Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках (рис. 3).

hello_html_m51eaee22.pngрис.3

Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электро-динамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электроста-тикой.

Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел. Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния между ними.

Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора системы единиц. В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл).

Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А. Единица силы тока (ампер) в СИ является наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей измерения.

Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734266080-6.gif


где – электрическая постоянная. 

Опыт показывает, что силы кулоновского взаимодействия подчи-няются принципу суперпозиции.

Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколь-кими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

2. Магнитная постоянная.

Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас был изобретен более 4500 лет тому назад. Он появился в Европе приблизительно в XII веке новой эры. Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле.

Первыми экспериментами, показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется глубокая связь, были опыты датского физика Х. Эрстеда. Эти опыты показали, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи проводника с током, действуют силы, которые стремятся повернуть стрелку. В том же году французский физик А. Ампер наблюдал силовое взаимодействие двух проводников с токами и установил закон взаимодействия токов.

Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Маг-нитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества.

Ученые XIX века пытались создать теорию магнитного поля по аналогии с электростатикой, вводя в рассмотрение так называемые маг-нитные заряды двух знаков. Магнитное поле токов принципиально отличается от электрического поля. Магнитное поле, в отличие от элект-рического, оказывает силовое действие только на движущиеся заряды.

Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характе-ристику поля, аналогичную вектору напряженности  электрического поля. Такой характеристикой является вектор магнитной индукции. Вектор магнитной индукции определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.

Для того, чтобы количественно описать магнитное поле, нужно ука-зать способ определения не только направления вектора но и его модуля. Проще всего это сделать, внося в исследуемое магнитное поле проводник с током и измеряя силу, действующую на отдельный прямолинейный участок этого проводника. Этот участок проводника должен иметь длину Δl, достаточно малую по сравнению с размерами областей неоднородности магнитного поля. Как показали опыты Ампера, сила, действующая на участок проводника, пропорциональна силе тока I, длине Δl этого участка и синусу угла α между направлениями тока и вектора магнитной индукции:

F ~ Iδl sin α.

 Эта сила называется силой Ампера. Она достигает максимального по модулю значения Fmax, когда проводник с током ориентирован перпенди-кулярно линиям магнитной индукции. Модуль вектора определяется следующим образом: модуль вектора магнитной индукции равен отно-шению максимального значения силы Ампера, действующей на прямой проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине Δl:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734311009-9.gif

В общем случае сила Ампера выражается соотношением:

F = IBΔl sin α.


 

Это соотношение принято называть законом Ампера.

Сила Ампера направлена перпендикулярно вектору магнитной индукции и направлению тока, текущего по проводнику. Для определения направления силы Ампера обычно используют правило левой руки: если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник (рис. 4).

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\1-16-2.gifрис. 4

Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями: маг-нитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток и нао-борот.

Опыты показали, что модуль силы, действующей на отрезок длиной Δl каждого из проводников, прямо пропорционален силам тока I1 и I2 в проводниках, длине отрезка Δl и обратно пропорционален расстоянию R между ними: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734311181-18.gif


В Международной системе единиц СИ коэффициент пропорциональности k принято записывать в виде:

k = μ0 / 2π,

 где μ0 – постоянная величина, которую называют магнитной постоянной. Введение магнитной постоянной в СИ упрощает запись ряда формул. Ее численное значение равно

μ0 = 4π·10–7 H/A2 ≈ 1,26·10–6 H/A2.

Формула, выражающая закон магнитного взаимодействия параллельных токов, принимает вид: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734311212-19.gif


 Отсюда нетрудно получить выражение для индукции магнитного поля каждого из прямолинейных проводников:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\63198734311321-22.gif

Для того, чтобы при магнитном взаимодействии параллельные токи притягивались, а антипараллельные отталкивались, линии магнитной ин-дукции поля прямолинейного проводника должны быть направлены по ча-совой стрелке, если смотреть вдоль проводника по направлению тока. Для определения направления вектора магнитного поля прямолинейного провод-ника также можно пользоваться правилом буравчика: направление враще-ния рукоятки буравчика совпадает с направлением вектора если при враще-нии буравчик перемещается в направлении тока (рис. 5).

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\1-16-3.gifрис. 5


Магнитное взаимодействие параллельных проводников с током используется в Международной системе единиц (СИ) для определения единицы силы тока – ампера: ампер – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконеч-ной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими про-водниками силу магнитного взаимодействия, равную 2·10–7 H на каждый метр длины.

3. Постоянная Фарадея.

Электролиз — физико-химическое явление, состоящее в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, которое возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита. Упорядоченное движение ионов в проводящих жид-костях происходит в электрическом поле, которое создается электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энер-гии. Анодом называется положительный электрод, катодом — отрица-тельный. Положительные ионы — катионы — (ионы металлов, водородные ионы, ионы аммония и др.) — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — ионы кислотных остатков и гидроксильной группы — движутся к аноду.

Явление электролиза широко применяется в современной промыш-ленности. В частности, электролиз является одним из способов промыш-ленного получения водорода, а также гидроксида натрия, хлора, хлорорга-нических соединений, диоксида марганца, пероксида водорода. Большое количество металлов извлекаются из руд и подвергаются переработке с помощью электролиза (электроэкстракция, электрорафинирование).

Электролиз находит применение для очистки сточных вод (процессы электрокоагуляции, электроэкстракции, электрофлотации).

На языке современных представлений об атомах и молекулах законы электролиза Фарадея можно сформулировать так:

  1. Пропускание одного и того же электрического заряда через элект-ролитическую ячейку всегда приводит к количественно одина-ковому химическому превращению в данной реакции. Масса ве-щества, выделяемого на электроде, пропорциональна количеству электричества, пропущенному через ячейку.

В 1832 году Фарадей установил, что масса M вещества, выделив-шегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду Q, прошедшему через электролит:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\e9572c159e5c53f0b99cf2eca66c7feb.png
если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток с силой тока I.

Коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.

Вывод закона Фарадея:

(1) C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\8e39afead11673bb33a5153b980c886a.png

(2) C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\ba23dc8a670122fcbc73cc0ccb406a85.png

(3) C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\a6a5fb524ac32a7c85858a42d518aa06.png

(4) C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\528077400120e707c1689410a006fd29.png

(5)C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\3f19996221912c85174268c4b1173344.png,

где z – валентность атома вещества, e – заряд электрона (5).

Подставляя (2)-(5) в (1), получим:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\0369627521208629e22aa906adc89db9.png

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\417566d8dd33f3b2b5aff67a2693df6a.png

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\350294bf24a67ae2090ce767f9e04881.png

  1. Для выделения на электроде одного моля вещества, которое в электрохимической реакции приобретает либо теряет один электрон, необходимо пропустить через ячейку 96 485 кулонов электричества.

Электрохимические эквиваленты различных веществ относятся, как их химические эквиваленты. Химическим эквивалентом иона называется отношение молярной массы A иона к его валентности z. Поэтому электро-химический эквивалент:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\23d6c99d8434007614e4f19ff2cab63d.png

где F — постоянная Фарадея.

Эти законы имели большое значение для развития теории строения материи: они указывали на существование «атомов» электричества, связан-ных с атомами вещества. Так как в них отражалась количественная связь между массой вещества, выделяемого при электролизе, и необходимым для этого количеством электричества, стало возможным количественно предсказать ход определенных электрохимических процессов и экспериментально определить эквивалентные массы химических элементов. Исходя из эквивалентных масс веществ, можно рассчитать их молекулярные массы. Связав свои исследования электрических явлений с атомистическими пред-ставлениями в химии, Фарадей стал предвестником современного учения о строении атома.

6. Физические постоянные в квантовой механике и атомной физике.

1. Постоянная Ридберга.

Экспериментально установлено, что масса протона, которая значительно превышает массу электрона, может быть введена в формулы только как уточнение результатов. Поэтому энергию электрона на n-1 орбите через оператор следует записать в виде:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1888.gif

где обозначено –за полевую энергию изолированного направления. Для n будем иметь C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1890.gif. Изменение энергии при переходе с орбиты на орбиту равно:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1891.gif

Полевая масса естественно меньше массы электрона. При превышении полевой массы электрона происходят изменения в самой системе. Поэтому рассматривается случай, когда электрон не теряет в атоме своей индии-видуальности. Ограничиваясь формулами приближения квадратных корней будем иметь:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1892.gif

Таким образом, изменение энергии электрона при переходе с орбиты на орбиту происходит в следствии изменения полевой энергии взаимодействия. При переходе происходит изменение частоты. Соответственно энергия перехода равнаC:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1894.gif, где C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1895.gif - постоянная Ридберга была определена из принципа соответствия результатов квантомеханического и классического решения. Здесь постоянная приведена с характеристикой среды (-диэлектрическая проницаемость среды). Без ее учета постоянную Ридберга будем применять в классическом выражении C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1897.gif.

Через оператор взаимодействия определим полевую обменную массу для n –орбиты: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1898.gif

Можно использовать два варианта расчета. Первый:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1899.gif.

Откуда имеем C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1900.gif

Второй вариант, если сразу разложить квадратный корень: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1901.gif



7. Физические постоянные в физике ядра и элементарных частиц.

1. Постоянная тонкой структуры.

В теоретической физике имеем ряд формул, вытекающих одна из другой и составленных из фундаментальных постоянных.

Комптоновская длина волны электрона C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1809.gif см.

Первый боровский радиус C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1810.gif см.

Классический радиус электрона C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1811.gif см.

Ионизационный потенциал водорода при бесконечной большой массе протона C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1812.gifэВ.

Постоянная тонкой структурыC:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1813.gifпри C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1814.gif.

Естественно все формулы связаны между собой, однако что лежит в основе этих формул до сих пор остается невыясненным. Покажем, что все эти формулы есть результат предельного соотношения. Имеем

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1815.gif

и только поэтому одновременно соблюдается выражение для постоянной тонкой структуры C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1816.gif .

Это выражение означает, что отношение гравитационного заряда фундаментальной массы к ее электрическому заряду равно обратной величине постоянной тонкой структуры C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1817.gif.

Это предельное выражение реализуется на изолированном гравита-ционно-электромагнитном луче взаимодействующих полей.

Поделим правую и левую часть предельного соотношения на комптоновскую длину волны электронаC:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1818.gif получим C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1819.gif, откуда имеем C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1820.gif, т.е. получили классический радиус электрона C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1821.gif. Гравитационный заряд фундаментальных масс C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1822.gif на рас-стоянии комптоновской волны электрона C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1823.gif превосходит электро-магнитный заряд вC:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1824.gif. Этот вывод будет справедлив для всех микро-частиц заряженных и не заряженных (протона, нейтрона и т.д.).

Теория Нильса Бора считает, что движение электрона в атоме водо-рода происходит по круговой орбите радиусаC:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1825.gif вокруг протона. Эта орби-та определяется уравнением движения C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1826.gif и квантовым условием Бора C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1827.gif, где V-скорость электрона, J-его момент количества движения, который предполагается равнымC:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\Image1827.gif.Проведем после-довательно преобразования уравнения движения, используя полученное пре-дельное соотношениеhello_html_m1e19e913.png. Заменим массу электрона на ее выражение через фундаментальную массуhello_html_m17c77ef8.png, проведем сокращение при условии равенстваhello_html_m30f97696.png. Имеем hello_html_4c7d1b8.png. Откуда имеем выражение для первого боровского радиуса hello_html_md886bad.png.

Вывод. Взаимодействие двух фундаментальных массhello_html_428224a9.png на рассто-янии комптоновской волны электронаhello_html_m6c5190fa.png создает заряд е, определяет энергию электрона, который находится на первом боровском радиусе. Гравитационное взаимодействие фундаментальных масс на расстоянии боровского радиуса равно энергии взаимодействия двух зарядов на расстоянии комптоновской длины волны электрона.

2. Электродинамическая постоянная.

В некоторых случаях допускается применение системы единиц СГС различают три системы единиц электрических и магнитных величин, построенные на основе системы СГС для механических величин: абсолютная электрическая система (СГСЭ), абсолютная электромагнитная система (СГСМ) и абсолютная гауссова система (СГС).

В системе СГСЭ коэффициент пропорциональности к в законе Кулона безразмерным и равным 1. Соответственно закон Кулона и все другие со-отношения электростатики и электродинамики в нерационализованной форме.

В системе СГСМ коэффициент пропорциональности к в законе Био – Савара – Лапласа полагается безразмерным и равным 1, так что этот за-кон и все другие соотношения электромагнетизма записываются в нерацио-нализованной форме. Величина с, показывающая, скольким единицам элект-рического заряда в системе СГСЭ эквивалентна одна единица электричес-кого заряда в системе СГСМ, называется электродинамической постоян-ной. Она равна скорости света в вакууме, выраженной в сантиметрах в секунду: с = 299792458*10² см/с.

В гауссовой системе единиц единицы всех электрических величин такие же, как и в системе СГСЭ, а единицы всех магнитных величин такие же, как в системе СГСМ.

8. Физические постоянные в квантовой оптике.

1. Постоянная Планка.

1.1. Постоянная Планка (квант действия) — основная константа квантовой теории, коэффициент, связывающий величину энергии электро-магнитного излучения с его частотой. Также имеет смысл кванта действия и кванта момента импульса. Введена в научный обиход М. Планком в работе, посвящённой тепловому излучению и потому названа в его честь.

hello_html_6fa0b8dd.png Дж·c

hello_html_71bb42ad.png Эрг·c.

hello_html_m3deeb43f.png эВ·c.

Часто применяется величина:

 hello_html_m6462c3db.png Дж·c,

 hello_html_1e4d12a1.png Эрг·c,

 hello_html_m77028327.png эВ·c, называемая редуцированной (или рацио-нализированной) постоянной Планка или постоянной Дирака.

1.2. Физический смысл постоянной Планка.

В квантовой теории постоянная Планка имеет также более глубокий смысл: она в сравнении с величиной действия или момента импульса пока-зывает, насколько применима к данной физической системе классическая механика. А именно, если — действие системы, а hello_html_2d738521.png — её момент импульса, то при hello_html_358bf209.png или hello_html_5d09c352.png поведение системы с хорошей точностью описывается классической механикой.

1.3. Методы измерения постоянной Планка: использование законов фотоэффекта.

При данном способе измерения постоянной Планка используется закон Эйнштейна для фотоэффекта: hello_html_3b5e5f21.png

где hello_html_mc54e82a.png — максимальная кинетическая энергия вылетевших с катода фотоэлектронов,

  • частота падающего света,

hello_html_2b351fa4.pngт. н. работа выхода электрона.

Измерение проводится так. Сначала катод фотоэлемента облучают монохроматическим светом с частотой hello_html_6b0cb2cc.png, при этом на фотоэлемент подают запирающее напряжение, так, чтобы ток через фотоэлемент прекратился. При этом имеет место следующее соотношение, непосредст-венно вытекающее из закона Эйнштейна:

hello_html_m2c73f36e.png

где hello_html_m2565a485.pngзаряд электрона.

Затем тот же фотоэлемент облучают монохроматическим светом с частотой hello_html_7e3d755f.png и точно также запирают его с помощью напряжения hello_html_m62174b8a.png

hello_html_m61d38c4f.png

Почленно вычитая второе выражение из первого, получаем:

hello_html_1c354903.png

откуда следует: hello_html_c7acf46.png

1.4. Анализ спектра тормозного рентгеновского излучения

Этот способ считается самым точным из существующих. Исполь-зуется тот факт, что частотный спектр тормозного рентгеновского из-лучения имеет точную верхнюю границу, называемую фиолетовой границей. Её существование вытекает из квантовых свойств электромагнитного излучения и закона сохранения энергии. Действительно,

hello_html_59e8fd2d.png

где hello_html_1ae3e663.png — скорость света,

  • длина волны рентгеновского излучения,

  • заряд электрона,

ускоряющее напряжение между электродами рентгеновской трубки.

Тогда постоянная Планка равна:

hello_html_1f169947.png

1.5. Роль постоянной Планка.

Идея квантования вводит дискретность, а дискретность требует определения меры. Роль такой меры играет постоянная Планка. Можно сказать, что эта постоянная как бы определяет «границу» между микроявлениями и макроявлениями. Используя постоянную Планка, а также массу и заряд электрона, можно образовать следующую простейшую композицию, обладающую размерностью длины:

                         r1 = h2 / me2 = 0,53 . 10-8 см

(заметим, что r1 есть радиус первой орбиты в теории Бора). В соответствии с этим величина порядка 10-8 см может рассматриваться как пространственная «граница» микроявлений. Именно таковы линейные размеры атомов.

  Если бы при прочих равных условиях постоянная h была бы, например, в 100 раз больше, то «граница» микроявлений оказалась бы порядка 10-4 см. Это означало бы, что микроявления были бы гораздо ближе к нам, к нашим масштабам, атомы стали заметно крупнее. Иными словами, материя оказалась бы более «крупнозернистой» и следовало бы при более крупных масштабах пересматривать классические представления.

  Как указывалось ранее, проекции момента микрообъекта отличаются друг от друга на величины, кратные h. Следовательно, здесь постоянная Планка является попросту шагом квантования. Если орбитальный момент много больше h, то квантованием можно пренебречь; в этом случае переходим к классическому моменту импульса. В отличие от орбитального спиновой момент не может быть достаточно большим. Ясно, что здесь квантованием пренебречь принципиально невозможно; именно поэтому спиновой момент и не имеет классического аналога.

  Постоянная Планка органически связана не только с идеей квантования, но также и с идеей дуализма. Из формул  E = hω,   p = 2πh / λ видно, что эта постоянная играет весьма важную роль – именно она осуществляет связь между корпускулярными и волновыми характе-ристиками микрообъекта. Указанное обстоятельство особенно хорошо видно, если переписать эти формулы в виде, позволяющем учесть векторную природу импульса:

                         E = hω,   p = hk.

Здесь k – волновой вектор; его направление совпадает с направлением распространения волны, а величина выражается через длину волны следующим образом: k = 2π / λ. В левые части равенств входят корпускулярные, а в правые – волновые характеристики микрообъекта.

  Итак, постоянная Планка играет в квантовой механике две основные роли – служит мерой дискретности и связывает воедино корпускулярный и волновой аспекты движения материи. Тот факт, что обе роли играет одна и та же постоянная, косвенно указывает на внутреннее единство двух основополагающих идей квантовой механики. Наличие в том или ином выражении постоянной Планка является характерным признаком «квантомеханической природы» этого выражения.

2. постоянная, лежащая в основе постоянной Планка.

Открыта новая фундаментальная физическая константа hu фунда-ментальный квант действия”. Ее значение равно:


hu=7,69558071(63)•10-37Дж с.


 На основе классических представлений для электромагнетизма получены еще две физические константы:

фундаментальный квант времени: tu = 0,939963701(11)•10-23c;

фундаментальный квант длины: lu = 2,817940285(31)•10-15 м.

Эти три константы являются независимыми первичными конс-тантами. Они, совместно с числами п, альфа, позволили установить, что используемые в современной физике фундаментальные физические констан-ты являются составными константами и являются комбинацией первичных констант. Константам, входящим в (hu, tu, lu, п, альфа)-базис, определен особый статус -татус универсальных суперконстант.

С помощью универсальных суперконстант можно представить основные законы и формулы физики, а также все фундаментальные физические константы, в том числе и постоянную Планка h.

Новая константа hu позволила открыть динамическую симметрию, свойственную физическому вакууму. D-инвариантность вакуума является новым видом симметрии и является наиболее фундаментальным свойством Природы. С D-инвариантностью вакуума связан важнейший закон сохра-нения, который не нарушается при всех видах взаимодействий.

9. Мировые постоянные.

При построении системы единиц в физике можно отметить два метода выбора единиц для какой-либо новой величины:

I. постоянная задается произвольный эталон (например: обычные определения грамма, ома и т.п.).

II. Пользуясь каким-либо законом A, связывающим нашу величину с уже известными и содержащими численный коэффициент, подбираем наш эта-лон таким образом, чтобы коэффициент обратился в единицу (например: определение единицы заряда по закону Кулона).

Всегда, конечно (отвлекаясь от технических трудностей), можно пользоваться любым из двух методов. В первом случае мы получаем новый произвольный эталон, т.е. увеличиваем число единиц, лежащих в основе тео-рии размерностей. Кроме того, при данном выборе эталона, коэффициент в законе A приобретает какое-то численное значение; мы получаем новую мировую постоянную.

Во втором случае как число основных произвольных эталонов, так и число мировых констант остается неизменным: мы получаем лишь естест-венную (по отношению к предыдущим) единицу для измерения нашей величииы. Единица эта будет меняться при изменении основных эталонов. Характером этого изменения занимается дименсиональный анализ, вводящий понятнее размерности данной физической величин.

Константы нулевой размерности не зависят от выбора основных еди-ниц и поэтому могут быть рассматриваемы как константы математи-ческие (числа). Можно надеяться, что все эти уже числовые константы бу-дут получены теоретически. Поэтому в рамках данной системы размернос-тей мировые константы, из которых можно составить агрегат нулевой размерности, должны находиться в математическом соотношении и не являются независимыми.

Из вышеизложенного следует, что мы всегда можем уменьшить число основных эталонов (число размерностей), воспользовавшись для этого одной из мировых постоянных и положив ее равной единице. (Переход от первого определения единицы ко второму.) Назовем этот процесс редукцией. Для возможности полной редукции (доведение числа эталонов до нуля) необходи-мо наличие независимых констант в числе не меньшем, чем число измерении, положенное в основу нашей системы единиц. Число независимых констант, очевидно, не может превысить числа независимых единиц, положенных в основу системы размерностей. Так, например: в ньютоновой механике возможна была лишь редукция к двум единицам, так как при наличии трех основных размерностей T, L, М имелся лишь один закон с мировой постоянной: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula1.gif

Вторая постоянная, дающая возможность редукции к одной единице, вводится частной теорией относительности соотношением: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula2.gif

Наконец последняя недостающая константа h фигурирует в обосно-вании волновой механики: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula3.gif (выражение фазы через действие W).

Обычно мы имеем случай, когда констант (известных нам из опыта и пока еще не приведенных к меньшему числу установлением математических соотношений) гораздо больше, чем принятых нами основных единиц. В этом случае при выборе констант для совершения полной редукции выгодно выбирать константы наиболее общие. В современной экспериментальной физике принята четверичная система CGS1o. Техника же (из практических соображений) пользуется гораздо большим числом узаконенных эталонов (см, г, сек, 1o, ом, амп, ... ); здесь имеет место некая CGS1o-система.

Как на другие примеры выбора основной системы укажем на планкову натуральную систему единиц (с, , h, k).

 вы видели выше, что всякая постоянная есть представительница физического закона (теории) и как мировая постоянная символ его общнос-ти. Более общим законам (теориям) соответствуют более универсальные постоянные (сравните постоянную Ридберга с константой Планка h). Введение новых постоянных и редукция к меньшему числу отобразились в истории физики как смена теорий и их постепенное объединение. (Введение постоянной g, редукция постоянной Ридберга). По предыдущему закрепив число измерений, мы ограничиваем и число "истинных" постоянных: из числа имеющихся мы выбираем n констант (n равно числу размерностей) за основные, а остальные редуцируем к "истинным" т.е. независимым) основным. Очевидно, безразлично, какие постоянные принять за основные с точки зрения редукции. Здесь, однако, мы можем руководствоваться двумя эвристическими положениями. Первое из них это степень общности "представляемой" теории: естественно приводить постоянную Ридберга к планковой, а не наоборот, так как очевидно, что теория спектров есть закономерность низшего порядка относительно общей теории атома. Другое положение есть проба постоянной на предельный переход, о чем речь ниже. Проследим, для примера, биографию постоянной h (т.е. развитие квантовой теории с точки зрения введения постоянной). Начальной стадией можно считать классическую механику и электродинамику. Теория Бора, старая квантовая механика вводила h, как эмпирическую постоянную, в свои уравнения с ограничительными целями, h символ прерывности, скачков и т.д. Лишь волновая механика Шредингера-Гейзенберга включает h совер-шенно естественно, как постоянную размерности. Никаких требований прерывности не вводится и эмпирическое значение h выясняется лишь a posteriori. Мы склонны считать теорию постоянной h законченной. Представим себе законченную физику. Построим ее на основании та раз-мерностей; в ней, очевидно, останется n мировых постоянных, входящих естественно, т.е. не как эмпирические, а как простые коэффициенты раз-мерности. Все излишние константы будут редуцированы. Наши же мировые постоянные мы сможем положить равными единице, по предло-жению Планка, т.е. перейти к физике без размерностей. Построим систему физики, находящейся к "законченной" в предельном отношении. Для этого применим метод предельного перехода будем стремить нашу постоянную к нулю (предварительно введя ее, ежели ранее постоянная равнялась единице). Полученную предельным переходом теорию будем называть классической относительно данной постоянной.

Так, обычная механика будет классической относительно h, волновая механика законченной; теорию Бора с ее h, можно назвать вульгарной. Теория относительности - законченная теория по отношению к 1/с (1/с входит в метрику, как размерный коэффициент), предельной будет также обычная механика и квантовая механика (нерелятивистская!). Заметим, что на основании предельного перехода следует признать не с, а 1/с истинной постоянной, так как она подвергается стремлению к нулю. Вульгарными по отношению к 1/с были ряд дорелятивистских электродинамик. Еще: геометрическая оптика есть классическая теория относительно постоянной длины волны, а волновая оптика - законченная теория. С этой точки зрения френелевскую теорию дифракции следует признать вульгарной. Пользуясь этим методом, мы можем, вводя новые постоянные и стремя их к нулю, строить новые классические теории. Последние могут быть вдвойне, втройне и т.д. предельными (ранг класси-ческой теории). Обычная механика, например, будет втройне предельной относительно теорий - квантовой, релятивизма, гравитации (постоянных h, 1/с, х). Так как комбинация констант есть также константа, то является вопрос об элементарных константах.

Мы видели, что нормальный ход развития теории был от предельной к законченной через вульгарную. Построив параллельные схемы, мы заметим пробелы-некоторые теории перескакивали через "вульгарный" период, для других исторически не было предельного случая. Исторически мы имеем L, М, T-систему размерности (не считая температуры) и, значит, три истинные мировые постоянные. Согласно изложенному выбор трех размерностей есть случайность, в высоком смысле слова; относительно же выбора "истинных" постоянных мы можем следовать эвристически общности теорий и предельному переходу. С обеих точек зрения придется за "истинные" признать h, 1/с, х (все три представительницы наиболее развитых теорий и удовлетворяют пробе на предельный переход).

 если мы положим, согласно предыдущему, в основу теории размерностей три основные постоянные h, 1/с, х , то мы сможем получить "естественные единицы" »ля всех других физических величин, в том числе для массы и для электрического заряда. Полученные таким путем единицы заряда и массы не совпадают с "элементарными" значениями этих величин, полученными из опыта. (Заряд и массы электрона и протона.)

Да и трудно было бы ожидать совпадения, ибо массы электрона и протона различны, и было бы странно, чтобы одна из них оказалась основной.

Естественно ожидать, что обе эти массы будут лишь как-то выражаться через "естественную единицу" массы. Два значения для массы (m+, m-) могут быть связаны с тем, что уравнение, из которого они будут определяться, имеет два различных корня соответственно двум значениям заряда (+е;-е).

Не имея еще теории электрона, можно, однако, на основании теории размерностей, вывести некоторые заключения о характере этой теории. Найдем размерность заряда и массы, выраженную в наших основных размерностях [h], [1/с], [х]. Несложные выкладки дают:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula8.gif

или C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula9.gif

где λ и ν суть числовые константы, различные для протона и электрона. (Очевидно, C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula12.gif)

Приведенные формулы размерностей могут также дать ценные указания о возможности построения теории электрона на основании неполной системы теоретической физики, когда некоторые мировые конс-танты положены равными нулю.

Нетрудно видеть, что единственная неполная система, приводящая к конечным значениям заряда и массы, есть система:

C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula13.gif

т.е. неквантовый, нерелятивистский, гравитирующий электрон. В этом случае заряд электрона становится новой мировой постоянной.

Другие же неполные системы приводят к бесконечно малым (=большим) зарядам или массам. В частности, обречены на неудачу часто производимые попытки построить теорию неквантового электрона в общей теории относительности (C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula14.gif;C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula15.gif;C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula16.gif , откуда: C:\Documents and Settings\Администратор\Рабочий стол\formula17.gif ).

































10. Заключение.

Подводя итоги своей работы, я бы хотела отметить следующее: универсальные физические постоянные пронизывают весь курс физики, начиная от механики и заканчивая физикой ядра. Они являются очень важным элементом в изучении данной науки, поскольку рассмотрение универсальных постоянных сопровождается изучением истории развития науки физики, биографий и трудов великих ученых.

Вместе с тем, зачастую рассматривается взаимосвязь постоянных друг с другом, а это очень важно для развития памяти, мышления и логики. На мой взгляд, цели моей работы достигнуты, т.к. мной были рассмотрены многие универсальные постоянные, история их появления и их взаимосвязь. Я постаралась упорядочить постоянные по разделам физики, что послужило систематизацией знаний. Подобранный мною учебный материал может стать хорошей основой для проведения тематических факультативных занятий по физике, кружков или элективных курсов (несколько занятий, посвященных данной теме, могут быть весьма интересными для учеников).

















  1. Список использованной литературы.

  1. Детлаф А.А. курс физики: учебное пособие для втузов/ А.А. Детлаф, Б. М. Яворский. – 4- е изд., испр.- М.: Высш. шк.,2002.- 718с.: ил.

  2. Ильин В.А. история физики: Учебн. пособие для студ. высш. пед. учебн. заведений.- М.: Издательский центр «Академия», 2003. 272 с.

  3. Кудрявцев П.С. Курс истории физики: Учебн. пособие для студентов пед. ин-тов по физ. спец. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Просвещение, 1982. – 448 с., ил.

  4. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебн. пособие. В з-х томах. Т.1,2,3.































43



Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Краткое описание документа:

Данная работа направлена на более глубокое изучение  материала (факты из истории развития физики) для проведения дополнительных занятий по физики (факультативы, кружки и т.д.).

На мой взгляд, рассматриваемая мной тема является очень интересной и актуальной, поскольку все мы знаем об универсальных физических постоянных, знаем их значения, но история их появления, их место в том или ином разделе зачастую нам неизвестны.

Мной был подобран материал по данной теме, который позволит систематизировать полученные ранее знания, может быть, узнать что- то новое и открыть для себя много интересного.

Автор
Дата добавления 15.12.2014
Раздел Физика
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров458
Номер материала 189518
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх