На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


доклад Естесственно научные основы инновационных технологий

Информация:

Тип работы: доклад. Добавлен: 07.11.2012. Сдан: 2012. Страниц: 23. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


?1.1) Цели естествознания.
Естественными  науками называют совокупность наук  о  природе.  К  естественным  наукам относится   довольно   много  наук  и   чтобы   понять   структуру естествознания  необходимо обратиться к предмету  изучения.  Естественные науки изучают природу пространства  материи  времени,  закономерности  и  связи  явлений  природы,  как  общего  характера, так и специфических,  характерных лишь  для  конкретного узкого класса явлений. А  иногда  и  одного явления.  Так как основное свойство материи – движение,  то  можно сказать, что предметом естествознания является движущаяся материя: от  самых  простых  форм движения до самых  сложных.  Цели  естествознания – двоякие: 1) находить сущность  явлений природы, их законы и на этой основе предвидеть или создавать новые явления;  2) раскрывать  возможность  использования  на  практике познанных законов, сил и веществ природы. Познание законов природы –  ближайшая  цель  естествознания, содействие   их  практическому использованию   –   конечная  цель.  Поэтому   с   таких   позиций естественные  науки,  как  и  науку  вообще  можно  разделить   на фундаментальную  и прикладную. Познаваемость природы. Познаваемость явлений означает возможность вскрытия их внутренней сущности, т.е. внутреннего механизма. Нужно суметь разложить явление на его материальные составляющие,  на части  и проследить причинно-следственные взаимодействия между ними. Не поверхностное качественное и не функционально-количественное описание, а выявление  внутренней сути явления есть понимание и объяснение явления. Для объяснения экспериментальных фактов привлекаются гипотезы. Гипотеза - это предположение,  позволяющее объяснить и количественно описать наблюдаемое явление. Теория— совокупность умозаключений, отражающая объективно существующие отношения и связи между явлениями объективной реальности. Теория — это интеллектуальное отражение реальности. Законы естествознания постулируются на основании наблюдаемых опытных фактов. Сначала идет  процесс накопления  знаний  в  определенной  области.  Эти  результаты анализируются  и   делается   некоторое   предположение.   Это предположение не выводится из других  законов.  Оно  возникает само по себе  на  основании  опыта.  Сделанное  умозаключение, сформулированное в  виде  математической  формулы,  становится частью   гипотезы.   Если   последующие   опыты   подтверждают правильность этого предположения, оно становится законом.
1.2) Формы движения материи.
На разных уровнях организации материи ее движения проявляются по-разному. Хаотические движения молекул газа или колебания молекул в твердом теле воспринимаются как теплота. Электрические и магнитные поля являются вихревыми движениями эфира. Но так или иначе все это есть движения материи в пространстве и во времени, т. е. движения механические. Важнейшей мерой движения является энергия как мера движения материи, в конечном итоге переходящей в теплоту при преобразовании механического движения макротела в тепловую энергию его молекул. Необходимо различать кинетическую и потенциальную энергию. Первая есть мера заключенного в теле количества движения, которое может быть уничтожена путем преобразования ее в тепловую энергию, это есть мера механического поступательного или вращательного движения любого тела. Вторая мера есть мера запасенной в телах или окружающей среде энергии, которая при определенных условиях может превратиться в кинетическую энергию, такой потенциальной энергией является, например, энергия, запасенная а сжатой пружине, в гравитационном поле или в заряженном конденсаторе. Кинетическая энергия является мерой его механического движения и измеряется той работой, которую может совершать это тело при его торможении до полной остановки. Кинетическая энергия материальной точки равна половине произведения массы т точки на квадрат скорости u ее движения: Потенциальная энергия является мерой той работы, которую совершают потенциальные силы при переходе материальной точки или системы из текущего состояния в “нулевое состояние”. “Нулевое состояние” системы определяется условиями решаемой задачи. В любом опыте можно измерить только изменение потенциальной энергии, но не ее абсолютное значение.Потенциальная энергия — работа, которую произведут действующие на систему силы при перемещении системы в точку, где потенциальная энергия условно принята равной нулю. При любом перемещении масс в системе сумма потенциальной и кинетической энергий остается неизменной.Поскольку в реальных системах потенциальная энергия Р не только преобразуется в кинетическую, но и затрачивается на потери П в системе, то: P=Wx+П, откуда П = Р — Wк, = min — функция Лагранжа, условие движения с минимальными потерями. В соответствии с СТО существует всеобщая взаимосвязь массы и энергии, выражаемая формулой:E=mc2, где с — скорость света в пустоте. Эта формула устанавливает “эквивалентность” массы и энергии. На этом основании масса в современной теоретической физике оценивается через энергию — в электрон-Вольтах.На самом деле масса и энергия — разные категории: масса — мера количества вещества, а энергия - мера движения. Коэффициент пропорциональности — скорость света не может использоваться во всех случаях и, по-видимому, может быть применен только для оценки массы фотона, да и то с оговорками.
2.1) Кризисы и революции в естествознании.
1 этап. Фалес, 6 век до нашей эры, есть переход от природы в целом к субстанциям(земля – твердь, вода – жидкость, воздух – газ, огонь – энергия, китайцы добавили дерево - жизнь). Фалес всё разнообразие вещей сводил к единой первостихии – влажной природы. всё возникает из воды  и в нее возвращается. Однако он же поставил проблему природы этой воды, поэтому под водой Фалес подразумевал некую мировую среду, обладающую свойствами воды, а не буквально саму воду. Античная философия достигла свой вершины у Аристотеля, учение которого, несмотря на его идеалистический характер, содержало глубокие материалистические и идеалистические идеи. Древнегреческая философия положила начало формированию в Европе самостоятельных отраслей знаний, таких как статика, астрономия и математика. Медицина и физика находились в зачаточном состоянии. Все естественнонаучные знания входили в единую недифференцированную науку, находившуюся под эгидой философии. Дифференциация наук впервые наметилась в конце этого периода уже ближе к средним векам. Сам период от единой природы к субстанциям знаменовал собой ПЕРВУЮ РЕВОЛЮЦИЮ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ.
2 этап. 15 – 16 века нашей эры потрясавшие Европу многочисленные эпидемии производили опустошение целых государств. Неспособность тогдашней медицины противостоять натиску болезней вынудила врачей искать лекарственные методы. Парацельс, Гельмонт, Боэ отвергли учение древних врачей о четырёх соках человеческого тела и основали иатрохимию – учение о веществах, способных излечивать болезни путем восстановления баланса веществ в организме. Эта прикладная задача потребовала разбирательства с веществами. Переход в естествознании от субстанций к веществам явился ВТОРОЙ РЕВОЛЮЦИЕЙ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ.
3 этап. Механический и метафизический этап. Вторая половина 15 века – конец 18. переход от вещества к молекуле(маленькой массе). Метафизика, диалектика – развитие, изучение механического движения. Представление о корпускуле – минимальной частицы вещества, которая впоследствии была названа молекулой. Декарт –аналитическая геометрия, Кант-Лаплас – космогоническая гипотеза, Ломоносов – атомно-кинетическое учение. Переход от веществ к молекуле – ТРЕТЬЯ РЕВОЛЮЦИЯ.
4 этап. Конец 18 – начало 19. бурное развитие капитализма на основе промышленной революции. Повышенный интерес к химии => переход от молекулы  к атому. Лавуазье 1789,неразлагаемое вещество –«элемент», Дальтон 1824 – «атом». Электротехника, развитие геологии, биологии, учение об электромагнетизме. ЧЕТВЕРТАЯ РЕВОЛЮЦИЯ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ.
5 этап. Конец 19 века. Открытие электромагнитных волн Герцем, коротковолнового излучения Рентгеном, электрона Томсоном, введение идеи кванта Планком, создание теории относительности Эйнштейном. 1911 – Резерфорд выдвинул планетарную модель атома, на основе которой в 1913-1921 появились представления об атомном ядре, электронах и квантах. ПЯТАЯ РЕВОЛЮЦИЯ была связана с введением в рассмотрение «элементарных частиц вещества», и это привело к появлению атомной энергии и полупроводниковой техники. Современный этап – канун шестой рев-ции –исследование эфира, Развитие естествознания всегда шло в глубь материи по иерархическим уровням организации. Каждый переход от старшей структуры к младшей позволял выяснить эту старшую структуру как состоящую из младших структур. Каждый переход открывает новые направления в науке. Каждый переход подготавливался развитием уровня организации материи, накоплением бессистемных фактов, что приводило к кризису. Кризис заключался в том, что становилось непонятным, почему этих фактов много и что за ними скрывается. Кризис разрешался тем, что происходил переход к следующему уровню организации материи вглубь, который выяснял, что старшие структуры являются простой комбинаторикой этих новых младших структур.В настоящее время в физике сложилась типовая ситуация. Кризис в сегодняшней физике выразился в том, что элементарных частиц оказалось слишком много. Внешним проявлением кризиса является то, что новых качественных открытий уже несколько десятилетий нет. Поскольку все элементарные частицы способны трансформироваться друг в друга, то все они имеют один и тот же строительный материал. Генеральной задачей развития естествознания  далее является определение свойств строительного материала элементарных частиц вещества.
Из того экспериментального факта, что комбинация сильных электромагнитных полей способна в вакууме рождать элементарные частицы вещества, следует, что вакуум заполнен тем же строительным материалом, что составляет основу элементарных частиц. Значит, весь космос заполнен этим строительным материалом и это есть мировая физическая среда – эфир. А элемент эфира – амер (не имеющий меры), часть атома, часть эфира.
2.2) Концепция симметрии и асимметрии. Симметрия свойство геометрической фигуры, характеризующее некоторую правильность формы, неизменность ее при тех или иных видах отражений.В узком смысле симметрия относительно плоскости (зеркальное отражение) — такое преобразование в пространстве (относительно прямой на плоскости), при котором каждой точке фигуры, расположенной на некотором расстоянии от плоскости симметрии, соответствует аналогичная точка той же фигуры, расположенная на таком же расстоянии от плоскости симметрии по другую ее сторону. Симметрия — соразмерность, зеркальное отражение относительно плоскости. Асимметрия — отсутствие симметрии. Различают центральную симметрию, при которой фигура совмещается сама с собой после последовательного отражения от трех взаимно перпендикулярных плоскостей; осевую симметрию, при которой фигура накладывается сама на себя вращением вокруг некоторой прямой на угол 360/n градусов; зеркально-осевую симметрию, при которой фигура накладывается сама на себя вращением вокруг некоторой прямой на угол 360/n градусов и отражением в плоскости; симметрию переноса, при которой фигура совмещается сама с собой после переноса вдоль некоторой прямой. Существуют еще симметрии относительно оси, относительно точки и пр. Симметрия широко распространена в природе, особенно в кристаллах и в биологии, широко используется в искусстве и в архитектуре. В физике предполагается, что раз пространство изотропное, то все явления должны иметь в природе свое зеркальное отражение, т. е. иметь симметричное состояние. Симметричных тел много, например, почти все живые организмы, многие кристаллы и пр. На самом деле в природе симметрия наблюдается далеко не во всех процессах и явлениях. Право и левовинтовое движения представлены неодинаково, если материя представлена в природе широко, то антиматерия практически вообще не представлена. Это объясняется прежде всего тем, что основной частицей микромира является протон, в котором винтовое движение имеет определенный знак, и однажды возникшее винтовое движение непрерывно порождает движение того же знака. Электроны имеют противоположный знак винтового движения, но их масса в 1850 раз меньше, чем протона. Поэтому хотя собственно пространство и симметрично, природа несимметрична. Чтобы симметрия созданий природы не вступала в конфликт с симметрией сил земного тяготения, ось тела любых организмов, которые обречены всю жизнь стоять неподвижно, расти вертикально вверх, должна обязательно приобрести лучевую симметрию, организмы, передвигающиеся параллельно поверхности Земли должны иметь двустороннюю зеркальную симметрию.
Безусловно, симметрия живых организмов не абсолютна, например, расположение органов во многом не симметрично. Однако все, что касается органов движения — ног, крыльев симметрия выполняется достаточно строго.
Принципы симметрии в равной мере распространяются и на творение рук человека. Окружающие нас предметы чаще всего имеют радиальную или билатеральную (зеркальную) симметрию, и это придает им дополнительную надежность и простоту а обращении.
К своеобразной симметрии (асимметричной симметрии) относится “Золотое сечение” или “Божественная пропорция”. Золотым сечением (божественной пропорцией) называют такое деление отрезка на две части, при котором большая часть относится к меньшей как весь отрезок относится к большей части. Пифагор был первым, кто обратил внимание на замечательные свойства золотого сечения.
3.1) Научная методология.
Методология науки — это учение о методах и процедурах научной деятельности, а также раздел общей теории познания, в особенности теории научного познания и философии науки. Методология, в прикладном смысле, — это система принципов и подходов исследовательской деятельности, на которые опирается исследователь в ходе получения и разработки знаний в рамках конкретной дисциплины: физике, химии, биологии, информатики и других разделах науки.
В разделах науки категория истины обладает двойственной характеристикой. С одной стороны, истина есть в традиционном понимании цель научного познания, а с другой — это самостоятельная ценность, обеспечивающая принципиальную возможность научного знания совпадать с объективной реальностью, как минимум быть комплексом базовых решений теоретических и практических задач.Единственной объективной реальностью являются отношения вещей, отношения, из которых вытекает мировая гармония. Без сомнения, эти отношения, эта гармония не могли бы быть восприняты вне связи с умом, который их воспринимает или чувствует. Тем не менее, они объективны, потому что общие и останутся общими для всех мыслящих существ.
 
 
 
 
3.2) Понятие о взаимосвязи и размерности физических величин
Все явления в мире так или иначе взаимосвязаны и подчиняются общим физическим законам. Чтобы иметь возможность сопоставлять физические вели­чины друг с другом, производить расчеты нужно каждую физическую величину представить через некоторые общие для всех исходные физические величины, принимаемые за первичные. Однако эти первичные величины могут быть выбраны произвольно, и тогда при определении их физической сущности и при расиста” неизбежно возникнут дополнительные трудности. Чтобы их избежать, нужно определить те физические категории, которые являются неизменными при преобразованиях материи при взаимодействии материальных образований, (относительно которых будут оцениваться все остальные физические величины и параметры. Но если речь идет о всеобщих закономерностях материи во Вселенной, то должны быть определены всеобщие физические инварианты, которые не изменяются ни при каких преобразованиях форм материи и ни при каких физических процессах. То есть они инвариантны по отношению и к преобразованиям форм материи, и к конкретным физическим явлениям.Общими физическими инвариантами могут быть только такие категории, которые являются всеобщими для всех без исключения физических явлений, то есть для всей реальности нашего физического мира. Такими категориями является движение и три его неразрывных составляющих — материя, пространство и время. Ибо в мире нет ничего, кроме движущейся материи. И следовательно, все физические величины и все физические явления так или иначе будут определяться этими категориями как исходными. Именно они поэтому и должны валяться основой любой системы измерений, т.е. в основе любой системы измерений должны являться три величины — мера материя, такой мерой является единица массы как количества материи и обозначается через символ М; мера пространства, такой мерой является единица длины и обозначается через символ L ; мера времени, такой мерой является единица времени и обозначается через символ Т.азмерность физической величины — это выражение, показывающее связь данной физической величины с физическими величинами, положенными в основу системы единиц. Размерность записывается в виде произведения символов соответствующих основных величин, возведенных в определенные степени, которые называются показателями размерности. Величины, в которые все основные величины входят в степени 0, называются безразмерными. Во всех остальных случаях размерность конкретной физической величины записывается в виде:[?]=MxLyTz, где ? — есть обозначение самой величины, х, у, г — показатели размерности каждой из основных величин.
4.1)      Явление самоорганизации в природе.
Термодинамическое равновесие - это состояние, в которое с течением времени приходит любая система, находящаяся при постоянной температуре и в фиксированных внешних условиях. Среди достижений термодинамики Х1Х века следует отметить закон сохранения энергии, учитывающий наряду с механическими и тепловые превращения энергии. Величайшим достижением ХХ века является закон возрастания энтропии .Закон возрастания энтропии адекватно описывает и направление протекания неравновесных процессов. Находящийся вокруг нас развивающийся мир не находится в состоянии равновесия.Существенно, что самоорганизация носит пороговый характер. Новые структуры возникают из неустойчивого состояния в результате развития флуктуаций. В докритическом режиме флуктуации затухают. Выше порога, они усиливаются и делают устойчивым новый режим, в котором вместо обычной тенденции к хаотическому движению возникает кооперативное поведение микропроцессов системы. Такой переход называют кинетичеcким фазовым переходом. Он обычно сопровождается понижением порядка симметрии.Флуктуации — случайные отклонения от среднего значения физических величин, характеризующих систему из большого числа частиц; вызываются тепловым движением частиц или квантовомеханическими эффектами. Примером термодинамических флуктуаций являются флуктуации плотности вещества в окрестностях критических точек, приводящих, в частности, к сильному рассеянию света веществом и потери прозрачности. Бифуркация — термин употребляется в широком смысле для обозначения всевозможных качественных перестроек или метаморфоз различных объектов при изменении параметров, от которых они зависят. Механическая бифуркация — приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении её параметров. Точка бифуркации — смена установившегося режима работы системы. Термин из неравновесной термодинамики и синергетики. Аттрактор (— множество состояний (точнее - точек фазового пространства) динамической системы, к которому она стремится с течением времени. Так, наиболее простыми вариантами аттрактора являются притягивающая неподвижная точка (к примеру, в задаче о маятнике с трением о воздух) и периодическая траектория (пример - самовозбуждающиеся колебания в контуре с положительной обратной связью), однако бывают и значительно более сложные примеры. В физике фракталы естественным образом возникают при моделировании нелинейных процессов, таких, как турбулентное течение жидкости, сложные процессы диффузии-адсорбции, пламя, облака и т. п.
4.2) Системы измерений как язык анализа качества и количества.
Для того чтобы можно было производить сопоставлять физические параметры и производить какие-либо расчеты необходимо иметь систему единиц физических величин, которая явится общим физическим языком для единой оценки качества параметров — их физической сущности и их количественного содержания Тогда каждый параметр может иметь количественное значение, выраженное через эти величины. Международная система единиц физических величин СИ была принята в 1960 г. 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам. Эта система единиц разработана с целью замены сложной совокупности систем единиц и отдельных внесистемных единиц, сложившихся на основе метрической системы мер, и упрощения пользования единицами. Достоинством системы СИ являются ее универсальность (охватывает все отрасли науки и техники) и когерентность, т.е. согласованность производных единиц, которые образуются по уравнениям, не содержащим коэффициентов пропорциональности. Благодаря этому при расчетах в формулы не требуется вводить коэффициенты пропорциональности.Система СИ основана на метрической системе мер. Основные единицы:
— длина, выраженная в метрах (м);— масса, выраженная о килограммах |кг|;— время, выраженное в секундах [с], а также — сила электрического тока, выраженная в Амперах [А|;— термодинамическая температура, выраженная в градусах Кельвина [К];— сила света, выраженная в канделах [кд];— количество вещества, выраженное в молях [моль].
основными являются только три величины — метр, килограмм, секунда, поскольку только они соответствуют физическим инвариантам. Остальные все величины являются производными от них, в том числе электрические, световые, тепловые и физико-химические. Перевод этих величин в систему МКС (метр, килограмм, секунда) уже выполнен применительно к электрическим величинам и принципиально может быть выполнен применительно к остальным. Система измерений СИ, как наиболее отвечающая естественным всеобщим физическим инвариантам, принципиально не подлежит ревизии, а лишь последующим уточнениям, имеющим целью привести все физические единицы, включая электрические, тепловые, световые и химические, к трем основным единицам — килограмму, метру и секунде.
5.1) Концептуальные представления о материи, движении, пространстве и времени.
Материя – это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента. В основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета, организм или галактика, может быть рассмотрен как сложное образование, включающее в себя составные части, организованные в целостность. Для обозначения целостности объектов в науке было выработано понятие системы. Материя как объективная реальность включает в себя не только вещество в четырех его агрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном, плазменном), но и физические поля (электромагнитное, гравитационное, ядерное и т. д.), а также их свойства, отношения, продукты взаимодействия. Входит в нее и антивещество (совокупность античастиц: позитрон, или антиэлектрон, антипротон, антинейтрон), недавно открытое наукой. Антивещество ни в коем случае не антиматерия. Антиматерии вообще быть не может. Дальше «не» (не-материи) отрицание здесь не идет. Движение и материя органически и нерасторжимо связаны друг с другом: нет движения без материи, как нет и материи без движения. Иначе говоря, нет в мире неизменных вещей, свойств и отношений. «Все течет», все изменяется. Одни формы или виды сменяются другими, переходят в другие – движение постоянно. Покой – диалектически исчезающий момент в беспрерывном процессе изменения, становления. Абсолютный покой равнозначен смерти, а вернее – несуществованию. Можно понять в данной связи А. Бергсона, рассматривавшего всю реальность как неделимую движущуюся непрерывность. Или А.Н.Уайтхеда, для которого «реальность есть процесс». И движение, и покой с определенностью фиксируются лишь по отношению к какой-то системе отсчета. Так, стол, за которым пишутся эти строки, покоен относительно данной комнаты, она, в свою очередь, - относительно данного дома, а сам дом – относительно Земли. Но вместе с Землей стол, комната и дом движутся вокруг земной оси и вокруг Солнца. Движущаяся материя существует в двух основных формах – в пространстве и во времени. Понятие пространства служит для выражения свойства протяженности и порядка сосуществования материальных систем и их состояний. Оно объективно, универсально (всеобщая форма) и необходимо. В понятии времени фиксируется длительность и последовательность смены состояний материальных систем. Время объективно, неотвратимо и необратимо. Следует различать философские и естественнонаучные представления о пространстве и времени. Собственно философский подход представлен здесь четырьмя концепциями пространства и времени: субстанциальной и реляционной, статической и динамической. Основоположником взгляда на материю, как состоящую из дискретных частиц был Демокрит. Мир доступной человеку объективной реальности постоянно расширяется. Концептуальные формы выражения идеи структурных уровней материи многообразны. Современная наука выделяет в мире три структурных уровня: Микро, Макро, Мега миры. Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с. Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах. Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет. И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро-, макро - и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.
5.2) Сущность процесса измерения.
Эксперимент осуществляется с помощью наблюдений и измерений.Наблюдения заключаются в сборе и анализе фактов без каких-либо специальных приспособлений. Измерения, напротив, требуют наличия технической базы, так как приходится сравнивать объект с эталоном.Измерение - операция сравнения определяемой величины исследуемого объекта с соответствующей величиной эталона.Прямые измерения. Определяемая величина сравнивается с единицей измерения непосредственно с помощью измерительного прибора.Косвенные измерения. Определяемая величина вычисляется по формуле, включающей результат прямых измерений.Всякое измерение неизбежно связано с погрешностями. Погрешность измерений — разность между полученным при измерении X' и истинным 0 значениями измеряемой величины. Погрешность измерения определяется формулой:? = X' – Q.Погрешность измерений вызывается несовершенством методов и средств измерений, непостоянством условий наблюдения, а также недостаточным опытом наблюдателя или особенностями его органов чувств.Погрешности, связанные с несовершенством метода измерения, называют методическими. Эти погрешности вызваны неучетом в использованном методе измерений многих факторов, так или иначе искажающих измеряемую величину. Поскольку таких факторов бесчисленное множество, то в методике измерений должны быть учтены те, которые оказываются существенными для задачи, для которой производится измерение. Например, при измерении высоты с помощью барометрического высотомера оказывается необходимым учитывать изменение давления на земле при посадке самолета, но этого не нужно делать при занятии заданного эшелона, поскольку для всех самолетов эта ошибка одна и та же.Погрешности, связанные с несовершенством инструмента измерения, называют инструментальными.Погрешности измерений могут быть абсолютными, относительными или приведенными.Абсолютными погрешностями являются погрешности, выраженные в единицах измеряемой величины; относительными — выраженные либо в процентах от нее, либо в процентах от верхнего предела измерений (диапазона); приведенные — в процентах от длины шкалы.Погрешности, имеющие место при нормальных условиях применения прибора, называются основными, погрешности, вызванные отклонениями влияющих величин от нормальных, называются дополнительными.При измерении достоянных величин погрешности являются статическими, при измерении изменяющихся во времени величин к ним добавляются динамические составляющие погрешности.
Погрешность в системах автоматического регулирования — разность между заданным и действительным значениями регулируемой величины в процессе регулирования. Погрешность в любой момент времени можно рассматривать как сумму погрешности в установившемся режиме (статическая) и погрешности в переходном процессе (динамическая).
 
 
 
 
 
 
6.2) Средства измерений в познании мира.
Для того чтобы можно было выяснить физическую сущность явлений, необходимо численно оценивать параметры этих явлений. Соотношения численных оценок различных параметров, относящихся к явлению, позволяет понять взаимосвязь этих параметров для разных условий. Такая оценка может быть произведена с помощью средств измерения, каждое из которых предназначено для измерения (численной оценки) определенной физической величины.К основным метрологическим характеристикам средств измерений относятся диапазон измерений и цена деления шкалы измерительного прибора.Диапазон измерений — это разность между наибольшим и наименьшим значениями измеряемой величины.Ценз деления шкалы измерительного прибора — это значение измеряемой величины между двумя соседними отметками его шкалы. Зачастую приборы делают многошкальиыми и с переключением диапазонов показаний.
Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Это организованное действие, выполняемое для количественного определения свойств физического объекта.По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на: Статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;динамические, в процессе которых измеряемая величина меняется. По способу получения результатов измерений их разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совместные:Прямые — это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных.
При прямых измерениях измеряемую величину сравнивают с мерой непосредственно или с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах.Косвенные — это измерения, при которых искомую величину определяют на основе известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениямПримерами являются: нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению,Совокупные — это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую величину определяют решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Примером является определение массы отдельных гирь по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.Совместные — это производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величии для нахождения зависимостей между ними. Примером является измерение электрического сопротивления резистора при изменении температуры.
По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.Абсолютными называются измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин.Примером абсолютных измерений являются определение длины в метрах, величины тока в амперах, ускорения в метрах на секунду в квадрате.Относительными называются измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную (например, к диапазону измерений или к текущему значению измеряемой величины).Примером относительных измерений является измерение относительной влажности воздуха.Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность и достоверность.Средствами измерений являются используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические погрешности.
Точность измерений есть величина, обратная модулю относительной погрешности.                                                                            
 
7.2) Случайность как непознанная закономерность.
Всякое измерение неизбежно связано с погрешностями. Погрешность измерений — разность между полученным при измерении X' и истинным Q значениями измеряемой величины. Погрешность измерения определяется формулой:
?=X'-Q.Погрешность измерений вызывается несовершенством методов и средств измерений, непостоянством условий наблюдения, а также недостаточным опытом наблюдателя или особенностями его органов чувств.Погрешности, связанные с несовершенством метода измерения, называют методическими.Погрешности, связанные с несовершенством инструмента измерения, называют инструментальными. Различают систематические, случайные и грубые погрешности измерений.Погрешности, причины которых известны и которые могут быть так или иначе скомпенсированы или учтены, например, путем экспериментального определения ошибок, называют систематическими. К ним относятся погрешности, порожденные несовершенством метода, неточной градуировкой прибора, неправильной установкой измерительной аппаратуры.Погрешности, обусловленные результатом влияния неконтролируемых факторов, называют случайными.Случайные погрешности не являются от природы чем-то принципиально непознаваемым. Любая случайная погрешность должна рассматриваться как следствие совокупности конкретных причин, учет которых позволил бы в принципе скомпенсировать или устранить соответствующие составляющие погрешности. Однако этому препятствуют трудности определения этих причин (например, трудности учета всей совокупности метеоусловий на скорость распро­странения радиоволн) или дороговизна построения соответствующих компенсаторов ошибок. Поэтому в этих случаях погрешности считаются случайными и они оцениваются методами математической статистики по данным многократных измерений.Грубые ошибки (промахи) являются результатом неисправности средств измерения или резкими изменениями условий измерений. К числу последних относятся сбои и выбросы. При обработке измерений промахи, как правили, отбрасывают.
Погрешность в любой момент времени можно рассматривать как сумму погрешности в установившемся режиме (статическая) и погрешности в переходном процессе (динамическая). Статические погрешности являются в большей части детерминированными, причины их появления в процессах измерения чаще всего известны, но учет всех причин и их компенсация стоят дорого, поэтому часть этой ошибки воспринимается как случайная. Динамические погрешности связаны с внешними возмущениями, появление которых само по себе носит случайный характер, поэтому их приходится рассматривать как случайные.
 
 
7,1) Постулаты ТО Эйнштейна. Достоинства и недостатки
Относительности теория, физическая теория, рассматривающая пространственно-временные свойства физических процессов. Закономерности, устанавливаемые О. т., являются общими для всех физических процессов, поэтому часто о них говорят просто как о свойствах пространства-времени. Как было установлено А. Эйнштейном, эти свойства зависят от гравитационных полей (полей тяготения), действующих в данной области пространства-времени. Свойства пространства-времени при наличии полей тяготения исследуются в общей теории относительности (ОТО), называются также теорией тяготения. В частной теории относительности рассматриваются свойства пространства-времени в приближении, в котором эффектами тяготения можно пренебречь. Логически частная О. т. есть частный случай ОТО, откуда и происходит её название. Исторически развитие теории происходило в обратном порядке; частная О. т. была сформулирована Эйнштейном в 1905, окончательная формулировка ОТО была дана им же в 1916. Ниже излагается частная О. т., называется в литературе также теорией относительности Эйнштейна, просто О. т., или специальной теорией относительности (история её возникновения изложена в последнем разделе).В основе О. т. лежит принцип относительности, согласно которому в физической системе, приведённой в состояние свободного равномерного и прямолинейного движения относительно системы, условно называется "покоящейся", для наблюдателя, движущегося вместе с системой, все процессы происходят по тем же законам, что и в "покоящейся" системе. Говорят, что движущаяся система получается из "покоящейся" преобразованием движения и что принцип относительности выражает инвариантность (независимость) законов природы относительно преобразований движения.
Справедливость принципа относительности означает, что различие между состояниями покоя и равномерного прямолинейного движения не имеет физического содержания. Если физическая система В движется равномерно и прямолинейно (со скоростью V ) относительно системы А, то с тем же правом можно считать, что А движется относительно В (со скоростью V). Термин "принцип относительности" связан с тем, что если преобразованию движения подвергнуть систему движущихся тел, то все относительные движения этих тел останутся неизменными.
Наряду с принципом относительности из опыта известны и др. принципы инвариантности, или, как ещё говорят, симметрии, законов природы. Любой физический процесс происходит точно так же: если осуществить его в любой др. точке пространства; эта симметрия выражает равноправие всех точек пространства, однородность пространства;если систему, в которой происходит процесс, повернуть на произвольный угол; эта симметрия выражает равноправие всех направлений в пространстве, изотропию пространства;если повторить процесс через некоторый промежуток времени; эта симметрия выражает однородность времени.
 
6.1 Понятие о структурных уровнях организации материи. Мегамир, макромир и микромир.
Материя – это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента.
В основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета, организм или галактика, может быть рассмотрен как сложное образование, включающее в себя составные части, организованные в целостность. Для обозначения целостности объектов в науке было выработано понятие системы.
Материя как объективная реальность включает в себя не только вещество в четырех его агрегатных состояниях (твердом, жидком, газообразном, плазменном), но и физические поля (электромагнитное, гравитационное, ядерное и т. д.), а также их свойства, отношения, продукты взаимодействия. Движение и материя органически и нерасторжимо связаны друг с другом: нет движения без материи, как нет и материи без движения. Движущаяся материя существует в двух основных формах – в пространстве и во времени. Понятие пространства служит для выражения свойства протяженности и порядка сосуществования материальных систем и их состояний. Оно объективно, универсально (всеобщая форма) и необходимо. В понятии времени фиксируется длительность и последовательность смены состояний материальных систем. Время объективно, неотвратимо и необратимо. Основоположником взгляда на материю, как состоящую из дискретных частиц был Демокрит. Мир доступной человеку объективной реальности постоянно расширяется. Концептуальные формы выражения идеи структурных уровней материи многообразны.
Современная наука выделяет в мире три структурных уровня: Микро, Макро, Мега миры.
Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10-8 до 10-16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с.
Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.
Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет.
И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро-, макро - и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.
 
 
8.1) Механика как основа физики. Основные законы
Механика – наука о механическом движении материальных тел и происходящих при этом взаимодействиях между телами. Под механическим движением понимают изменение с течением времени взаимного положения тел или их частиц в пространстве. Рассматриваемые в М. взаимодействия представляют собой те действия тел друг на друга, результатом которых являются изменения механического движения этих тел. Их примерами могут быть притяжения тел по закону всемирного тяготения, взаимные давления соприкасающихся тел, воздействия частиц жидкости или газа друг на друга и на движущиеся в них тела и др. Обычно под М. понимают т. н. классическую М., в основе которой лежат Ньютона законы механики и предметом которой является изучение движения любых материальных тел (кроме элементарных частиц), совершаемого со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света.
При изучении движения материальных тел в М. вводят ряд абстрактных понятий, отражающих те или иные свойства реальных тел; таковы: 1) Материальная точка — объект пренебрежимо малых размеров, имеющий массу; это понятие применимо, если в изучаемом движении можно пренебречь размерами тела по сравнению с расстояниями, проходимыми его точками. 2) Абсолютно твёрдое тело — тело, расстояние между двумя любыми точками которого всегда остаётся неизменным; это понятие применимо, когда можно пренебречь деформацией тела. 3) Сплошная изменяемая среда; это понятие применимо, когда при изучении движения изменяемой среды (деформируемого тела, жидкости, газа) можно пренебречь молекулярной структурой среды.
М. разделяют на: М. материальной точки, М. системы материальных точек, М. абсолютно твёрдого тела и М. сплошной среды. В каждом из этих разделов в соответствии с характером решаемых задач выделяют: статику — учение о равновесии тел под действием сил, кинематику — учение о геометрических свойствах движения тел и динамику — учение о движении тел под действием сил. В динамике рассматриваются 2 основные задачи: нахождение сил, под действием которых может происходить данное движение тела, и определение движения тела, когда известны действующие на него силы.Основные понятия и методы механики. Основными кинематическими мерами движения в М. являются: для точки — её скорость и ускорение, а для твёрдого тела — скорость и ускорение поступательного движения и угловая скорость и угловое ускорение вращательного движения тела. Основной мерой механического взаимодействия материальных тел в М. является сила. Одновременно в М. широко пользуются понятием момента силы относительно точки и относительно оси. В основе М. лежат законы Ньютона.
Первый закон НьютонаСуществуют такие системы отсчета, относительно которых тела сохраняют свою скорость постоянной, если на них не действуют другие тела и поля (или их действие взаимно скомпенсировано).
Второй закон Ньютона инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально приложенной к ней силе и обратно пропорционально её массе.F=m*a
Третий закон НьютонаТела действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль одной и той же прямой, равными по модулю и противоположными по направлению:F2->1 = -F1->2
Важное значение для решения задач М. имеют понятия о динамических мерах движения, которыми являются количество движения, момент количества движения (или кинетический момент) и кинетическая энергия, и о мерах действия силы, каковыми служат импульс силы и работа. Соотношение между мерами движения и мерами действия силы дают теоремы об изменении количества движения, момента количества движения и кинетической энергии, называемые общими теоремами динамики. Эти теоремы и вытекающие из них законы сохранения количества движения, момента количества движения и механической энергии выражают свойства движения любой системы материальных точек и сплошной среды.
8.2) Статистическая  оценка физических величин. В тех случаях, копа нужно оценить большое число однородных величин, целесообразно применять статистическую оценку. Такая целесообразность возникает пря контроле большой партии изделий, при проверке большого числа контролируемых опорных (реперных) точек у одного изделия и т. п.Существуют три метода статистической оценки:
1) По предельному отклонению (если ни одно изделие или ни одна точка отсчета не выходят за пределы некоторой допустимой величины);2) По среднеквадратичному отклонению;3) По максимальному отклонению для определенного числа случаев (обычно для 95%).
Величины отклонений от заданной величины подчиняются распределениям. характерным для конкретного метода измерений. Распределение показывает, какую долю от общего числа случаев (вероятность) может иметь то или иное значение величины. Важнейшее распределение непрерывного типа — нормальное распределение, в котором малых отклонений больше, чем больших, но могут быть редкие, но очень значительные отклоненияВо многих случаях предпочтительным для оценки большого числа случайных величин является логарифмическое распределение:       где n — показатель, — погрешность, пр — предельно допустимая погрешность. В этом случае имеет место предельное распределение, в котором за пределами максимально допустимого отклонения вероятность появления ошибки отсутствует полностью. Логарифмическое распределение — это не одно, а семейство предельных распределений. В частных случаях оно совпадает с другими видами распределений
Существуют и другие виды распределений, каждое из которых характерно для конкретного физического процесса.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9.1) Законы сохранения количества движения (импульса), энергии и момента количества движения.
Из свойства симметрии пр-ва — его однородности следует закон сохранения импульса, импульс замкнутой сис-мы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени. Закон сохранения импульса справедлив не только в классической физ, хотя он и получен как следствие законов Ньютона. Эксперименты доказывают, что он выполняется и для замкнутых систем микрочастиц, подчиняющихся законам квантовой механики. Импульс сохраняется для незамкнутой сис-мы, если геометрическая сумма всех внешних сила равна нулю. Закон сохранения импульса носит универсальный характер и является фундаментальным законом природы.
Однородность времени означает инвариантность физических законов относительно выбора начала отсчета времени. Из однородности времени следует закон сохранения механиче­ской энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т. е. не изменяется со временем. Консервативные силы действуют только в потенциальных полях, характеризующихся тем, что работа, совершаемая действующими силами при перемещении тела из одного положения в другое, не зависит от того, по какой траектории это перемещение произошло, а зависит только от начального и конечного положений. Если же работа, совершаемая силой, зависит от траектории перемещения тела из одной точки в другую, то такая сила называется диссипативной; например сила трения. Механические сис-мы, на тела кот действуют только консервативные силы (внутренние и внешние), называются консервативными сис-мами. Закон сохранения механической энергии можно сформулировать еще и так: в консервативных сис-мах полная механическая энергия сохраняется. В диссипативных сис-мах механическая энергия постепенно уменьшается из-за преобразования ее в другие (немеханические) формы энергии. Этот процесс называется диссипацией, или рассеянием энергии. Строго говоря, все реальные сис-мы в природе диссипативные. Закон сохранения и превращения энергии — фундаментальный закон природы; он справедлив как для систем макроскопических тел, так и для микросистем.
В системе, в кот действуют консервативные и диссипативные силы, например силы трения, полная механическая энергия сис-мы не сохраняется. Следовательно, для такой сис-мы закон сохранения механической энергии не выполняется. Однако при убывании механической энергии всегда возникает эквивалентное количество энергии другого вида. Таким образом, энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой. В этом заключается физическая сущность закона сохранения и превращения энергии — сущность неуничтожения материи и ее движения, поскольку энергия, по определению, — универсальная мера различных форм движения и взаимодействия.
 
 
M=m0/sqrt(1-(v^2/c^2))
 
9.2) Проблема оценки качества процессов. Точность и стабильность процессов, их показатели
Всякий контролируемый динамический процесс необходимо оценивать с точки зрения соответствия заданной точности и стабильности.Основными показателями (критериями) точности и стабильности динамических процессов являются отклонения фактического положения системы от требуемого в данный момент времени: 1. Среднеквадратическое отклонение — для среднестатистической оценки поведения системы (интегральный критерий);2. Предельное отклонение — для оценки критических режимов и предпосылок к нештатным ситуациям.Среднеквадратическое отклонение определяется как корень квадратный из суммы квадратов всех отклонений системы от заданного значения на протяжении всего отрезка времени. Предельным является максимальное отклонение от равновесного состояния на протяжении всего динамического процесса.Критическим является отклонение, после которого система уже не может вернуться в первоначальное состояние. Допускаемое отклонение — максимально допустимое отклонение, после которого система может еще вернуться в устойчивое состояние равновесия. Предельное (реальное) отклонение всегда должно быть меньше предельно допустимого, а предельно допустимое меньше критического.Допускам или интервалом допустимых значений называется разность между наибольшим и наименьшим допустимыми значениями величины.
Для процессов связанных с появлением случайных отклонений и погрешностей в течение определенного времени, вводят специальные показатели — коэффициенты точности, настроенности и стабильности.
Коэффициент точности — отношение диапазона 6? к величине допуска на изменение параметра. Оптимальным считается значение этого коэффициента на уровне 0,7—0,8.
Коэффициент настроенности — отношение абсолютной величины разности между средним значением допуска и средним значением реального распределения к величине допуска. Оптимальным считается значение этого коэффициента, если оно равно или близко к нулю. При настройках и регулировках технологических процессов значения этого коэффициента могут умышленно уводиться от нулевого значения и выполнением настроек с учетом тенденции изменений этого параметра в будущем. Этим достигают больших интервалов времени между очередными регулировками.Коэффициент стабильности — это отношение среднеквадратических отклонений распределения параметров какого либо процесса в разные периоды времени. Интервалы времени между контрольными замерами берутся равными. Оптимальное значение этого коэффициента равно единице.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10.1) Фундаментальные взаимодействия в природе.
    Современные экспериментальные данные свидетельствуют, что существует только четыре качественно различных вида взаимодействий, в которых участвуют элементарные частицы. Эти взаимодействия называются фундаментальными, то есть самыми основными, исходными, первичными. По мере увеличения интенсивности фундаментальные взаимодействия располагаются в следующем порядке: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное. Каждое из этих взаимодействий характеризуется соответствующим параметром, называемым константой связи, численное значение которого определяет интенсивность взаимодействия. Гравитационное взаимодействие характерно для всех материальных объектов вне зависимости от их природы. Оно заключается во взаимном притяжении тел и определяется фундаментальным законом всемирного тяготения: между двумя точечными телами действует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. Гравитационным взаимодействием определяется падение тел в поле сил тяготения Земли. Законом всемирного тяготения описывается движение планет Солнечной системы, а также других макрообъектов. Предполагается, что гравитационное взаимодействие обусловливается некими элементарными частицами - гравитонами, существование которых к настоящему времени экспериментально не подтверждено.Электромагнитное взаимодействие связано с электрическими и магнитными полями. Электрическое поле возникает при наличии электрических зарядов, а магнитное поле - при их движении. В природе существуют как положительные, так и отрицательные заряды, что и определяет характер электромагнитного взаимодействия. Например, электростатическое взаимодействие между заряженными телами в зависимости от знака заряда сводится либо к притяжению, либо к отталкиванию. При движении зарядов в зависимости от их знака и направления движения между ними возникает либо притяжение, либо отталкивание. Различные агрегатные состояния вещества, явление трения, упругие и другие свойства вещества определяются преимущественно силами межмолекулярного взаимодействия, которое по своей природе является электромагнитным. Электромагнитное взаимодействие описывается фундаментальными законами электростатики и электродинамики: законом Кулона, законом Ампера и др.Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы. Предполагается, что ядерные силы возникают при обмене между нуклонами виртуальными частицами - мезонами.Наконец, слабое взаимодействие описывает некоторые виды ядерных процессов. Оно короткодействующее и характеризует все виды бета-превращений.
 
10.2)  Структура измерительных устройств.
Существует три основных вида структур измерительных устройств:
1. Разомкнутые структуры с последовательным соединением звеньев.
2. Разомкнутые структуры с параллельным соединением звеньев
3. Встречно – параллельное соединение звеньев.
Всякое измерительное устройство состоит из последовательного ряда измерительных преобразователей, образующих канал передачи информации (измерительный канал). При описании действия измерительного устройства его представляют измерительной цепью — упорядоченной совокупностью преобразовательных элементов, обеспечивающей осуществление всех преобразований сигнала измерительной информации. При этом под преобразовательным элементом понимают элемент средства измерения, в котором происходит преобразование величин. Измерительный прибор обязательно имеет устройство отображения (выдачи) измерительной информации. У приборов с визуальными устройствами это чаще всего отсчетные устройства типа шкала-указатель или цифровое табло.
 
11.1 Концептуальные представления о различиях в строен
Вещество – вид материи, которая обладает  массой покоя. Каждое вещество может находиться в одном из 4 состояний.
Твёрдые тела, атомы или молекулы колеблются вокруг определенного положения равновесия. Изменение положения равновесия происходит очень редко, поэтому сохраняют постоянную форму и объём. Твердое тело - основной материал, используемый человеком. Механические св-ва тв. тел, реакции на внешние механические воздействия: сжатие, растяжение, изгиб, удар, определяются силами связи между структурными частицами.
Жидкости. Молекулы расположены почти вплотную друг к другу, поэтому жидкости несжимаемы, но текучи.Жидкость - агрегатное состояние вещ-ва, промежуточное между твердым и газообразным состояниями.Общими для всех нормальных жидкостей явл-ся их макроскопическая однородность и изотропность при отсутствии внешних воздействий.
Испарение – процесс парообразования, происходящий со всей поверхности жидкости.
Кипение – процесс парообразования, происходящий по всему объему жидкости, внутри образующихся пузырьков газа.
Газы. Расстояние между атомами или молекулами в среднем во много раз больше этих молекул. Могут неограниченно расширяться. Не сохраняют форму и объем. Легко сжимаемы. Газы - агрегатное состояние вещ-ва, в кот. его частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объем.
Газы обладают рядом характерных св-в. Они полностью заполняют сосуд, в котором находятся, и принимают его форму. В отличие от тверых тел и жидкостей, объем газов существенно зависит от давления и температуры. Идеальный газ – газ, в котором отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия. Уравнение состояния ид. газа(закон Авогадро): PV=RT, где P,V,T- давление, молярный объем, абсолютная темп-ра газа, а R=8310 дж/кмоль*град – универсальная газовая постоянная. Изопроцессы ид. газа: изотермический, з-н Бойля-Мариоттаpv = const; изохорный, з-н Шарля p/t = const; изобарный, з-н Гей-Люссака v/t = const. Плазма – ионизированный газ, в к-ом концентрации положит. и отриц. зарядов равны.
 
 
 
 
 
 
11.2) Измерительные преобразователи, их виды
В процессе изучения природных явлений или в процессе производства различных изделий необходимо определять и численно оценивать их физические параметры. Для этого случат измерительные преобразователи или датчики физических величин.Преобразователи измерительные (датчики) — средства измерения, преобразующие измеряемую неэлектрическую величину в другую физическую величину, удобную для использования человеком или автоматическим устройством.В преобразователе необходимо различать первичное и вторичное преобразования измеряемой физической величины.К первичному преобразованию относятся чувствительные элементы, непосредственно воспринимающие измеряемую физическую величину. Например, для измерения давления служат мембраны, анероидные коробки, сильфоны и т. п. Их задача — воспринять давление и преобразовать в механическое перемещение, которое более удобно для дальнейшего — вторичного преобразования в электрическую величину.
Основных видов первичных преобразователей два:
— преобразователи, в которых измеряемая величина преобразуется в линейное или угловое перемещение;
— преобразователи, использующие изменение электрических свойств чувствительного элемента при изменении измеряемой величины.
Принципиально существуют и другие виды преобразователей, например, химические или тепловые, но они не нашли широкого применения.
По виду выходного параметра преобразователи делятся на параметрические и генераторные.
Выходной величиной параметрического преобразователя является пассивный параметр электрической цепи — сопротивление, емкость, индуктивность и пр. Их применение в измерительных схемах требует вспомогательного источника питания. Наибольшее применение нашли параметрические преобразователи следующих видов:
— реостатные, основанные на зависимости величины сопротивления от положения подвижной щетки реостата (потенциометра). Применение — при измерении неэлектрических параметров, которые могут быть преобразованы в линейные или угловые перемещения, например, давлений с помощью анероидиых коробок, если при этом не требуется высокая точность.
— тензометрические, основанные на зависимости величины сопротивления от растяжения чувствительного элемента — тензометрического датчика, представляющего собой петлеобразно уложенную тонкую и длинную металлическую проволоку диаметром 0,02-0,05 мм, приклеенную на объект измерения. Применение — для измерения деформаций, механического напряжения, давлений и т. п.;
— термочувствительные, использующие зависимость сопротивления от температуры, выполняются в виде катушек из тонкой, обычно медной проволоки. Применение — для измерения температуры в замкнутом объеме, для измерения температуры потоков газа или жидкости и т. п.;
— индуктивные, использующие зависимость между индуктивностью или взаимной индуктивностью обмоток от положения отдельного элемента магнитопровода, перемещение которого определяется чувствительным элементом. Обладают высокой точностью. Применение — для измерения перемещений, давлений и т. п.;
— емкостные, использующие зависимость между емкостью конденсатора и размером и расположением его обкладок, а также диэлектрической проницаемостью среды. Обладают высокой чувствительностью, малой инертностью и высокой точностью. Применение — для измерения уровня жидкости, влажности веществ, малых перемещений;
— электролитические, использующие зависимость между электрическим сопротивлением электролита и его концентрацией. Применение — для измерения концентрации растворов;
— ионизационные, использующие зависимость между сопротивлением газового промежутка и степени его ионизации. Применение — для измерения интенсивности излучения, механического перемещения (ионизационный манометр), измерения плотности и состава газа.
Вторичные преобразователи представляют собой некоторую измерительную схему, воспринимающую сигнал от первичного преобразователя и преобразующего в вид, удобный для потребителя. Такими преобразователями являются, например, преобразователи, преобразующие амплитуду напряжения в код, частоту в напряжение, частоту в код и т. п.
 
12.1 Концепция атомизма от Демокрита до наших дней. Планетрарная модель атома Резерфорда. Постулаты Бора.
Атоми?зм — натурфилософская и физическая теория, согласно которой чувственно воспринимаемые (материальные) вещи состоят из неделимых частиц — атомов. Возникла в древнегреческой философии. Дальнейшее развитие получила в философии и науке Средних веков и Нового времени.//Термин атомизм употребляется в двух смыслах. В широком смысле атомизмом называется любое учение об атомах, в узком — древнегреческая философская школа V-IV веков до н. э., учение которой является самой ранней исторической формой атомизма. Школа атомистов (Демокрит). Согласно  учению существуют только атомы и пустота. Атомы — мельчайшие неделимые, невозникающие и неисчезающие, качественно однородные, непроницаемые (не содержащие в себе пустоты) сущности (частицы), обладающие определённой формой. Демокрит предложил продуманный вариант механистического объяснения мира: целое у него представляет собой сумму частей, а беспорядочное движение атомов, их случайные столкновения оказываются причиной всего сущего. //Возрождение и раннее Новое время. Сторонники атомизма: Галилей, Гассенди и др. Пьер Гассенди высказал идею, что из однородных неделимых частиц состоят химические элементы.//XIX—XX века. Во второй половине XIX в. было экспериментально доказано, что электрон является одной из основных частей любого вещества. Эти выводы, а также многочисленные экспериментальные данные привели к тому, что в начале XX в. серьезно встал вопрос о строении атома.//Изучение свойств лучей привело к заключению, что они представляют собой поток мельчайших частиц, несущих отрицательный электрический заряд и летящих со скоростью, близкой к скорости света. Электроны были открыты английским физиком Дж. Томсоном. Томсон предложил первую модель атома, по который атом - сгусток материи, обладающий положительным электрическим зарядом, в который вкраплено столько электронов, что в целом атом - электрически нейтральное образование. В этой модели предполагалось, что под влиянием внешних воздействий электроны могли совершать колебания, т. е. двигаться ускоренно. Казалось бы, это позволяло ответить на вопросы об излучении света атомами вещества и гамма-лучей атомами радиоактивных веществ.//Планетарная модель атома Резерфорда. В развитии представлений о строении атома велико значение опытов английского физика Э. Резерфорда по рассеянию альфа-частиц в веществе. Резерфорд сделал вывод: значительно отклонение альфа-частиц обусловлено их взаимодействием с положительным зарядом большей массы. Такое отклонение испытывали лишь немногие альфа-частицы, т.е. те, которые оказались вблизи положительного заряда сравнительно небольших размеров. //Анализируя результат своих опытов, Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель атома: вокруг положительного ядра с зарядом Ze (Z- порядковый номер элемента в системе Менделеева, е – элементарный заряд) по замкнутым орбитам движутся электроны, образуя электронную оболочку атома. Движущиеся по замкнутым орбитам электроны обладают центростремительным ускорением. Согласно классической электродинамике, ускоренные электроны излучают электромагнитные волны, вследствие чего непрерывно теряют энергию. Поэтому электрон, вращаясь вокруг ядра, будет излучать энергию. В результате потери энергии, двигаясь по спирали и приближаясь к ядру, он в конце концов упадет на него. //Первая попытка построить качественно новую - квантовую - теорию атома была предпринята Нильсом Бором. В основу своей теории Бор положил ядерную модель Резерфорда. Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не излучает энергии. Второй постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией равной разности энергий соответствующих стационарных состояний.
 
12.2) Простейшие системы визуализации измеряемых сигналов и информации.Одним из простых и в то же время наиболее распространенных приборов для визуализации измеряемых сигналов, изменяющихся во времени, является электронный осциллограф.Основным элементом электронного осциллографа является электроннолучевая трубка, которая представляет собой вакуумный баллом, расширяющийся на одном конце, на внутренней плоскости этого торца, служащего экраном, нанесен люминофор, светящийся при попадании на него электронов. Непосредственно перед экраном нанесен внутри балкона на его стенки токопроводящий слой, служащий анодом, на который через внешний электрод подается высокое — от 400 до 5000 Вольт положительное относительно катода напряжение.
На противоположном узком конце баллона расположен источник быстрых электронов — электронная пушка. Она состоит из катода, управляющего электрода я фокусирующего цилиндра. Электроны испускаются нагретым оксидным слоем, нанесенным на торец катода.Электроны, вылетая из катода, устремляются к аноду, но по дороге фокусируются потенциалом фокусирующего цилиндра в узкий луч, конец которого достигает экрана, заставляя светится ту его точку, на которую упал пучок электронов.На пути к экрану пучок последовательно проходит между двумя парами управляющих пластин. При подаче напряжения на горизонтально расположенные пластины пучок отклоняется от отрицательно заряженной пластины и притягивается к положительно заряженной, отклоняясь от прямой линии вверх или вниз. При подаче напряжения на вертикально расположенные пластины пучок отклоняется от отрицательно заряженной пластины и притягивается к положительно заряженной, отклоняясь от прямой линии влево или вправо по горизонтальной линии.
Одновременное использование двух пар пластин позволяет перемещать светящуюся точку по экрану в любом направлении. Так как масса электронов очень мала, то они почти мгновенно реагируют на изменение разности потенциалов управляющих пластин.
Поскольку отклонение луча от центра экрана пропорционально значению напряжения, подаваемого на пластины, осциллограф может использоваться в качестве электроизмерительного прибора. Осциллограф предназначен для:1) изучения процессов во времени;2) определения фазовых соотношений двух изучаемых напряжений. Для исследования быстропеременных электрических процессов в осциллографе осуществляется развертка — равномерное перемещение электронного луча по горизонтали. Для этого напряжение на горизонтально отклоняющих пластиках должно изменяться линейно во времени, а для возвращения луча в исходное положение напряжение должно очень быстро падать до нуля, такая форма напряжения носит название пилообразной.
Для выполнения второй задачи на пластины вертикального отклонения подается первое напряжение, а на пластины горизонтального отклонения второе, на экране возникает фигура Лиссажу в виде эллипса, если поданы оба напряжения,  имеют синусоидальную форму и одинаковую частоту; эллипс может иметь вид от прямой линии до окружности в зависимости от соотношения фаз синусоид: в виде двух петель, если соотношение частот равно двум., три петли, если соотношение частот равно трем и т. д.
Широкое распространение получили многолучевые осциллографы и осциллографы с памятью (запоминающие). Запоминание сигнала в таких осциллографах производится на специальном запоминающем экране или в электронной памяти
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13.1 Коспускулярно-волновой дуализм, волны де Бройля
Атоми?зм — натурфилософская и физическая теория, согласно которой чувственно воспринимаемые (материальные) вещи состоят из неделимых частиц — атомов. Возникла в древнегреческой философии. Дальнейшее развитие получила в философии и науке Средних веков и Нового времени.
Корпускулярно-волновой дуализм — теория в квантовой механике, гласящая, что в зависимости от системы отсчета поток электромагнитного излучения можно рассматривать и как поток частиц (корпускул), и как волну. В частности, свет — это и корпускулы (фотоны), и электромагнитные волны. Свет демонстрирует свойства волны в явлениях дифракции и интерференции при масштабах, сравнимых с длиной световой волны.
Соотношения неопределённостей Гейзенберга являются теоретическим пределом точности одновременных измерений двух некоммутирующих наблюдаемых. Они справедливы как для идеальных измерений, иногда называемых измерениями фон Неймана, так и для неидеальных измерений или измерений Ландау.Волны де Бройля – волны, связанные с любой движущейся материальной частицей. Любая движущаяся частица (например, электрон) ведёт себя не только как локализованный в пространстве перемещающийся объект - корпускула, но и как волна, причём длина этой волны даётся формулой  = h/р, где h = 6.6.10-34 Дж.сек – постоянная Планка, а р – импульс частицы. Эта волна и получила название волны де Бройля. Если частица имеет массу m и скорость v << с (с – скорость света), то импульс частицы р = mv и дебройлевская длина волны связаны соотношением  = h/mv.
Принцип неопределенности. Экспериментальные исследования свойств микрочастиц (атомов, электронов, ядер, фотонов и др.) показали, что точность определения их динамических переменных (координат, кинетической энергии, импульсов и т.п.) ограничена и регулируется открытым в 1927 г. В. Гейзенбергом принципом неопределенности. Согласно этому принципу динамические переменные, характеризующие систему, могут быть разделены на две (взаимно дополнительные) группы: ) временные и пространственные координаты (t и q);
2) импульсы и энергия (p и E). При этом невозможно определить одновременно переменные из разных групп с любой желаемой степенью точности (например, координаты и импульсы, время и энергию). Это связано не с ограниченной разрешающей способностью приборов и техники эксперимента, а отражает фундаментальный закон природы. Его математическая формулировка дается соотношениями: где ?q, ?p, ?E, ?t - неопределенности (погрешности) измерения координаты, импульса, энергии и времени, соответственно; h - постоянная Планка.
13.2 Эффект Доплера и его применение в техникеПри движении объекта в каком-либо силовом поле — электрическом, магнитном или электромагнитном восприятие им действий этого поля изменяется. Это связано с тем, что взаимодействие объекта и поля зависит от относительной скорости движения материи поля и объекта, а поэтому не остается постоянной величиной. Наиболее ярко это проявляется в так называемом доплеровском эффекте.Эффект Доплера — изменение частоты колебаний и длины волны, воспринимаемых приемником колебаний вследствие движения источника волн и наблюдателя относительно друг друга. Основная причина эффекта — изменение числа волн, укладывающихся на пути распространения между источником И приемником.
Доплеровский эффект для звуковых волн наблюдается непосредственно. Он проявляется в повышении тона (частоты) звука, когда источник звука и наблюдатель сближаются и соответственно в понижения тона звука, когда они удаляются.
Доплеровский эффект нашел применение для определения скорости движения объектов — при определении скорости движущейся автомашины, при измерении скорости самолетов, при измерении скоростей сближения или удаления самолетов друг от друга.
В первом случае регулировщик направляет луч переносного радиолокатора навстречу автомашине, и по разности частот посланного и отраженного луча определяет ее скорость.
Во втором случае сам Доплеровский измеритель составляющих скорости устанавливается непосредственно на самолете. Излучаются наклонно вниз три или четыре луча — влево вперед, вправо вперед, влево назад и вправо назад. принимаемые частоты сигналов сравниваются с частотами излучаемых сигналов, разности частот дают представление о составляющей движения самолета по направлению луча, а далее пересчетом полученной информации с учетом положения лучей относительно самолета высчитываются скорость и угол сноса самолета.
В третьем случае в радиолокаторе, установленном на самолете, определяются не только дальность до другого самолета, как в обычных радиолокаторах, но еще и Доплеровский сдвиг частот, что позволяет не только знать расстояние до другого самолета (цели), но и его скорость. На фоне такой способ позволяет отличить движущуюся цель от неподвижной.
Применение эффекта Доплера совместно со спектрометрами в астрономии позволяет получать большой объем информации о поведении далеких от нас звездных объектов и образований
 
 
 
 
 
 
14.1 Основные представления современной химии. Атом  — наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом состоит из атомного ядра и окружающего его электронного облака. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов, а окружающее его облако состоит из отрицательно заряженных электронов. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: количество протонов определяет принадлежность атома некоторому химическому элементу, а число нейтронов — изотопу этого элемента.
Молекула — наименьшая частица вещества, несущая его химические свойства.Молекула состоит из двух или более атомов, характеризуется количеством входящих в неё атомных ядер и электронов, а также определённой структуройЭлемент— самостоятельная часть, являющаяся основой чего-либо, например системы или множества.Вещество? — форма материи, в отличие от поля, обладающая массой покоя. Вещество состоит из частиц, среди которых чаще всего встречаются электроны, протоны и нейтроны. Последние два образуют атомные ядра, а все вместе — атомы, молекулы, кристаллы и т. д.Катион — положительно заряженный ион. Характеризуется величиной положительного электрического заряда: например, NH4+ — однозарядный катион, Ca2+ — двузарядный катион. В электрическом поле катионы перемещаются к отрицательному электроду — катоду.Анион — отрицательно заряженный ион. Характеризуется величиной отрицательного электрического заряда; например, Cl? — однозарядный анион, а SO42? — двузарядный анион. В электрическом поле анионы перемещаются к положительному электроду — аноду. Анионы имеются в растворах большинства солей, кислот и оснований, а также в кристаллических решетках соединений с ионной связью и в расплавах.
Аллотропия— существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам: так называемых аллотропических модификаций или аллотропических форм. Аллотропия может быть результатом образования молекул с различным числом атомов (например, атомарный кислород O, молекулярный кислород O2 и озон O3) или образования различных кристаллических форм (например, графит и алмаз); в этом случае аллотропия — частный случай полиморфизма
Полиморфизм кристаллов — в физике, минералогии, химии существование кристаллических веществ с одинаковым составом, но разной структурой.
 
14.2) Квантовые генераторы: физическая сущность, виды и особенности лазеров.
В различных средах, особенно в так называемых “активных” средах имеются квантовые эффекты, которые с успехом могут быть использованы в прикладном плане. Так например в результате накачки атомов активной среды внешней электрической или световой энергией электроны в среде переводятся на более высокий уровень, чем они находятся в обычном состоянии, а затем уже самопроизвольно перебрасываются на нижний уровень, испуская электромагнитную волну строго определенной частоты. При этом испускание фотонов света частью атомов стимулирует механизм испускания фотонов другими атомами, получается лавинный процесс, в котором все испускаемые фотоны синфазируются друг с другом. На это основан принцип действия квантовых генераторов.
Квантовый генератор — это генератор электромагнитных волн, в котором использовано явление вынужденного излучения. Квантовый генератор радио-диапазона сверхвысоких частот (СВЧ) так же как и квантовый усилитель этого диапазона часто называют мазером. Первый квантовый генератор был создан в диапазоне СВЧ в 1955 г. одновременно в СССР (Н. Г. Басов и А. М. Прохоров) и в США (Ч. Таунс). В качестве активной среды а нем использовался пучок молекул аммиака. Поэтому он получил название молекулярного генератора. В дальнейшем был построен квантовый генератор на пучке атомов водорода, стабильность частоты в нем составляла 10-13, в силу чего такие генераторы используются как стандарты частоты для целей высокоточного измерения вре­мени.Квантовые генераторы оптического диапазона — лазеры появились в 1960 г. Лазеры работают в широком диапазоне длин волн от ультрафиолетовой до субмиллиметровой областей спектра, в импульсном и непрерывном режимах. Существуют лазеры на кристаллах и стеклах, газовые, жидкостные и полупроводниковые. В отличие от других источников света лазеры излучают высококогерентные монохроматические световые волны, вся энергия которых концентрируется в очень узком телесном угле.Первый лазер был создан в США с использованием монокристалла рубина. Источником накачки была лампа-вспышка. Эти лазеры в дальнейшем оказались рекордсменами в части энергии импульса. При средней энергии из­лучения в 3 Дж вследствие очень короткого импульса в 1-10 нс, получается мощность одного импульса, исчисляемая миллиардами Вт.Затем были созданы газовые лазеры, работающие на смели гелия и неона, а затем полупроводниковые. В газовых лазерах накачка происходит за счет газового разряда в рабочем теле. Особенно перспективен для юстировочных и нивелировочных работ газодинамический лазер на СО2.В полупроводниковых лазерах накачка происходит за счет инжекции (проникновения) носителей тока через электронно-дырочный переход. Полупроводниковые лазеры отличает высокий кпд и относительная большая мощность непрерывного излучения.
Применение лазеров очень широкое — считывание информации с оптических носителей, измерение дальности (впервые с помощью установленного на Луне уголкового отражателя было измерено расстояние до Луны с точностью 1,5 м), обработка материалов и др. Лазеры нашли применение в микробиоло­гии, медицине, фотохимии, катализе, топографии и пр.
 
 
 
15.1Взаимосвязь атомно-молекулярного строения и химических свойств веществ. Периодическая таблица элементов Д.И. Менделеева
Попытки систематизации химических элементов по их химическим свойствам делались многими учеными, начиная с 30-х годов XIX в. Д. И. Менделеев в 1869 г. разработал таблицу, в основу кот. положены атомные веса эл-тов, т. е. число протонов в ядрах атомов. Выяснилось, что химические св-ва эл-тов периодически зависят от этого числа. В 1911 г. Резерфордом была разработана планетарная модель атома. На ее основе голландский ученый ван ден Брук показал, а Г. Мозли экспериментально доказал, что св-ва элементов зависят не от числа нуклонов, а от числа протонов, т. е. от атомного номера, а не от атомного веса.
В основе теории лежит представление о закономерностях построения элкетронных оболочек (уровней) и подоболочек (подуровней) в атомах по мере роста числа протонов в ядре атома Z и, след-но, числа электронов в оболочках атома. Сходство электронных конфигураций свободных атомов коррелирует с подобием их химического поведения.
Химическая связь - это взаимное притяжение атомов, приводящее к образованию молекул и кристаллов. Валентность атомов показывает число связей, образуемых данным атомом с соседними атомами в молекуле. Основными видами химических связей явл-ся ковалентная и ионная.
В ковалентной связи электроны атомов образуют общую орбиталь. В ионных связях электрон передается от одного атома к другому, и образуются противоположно заряженные атомы.Химические реакции - превращения одних веществ в другие, отличные от исходных по химическому составу или строению. Периодический закон элементов Менделеева: свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера в таблице Менделеева).
Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента, а сумма чисел протонов и нейтронов соответствует его массовому числу.
Периодическое изменение свойств элементов с увеличением порядкового номера объясняется периодическим изменением числа электронов на их внешних энергетических уровнях
 
15.2)  Квантовые эффекты в микромире. Понятие о спектрах излучения и поглощения.
Излучение и поглощение электромагнитных волн атомами вещества подчиняется квантовым законам. В частности, оптическое излучение возникает при квантовых переходах между уровнями энергии атомов, молекул, а также твердых и жидких тел. При этом излучение характеризуется определенным спектром - набором частот электромагнитных волн. Спектры испускания соответствуют квантовым переходам с верхних уровней энергии на нижние, спектры поглощения — с нижних на верхние.
Оптические спектры — эго спектры электромагнитного излучения в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазона шкалы электромагнитных волн. Оптические спектры разделяют на спектра испускания (излучения), спектры поглощения, рассеяния и отражения.
Оптические спектры испускания получаются от источников света разложением их излучения по длинам волн спектральными приборами. Спектры поглощения (абсорбции), рассеяния и отражения обычно получают при прохождении света через вещество с последующим его разложением по длинам волн. Оптический спектр характеризуется долей энергии света каждой из длин волн.
Оптические спектры разделяют на линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий, полосатые, состоящие из отдельных полое, охватывающих каждая определенный интервал длин волн, и сплошные, охватывающие широкий диапазон длин волн.
Частота излучения или поглощения определяется законны:
hv=E1-E2где h = 6,625 • 1014 Дж?с — постоянная Планка; Е1 и E2 — энергии уровней, v — частота излучения (поглощения) электромагнитных колебаний.
Энергия излучения сплошных спектров (энергия излучения в единице объема) определяется законом Планка:
  где k = 1,38-10-23 Дж-К-1 — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура.  
 
16.1) Химические связи, химическое равновесие и принцип Ле Шателье. Экзотермические и эндотермические реакции.
Соединение различных веществ приводит к их химическому преобразова­нию, в результате чего из одних исходных веществ получаются другие — продукты химических реакций.
Химическими реакциями являются превращения одних веществ в другие, отличные от исходных по химическому составу или строению. Общее число атомов каждого данного элемента, а также сами химические элементы, составляющие вещества, остаются неизменными. Химические реакции осуществляются при взаимодействии веществ между собой или при внешних воздействиях на них температуры, давления, электрических и магнитных полей и т. п. В ходе химических реакций одни вещества (реагенты) превращаются в другие (продукты реакций). Каждая химическая реакция характеризуется стехиометрическим соотношением — численным соотношением между массами или объемами реагирующих веществ и скоростью химической реакции — количеством продуктов реакции, возникающих в результате реакции за единицу времени в единице объема (если реакция гомогенна, т. е. распространена по всему объему реагирующих веществ) или на единице площади поверхности (если реакция гетерогенна, т. е. распространена только по поверхностям реагирующих тел). Для исходных веществ аналогичным образом определяется скорость их расходования.
Количества реагирующих веществ обычно выражают в молях. Моль — единица количества вещества, содержащая столько структурных единиц (атомов, молекул или их конгломератов) сколько их содержится в нуклиде углерода массой 12 г., т.е. 6,022- 1023 (число Авогадро). Моль (грамм-молекула) — число граммов вещества, равное его молекулярной массе. Например, поскольку молекулярная масса воды равна 18, то ее моль равен 18 г.
Химические соединения — это химические вещества, молекулы которых состоят из нескольких атомов, соединенных химическими связями. Основные типы химических связей — ковалентная и ионная. В первой из них орбитали электронов соседних атомов объединяются в общую молекулярную орбиталь; во второй — орбитали смещаются как результат ионизации атомов в молекуле, но не объединяются.
Экзотермические реакции — это химические реакции, сопровождающиеся выделением теплоты. Таким реакциями являются горение, нейтрализация, большинство реакций образования химических соединений из простых веществ.
Частным случаем экзотермической реакции является взрыв — процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. В результате взрыва химическое вещество превращается в сильно нагретый газ с очень высоким давлением.
Взрывчатые вещества делятся на инициирующие и бризантные. Инициирующие ВВ задействуются от механического удара или от луча пламени. Бризантные ВВ более мощные, но они менее чувствительны к слабым воздействиям. Задействуются они только от инициирующих ВВ.
Эндотермические реакции — реакции, идущие с поглощением тепла. К таким реакциям относятся реакции разложения молекул на свободные атомы, восстановление металлов из руд, фотосинтез в растениях и образование некоторых сложных соединений из простых веществ.
Принцип Ле-Шателье-Брауна устанавливает, что внешнее воздействие, выводящее систему из состояния термодинамического равновесия, вызывает в системе процессы, стремящиеся ослабить эффект воздействия. Так, при нагревании равновесной системы в ней происходят изменения (напр. хим. реакции), идущие с поглощением теплоты, а при охлаждении — изменения, протекающие с выделением теплоты. При увеличении давления смешение равновесия связано с уменьшением общего объема системы, а уменьшению давления сопутствуют физические или химические процессы, приводящие к увеличению давления.
 
16.2 Проблема отражения — фундаментальное свойство взаимодействия мате­риальных объектов. Простейшим примером отражения является след, оставленный человеком на дороге. Но то же самое происходит в природе повсеместно, так как сам факт взаимодействия тел — это передача и запоминание влияния одного материального тела на другое. В технике это взаимодействие используется во многих направлениях, в частности, для запоминания информации.
Существует множество способов запоминания и накапливания информа­ции. Одним из наиболее перспективных для запоминания изображений явля­ется метод голографии.
Голография — метод получения объемного изображения, основанная на интерференции волн. Идея голографии впервые была высказана Д. Габором (Англия) в 1948 г.
Если в процессе обычной фотографии на фотопластинке фиксируется лишь распределение интенсивности волн (амплитуд всех попавших в каждую точку волн), то с помощью голографии на фотопластинке фиксируется не только амплитуда, но и фаза каждой волны света, рассеянного объектом. Для этого на фотопластинку одновременно с волной, рассеянной объектом (сигнальная волна) необходимо направить вспомогательную волну, идущую от того же источника света, например, лазера с фиксированной амплитудой и фазой (опорная волна).
Интерференционная картина (чередование темных и светлых полос или пятен), возникающая в результате взаимодействия сигнальной и опорной волн, содержит полную информацию об амплитуде и фазе сигнальной волны, т. е. об объекте. Зафиксированная на светочувствительной поверхности интерференционная картина после проявления называется голограммой.
Для того чтобы увидеть изображение предмета, голограмму необходимо просветить той же волной, которая использовалась при ее получении. В простейшем случае — интерференции двух плоских волн (двух параллельных пучков) голограмма представляет собой дифракционную решетку.
В результате просвечивания голограммы наблюдатель, смотрящий сквозь голограмму,
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.