Таырып №27. Электромагниттік ріс жне оны кеістікте згеруі. Электромагниттік рісті энергиясы. Радиобайланыс принципі

6.2 Саба міндеті:

1.Электромагниттік рісті энергиясы жне радиобайланыс принципі жайында ындыру.

2.Білімгерлерді білімін арттыру, тередету.

3.Білімгерлерді ыптылыа трбиелеу.

6.3 Дріс тезисі:

Ішінде еркін элетромагниттік тербелістер болып те алатын е арапайым жйе конденсатордан жне оны астарларына жаланан катушкадан трады. Мндай жйе тербелмелі контур деп аталады. Конденсаторды ауыстырып - осыш арылы батерияа біраз уаыт жалап, оны зарядтаса, ( 26 а – сурет) осы кезде конденсатор мынандай энергия алады: W= ; (1)

мндаы - q_m конденсатор заряды, ал С – оны электр сыйымдылыы. Конденсаторды астарларыны арасында U_m потенциялдар айырымы пайда болады. Конденсаторды разрядтай бастаса онда тізбекте электр тогы пайда болады. Канденсатор разрядталан сайын электр рісіні энергиясы кеми береді, біра сонымен абат токты

Магнит рісіні энергиясы арта бастайды, ол мына формуламен аныталады.

; (2)

Мндаы, i айнымалы ток кші, L-катушканы индуктивтілігі. Контурды электромагниттік рісіні толы энергиясы магнит жне электр рістеріні энергияларыны осындыларына те болады.

; (3)

Конденсатор толы разрядталан мезеттте (q=0) электр рісіні энергиясы о-ге те болады. Ал токты магнит рісіні энергиясы энергияны саталу заы бойынша максимал болады. Демек, бл мезетте ток кші де I_m максимал мге жетеді.

Еріксіз механикалы оыанда біз резонанс деген маызды былыспен танысан жйе тербелісіні меншікті жиілігі сырты кштті згеру жиілігімен дл кеме, сол жадайда резонанс байалады. Егер электор тізбегі белгілі бір меншікті тербеліс жиілігі бар тербелмелі контур болса, онда механикалы жне электромагниттік тербеліс задарыны дл келуі, бірден – а тізбекте резонанс байалады деген орытынды жасауа ммкіндік береді.

Сырты айнымалы кернеуді жиілігі тербелмелі контурды меншікті жиілігімен бірдей боланда, еріксіз тербеліс амплитудасыны кенет арту былысын элетрлік тербелмелі контурдаы резонанс деп атайды. Резонанс кезінде ток кшіні алыптасан тербелісіні амплитудасы мына тедеумен аныталады:

I_m = ; (4)

R 0 кезде ток кшіні резонансты мні шексіз седі. Ал R артан сайын ток кшіні максимал мні кемиді.

Электр резонанс былысы радио байланысты зеге асыруа пайдаланалады. айсыбір жадайларда резонанс лкен зиян келтіруі ммкін.Егер тізбек резонанс жадайындаы жмыса сай есептелмесе,онда резонансты пайда болуы апата кеп соады.

Радиобайланыс принцпі былай. Хабарлаушы антенада жасалан жиілігі жоары айнымалы электр тогы айналадаы кеістікте тез згеретін электро магнитті ріс туызадыда, электромагниттік толын трінде тарайды.абылдаушы антенаа жеткеннен кейін,электромагниттік толын хабарлаыш толын жилікпен істейтін болса ,жиілігі дл сондай айнымалы ток туызады. Радио телефон байланысында дыбыс толындары ауа ысымыны тербелісі микрофонны кмегімен дл сондай электр тербелістерін айналдырады. Радиот елефон байланысыны жзеге асыру шін, антенна кшті шыарып тарататын жиілігі жоары тербелістерді пайдалану ажет. Дыбысты жеткізу шін осы тербелістерді згертеді, яни басаша айтанда, модуляциялайды. Модулияция – баяу процес. Бл жоары жиілікті тербелмелі жйедегі згерістер процесі ,онда ол здеріні амплитудасы елерліктей згекруден брын,те кп жоары жиілікті тербелістер жасап лгереді.

абылдаыш ішінде жиілігі жоары модуляцияланан тербелістерден жиілігі тмен тербелістерді айырып ,бліп алады .Сигналды осылай трлендіру процесін дитектрлеу деп атайды.Тербемелі контурда модуляцияланан тербелістерді радиотолын оздырады .Телефондарды катушкалары жктеме ролін атарады.Олар арылы дыбыс жилігіндей жиілігі бар ток аады.Е арапайым радиоабылдаыш антенамен байланысан тербелмелі контурдан традыда ,ол дитектордан, конденсатордан жне телефоннан тратын тізбек контуроына жаланады.

Радиотолындар арылы обьектіні тауып,оны тран орнын дл анытау радиолокация деп аталады.Радиолокациялы олндыры-радиолокатор (немесе радио)-хабарлаушы жне абылдаушы бліктерден трады.Радиолокацияда аса жоары жиілікті (10-10 Гц) тербелістер пайдаланылады.

Радиотолындар тек дыбысты ана емес ,сонымен бірге кескіндердіде ашытыа жеткізу шін пайдаланылады .

Телевизиялы абылдаышта детектрленгеннен кейін дл лгіндей сигнал шыады.Бл-бейне сигнал .Ол вакуумдік-электронды абылдаышты ттікті-кинескопвакуумдік-электронды абылдаыш ттікті крінетін кескінге трлендіріледі.Телевизиялы радиосигналдар тек,ультраыса (метрлік ) толын диапазонында ана жіберіледі .Осындай толындар детте антенаны тікелей кру шегінде ана тарайды .Сондытан телевизиялы хабармен лкен атырапты амту шін телехабар таратыштарды жиірек орналастыру жне оларды антеналарын жоарыра ктеру керек .

азіргі кезде радиолокация кннен-кнге р илы масаттар шін олданылып келеді.Локаторларды кмегімен атмосфераны жоары абаттарындаы метеорларды баылайды.рбір арышкемесіні міндетті трде бірнеше радиолокатр бар.азіргі кезде Кн жйесіні планеталарына да локация жасау іске асырылып отыр.

Радиолокатр шатар мен кемелерді орнын анытауа ,ауа райы ызм Электромагниттік толындарды ыса жне затау импульстарынан ралатын телеграф сигналдарын ана жеткізу емес, онан рі электромагниттік толындарды кмегімен сзді, музыканы жеткізу ммкіндігі туды, яни, сенімді жне жоары сапалы радиотелефон байланысы іске асырылды.

Модуляция.Радиотелефон байланысын жзеге асыру шін, антенна кшті шыарып тарататын, жиілігі жоары тербелістерді пайдалану ажет. Жиілігі жоары шпейтін гармониялы тербелістерді генератор, мысалы, транзисторлы генератор ндіріп береді. Дыбысты жеткізу шін осы тербелістерді згертеді, яни баса сзбен айтанда, модуляциялайды. Оны жиілігі тмен электр тербелістеріні кмегімен жасайды. Мысалы, жиілігі жоары тербеліс амплитудасын дыбыстыкіндей жиілікпен згертуге болады. Бл тсілді амплитудалы модуляция дейді де, ал жиілік згерсе жиіліктік модуляция деп атайды.

Детектирлеу.абылдаыш ішінде жиілігі жоары модуляцияланан тербелістерден жиілігі тмен тербелістерді айырып, бліп алады. Сигналды осылай трлендіру процесін детектирлеу деп атайды.Детектирлеу нтижесінде алынан сигнал, хабарлаышты микрофонына сер еткен дыбыс сигналына сйкес болады. Жиілігі тмен электр тербелістерін кшейтіп алып, дыбыса айналдырады жне баса масаттар шін де пайдаланады.

етінде,планеталарды локациялауа жне т.с.с. пайдаланылады.

6.4 лестірмелі материал:электронды кітаптар, тесттер, карточкалар

6.5 Пайдаланан дебиеттер:

1. Физика: Жалпы білім беретін мектепті жаратылыстану-математика баытындаы 10-сыныбына арналан оулы/ Б.Кронгарт, В.Кем, Н.ойшыбаев.-д., толыт. 2-бас. Алматы: Мектеп, 2010-384 б., сур.

2. Физика: Жалпы білім беретін мектепті жаратылыстану-математика баытындаы 11-сыныбына арналан оулы/ С.Тябаев, Ш.Насохова, Б.Кронгарт, т.б.- Алматы: “Мектеп” баспасы. -384 б., сур.

3. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. – Алматы, Мектеп, 1,2,3 том, 2000

4. Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсыны есептер жинаы. – М., Наука, 2000

5. Иродов И.Е. Жалпы физика курсыны есептер жинаы. М: Наука, 2006

Баылау сратар

1.Модуляция дегеніміз не?

2.Детектрлеу дегеніміз не?

 

Таырып №28. Оптика. Жары табиаты. Жарыты таралуы.Жарыты шаылу, сыну задары. Геометриялы оптика. Жары асиетімен тсіндірілетін былыстар.

6.2 Саба міндеті:

1.Оптика, жары табиаты, жарыты шаылу жне сыну задары туралы ындыру.

2. Білімгерлерді білімін арттыру, тередету.

3.Білімгерлерді ыптылыа трбиелеу.

6.3 Дріс тезисі:

Жары былыстары пия, рі тааларлы болып крінеді. Егер біз табиаттаы белгілі задара жгінсек, жарыты беймлім сырларына аны боламыз. Сендер клікпен саатына 30км жылдамдыпен жйткіп келесідер делік. Егер клікті артынан саатына 29км жылдамдыпен жгіретін болсадар, клік сендерден саатына 1км жылдам озалады. Осылайша жылдамдыты дете отырып кліктен озуа болады. немесе керісінше, ал жарыты пиялылыы сол, блай істей алмайсы. Сен жарытан басып озам деп аншалыты талпынсада, ол сенен бір елі алмай, сенімен бірдей жылдамдыта жріп отырады. Тіпті супермен жары шотарыны артынан саатына 999 999 999км жылдамдыпен шса да, жары одан саатына млрд км жылдамдыпен зап озалып отырады.

От туралы аыз.

Ерте,ерте,ертеде,ешкі йрыы келтеде мыдаан жыл брын жер алыптар соысынан лазып,ара алан ша бопты. Барлы алып рыс алаында ліп,тірі алан е соы алып Прометей.Прометей дыреті бар нерін салып,саз балшытан адамды жаратады,мекен етуіне жерді береді депті-мыс. Ол кезде жер те суы,араы болыпты.

Прометей

Прометей балшытан адамдарды жаратты

Сонда айырымды Протемей араылы тнегін тріп,жерге нр беруге ант етіпті де,аспана шыпты. Бірнеше кннен кейін Кн дайды Гелмосты сарайына жетіп,зі алып баран Зйтн аашын ттатып алады да,аша жнеледі.

Гелмос сарайы

дай болан со,блт жиналып алып бір-біріне сабалап, найзаай отын жарылдатады.

Жай жабырша жауады.Прометей тастарды арасына жасырынып аман алады.Ыза болан Гелиос ксіп-ксіп жылап,жасы шелектеп йылады. Прометей одан да аман теді. Аман-есен жерге оралады да,келген отын ааш йіндісін стіне тастай салады да,керектеріе жаратыдар депті- мыс. От деген ым осы сзден шыыпты.

Жарысыз мір жо, Тіршілік атаулыны барлыы жары пен жылу арылы неді, піседі, дамиды. Адам баласыны алашы кездегі іс-рекеттері тама табу, а аулау, жауларынан орану т.б. тек ана осы жарыты арасында жзеге асан.

Ертедегі адамдар уелі найзаайды тсуінен жанан аашты отын пайдаланып, оны шірмей за сатауа тырысан. Археологтар жздеген жылдар бойы жанып тран от орнын тапан.

Адам бірте-бірте отты зі жауды йренді. Тасты – таса рып, одан шыан шынмен отынды ттатты. Ааш таяты бір-біріне йкеп, ыздыранда , са жаалар быси бастаан. Оан жн немесе сімдік талшыынан жасалан білтені жаындатанда, ол ттанып, от жалына айналан.

Келе - келе жарыты араыда емін-еркін жру шін адамдар фонарьлар олдана бастады. Машиналара , зулім йлерге, кшелерге электр шамдарын орнатып жарытандырды.

Ертеректе олданан жары кздері.

аламдаы негізгі жары кздері – жлдыздар. Бізге е жаын жлдыз–Кн. Кн здігінен суле шыаратын зор энергия кзі. Ол кн жйесіндегі барлы денелерге суле шыару арылы кшті сер етеді: оларды ыздырады, планеталар атмосферасына сер етеді, Жердегі тіршілікке ажетті жары пен жылу береді, барлы сімдік пен жануарлар леміні мір сруін амтамасыз етеді. Кнні толы суле шыару уаты шамамен 4•10²³кВт. Кнні тиімді температурасы шамамен 6000К-ге те.Жары былыстарыны зерттелуі, кптеген физикалы, астрономиялы, химиялы, биологиялы былыстарды зерттеп ашуа септігін тигізген р трлі оптикалы аспаптарды жасауа ммкіндік берді. Жары трмыста,медицинада,озалыс ауіпсіздігі шін скери техникада олданылады.

Жары кздері-жары шыаратын денелер. Оларды барлыын екі топа блуге болады: дербес жары кздері жне шаылан жары кздері. Дербес жары кздері з кезегінде: жылулы, люминесциялы жне плазмалы болып ш трге бленеді.Жылулы жары кздеріне Кн мен жлдыздар жатады.

Жарыты люминесценциялы кздеріні мысалдарына: люминесценциялы шамдар, теледидар экраны, тамырды шірінділері, жары оыздары, суды тере абатында жзетін балытар, металдарды р трлі тздары, радиоактивті заттар жатады.

оыз балы оыз кбелек

Люминесценция кзіне механикалы соыны да жатызуа болады, мысалы, араыда антты нтатаанда, ккіртті мырыш нтаын екі шыны пластинаны арасына салып йкегенде суле шыатынын круге болады.

Плазмалы жары кздеріне здері арылы электр тогын ткізетін газдар жатады мселен, жарнамалы ттікшелер,кварц шамдары, лазерлер, поляр шыласы.

кварц лазер поляр шыласы

Кптеген денелер баса жары кздерінен здеріне тсетін жарыты шаылдырып, шаылан жары кздері ызметін атарады: аспан кмбезі, мхит, теіз, кл, зен суларыны беті, сімдік, ар, блт жамылыларыны беті.

Планеталар, оларды серіктері, Жерді жасанды серіктері, Ай жне кометалар, болид, метеориттер де кнні шаылан жары кздері болып табылады.

планеталар ЖЖС Ай комета болид метеорит

Иссак Ньютон-жарыты блшек ретінде арастыран алашы алымдарды бірі болды. Ол: «Егер жары толын болса, тзу сызы бойымен жрмеген болар еді жне клеке тудырмас еді, ол заттара жартастарды шайып жатан мхит толындарды секілді келер еді», -деген тжырыма келді. Ньютон сондай-а абыраа соылан допты кері алай серпілетіні секілді, жарыты да айнаа соылып, кері шаыланын байайды. Бл былыс оны жары са блшектерден трады деген ойа жетеледі. Жары-затты блшектеріні табиатынан блек, табиаты ерекше блшектер аыны болып табылады. Жары блшектері фотондар деп аталады. Оларды массасы мен энергиясы, толынды асиеттері бар жне озалыста ана мір сре алады. Фотондар аыны энергияны жары кзінен жарыталынан денелерге жеткізеді. Бл энергияны жары энергиясынемесе жарыты суле шыару энергиясыдеп аталады.

Жары серінен денелер ызады, металдардан электрондар шып шыады, осыны нтижесінде металдар электрленеді. Жары р трлі химиялы реакциялар тудырады, мысалы, маталарда бояуды оуы, фотопластинкалар мен фотопленкаларды араюы. сімдік жапыратарында жары серінен хлорофилл тзіледі. Жары-рбір жекеленген тсті мият араласан оспасы, олар сендерге жеке крінбейді. 1665 жылды 22 жастаы Иссак Ньютон Англияда анасыны фермасында араы блмеде отырып, перде саылауынан тскен жіішке жары сулесін призма арылы ткізеді.

Призмадан шыан суле бірнеше сулеге блінеді. Олар ызыл, ызылт сары, сары, жасыл, кгілдір, кк, клгін тс болып, кемпіросата болатын тстерге боялады. Кемпіросаты біз жабыр жауарда немесе жабырдан кейін креміз. Кн сулесі жабырды рбір тамшысына енеді. Тамшылар кн сулесін сындыран кезде спектрді барлы тстері кзге крінеді. Кемпіроса – жарыты жабыр тамшыларында призмадаыдай жіктелуі нтижесінде пайда болан кн жарыыны здіксіз спектрі. Кемпіросаты стігі жолаы ызыл, тменгі жолаы клгін болады да, ортасында алан тстен орналасады.

Кемпіроса доал болып келеді, йткені сендер жары белгілі бір брышта сынатын жердегі тстерді ана кресідер. Кемпіроса жолында жер болмаанда, оны пішіні домала болар еді.

Ньютонны ашан былысы жарыты дисперсиясы деп аталды.

Дисперсия латынша dispersion- шашырау сзінен шыан. Жасыл кгілдір жне ызыл тстерді осса, нтижесінде а жары аламыз. Дл осы трізді сары мен жасыл тс араласанда а жары береді. Бір-біріне осанда а жары беретін тстерді ньютон толытауыш тстер деп атаан.

1807 жылы аылшын физигі Томас Юнг те маызды жаалы ашты. Ол ызыл, жасыл жне кгілдір тстерді осып, а тс алуа болатын байады. Юнг бл тстерді алашы тстер деп атады.

Жары-электромагниттік сулелерді кзімізге крінетін трі, а тс кемпіросаты барлы тріні осындысы. Олар бірігіп кзге крінетін спектр рады.

Жарыты толын екендігі туралы алашы болжамды осыдан 400 жылдай брын итальянды алым Гримальди айтан болатын. Ол жіішке сулелерді клекелерін зерттеді. Клекені пайда болуы біртекті ортада жарыты тзу сызыты таралуымен тсіндіріледі. Жары та толын секілді сынады.

Жарыты зияны: Мысалы: Исаакты кзіні заымдануы.

1.Призмаа байланысты табысына жігерленген Ньютон кптеген тжірибелер жасады. Ол адам кзі призма секілді жарыты бізге крінетін тстерге жіктейді деп ойлайды. Осы теорияны тексеріп кру шін ол іс тігетін инені кзіне таап крген. Теория ате болып шыты, ол Ньютонны кзіне заым келтірумен аяталды. Тіпті ол кз жанарынан айырылып ала жаздады.

2.Рентген сулелеріні толындары атомны клеміндей болады. Оларды да уаты ткір келеді. Рентген сулелеріні аздаан млшері ауіпті емес. Біра кп млшері тірі организмге зиян келтіреді. Олар денені жмса тні арылы теді, алайда сйектер, тістер мен металдар ол шін млдір емес. Рентген суретінде олар клеке секілді болып крінеді.

3.Ультраклгін сулелер бізге Кннен беріледі. Ультраклгін сулелер бізге крінбейді, алайда оларды аралар, кбелектер, стар мен жаранаттар кре алады. Бл сулелер теріні кйдіреді жне жімні пайда болуына сер етеді. ткір ультраклгін суле адам терісінен тіп, тірі жасушаларды заымдап, тері рагын туызуы ммкін.

Жарыты пайдасы:

1.Жары кедір-бдыр беттен басаша шаылады. Мндай бет оан тскен жарыты барлы баытта шаылдырады. Жарыты дл осы шашыранды шаылуынан, біз зімізді оршаан барлы нрселерді р трлі кру брыштарымен кре аламыз. Шашыраан жары айналы шаылуа араанда кзге жаымдыра сезіледі, ол кзді кп шаршатпайды. Мысалы: клдер, шыанатар, ойнаулар, тоандар, су беті жне т.б.

2.Гамма суле- е ауіпті электромагниттік суле. тімділік абілеті рентген сулелерінікінен анарлым арты. Оны толындары атомнан да кішкене боланымен, уаты кшті. Ол тіпті атты нрселерді (мселен, орасын немесе бетон) тесіп теді жне тірі тндерге зиян келтіреді. Табиатта гамма суле ядролы жарылыстан кейін радиоактивті заттар ыдырау кезінде пайда болады. Олар сондай-а, рак ауруларын емдеуге олданылады.

Жарыкпіршікті пленкасыны сырты жне ішкі беткі абаттарына шаыла отырып, интерференцияланатын екі толындар тобын райды. Кпіршікті айтарлытай тыыз жерінде белгілі бір толын зындытары абытан ішке тіп, бізге алуан тстер болып крінеді. алан толын зындытары абытан кері шаылан кезде тстер жоалады. Егер суа екі тас тастайтын болса, екі дгелек толын туатынын жне бір толын екіншіден тіп, екінші толын болмаандай-а, кідірмей тарай беретінін байауа болады. Жары толындары да осылай рекет етеді. Жары интерференциясын ашан Т.Юнг 1802 жылы дифракциядан классикалы тжірибе жасады. Дифракция латынша difractus-сынан сзінен шыан. Жары толындары лшемдері жнінен жары толыны зындыымен шамалас бгеттерді ораытып теді. Француз физигі Огюстен Френель дифракциялы кріністі есептеуді жуы дісін жасап шыаран.

Кпіршік

Кпіршік ішіне ауа толтырылан шар секілді, біра резеке сияты емес, оны абыы сйы заттардан ралан плёнкадан трады. Плёнканы ш абаты бар: сабын молекулаларыны ішкі жне сырты абаты жне арасындаы су молекулаларыны абаты. Су молекулалары бір-біріне соыла отырып, кпіршікті бірге стап тратын кш тудырады. Плёнканы алыдыы жары толындарыны зындыымен бірдей мыдаан миллиметрден де кіші болады.

Теіз неге кгілдір?

Кн неге ызарып батады?

Блт неге а болады?

сабын кпіршігі