Momentum speciális relativitáselmélet (SRT)
Einstein megalapozta a speciális relativitáselmélet (STR). Ez az elmélet a modern fizikai elmélet a tér és idő, amely, mint a klasszikus newtoni mechanika, azt feltételezzük, hogy az idő homogén, és a tér homogén és izotróp. Speciális relativitáselmélet gyakran nevezik relativisztikus elmélet. és specifikus jelenségek által leírt ezt az elméletet - a relativisztikus hatásokat.
Az alapot a speciális relativitáselmélet Einstein posztulátumát hazudik. fogalmazott meg 1905-ben
I. A relativitás elve: nincs tapasztalat (mechanikus, elektromos, optikai), végzett egy adott Inerciarendszer, lehetetlenné teszi annak kimutatására, hogy a rendszer nyugalmi vagy mozgó egyenletesen egy egyenes vonal; minden természet törvényei invariáns tekintetében az átmenet az egyik tehetetlenségi vonatkoztatási rendszer a másikra.
II. Változtatható fordulatszám: a fény sebessége vákuumban nem függ a mozgási sebessége a fényforrás vagy a megfigyelő, és az azonos minden inerciális referencia rendszerek.
Einstein első posztulátum, mint általánosítása mechanikus elve galileai relativitás minden fizikai folyamatok, ezért fenntartja, hogy a fizika törvényei invariáns tekintetében a választott Inerciarendszer, és a leíró egyenletek ezek a törvények azonos formában minden inerciális referencia rendszereket. E szerint a posztulátum, minden inerciális referencia rendszerek teljesen egyenlő, azaz. E. jelenségek (mechanikus, elektromágneses, optikai, stb) Minden inerciális referencia rendszerek fordul elő egyaránt. Szerint Einstein második tétel, állandóságát a fénysebesség - alapvető tulajdonsága a természet, amely megállapította, kész tényként.
Speciális relativitáselmélet követelte elutasítása hagyományos elképzeléseket a tér és idő a klasszikus mechanika, mert ellentmondanak az elvet a állandóságának a fénysebesség. Ez elvesztette értelmét nem csak az abszolút teret, hanem egy abszolút időt.
Einstein elmélete feltételezi, és azok alapján, hoztak egy új világkép és az új tér-idő fogalmak, mint például a relativitáselmélet hosszúságban és ideig, viszonylagosságát egyidejűsége eseményeket.
Szerint a fogalmak a klasszikus mechanika, testsúly értéke popostoyannaya. Azonban a késő XIX században a kísérleteket a gyorsan mozgó elektronok úgy találták, hogy a súlya függ a sebesség a mozgás és
növeli a sebességet a törvény
.. Amennyiben - a többi tömege anyagi pont, azaz a tömeg mért inerciális referencia keret, amelyhez képest az anyagi pont nyugalomban van; c - a fénysebesség vákuumban; - tömege pont a referencia képkocka, amelyhez képest mozog velocity. Következésképpen, a súlya azonos részecskék eltérő a különböző inerciális referencia rendszerek.
Einstein relativitás elve, kijelentve invarianciájának a természet törvényei az átmenet az egyik tehetetlenségi (invariancia - az állandóság, állandóság, függetlenség) keret a másikra, az alábbi feltételek
invarianciája fizikai törvények alapján a Lorentz-transzformációs egyenletek.
Az alaptörvény a dinamika Newton is invariáns képest Lorentz transzformációk, ha ez a jobb az idő származéka relativisztikus lendület.
Az alaptörvény a relativisztikus dinamika egy anyagi pont az a forma
(2) vagy (3), ahol a (4) - relativisztikus lendülete a anyagi pont.
Azáltal homogenitása tér relativisztikus mechanika megmaradási törvénye relativisztikus lendület. relativisztikus impulzus egy zárt rendszer megmarad, t. e. nem változik az idővel. Gyakran nem szerepel, hogy fontolja meg a relativisztikus impulzus, hiszen ha a test mozog sebességgel közel. csak akkor tudjuk használni a relativisztikus kifejezés lendületet.
A képlet elemzése (1) és (4) és (2) azt mutatja, hogy sebességeknél lényegesen kisebb a fénysebesség, a (2) egyenlet válik az alaptörvény a klasszikus mechanika (). Ezért a feltétele annak alkalmazhatóságát jogszabályok klasszikus (newtoni) mechanika a feltétel. A klasszikus mechanika törvényei kapunk következtében a relativitáselmélet a határesetben (hivatalosan átmenet akkor mikor). Így, a klasszikus mechanika - egy mechanikus szerelvények mozgó alacsony sebességtartomány (képest a fény sebessége vákuumban).
A kinetikus energia a relativisztikus részecskék (anyagi pont).
A növekmény a kinetikus energia egy anyagi pont az elemi elmozdulások
egyenlő a munka erő a mozgás sem. (5)
Tekintettel arra, hogy. és helyettesítjük az (5), az expressziós (2), kapjuk :.
Átalakítja ezt a kifejezést, figyelembe véve azt a tényt, hogy a. és az (1), és így a kifejezés (6),
t. e. a növekedés a kinetikus energia a részecske arányos a növekmény a tömegéből.
Mivel a kinetikus energia a részecske nyugalmi értéke nulla, és a tömeg a nyugalmi tömeg. majd integráló (6) adja (7), vagy a kinetikus energia relativisztikus részecske formájában (8).
Expression (8) sebességgel válik a klasszikus (. Bővülő sorba jogszerűen elhanyagolása szempontjából másodrendű).
Einstein össze a pozíció (6), feltételezve, hogy ez érvényes nemcsak a kinetikus energia a részecske (anyag pont), hanem a teljes energia, nevezetesen, minden tömeg változása kíséri változás a teljes energia a részecske (anyag pont): (9).
Ezért Einstein eljött az egyetemes közötti kapcsolat teljes energiáját a test és a tömege. (10).
(10) egyenlet, valamint a (9), kifejezi az alapvető természeti törvény - törvény kapcsolat (arányosság) a tömeg és az energia. a teljes energia a rendszer a termék a saját tömege és a tér a fény sebessége vákuumban. Megjegyezzük, hogy az összes energia E nem része a potenciális energia egy test egy külső erőtérben.
Törvény (10) adható expresszióját (7), írott formában. ami azt jelenti, hogy az álló test (T = 0) is van az energia. az úgynevezett nyugalmi energia. A klasszikus mechanika nyugalmi energiája nem veszi figyelembe, tekintettel arra, hogy az energia egy test nyugalomban nulla.
A homogenitás idő relativisztikus mechanika, mint a klasszikus, a törvény az energiamegmaradás. az összes energia egy zárt rendszerben megmarad, azaz a. e. nem változik az idővel.
Az alábbi (10) és (4) találunk a relativisztikus összefüggés a teljes energia és a lendület a részecskék :. .
Visszatérve a (10), tudomásul vesszük, még egyszer, hogy van egy univerzális jellegét. Ez alkalmazható minden formáját energia, azaz a. E. Azt lehet mondani, hogy az energia, bármilyen formában is lehet, a kapcsolódó tömeg, és éppen ellenkezőleg, az összes súly kapcsolódó
Bizonyos energia (10).
Jellemzésére a kapcsolat szilárdságát és stabilitását bármilyen rendszer részecskéket (például, atommag, mint a rendszer a protonok és neutronok), figyelembe véve a kötési energia. A kötési energia a rendszer a munkát, amit meg kell fordított lebomlanak a rendszer komponenseire (például a nucleus - protonok és neutronok). Az energia kommunikációs rendszer. ahol - a nyugalmi tömeg - th részecskék szabad állapotban; - a többi tömeg a rendszer a részecskékből álló.
Törvény kapcsolat (arányosság), ragyogóan tömeg és az energia a kísérlet megerősítette energia-kibocsátás során a nukleáris reakciók. Széles körben kiszámításához használt energia hatása a nukleáris reakciók és átalakítások az elemi részecskéket.
Elektromos dipólus. Az akció az elektromos mező a dipólus. Az elektromos mező dielektrikumokban. Poláris és nem-poláris molekulákat. Polarizáció dielektrikumok. Dielektromos állandó.
(1) - a szuperpozíció elve (overlay) elektromos mezők. és ezáltal a kapott E térerősségű a rendszer által generált díjak, egyenlő a geometriai összege térerősségek generált egy adott pontban az egyes díjakat külön-külön.
A szuperpozíció elve lehetővé teszi számunkra, hogy meghatározzuk az elektrosztatikus tér bármely rendszer fix díjat, mintha a díjak nem pont, akkor mindig csökken egy sor ponton díjakat.
A szuperpozíció elve alkalmazandó számítani az elektrosztatikus mező az elektromos dipólus. Elektromos dipól - egy olyan rendszer két egyenlő modulo eltérő pont díjak (+ Q. - Q), amelyek közötti távolság lényegesen kisebb, mint az a távolság, hogy a figyelembe vett mező pontot. Vektor irányul egyenesen dipól átmenő tengely mindkét töltés) negatív töltés pozitív, és egyenlő a közöttük lévő távolság nevezzük dipólus karját. Vector (2) egybeesik az irányt a dipól kar és egyenlő a termék a töltés a vállát. Ez az úgynevezett egy elektromos dipólmomentum vagy dipólus momentuma (ábra.).
Az szuperpozíció elve (1), a dipól E térerősségű egy tetszőleges helyen. és ahol - a feszültség mezők előállított rendre pozitív és negatív töltések.
Dielektromos (mint bármely szer) álló atomok és molekulák. Mivel a pozitív töltését minden magok a molekula egyenlő a teljes töltés az elektronok, az egész molekula elektromosan semleges. Ha kicseréli pozitív töltések magok molekulák nettó díj + Q. központjában található a „gravitációs” pozitív töltés, és a felelős minden elektronok - negatív töltésű - Q központjában
„Gravity” negatív töltések, a molekula lehet tekinteni
elektromos dipólusmomentum az elektromos képlet definiálja (2).
Egy első csoport dielektrikumok (N2. H2 O2. CO2. CH4.) Tartalmaznak egy anyagot, amely molekulák módon szimmetrikus szerkezetűek, azaz. E. Center „gravitációs” a pozitív és negatív töltések hiányában egy külső elektromos tér egybeesik, és így a dipól pillanatban a molekula p értéke nulla. A molekulák ilyen dielektrikumok úgynevezett nem-poláris. Hatása alatt a külső elektromos mező díjak nem-poláris molekuláknak vannak tolva ellentétes irányban (pozitív a területen, szemben a negatív mező), és a molekula szerez dipólus momentum.
A második csoport a dielektrikumok (H2 O, NH3. SO2. CO.) Tartalmaznak egy anyagot, amelynek molekulája van aszimmetrikus szerkezetű, azaz. E. Center „gravitációs” a pozitív és negatív töltések nem esnek egybe. Tehát ezeknek a molekuláknak a hiányában egy külső elektromos tér van egy dipólus momentum. A molekulák ilyen dielektrikumokon nevezzük poláris. Hiányában egy külső területen, azonban a dipólus momentuma poláris molekulák miatt hőmozgást véletlenszerűen orientált térben és azok kapott pillanatban nulla. Ha egy ilyen dielektromos helyezzük egy külső erőtérben, az erős ez a mező igyekszik kifordítani a dipólusok mentén a területen, és egy nem nulla kapott pillanatban.
A harmadik csoport a dielektrikumok (NaCl, KCI, és KBr.) Olyan anyagokat tartalmaznak, amelyek moleku-ionos szerkezetet. Az ionos kristályok
térbeli rács szabályos váltakozása ionok ellenkező előjelű. ezekben
kristályok nem tudnak különbséget tenni az egyes molekulák, és ők is tekinthető
rendszer két visszahúzott egymásba ion sublattices. Amikor alkalmazott
ionos kristály elektromos mező előfordul bizonyos deformálását a kristályrács vagy sublattice relatív elmozdulás eredményeként a megjelenése a dipólusmomentum.
Így a bevezetése mindhárom csoport dielektrikumok egy külső elektromos mező vezet a megjelenése egy nem nulla nyomatékot kapott elektromos szigetelő vagy, más szóval, hogy a dielektromos polarizáció. Ez az úgynevezett dielektromos polarizációs folyamat a dipólusok tájolása vagy megjelenési hatása alatt az elektromos mező dipólusok orientált mentén a területen.
Ennek megfelelően, három csoport a dielektrikumok Három fajta polarizáció:
e. vagy deformáció, dielektromos polarizáció nem poláros
molekulák, amely okozza a atomok az indukált dipólus momentum miatt deformációja az elektron kering;
orientáció. vagy dimolnaya, dielektromos polarizáció a poláros molekulák, áll orientációjában meglévő dipólus momentum a molekulák ezen a területen. Természetesen, a termikus mozgás megakadályozza teljes molekuláris orientáció, de a kombinált hatás a két faktor (elektromos tér és a termikus mozgás) fordul elő preferenciális orientációjának dipólus momentum a molekulák ezen a területen. Ez az orientáció az erősebb, annál nagyobb a villamos térerősség, és alacsonyabb a hőmérséklet;
ionos polarizáció dielektrikumok az ionos kristályrács van, hogy elmozdulás sublattice pozitív ionok mentén a területen, és a negatív - ellen, a területen, ami a megjelenése dipólusmomentumának.
Helyezve egy külső dielektromos elektrosztatikus tér van polarizált,
t. e. lesz nullától dipólmomentum. ahol - dipólmomentum egyetlen molekula. A kvantitatív leírása dielektromos polarizáció vektor mennyiségét - polarizálja. definiáljuk, mint a dipólmomentum egységnyi térfogatú a dielektromos :. (2)
A tapasztalat, az következik, hogy egy nagy osztálya dielektromos polarizáció P lineárisan függ a térerősség E. Ha a dielektromos izotrop és E nem túl nagy, akkor (3), ahol a dielektromos hajlamot az anyag jellemző dielektromos tulajdonságok; - egy dimenzió nélküli mennyiség; Továbbá mindig> 0, és a legtöbb dielektrikumok (szilárd és folyékony) van több egység (bár, például, az alkohol. = 80 víz).
Meghatározni a kvantitatív kapcsolatok terén a dielektromos teszi egységes külső elektrosztatikus mező (amelyeket két végtelen
ellentétesen töltött párhuzamos síkokban) egy homogén dielektrikum, elhelyezése ábrán látható.
Hatása alatt a területen dielektromos polarizált, azaz változó díjak: pozitív elmozdulás a területen, negatív - szemben a pályáról ... Ennek eredményeként, a jobb oldalon a dielektromos szemben a negatív sík feleslegben pozitív töltés a felületi sűrűség. a bal oldalon - a felszíni negatív töltés sűrűségét. Ezeket a díjakat nem kompenzált megjelenő eredményeként a dielektromos polarizáció, azt mondta, hogy kapcsolódik. Mivel a felületi sűrűség kisebb, mint a sűrűsége szabad hordozói síkok, nem minden mező E kompenzálja mező dielektromos díjak: néhány, a feszültséget vonalak átmennek a szigetelő, a másik rész-törések a kapcsolódó díjakat. Következésképpen, a polarizáció
Ez okozza a csökkenést dielektromos területén abban az eredetihez képest
A külső területen. Kívül a dielektromos.
Ennek megfelelően, az a kötött díjak eredményeznek egy további elektromos tér (mező által létrehozott kötött díjak)
amely ellen irányul a külső terület (mező által létrehozott szabad töltések), és csökkenti azt. Az így kapott mező a dielektrikum.
Field (mező által generált két végtelen sík töltésű), azonban. (4)
Mi határozza meg a felületi sűrűsége a kötött díjakat. Szerint (2). teljes
dipólusmomentuma a dielektrikum. ahol S - területe az arc lemez, d - a vastagsága. Másrészt, a teljes dipólmomentum szerint (3), a termék a kötött felelős minden arc egy d távolság közöttük, m. F .. Így. vagy (5), azaz a felületi sűrűsége a megkötött díjak egyenlő a polarizációs P.
Behelyettesítve a (4) az expresszió (5) és a (3), kapjuk, ahol a kapott térerősség dielektromos egyenlő. (6)
A dimenzió nélküli mennyiség (7) van a dielektromos állandója a közeg. Összehasonlítva (6) és (7), azt látjuk, hogy azt jelzi, hogy hány alkalommal a mező gyengül dielektromos, dielektromos tulajdonság mennyiségileg jellemző polarizált villamos mezőben.