от точечного источника s распространяется сферическая волна, волновая поверхность которой - сфера. дойдя до экрана с отверстием, волны дифрагируют, то есть отклоняются от первоначального направления распространения. в соответствии с принципом гюйгенса-френеля каждая точка, до которой дошла волна, становится источником вторичных волн, распространяющихся во все стороны. огибающая фронтов вторичных волн представляет новый фронт волны. причем все вторичные волны когерентны, то есть могут в точке схождения интерферировать. поэтому при определенных условиях в точке р можно наблюдать интерференционную картину, получившуюся в результате дифракции волн. чтобы объяснить наблюдаемую картину, проведем из точки р конические поверхности до пересечения с волновой поверхностью dcd сферической волны (рис. 1). длина pq образующей конической поверхности равна , длина , длина и т.д. на волновой поверхности в результате построения образуются кольцевые зоны - зоны френеля. площади зон, как показывает расчет, приблизительно равны, однако действие этих зон в точке р различно. разность хода волн, приходящих в точку р от любой зоны френеля, не превышает (по построению). поэтому в двух соседних зонах всегда есть такие соответствующие волны, разность хода между которыми в точке схождения р равна . в точке р эти волны встретятся в противофазе и погасят друг друга. волны третьей зоны ослабят действие второй, а волны четвертой ослабят действие третьей и т.д. если в отверстии dd укладывается только две зоны френеля, то в точке р почти не будет света, мы увидим темное пятно, окруженное светлым кольцом. если в отверстии укладывается три зоны френеля, то третья ослабит действие второй, свет от первой зоны пройдет, и в точке р появится светлое пятно, окруженное темным кольцом, за которым вновь наблюдается светлое кольцо и т.д. кольца становятся все тоньше по мере удаления от точки р, а когда они сливаются, картина исчезает.
таким образом, при четном числе зон френеля в точке р наблюдается темное пятно, окруженное чередующимися светлыми и темными кольцами, а при нечетном - светлое пятно, окруженное чередующимися темными и светлыми кольцами. чем больше диаметр отверстия, тем больше зон френеля укладывается в нем. в этом случае для нахождения суммарного действия всех зон в точке р надо учитывать не только разности хода от двух соседних зон, но и плавное убывание амплитуды колебаний, приходящих в точку р от более далеких, по сравнению с центральной, зон.
получим выражение радиуса зоны френеля с номером k, отстоящей от источника s монохроматических волн длины λ на расстояние a, а от точки наблюдения p - на расстояние pd = b + . при этом a » λ, b » λ. введем следующие обозначения (рис. 1): , , pc=b, oc=x, pd = b + . из треугольников sod и pod выразим по теореме пифагора:
приравняв правые части двух последних равенств, выразим х. величиной можно пренебречь по сравнению с другими слагаемыми. тогда получим:
подставим x в выражение для . тогда, пренебрегая вторым слагаемым, получим:
отсюда внешний радиус k-той зоны френеля будет равен
(1)
по условию . выразим из (1) число зон k, укладывающихся в отверстии.
пове́рхностное натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.
поверхностное натяжение имеет двойной смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический). энергетическое (термодинамическое) определение: поверхностное натяжение — это удельная работа увеличения поверхности при её растяжении при условии постоянства температуры. силовое (механическое) определение: поверхностное натяжение — это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости[1].
сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине этого участка. коэффициент пропорциональности {\displaystyle \gamma } — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. он измеряется в ньютонах на метр. но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (дж) на разрыв единицы поверхности (м²). в этом случае появляется ясный смысл понятия поверхностного натяжения.
в 1983 году было доказано теоретически и подтверждено данными из справочников (посмотреть статью: журнал . 1983, № 10, с. 2528—2530), что понятие поверхностного натяжения жидкости однозначно является частью понятия внутренней энергии (хотя и специфической: для симметричных молекул близких по форме к шарообразным). в этой журнальной статье формулы позволяют для некоторых веществ теоретически рассчитывать значения поверхностного натяжения жидкости по другим - свойствам, например, по теплоте парообразования или по внутренней
в 1985 году аналогичный взгляд на природу поверхностного натяжения как части внутренней энергии при решении другой был опубликован в. вайскопфом (victor frederick weisskopf) в сша[4].
поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых тел. обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость — газ». в случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.
в общем случае прибор для измерения поверхностного натяжения называется тензиометр.
так как появление поверхности жидкости требует совершения работы, каждая среда «стремится» уменьшить площадь своей поверхности:
в невесомости капля принимает сферическую форму (сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех тел одинакового объёма). то же самое происходит с каплей жидкости, помещаемой внутрь другой, несмешивающейся жидкости той же плотности (опыт плато).
струя воды «сливается» в цилиндр, который затем разбивается на шаровидные капли.
маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения оказывается уравновешенной силой поверхностного натяжения.
некоторые насекомые (например, водомерки) способны передвигаться по воде, удерживаясь на её поверхности за счёт сил поверхностного натяжения.
на многих поверхностях, именуемых несмачиваемыми, вода (или другая жидкость) собирается в капли.
ответ:
от точечного источника s распространяется сферическая волна, волновая поверхность которой - сфера. дойдя до экрана с отверстием, волны дифрагируют, то есть отклоняются от первоначального направления распространения. в соответствии с принципом гюйгенса-френеля каждая точка, до которой дошла волна, становится источником вторичных волн, распространяющихся во все стороны. огибающая фронтов вторичных волн представляет новый фронт волны. причем все вторичные волны когерентны, то есть могут в точке схождения интерферировать. поэтому при определенных условиях в точке р можно наблюдать интерференционную картину, получившуюся в результате дифракции волн. чтобы объяснить наблюдаемую картину, проведем из точки р конические поверхности до пересечения с волновой поверхностью dcd сферической волны (рис. 1). длина pq образующей конической поверхности равна , длина , длина и т.д. на волновой поверхности в результате построения образуются кольцевые зоны - зоны френеля. площади зон, как показывает расчет, приблизительно равны, однако действие этих зон в точке р различно. разность хода волн, приходящих в точку р от любой зоны френеля, не превышает (по построению). поэтому в двух соседних зонах всегда есть такие соответствующие волны, разность хода между которыми в точке схождения р равна . в точке р эти волны встретятся в противофазе и погасят друг друга. волны третьей зоны ослабят действие второй, а волны четвертой ослабят действие третьей и т.д. если в отверстии dd укладывается только две зоны френеля, то в точке р почти не будет света, мы увидим темное пятно, окруженное светлым кольцом. если в отверстии укладывается три зоны френеля, то третья ослабит действие второй, свет от первой зоны пройдет, и в точке р появится светлое пятно, окруженное темным кольцом, за которым вновь наблюдается светлое кольцо и т.д. кольца становятся все тоньше по мере удаления от точки р, а когда они сливаются, картина исчезает.
таким образом, при четном числе зон френеля в точке р наблюдается темное пятно, окруженное чередующимися светлыми и темными кольцами, а при нечетном - светлое пятно, окруженное чередующимися темными и светлыми кольцами. чем больше диаметр отверстия, тем больше зон френеля укладывается в нем. в этом случае для нахождения суммарного действия всех зон в точке р надо учитывать не только разности хода от двух соседних зон, но и плавное убывание амплитуды колебаний, приходящих в точку р от более далеких, по сравнению с центральной, зон.
получим выражение радиуса зоны френеля с номером k, отстоящей от источника s монохроматических волн длины λ на расстояние a, а от точки наблюдения p - на расстояние pd = b + . при этом a » λ, b » λ. введем следующие обозначения (рис. 1): , , pc=b, oc=x, pd = b + . из треугольников sod и pod выразим по теореме пифагора:
приравняв правые части двух последних равенств, выразим х. величиной можно пренебречь по сравнению с другими слагаемыми. тогда получим:
подставим x в выражение для . тогда, пренебрегая вторым слагаемым, получим:
отсюда внешний радиус k-той зоны френеля будет равен
(1)
по условию . выразим из (1) число зон k, укладывающихся в отверстии.
подставляя численные значения, получим:
ответ: = 4, в точке р будет темное пятно.
пове́рхностное натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.
поверхностное натяжение имеет двойной смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический). энергетическое (термодинамическое) определение: поверхностное натяжение — это удельная работа увеличения поверхности при её растяжении при условии постоянства температуры. силовое (механическое) определение: поверхностное натяжение — это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости[1].
сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине этого участка. коэффициент пропорциональности {\displaystyle \gamma } — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. он измеряется в ньютонах на метр. но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (дж) на разрыв единицы поверхности (м²). в этом случае появляется ясный смысл понятия поверхностного натяжения.
в 1983 году было доказано теоретически и подтверждено данными из справочников (посмотреть статью: журнал . 1983, № 10, с. 2528—2530), что понятие поверхностного натяжения жидкости однозначно является частью понятия внутренней энергии (хотя и специфической: для симметричных молекул близких по форме к шарообразным). в этой журнальной статье формулы позволяют для некоторых веществ теоретически рассчитывать значения поверхностного натяжения жидкости по другим - свойствам, например, по теплоте парообразования или по внутренней
в 1985 году аналогичный взгляд на природу поверхностного натяжения как части внутренней энергии при решении другой был опубликован в. вайскопфом (victor frederick weisskopf) в сша[4].
поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых тел. обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость — газ». в случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.
в общем случае прибор для измерения поверхностного натяжения называется тензиометр.
так как появление поверхности жидкости требует совершения работы, каждая среда «стремится» уменьшить площадь своей поверхности:
в невесомости капля принимает сферическую форму (сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех тел одинакового объёма). то же самое происходит с каплей жидкости, помещаемой внутрь другой, несмешивающейся жидкости той же плотности (опыт плато).
струя воды «сливается» в цилиндр, который затем разбивается на шаровидные капли.
маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготения оказывается уравновешенной силой поверхностного натяжения.
некоторые насекомые (например, водомерки) способны передвигаться по воде, удерживаясь на её поверхности за счёт сил поверхностного натяжения.
на многих поверхностях, именуемых несмачиваемыми, вода (или другая жидкость) собирается в капли.