Теоретичний довідник з фізики: 11 клас

Гармонічні коливання — це коливання, за яких фізична величина змінюється з часом за законом синуса або косинуса.

Рівняння гармонічних коливань: x = A · cos(ωt + φ₀), де A — амплітуда, ω — циклічна частота, φ₀ — початкова фаза.

Математичний маятник (тіло на невагомій нерозтяжній нитці). Період коливань: T = 2π · √(l/g), де l — довжина нитки.

Пружинний маятник (тіло на пружині). Період коливань: T = 2π · √(m/k), де m — маса тіла, k — жорсткість пружини.

Хвиля — це процес поширення коливань у просторі. Довжина хвилі (λ) — це відстань, на яку поширюється хвиля за один період.

λ = v · T, де v — швидкість поширення хвилі, T — період коливань.

Коливальний контур — це електричне коло, що складається з котушки індуктивності (L) і конденсатора (C).

Період вільних електромагнітних коливань у контурі визначається формулою Томсона:

T = 2π · √(L·C)

Змінний струм — це вимушені електромагнітні коливання, за яких сила струму та напруга періодично змінюються. Діючі (ефективні) значення сили струму та напруги:

I_діюче = I_max / √2; U_діюче = U_max / √2

Трансформатор — це пристрій для перетворення змінного струму однієї напруги на змінний струм іншої напруги.

Коефіцієнт трансформації (k): k = U₁/U₂ = N₁/N₂, де U — напруга, N — кількість витків в обмотках.

Електромагнітна хвиля — це поширення в просторі змінного електромагнітного поля. Вони є поперечними, поширюються у вакуумі зі швидкістю світла (c ≈ 3·10⁸ м/с) і переносять енергію.

Це неперервна послідовність частот і довжин електромагнітних хвиль. Включає (у порядку зростання частоти):

• Радіохвилі
• Інфрачервоне випромінювання
• Видиме світло
• Ультрафіолетове випромінювання
• Рентгенівське випромінювання
• Гамма-випромінювання

Закон прямолінійного поширення світла: в однорідному прозорому середовищі світло поширюється прямолінійно.

Закон відбивання світла: кут падіння дорівнює куту відбивання (α = β).

Закон заломлення світла: sin(α)/sin(γ) = n₂/n₁ = n, де n — відносний показник заломлення.

Оптична сила лінзи (D): D = 1/F, де F — фокусна відстань. Вимірюється в діоптріях (дптр).

Формула тонкої лінзи: 1/F = 1/d + 1/f, де d — відстань від предмета до лінзи, f — відстань від лінзи до зображення.

Інтерференція — це явище накладання когерентних хвиль, унаслідок чого відбувається їх підсилення або послаблення.

Умова максимуму: Δd = kλ. Умова мінімуму: Δd = (2k+1)λ/2.

Дифракція — це явище огинання хвилями перешкод. Вона є доказом хвильової природи світла.

Дифракційна ґратка — пристрій для спостереження дифракції. Умова максимумів: d·sin(φ) = kλ.

Дисперсія — це залежність показника заломлення світла від його частоти (або кольору). При проходженні через призму біле світло розкладається у спектр.

Постулати Ейнштейна: 1) Принцип відносності: всі закони природи однакові в усіх інерціальних системах відліку. 2) Принцип сталості швидкості світла: швидкість світла у вакуумі однакова для всіх спостерігачів.

Взаємозв'язок маси та енергії: E = mc².

Фотоефект — це явище виривання електронів з речовини під дією світла.

Рівняння Ейнштейна для фотоефекту: hν = A_вих + E_k,max, де hν — енергія фотона, A_вих — робота виходу, E_k,max — максимальна кінетична енергія фотоелектрона.

Це властивість мікрооб'єктів (електронів, фотонів) проявляти одночасно і хвильові, і корпускулярні (частинка) властивості. Довжина хвилі де Бройля: λ = h/p = h/(m·v).

Постулати Бора: 1) Атом може перебувати тільки в особливих стаціонарних станах, не випромінюючи енергії. 2) При переході з одного стану в інший атом випромінює або поглинає квант енергії: hν = E_k - E_n.

Ядро складається з протонів (Z) і нейтронів (N). Масове число A = Z + N.

Дефект мас (Δm) — це різниця між сумою мас нуклонів, що складають ядро, і масою самого ядра. Енергія зв'язку: E_зв = Δm·c².

Радіоактивність — здатність деяких ядер самочинно перетворюватися на інші ядра, випускаючи частинки (α, β) або γ-кванти.

Закон радіоактивного розпаду: N = N₀ · 2^(-t/T), де N — кількість ядер, що не розпалися, N₀ — початкова кількість, T — період піврозпаду.

Ядерна реакція — це процес перетворення атомних ядер унаслідок їх взаємодії. Розрізняють реакції поділу важких ядер (використовуються в АЕС) та реакції синтезу (термоядерні реакції, що відбуваються на Сонці).