Что такое однородная среда в физике

Однородная среда

Однор́одность пространства означает, что нет такой точки в пространстве, относительно которой существует некоторая «выделенная» симметрия, все точки равноправны, поэтому рассматриваемый эксперимент не зависит от нашего выбора точки отсчета. К примеру, измерим период колебаний маятника, полученный результат обозначим как Т₁. Теперь перенесем маятник в соседнюю комнату, и проведем то же измерение. Результат запишем как Т₂. Оказывается, что Т₁=Т₂, то есть исход эксперимента не зависит от нашего положения, это и есть проявление однородности пространства.

Однородность — одно из ключевых свойств пространства в классической механике. Пространство называется однородным, если параллельный перенос системы отсчета не влияет на результат измерений.

Из свойства однородности пространства следует фундаментальный физический закон сохранения импульса.

Следует различать однородность и изотропность пространства.

Неоднородное пространство-время рассматривается в общей теории относительности.

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Одноранговые сети
• Однородное электрическое поле

Однородная среда

Луч света в неоднородной среде отклоняется в сторону оптически более плотной среды.

Проникновение в область геометрической тени.

БИЛЕТ 17. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Распространение света в однородной среде.

— волновой фронт

Этот принцип получил название принципа Гюйгенса-Френеля.

БИЛЕТ 18. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и на непрозрачном диске.

Метод зон Френеля:

Волновой фронт разбивается на зоны таким образом, что излучения двух соседних зон, достигающее точки наблюдения гасят друг друга.

Эти зоны называются зонами Френеля.

— результирующая амплитуда колебаний вторичных волн от -й зоны Френеля.

Дифракция Френеля на круглом отверстии.

Условие минимума — чётное число.

Условие максимума — нечётное число.

Дифракция хорошо наблюдается при малом числе зон Френеля.

Зонные пластинки.

1). Амплитудная зонная пластина (перекрываем все чётные зоны).

(усиление в раз для)

2). Фазовая пластина.

Сдвигаем фазу всех четных зон на .

(усиление в раз)

Дифракция на непрозрачном диске.

БИЛЕТ 19. Дифракция Фраунгофера на щели и на круглом отверстии.

Дифракция Фраунгофера (дифракция в параллельных лучах).

Дифракция Фраунгофера- наблюдается дифракционное изображение точечного источника.

Дифракция Френеля- наблюдается дифракционное изображение препятствий.

Прямоугольная щель:

— ширина щели

— угол дифракции

1). Если — четноев— минимум интенсивности.

2). Если — нечетноев— максимум интенсивности (светит одна зона).

1-й минимум:

Строгое решение.

, где — разность хода.

— число волн.

,

Значение словосочетания «однородная среда»

• СРЕДА́ 1 , -ы́, вин.среду́, мн.сре́ды, ж. 1. Вещество, заполняющее какое-л. пространство и обладающее определенными свойствами. Воздушная среда. Распространение света в однородной среде. Преломляющие среды. Фильтрующие среды.

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: трикраты — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Нейтральное
Положительное
Отрицательное

Ассоциации к слову «среда»

Синонимы к словосочетанию «однородная среда»

Предложения со словосочетанием «однородная среда»

• Жизнеспособное тело – то, которое способно к саморегуляции в условиях изменчивой по своим свойствам первоначально простой однородной среды.

Сочетаемость слова «однородный»

• однородная масса
  до однородного состояния
  однородное тесто
• до получения однородной массы
  до образования однородной массы
  однородные члены предложения
• перемешать до получения однородной массы
  не станет однородной
  взбить до получения однородной массы
• (полная таблица сочетаемости)

Сочетаемость слова «среда»

• окружающая среда
  внешняя среда
  социальная среда
• среда обитания
  в среду вечером
  в среде интеллигенции
• охрана окружающей среды
  условия среды
  загрязнение окружающей среды
• среда заела
  среда изменится
  среда меняется
• создать среду
  попасть в среду
  жить в среде
• (полная таблица сочетаемости)

Понятия, связанные со словосочетанием «однородная среда»

Вращение плоскости поляризации поперечной волны — физическое явление, заключающееся в повороте поляризационного вектора линейно-поляризованной поперечной волны вокруг её волнового вектора при прохождении волны через анизотропную среду. Волна может быть электромагнитной, акустической, гравитационной и т. д.

Электродина́мика сплошны́х сред — раздел физики сплошных сред, в котором изучаются электрические, магнитные и оптические свойства сплошной среды. Если среда представляет собой частично или полностью ионизованный газ, то более употребителен термин физика плазмы.

Изотропи́я, изотро́пность (из др.-греч. ί̓σος «равный, одинаковый, подобный» + τρόπος «направление, характер») — одинаковость физических свойств во всех направлениях, инвариантность, симметрия по отношению к выбору направления (в противоположность анизотропии; частный случай анизотропии — ортотропия).

Параметр порядка — термодинамическая величина, характеризующая дальний порядок в среде, возникающий в результате спонтанного нарушения симметрии при фазовом переходе. Равновесный параметр порядка равен нулю в неупорядоченной фазе и отличен от нуля в упорядоченной.

Диссипативная колебательная система — колебательная система, в которой существует диссипация энергии. В макромире все колебательные системы, не имеющие источника для пополнения внутренней энергии, являются диссипативными.

Афоризмы русских писателей со словом «однородный»

• Человеческие чувства почти никогда не бывают вполне простыми и однородными: в большинстве случаев они представляют смешение весьма разнообразных по ценности составных частей.

2. Классификация сред.

Среды по макроскопическим параметрам делят на изотропные и анизотропные, линейные и нелинейные, однородные и неоднородные.

Изотропной называют среду, физические свойства которой одинаковы по всем направлениям в каждой точке p. В среде, изотропной по отношению к электрическому полю, элементарные электрические моменты диполей ориентированы преимущественно параллельно напряженности электрического поля.

Линейной называют среду, физические свойства которой не зависят от величины векторов поля. В линейной и изотропной по отношению к электрическому полю среде вектор P пропорционален и параллелен вектору E: , где безразмерный коэффициент называют диэлектрической восприимчивостью, которая характеризует свойство вещества поляризоваться и зависит от физико-химических свойств вещества. К линейным изотропным средам относится большинство диэлектриков (фторопласт, полистирол и др.) Подставив значение, получим:

(7),

где – абсолютная диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая проницаемость) – параметр, характеризующий макроскопические электрические свойства вещества и измеряемый в единицах фарадах/м.

Нелинейной называют среду, физические свойства которой зависят от величины векторов поля. В нелинейной изотропной по электрическому полю среде вектор P нелинейно зависит от величины напряженности электрического поля и может иметь нелинейный гистерезисный характер. В последнем случае такие вещества называют ферроэлектриками или сегнетоэлектриками.

Анизотропной называют среду, физические свойства которой в точке p различны по различным направлениям. В анизотропной среде вектор P непараллелен векторам E и D. Поэтому в общем случае каждая составляющая вектора D зависит от трех составляющих вектора E:

Рис. 1 Контур и опирающаяся на него поверхность

где — компоненты тензора диэлектрической проницаемости . Примерами анизотропных сред являются плазма (ионизированный газ), находящаяся в постоянном магнитном поле, и намагниченный феррит.

Однородной называют среду, физические свойства которой одинаковы во всех точках p. В однородной изотропной линейной по электрическому по электрическому полю среде — постоянная величина, в неоднородной — , т.е. зависит от координат точки p.

Вещества по своим магнитным свойствам разделяются на изотропные и анизотропные, линейные и нелинейные, однородные и неоднородные.

В изотропном магнетике под воздействием внешнего магнитного поля элементарные магнитные моменты ориентируются преимущественно параллельно вектору В. При этом вектор М и, значит, вектор Н параллельны вектору В. В линейном изотропном магнетике вектор М пропорционален и параллелен вектору В. Это выражение записывают в виде:

где — абсолютная магнитная проницаемость вещества (магнитная проницаемость) — параметр, характеризующий макроскопические магнитные свойства вещества и измеряемый в единицах генри/м (Гн/м).

Так как , где безразмерный коэффициент называется магнитной восприимчивостью вещества, то

Изотропные линейные магнетики делятся на две группы — парамагнетики и диамагнетики. У парамагнетиков векторы М и Н примерно совпадают по направлению, поэтому > 0 и > ; к ним относятся, например, алюминий, натрий, калий, магний, кислород (0₂) и др. У диамагнетиков вектор М направлен навстречу магнитному полю, поэтому < О и < ; к ним относятся, например, вода, медь, серебро, ртуть, углерод, гелий и др. И парамагнетики и диамагнетики слабо проявляют магнитные свойства, т.е. «1, поэтому часто полагают для таких веществ .

К нелинейным магнетикам относятся ферромагнетики. Ферромагнетиками являются ферромагнитные металлы (железо, кобальт, кадмий и их сплавы между собой и с другими неферромагнитными элементами) и ферриты. У ферромагнетиков зависимости составляющих вектора М от соответствующих составляющих вектора Н имеют нелинейный гистерезисный характер. В ферромагнетике при уменьшении до нуля значения Н сохраняется остаточная намагниченность. Тело, сохраняющее длительное время остаточную намагниченность, называется постоянным магнитом.

В анизотропном линейном магнетике векторы М, Н и В не параллельны. Примером анизотропных магнетиков являются ферриты, находящиеся в постоянном магнитном поле, в них для переменного во времени ЭМ поля магнитная проницаемость становится тензором.

В магнитном поле векторные линии магнитной индукции B непрерывны, они не имеют ни начала, ни конца. Поэтому магнитный поток через любую замкнутую поверхность равны нулю (принцип непрерывности магнитного потока):

(9)

Причиной этого является отсутствие в природе магнитных зарядов, которые могли бы стать источниками магнитного поля аналогично тому, как электрические заряды являются источниками электрического поля. Магнитное поле порождается электрическими токами, а линии B замыкаются вокруг последних.

Опытным путем установлено, что вектор B и постоянные токи (протекающие по замкнутым контурам) в вакууме связаны с законом полного тока для вакуума

(10)

где L-произвольный замкнутый контур, -элемент длины контура, генри/м (Г/м)-магнитная постоянная, -ток через произвольную поверхность S, опирающуюся на контур L; направление обхода контура (направление ) и направление орта n связаны правилом правого винта.

Магнитные поля, порождаемые одним и тем же проводником с одинаковым током, перемещенным в различные вещества, различаются. Объясняется это тем, что в любом веществе существуют замкнутые элементарные электрические токи, возникающие за счет вращения отрицательно заряженного электрона по орбите вокруг положительно заряженного ядра атома; за счет этого образуются элементарные рамки тока, обладающие магнитными моментами. Кроме этого, электрон вращается вокруг своей оси, образуя спиновый магнитный момент. При воздействии на вещество внешнего магнитного поля в ориентировке этих магнитных моментов возникает некоторая упорядоченность. В единице объема вещества появляется магнитный момент. Этот процесс называют намагничиванием, а вещества, способные намагничиваться, называют магнетиками. Магнитное состояние вещества при этом характеризуется с помощью вектора намагничивания M – магнитного момента, которым обладает единица объема вещества в точке p.

Применим выражение закона полного тока к магнетикам. Появление дополнительных токов в магнетиках должно учитываться в правой части этого выражения дополнительным слагаемым , определяемым лишь теми токами элементарных рамок, которые охватывают собой контур интегрирования (сцепляются с контуром L). Тогда

Если обозначить здесь

,

то получим закон полного тока, справедливый для любого вещества при постоянном во времени токе:

(11)

Вектор Н называют вектором напряженности магнитного поля. Он является разностью физически разнородных векторных величин: магнитной индукции (деленной на магнитную постоянную) и вектора намагниченности вещества. Но введение в теорию вспомогательного вектора Н упрощает описание магнитных полей в веществах: поля, порождаемые одними и теми же макроскопическими токами, описываются в любых веществах и вакууме одними и теми же значениями вектора Н. Поэтому вектор представляет основную величину, характеризующую магнитное поле в точке р . Единицей измерения вектора Н является ампер/м=А/м.

В общем случае ЭМ поле в среде наводит (индуцирует) токи проводимости — вторичные токи с плотностью . Опыт показывает, что в большинстве веществ определяется только напряженностью электрического поля, т.е. уравнение, связывающее и Е, имеет вид = (E).

Зависимость (функция) называется вольтамперной характеристикой вещества. Она устанавливается опытным путем для каждого вещества.

Имеем закон Ома в дифференциальной форме:

(12)

Величина называется удельной дифференциальной электропроводностью или удельной проводимостью (или просто проводимостью) вещества. Ее единицей является сименс/м = См/м.

В случае, когда не зависит от положения точки р, среда называется однородной в смысле электропроводности. Если среда анизотропна в смысле электропроводности, то для описания ее свойств вводится тензор электропроводности.

У всех веществ а отлично от нуля. Но значения разных веществ весьма существенно отличаются. Например, у серебра = См/м, у латуни = См/м, у железа = См/м, у полистирола = См/м в диапазонах частот от ОНЧ до ОВЧ, у слюды = См/м в диапазонах частот от ОНЧ до СЧ.