Курс общей физики. Механика и молекулярная физика - Ландау Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
aE
однако, отличием, что производная положительна, а
не отрицательна. Это значит, что энергия (а с нею и амплитуда) колебаний экспоненциально возрастает со временем.
В действительности, конечно, всегда имеется некоторое трение, вызывающее затухание колебаний. Поэтому для того, чтобы действительно происходило параметрическое возбуждение колебаний, коэффициент усиления Y. должен превосходить некоторое минимальное значение, равное коэффициенту затухания, обусловленного трением.
Мы рассмотрели возбуждение колебаний в системе при периодических воздействиях на нее извне. Существуют, однако, колебательные системы, в которых колебания возбуждаются не за счет периодически действующей силы, а за счет постоянно действующего источника энергии. Этот источник постоянно компенсирует потери энергии в системе, приводящие к затуханию колебаний. Примером таких систем являются механические часы, в которых источником энергии служит сжатая пружина или поднятые гири. Глава V
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
§ 37. Атомы
Здесь мы не имеем в виду давать подробное изложение вопросов атомной физики. Мы изложим пока некоторые самые основные сведения о строении вещества, необходимые для дальнейшего.
Как известно, все тела состоят из некоторого, не очень большого числа простых веществ — химических элементов. Наименьшей частицей каждого элемента является его атом.
Массы атомов чрезвычайно малы. Поэтому их удобнее измерять не в граммах, а в специальных единицах. Такой единицей было бы естественно выбрать массу наиболее легкого атома — атома водорода. В качестве точного эталона атомных весов принято, однако, пользоваться атомом не водорода, а более удобного для химических целей кислорода. Атом кислорода примерно в 16 раз тяжелее атома водорода, и в качестве единицы атомного веса принята 1I19 часть массы этого атома (это определение будет еще несколько уточнено в § 38). Масса атома какого-либо элемента, выраженная в таких единицах, называется атомным весом элемента и обозначается обычно буквой А. Атомный вео водорода равен 1,008.
Масса атома, выраженная в граммах, гоопорциональна его атомному весу. Ясно поэтому, что если взять число граммов какого-либо элемента, равное его атомному весу (или, как говорят, грамм-атом элемента), то содержащееся в этом количестве вещества число атомов будет одинаковым для всех элементов. Это число называется числом Авогадрб и равно
JV0 = 6,02 -IO23. Очевидно, что масса атома с атомным весом А равна
тА = ~= 1,66- IO-2M г. 116
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
[ГЛ. V
Хотя атом представляет собой наименьшую частицу элемента, сам по себе он имеет сложную структуру. Атом состоит из сравнительно тяжелого положительно заряженного атомного ядра и движущихся вокруг него значительно более легких отрицательно заряженных частиц — электронов, составляющих, как говорят, электронную оболочку атома. Ядра различных атомов отличаются друг от друга, электроны же все абсолютно одинаковы.
Масса электрона настолько меньше массы ядра, что практически вся масса атома сконцентрирована именно в его ядре. Наиболее легкое из ядер — ядро атома водорода, называемое протоном, примерно в 2000 раз (точнее в 1837 раз) тяжелее электрона. В абсолютном выражении масса электрона составляет
т = 9,11 ¦ IO-28 г.
В то же время ядро занимает лишь ничтожную часть объема атома. Радиусы атомов, т. е. радиусы области вокруг ядра, в которой движутся электроны, порядка Ю-8 см. Радиусы же ядер в десятки тысяч раз меньше, между Ю-13 и IO"12 см.
Заряд электрона по своей абсолютной величине равен е = 4,80- IO"10 СГСЭ ед. заряда = 1,60 - IO-19K.
Во многих случаях приходится встречаться с зарядом электрона, умноженным на число Авогадро, т. е. с зарядом одного «грамм-электрона». Это произведение называется постоянной Фарадея и равно
F^eN0 = 9,65-IO4 к.
Атом в целом электрически нейтрален, его полный заряд равен нулю. Другими словами, положительный заряд ядра в точности компенсируется отрицательным зарядом окружающих электронов. Это значит, что заряд ядра всегда составляет целое кратное заряда электрона. Можно сказать, что величина заряда электрона представляет собой элементарный заряд; заряды всех вообще существующих в природе частиц кратны ему. Это — одно из наиболее глубоких физических свойств материи.
Заряд ядра, выраженный в единицах заряда электрона, называется атомным номером элемента и обозначается обыч- § 37]
АТОМЫ
117
но буквой Z. Поскольку заряд ядра как раз компенсируется зарядом электронов, то число Z есть в то же время и число электронов в электронной оболочке атома.Все свойства атомов, проявляющиеся в обычных условиях, всецело определяются их электронными оболочками. Сюда относятся, например, химические и оптические свойства вещества. Ясно поэтому, что атомный номер представляет собой основную характеристику атома, в значительной степени определяющую его свойства. Расположение элементов в периодической системе Менделеева есть как раз расположение в порядке возрастания их атомных номеров; атомный номер совпадает с порядковым номером положения элемента в этой таблице.
