ფიზიკის საერთო ცნებები და ტერმინები

ატომი
ჰელიუმის ატომის მოდელი

ატომი - სუბმიკროსკოპული სტრუქტურა, ელემენტის უმცირესი ნაწილაკი, რომელიც განსაზღვრავს მისი ყველა ქიმიურ თვისებებს. იგი ქიმიურ ნაერთთა ძირითადი სტრუქტურული ერთეულია. ყველა ნივთიერება ატომებისაგან შედგება. დღეისათვის ცნობილია ასზე მეტი ელემენტი, რომელთა უმრავლესობას ბუნებაშიც ვხვდებით.

აჩქარება

აჩქარება — ვექტორული სიდიდე, რომელიც ახასიათებს მატერიალური წერტილის სიჩქარის ცვლილებას. უფრო ზუსტად, აჩქარება განისაზღვრება როგორც სიჩქარის ვექტორის პირველი წარმოებული დროით:

a = dv / dt

მრუდწირული მოძრაობის შემთხვევაში აჩქარება შეიძლება დაიშალოს ტანგენციალურ აჩქარებად (at), რომელიც ახასიათებს სიჩქარის სიდიდის ცვლილებას, და ნორმალურ აჩქარებად (an), რომელიც ახასიათებს სიჩქარის მიმართულების ცვლილებას:

a = at + a n = (dv/dt)*z + (v2 /ρ)*n

სადაც t არის ტრაექტორიის შესაბამის წერტილში მხების ერთეულოვანი ვექტორი, ρ - სიმრუდის რადიუსი ტრაექტორიის ამავე წერტილში, ხოლო n - ნორმალის ერთეულოვანი ვექტორი.

ტანგენციალური აჩქარება მიმართულია ტრაექტორიის მხების გასწვრივ, ხოლო ნორმალური აჩქარება - ტრაექტორიის ნორმალის გასწვრივ - ჩაზნექილობისაკენ.

აჩქარების ცნება ახასიათებს წერტილს; სხეულის აჩქარებაზე კი ლაპარაკი შეიძლება მხოლოდ გადატანითი მოძრაობისას.

ბგერა

ბგერა — დრეკადი გარემოს ნაწილაკების რხევითი მოძრაობა, რომელიც ტალღებად ვრცელდება აირისებრ, თხევად და მყარ გარემოში. ბგერის ფიზიკური ცნება არ შემოიფარგლება ადამიანის სმენადობის შესაბამისი სიხშირის ბგერით. ადამიანი შეიგრძნობს 16-დან 20000 ჰც-მდე სიხშირის ბგერებს. 16 ჰერცზე დაბალ ბგერებს ინფრაბგერა ეწოდება, 20000 ჰერცზე მაღალი სიხშირისას ულტრაბგერა.

აირი

აირი იგივე გაზი [ფრანგ. gaz] — ფიზიკური სხეული, რომლის ცალკეული ნაწილაკები ძალიან სუსტად არიან ერთმანეთთან დაკავშირებული, 20 °C ტემპერატურაზედა და 1 ბარ წნევის ქვეთ მოძრაობენ რა თავისუფლად, მიისწრაფვიან დაიკავონ მთელი სივრცე, რომელშიც არიან მოქცეული.(ასეთებია, მაგ., ჟანგბადი, წყალბადი, აზოტი).

ელექტრობა

ელექტრობა — ცნება, რომელიც გამოხატავს ფიზიკური სხეულებისა და პროცესების სტრუქტურით გამოწვეულ მოვლენებსა და თვისებებს, რომლის დროსაც ურთიერთქმედებს ნივთიერების დამუხტული მიკროსკოპული ნაწილაკები (ელექტრონები, იონები, მოლეკულები, მათი კომპლექსები და მისთ.)

ელექტრონი

ელექტრონი - უარყოფითად დამუხტული ელემენტარული ნაწილაკი. ელექტრონის ელექტრული მუხტი e = 1,6 × 10 –19 კულონი. ყველა დამუხტულ ნაწილაკს შორის ელექტრონი ყველაზე მსუბუქია. მისი მასა me = 9,1×10 -31 კგ, რაც 1836 – ჯერ ნაკლებია პროტონის მასაზე. მისი სპინი 1/2 , ამიტომ იგი ფერმიონია და ფერმი – დირაკის სტატისტიკას ემორჩილება. ელექტრონის მაგნიტური მომენტი , სადაც μB არის ბორის მაგნეტონი. დღევანდელი წარმოდგენით, ელექტრონი სტაბილური ნაწილაკია. მისი არსებობის ხანგრძლივობა t > 2 × 10 22 წელი.

აღმოჩენის ისტორია

ელექტრონი – პირველი ექსპერიმენტულად დამზერილი ნაწილაკია. იგი 1897 წელს ჯ. ჯ. ტომსონმა აღმოაჩინა. მან დაამტკიცა, რომ გაიშვიათებულ აირებში ელექტრული განმუხტვისას წარმოქმნილი ე. წ. კათოდური სხივები უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების ნაკადს წარმოადგენენ. სახელწოდება "ელექტრონი" ჯ. სტონის (G. Stoney) ეკუთვნის. ეს სიტყვა ბერძნულად ქარვას აღნიშნავს. ელექტრულ და მაგნიტურ ველებში გადახრის მიხედვით დადგინდა, რომ ელექტრონის კუთრი მუხტი e/m დაახლოებით 1837 – ჯერ აღემატება პროტონის კუთრ მუხტს. ელექტრონის ელექტრული მუხტი პირველად 1910 წელს რობერტ მილიკენმა გაზომა.

ელექტრონების როლი

ჩვენს გარშემო არსებული ნივთიერების აგებულებაში უდიდესი წვლილი ელექტრონებს ეკუთვნის, რამეთუ სწორედ ისინი ქმნიან ყველა ქიმიური ელემენტის ელექტრონულ გარსს. ბირთვის ველში ელექტრონების მოძრაობის კვანტური თავისებურებანი ატომთა ელექტრონული გარსების ტიპურ ზომებს განსაზღვრავენ. ეს ზომები დამოკიდებულია ელექტრონის მასაზე და მუხტზე, და ბორის რადიუსის რიგისაა ( = 5 × 10-11 მ). ატომურ გარსებში ელექტრონების განთავსება და მათ მიერ ენერგეტიკული დონეების შევსება არსებითად მათი სპინის მნიშვნელობაზეა დამოკიდებული: პაულის პრინციპი ერთსა და იმავე მდგომარეობაში რამოდენიმე ელექტრონის ყოფნას გამორიცხავს. ამის გამო ქიმიურ ელემენტთა თვისებები პერიოდულად მეორდება (იხ. ელემენტთა პერიოდული სისტემა). ელექტრონის სპინთან დაკავშირებულია მყარ სხეულთა ისეთი არატრივიალური თვისებები, როგორიცაა, მაგალითად, ფერომაგნეტიზმი ან ზეგამტარობა. ელექტრონი ლეპტონების კლასს მიეკუთვნება, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის მხოლოდ სუსტ ურთიერთქმედებაში და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებაში მონაწილეობს. ელექტრონის ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტურ ველთან კვანტური ელექტროდინამიკა აღწერს. ამ თეორიის ფარგლებში მიღებული დირაკის განტოლებიდან ელექტრონის ანტინაწილაკის – პოზიტრონის არსებობა გამომდინარეობს. კვანტურ ელექტროდინამიკაში იგულისხმება, რომ ელექტრონი წერტილოვანია. ამ დაშვებას არც ერთი ექსპერიმენტი არ ეწინააღმდეგება. ფიზიკურად ეს ნიშნავს, რომ მისი ზომა 10 -18 მ–ზე ნაკლებია. თუ ნაწილაკის ენერგია მასათა ცენტრის სისტემაში (იხ.ათვლის სისტემა) 100 GeV (იხ. ელექტრონვოლტი) არ აღემატება, მაშინ იგი ოთხფერმიონული თეორიით აღიწერება; თუ იმავე სისტემაში ელექტრონის ენერგია აღნიშნულ ზღვარს აჭარბებს, მაშინ ნაწილაკი ელექტროსუსტი ურთიერთქმედების თეორიით აღიწერება. სუსტი ურთიერთქმედების განხილვის დროს შემოღებულ იქნა დამატებითი სიდიდე – ლეპტონური მუხტი. თანამედროვე ექსპერიმენტის სიზუსტის ფარგლებში ელექტრონული ლეპტონური რიცხვი ინახება. ამ სიდიდის შენახვის მიზეზი უცნობია. ვარაუდობენ, რომ ელექტრონური ლეპტონური რიცხვის შენახვის კანონი არამკაცრია.

ენერგია

ენერგია– ყველა სახის მატერიის მოძრაობის და ურთიერთქმედების რაოდენობრივი ზომა. ენერგიის არაფრისგან გაჩენა, ისევე, როგორც მისი გაქრობა, შეუძლებელია; ენერგიის მუდმივობის კანონის თანახმად, ენერგია ერთი ფორმიდან მეორეში გადადის. მატერიის მოძრაობის ფორმების მიხედვით, განასხვავებენ მექანიკურ ენერგიას, შინაგან ენერგიას, ქიმიურ ენერგიას, ელექტრომაგნიტურ ენერგიას, ბირთვულ ენერგიას და ა. შ., თუმცა ეს დაყოფა პირობითია. მაგალითად, ქიმიური ენერგია წარმოადგენს ელექტრონების კინეტიკური ენერგიის და მათი ერთმანეთთან და ატომბირთვთან ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის ჯამს. შინაგანი ენერგიც ორი წევრის ჯამია: 1) სხეულის მასათა ცენტრის მიმართ მოლეკულების ქაოსური მოძრაობის კინეტიკური ენერგია; 2)მოლეკულების ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგია. სისტემის ენერგია სისტემის მდგომარეობის დამახასიათებელი პარამეტრების ცალსახა ფუნქციას წარმოადგენს. უწყვეტი გარემოს ან ველის შემთხვევაში ენერგიის სიმკვრივის და ენერგიის ნაკადის სიმკვრივის ცნება შემოაქვთ; პირველს განსაზღვრავენ როგორც ენერგიას მოცულობის ერთეულში, ხოლო მეორეს – როგორც ენერგიის სიმკვრივისა და ენერგიის გადაადგილების სიჩქარის ნამრავლს.