Fizika Kursu üzrə Genişləndirilmiş Yekun İmtahan Qeydləri

Termodinamika və Molekulyar-Kinetik Nəzəriyyə

• Termodinamik sistemin hal funksiyaları: Sistemin halını müəyyən edən funksiyalara entropiya və daxili enerji aiddir. İş və istilik miqdarı hal funksiyası deyil, proses funksiyalarıdır.

• Real qaz tənlikləri: İstənilən kütləli real qaz üçün Van-der-Vaals tənliyi aşağıdakı kimidir:     $\left(p + \frac{m^2 a}{V^2 M^2}\right) \left(V - \frac{m}{M}b\right) = \frac{m}{M}RT$

• Mendeleyev-Klapeyron tənliyi: İdeal qazın halını təsvir edir:     $pV = \frac{m}{M}RT$

• Daxili enerji: Qazın bütün molekullarının kinetik və potensial enerjilərinin cəmidir. İdeal qaz üçün daxili enerjinin dəyişməsi yalnız temperaturdan asılıdır.

• Termodinamikanın qanunları:

  • Birinci qanun: Sistemə verilən istilik miqdarı ($Q$) onun daxili enerjisinin artmasına ($\Delta U$) və xarici qüvvələr üzərində görülən işə ($A$) sərf olunur: $Q = \Delta U + A$.
  • İkinci qanun (Tomson ifadəsi): Yeganə nəticəsi istilik mənbəyinin soyudulması hesabına iş görülməsi olan dövri proses mümkün deyil.
  • Üçüncü qanun (Nernst-Plank teoremi): Termodinamik tarazlıq halında cismin temperaturu mütləq sıfra ($0\,K$) yaxınlaşdıqda entropiyası da sıfra yaxınlaşır.

• Xüsusi tənliklər və sabitlər:

  • Mayer tənliyi: Molyar istilik tutumları arasındakı əlaqəni göstərir: $C_p - C_V = R$.
  • Selsi və Kelvin əlaqəsi: $T = t + 273,16\,K$.
  • Avaqadro ədədi: $1\,mol$ maddədə olan atomların və ya molekulların sayını təyin edir ($N_A = 6,022 \times 10^{23}\,mol^{-1}$).
  • Sərbəstlik dərəcələri ($i$): Birtərtibli qaz üçün $i=3$, ikiatomlu (sert bağlı) qaz üçün $i=5$, çoxatomlu qaz üçün $i=6$ götürülür.

Optika və Fotometriya

• İşığın təbiəti: İşıq ikili (dualist) təbiətə malikdir: həm dalğa, həm də korpuskulyar (zərrəcik) xassələri göstərir.

• Fotometrik kəmiyyətlər və vahidlər:

  • Işıq şiddəti ($J$): Vahidi kandeladır (şam), BS-də əsas vahidlərdən biridir.
  • Işıq seli ($\Phi$): Vahidi lümendir ($lm$). Işıq mənbəyinin gücünü xarakterizə edir.
  • Işıqlanma ($E$): Vahidi lüksdür ($lx$). $E = \frac{d\Phi}{dS}$.
  • Parlaqlıq ($B$): Vahidi $kd/m^2$-dir. Parlaqlıqla işıqlıq ($R$) arasında əlaqə: $R = \pi B$.

• Linzalar və həndəsi optika:

  • Linzanın iş prinsipi: İşıq şüalarının iki mühit sərhədində sınması hadisəsinə əsaslanır.
  • Fokus məsafəsi ($F$): Linzanın öz xüsusiyyətidir, cisim məsafəsindən asılı deyil.
  • Optik qüvvə ($D$): Fokus məsafəsinin tərs qiymətidir: $D = \frac{1}{F}$, vahidi dioptriyadır.
  • Sındırma əmsalı ($n$): Adsız (ölçüsüz) kəmiyyətdir. Vakuumdakı sürətin ($c$) mühitdəki sürətə ($v$) nisbətidir: $n = \frac{c}{v}$.

• Dalğa optikası:

  • İnterferensiya: Koherent dalğaların üst-üstə düşməsi nəticəsində bəzi nöqtələrdə intensivliyin artması və ya azalmasıdır. Maksimum şərti: $\Delta = k\lambda$; Minimum şərti: $\Delta = (2k+1)\frac{\lambda}{2}$.
  • Difraksiya: İşığın maneələrin kənarından meyl etməsi hadisəsidir.
  • Polyarizasiya: Yalnız eninə dalğalara xas olan hadisədir. Malyus qanunu: $J = J_0 \cos^2(\varphi)$.

Atom və Nüvə Fizikası

• Atomun quruluşu:

  • Rezerford təcrübəsi: Alfa-zərrəciklərin səpilməsi vasitəsilə atomun nüvəli modelini təsdiq etmişdir. Zərrəciklər nüvənin elektrostatik sahəsi tərəfindən səpilir.
  • Bor postulatları: Atom yalnız müəyyən stasionar hallarda ola bilər və bu hallarda enerji şüalandırmır. Şüalanma bir orbitdən digərinə keçid zamanı baş verir: $h\nu = E_n - E_m$.

• Nüvənin xassələri:

  • Nuklonlar: Nüvəni təşkil edən protonlar ($p$) və neytronların ($n$) ümumi adıdır.
  • Kütlə ədədi ($A$): Nüvədəki nuklonların ümumi sayıdır.
  • Yük ədədi ($Z$): Nüvədəki protonların sayıdır.
  • Rabitə enerjisi: Nüvəni ayrı-ayrı nuklonlara parçalamaq üçün lazım olan enerjidir. $1\,a.k.v. = 931,5\,MeV$.

• Radioaktivlik:

  • Alfa ($\alpha$) parçalanma: Nüvə $^4_2He$ nüvəsi buraxır; kütlə ədədi $4$, yük ədədi $2$ vahid azalır.
  • Beta ($\beta$) parçalanma: Nüvədən elektron və ya pozitron ayrılır.
  • Qamma ($\gamma$) şüalanma: Yüksək tezlikli elektromaqnit dalğasıdır, yük və kütlədə dəyişiklik yaratmır.
  • Yarımparçalanma periodu ($T$): Radioaktiv nüvələrin ilkin sayının yarısının parçalanması üçün lazım olan müddətdir: $T = \frac{\ln(2)}{\lambda}$.

• Detektorlar: Radioaktiv şüaları qeyd etmək üçün Vilson kamerası, ssintilyasiya sayğacı və Geiger-Müller sayğacından istifadə olunur.

Kvant Mexanikası

• De Broyl hipotezi: Maddənin bütün zərrəcikləri dalğa xassələrinə malikdir: $\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}$.

• Heyzenberq qeyri-müəyyənlik prinsipi: Mikrozərrəciyin koordinatını ($x$) və impulsunu ($p$) eyni zamanda dəqiq təyin etmək mümkün deyil: $\Delta x \Delta p \ge \frac{\hbar}{2}$.

• Şredinger tənliyi: Kvant mexanikasında zərrəciyin halını təsvir edən əsas tənlikdir. Stasionar hallarda x-oxu üzrə hərəkət üçün:     $\frac{d^2\psi}{dx^2} + \frac{2m}{\hbar^2}(E - U)\psi = 0$

• Dalğa funksiyası ($\psi$): Kvant mexanikasında zərrəciyin halını xarakterizə edir. Funksiyanın modulunun kvadratı ($|\psi|^2$) zərrəciyin fəzanın verilmiş nöqtəsində olma ehtimal sıxlığını göstərir.

• Kvant ədədləri:

  • Baş kvant ədədi ($n$): Enerji səviyyələrini təyin edir ($n = 1, 2, 3...$).
  • Orbital kvant ədədi ($l$): İmpuls momentini təyin edir ($l = 0, 1, ..., n-1$).
  • Maqnit kvant ədədi ($m_l$): İmpuls momentinin proyeksiyasını təyin edir.
  • Spin kvant ədədi ($m_s$): Elektronun məxsusi impuls momentinin proyeksiyasını göstərir ($+\frac{1}{2}$ və ya $-\frac{1}{2}$).

Elektrik və Maqnetizm

• Elektrostatika:

  • Kulon qanunu: Yüklər arasındakı qarşılıqlı təsir qüvvəsini təyin edir: $F = k\frac{q_1 q_2}{\varepsilon r^2}$.
  • Qauss teoremi: Vakuumda elektrostatik sahənin intensivlik seli üçün: $\Phi_E = \oint E dS = \frac{\sum q}{\varepsilon_0}$.
  • Kondensatorun tutumu: Müstəvi kondensator üçün $C = \frac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$.

• Daimi cərəyan:

  • Om qanunu: Dövrə hissəsi üçün $I = \frac{U}{R}$. Tam dövrə üçün $I = \frac{\varepsilon}{R+r}$.
  • Kirxhof qanunları:
    1. Düyün qaydası: Düyündəki cərəyanların cəbri cəmi sıfıra bərabərdir: $\sum I_k = 0$.
    2. Kontur qaydası: Qapalı konturdakı gərginlik düşgülərinin cəmi E.H.Q.-lərin cəminə bərabərdir: $\sum I_k R_k = \sum \varepsilon_k$.

• Maqnit sahəsi:

  • Lorens qüvvəsi: Maqnit sahəsində hərəkət edən yüklü zərrəciyə təsir edən qüvvə: $F = q [v \times B]$.
  • Amper qüvvəsi: Cərəyanlı naqilə maqnit sahəsində təsir edən qüvvə: $F = IBl \sin(\alpha)$.
  • Faradey induksiya qanunu: İnduksiya E.H.Q.-si maqnit selinin dəyişmə sürətinə bərabərdir: $\varepsilon_i = -\frac{d\Phi}{dt}$.
  • Lents qaydası: İnduksiya cərəyanı elə istiqamətdə yönəlir ki, öz sahəsi ilə onu yaradan səbəbə (maqnit selinin dəyişməsinə) mane olur.

Klassik Mexanika və Mayelərin Fizikası

• Dinamika və Kinematika:

  • Nyutonun ikinci qanunu: Cismin təcili ona təsir edən qüvvə ilə düz, kütləsi ilə tərs mütənasibdir: $a = \frac{F}{m}$.
  • Ətalət momenti ($I$): Cismin fırlanma hərəkətində ətalətlilik ölçüsüdür. Maddi nöqtə üçün $I = mr^2$. Şteyner teoremi: $I = I_0 + md^2$.
  • İmpuls momenti: $L = I\omega$. Qapalı sistemdə impuls momenti sabit qalır.

• Hidrodinamika:

  • Bernulli tənliyi: Stasionar axan ideal maye üçün: $p + \rho g h + \frac{\rho v^2}{2} = \text{const}$.
  • Reynolds ədədi ($Re$): Mayenin axma xarakterini (laminar və ya turbulent) müəyyən edir.
  • Stoks düsturu: Özlü mühitdə düşən kürəciyə təsir edən sürtünmə qüvvəsi: $F = 6\pi \eta r v$.

• Mayelərin səthi xassələri:

  • Səthi gərilmə əmsalı ($\alpha$): Vahidi $N/m$ və ya $C/m^2$-dir. Temperatur artdıqca səthi gərilmə azalır.
  • Kapillyar hadisələr: Mayenin nazik borularda qalxma və ya enmə hündürlüyü: $h = \frac{2\alpha \cos(\theta)}{\rho g r}$.

Suallar və Müzakirələr

• Sual: Sürət qradiyenti nəyi xarakterizə edir?

• Cavab: Bir təbəqədən digərinə keçdikdə sürətin dəyişməsini.

• Sual: Mənbəyin parlaqlığı ilə işıqlığı arasında əlaqə necədir?

• Cavab: $R = \pi B$ düsturu ilə.

• Sual: Van-der-Vaals tənliyində enerji itkisi və həcm düzəlişləri nəyi ifadə edir?

• Cavab: Molekullar arasındakı cazibə qüvvələrini ($a$) və molekulların məxsusi həcmini ($b$).

• Sual: Fotoeffekt zamanı kinetik enerji nədən asılıdır?

• Cavab: Yalnız düşən işığın tezliyindən asılıdır, intensivliyindən asılı deyil.