Ł Старые понятные учебники советских времен по физике, математике. Акупунктура, похудение

ЧЕРТОВ А.Г. "ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН", 1977

Относительная спектральная световая эффективность (относительная видность). Относительной спектральной световой эффективностью V_λ называют величину, равную отношению спектральной световой эффективности К_λ при данной длине волны к спектральной световой эффективности K_m при длине волны, при которой эта величина максимальна, т.е.

V_λ = K_λ/К_m. (12.38)

Из (12.38) следует, что относительная спектральная световая эффективность величина безразмерная и выражается в безразмерных единицах.

Освещенность. Освещенностью E называют величину, равную отношению светового потока Ф, падающего на поверхность, к площади S этой поверхности, т.е.

E = Ф/S. (12.39)

Положив Ф = 1 лм, S = 1 м², найдем единицу освещенности:

[E] = 1 лм/1 м² = 1 лм/м².

Эта единица называется люкс (лк). Люкс равен освещенности поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 лм. Размерность освещенности:

dim E = L^-2J.

Светимость. Светимостью R называют величину, равную отношению светового потока Ф, испускаемого светящейся поверхностью, к площади S этой поверхности, т.е.

R = Ф/S. (12.40)

Сравнение формул (12.39) и (12.40) показывает, что светимость выражается в тех же единицах, что и освещенность, т.е. в люксах, и имеет ту же размерность.

Яркость. Яркостью В_φ светящейся поверхности в некотором направлении φ называют величину, равную отношению силы света I в этом направлении к площади S проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную данному направлению, т.е.

B_φ = I/(S cos φ). (12.41)

Положив I = 1 кд, S = 1 м², φ = 0, получим

Кандела на квадратный метр равна яркости равномерно светящейся плоской поверхности площадью 1 м² в перпендикулярном к ней направлении при силе света 1 кд. Размерность яркости:

Световая энергия. Световая энергия Q - величина, равная произведению светового потока Ф на время t, в течение которого излучается или воспринимается этот световой поток:

Q = Фt. (12.42)

Положив Ф = 1 лм, t = 1 с, получим единицу световой энергии:

[Q] = 1 лм · 1 с = 1 лм·с.

Люмен-секунда равна световой энергии, соответствующей световому потоку 1 лм, излучаемому или воспринимаемому за время 1 с. Размерность световой энергии:

dim Q = dim Ф dim t = J·T = T·J.

Понятия "световая энергия" и "энергия" не эквивалентны. Световая энергия равна произведению энергии излучения W на спектральную световую эффективность:

Q = WK_λ.

Так как спектральная световая эффективность есть функция длины волны света, то при одной и той же энергии излучения световая энергия имеет различные значения. Для излучений с длиной волны бóльших 770 им и меньших 400 им любым значениям энергии излучения соответствует световая энергия, равная нулю.

Световая экспозиция. Световая экспозиция Н - физическая величина, равная произведению освещенности Е на время t, в течение которого происходит облучение, т.е.

H = Et. (12.43)

Положив Е = 1 лк, t = 1 с, получим единицу световой экспозиции:

[Н] = 1 лк · 1 с = 1 лк·с.

Люкс-секунда равна световой экспозиции, создаваемой за время 1 с при освещенности 1 лк. Размерность световой экспозиции:

dim H = dim Е dim t = L^-2J·T = L^-2TJ.

§ 13. ПРОИЗВОДНЫЕ ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИН АТОМНОЙ И ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

Для образования производных единиц величин атомной и ядерной физики используются четыре основные единицы Международной системы: метр, килограмм, секунда, ампер.

Дефект массы. Согласно релятивистской механике, масса покоя М устойчивой системы n взаимосвязанных элементарных частиц меньше суммы масс покоя m₁ + m₂ +. . .+ m_n тех же частиц, взятых в свободном состоянии. Разность

Δm = (m₁ + m₂ +. . .+ m_n) - М (13.1)

называется дефектом массы системы частиц. Так как правая часть (13.1) выражена в килограммах, то единицей дефекта массы является килограмм (кг).

Энергия связи. Энергия связи - величина, равная разности между энергией связанного состояния некоторой совокупности частиц и энергией тех же частиц, разделенных и бесконечно удаленных друг от друга. Например, энергия связи ядра есть разность между энергией протонов и нейтронов в ядре и их энергией в свободном состоянии. Энергия связи Е ядра равна той наименьшей энергии, которую необходимо затратить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны, и определяется по формуле

Е = с²Δm, (13.2)

где с - скорость света в вакууме, Δm - дефект массы ядра.

Энергия связи, как и любая другая энергия, выражается в джоулях (Дж.) Как следует из (13.2), размерность энергии связи:

dim E = dim с² dim m = L²T^-2·M = L²MT^-2.

Период полураспада. Периодом полураспада T_½, называют время, в течение которого распадается половина радиоактивных атомов изотопа. Период полураспада выражается в секундах (с).

Постоянная радиоактивного распада. Постоянная λ радиоактивного распада - величина, равная доле радиоактивных атомов, распадающихся за единицу времени. Из закона радиоактивного распада

dN = -λN dt (13.3)

получим

λ = -dN/(N dt), (13.4)

где dN - число атомов, распадающихся за время dt из числа N атомов, имевшихся к началу промежутка времени dt. Так как dN/N - величина безразмерная, то из (13.4) следует, что постоянная радиоактивного распада выражается в секундах в минус первой степени (с^-1). Размерность постоянной радиоактивного распада:

dim λ = T^-1.

Активность нуклида в радиоактивном источнике (активность изотопа). Активностью А нуклида в радиоактивном источнике называют величину, равную отношению числа ΔN распавшихся атомов ко времени Δt, за которое произошел распад:

А = ΔN/Δt. (13.5)

Из формул (13.3) и (13.5) следует

A = ΔN/Δt = -λN, (13.G)

т.е. активность пропорциональна числу радиоактивных атомов, содержащихся в источнике в момент, для которого определяется активность.

Положив в (13.6) ΔN = 1 распад, Δt = 1 с, получим единицу активности:

[A] = 1 распад/1 с = 1 распад/с = 1 с^-1.

Эта единица получила наименование беккерель (Бк). Беккерель равен активности нуклида в радиоактивном источнике, в котором за время 1 с происходит один акт распада. Размерность активности нуклида:

dim А = Т^-1.

Удельная массовая активность. Удельной массовой активностью а радиоактивного источника называют величину, равную отношению активности А радиоактивного источника к его массе m, т.е.

а = А/m. (13.7)

Положив A = 1 Бк, m = 1 кг, найдем единицу удельной массовой активности:

[a] = 1 Бк/1 кг = 1 Бк/кг.

Беккерель на килограмм равен удельной активности, при которой радиоактивный источник массой 1 кг имеет активность 1 Бк. Размерность удельной массовой активности:

dim a = M^-1T^-1.

Поток ионизирующих частиц. Поток ионизирующих частиц - величина, равная отношению числа ΔN частиц, проходящих через некоторую поверхность, к интервалу Δt времени, за которое прошли эти частицы:

Ф = ΔN/Δt. (13.8)

Положив ΔN = 1, Δt = 1 с, получим единицу потока ионизирующих частиц:

[Ф] = 1/1 с = 1 c^-1.

Секунда в минус первой степени равна потоку ионизирующих частиц, при котором за время 1 с проходит одна ионизирующая частица. Размерность потока ионизирующих частиц:

dim Ф = T^-1.

Плотность потока ионизирующих частиц. Плотностью потока J ионизирующих частиц называют величину, равную отношению потока Δ Ф ионизирующих частиц к площади ΔS поверхности, перпендикулярной направлению движения частиц, т.е.

J = Δ Ф/ΔS. (13.9)

Положив Δ Ф = 1 с^-1, ΔS = 1 м², найдем единицу плотности потока ионизирующих частиц:

[J] = 1 c-/1 м² = 1 с^-1 · м^-2.

Секунда в минус первой степени-метр в минус второй степени равен плотности направленного потока ионизирующих частиц, при которой через поверхность площадью 1 м², перпендикулярную потоку, проходит одна ионизирующая частица за время 1 с. Размерность плотности потока ионизирующих частиц:

Энергия ионизирующего излучения. Энергия W ионизирующего излучения есть энергия частиц (или фотонов), входящих в состав излучения. Энергия ионизирующего излучения, как и любая другая энергия, выражается в джоулях. Джоуль равен энергии ионизирующего излучения, эквивалентной работе 1 Дж. Размерность энергии ионизирующего излучения:

dim W = L²MT^-2.

Поток энергии ионизирующего излучения. Поток Р энергии ионизирующего излучения - величина, равная отношению энергии ΔW, переносимой ионизирующим излучением через некоторое сечение, к интервалу времени Δt, за которое перенесена эта энергия, т.е.

P = ΔW/Δt. (13.10)

Положив ΔW = 1 Дж, Δt = 1 с, получим единицу потока энергии ионизирующего излучения:

[P] = 1 Дж/1 с = 1 Дж/с = 1 Вт.

Ватт равен потоку энергии ионизирующего излучения, эквивалентному механической мощности 1 Вт. Размерность потока энергии ионизирующего излучения:

dim P = L²MT^-3.

Интенсивность ионизирующего излучения (плотность потока ионизирующего излучения). Интенсивностью ψ ионизирующего излучения называют величину, равную отношению потока dP энергии ионизирующего излучения к площади dS поверхности, перпендикулярной направлению излучения, т.е.

ψ = dP/dS.

В случае однородного потока

ψ = P/S, (13.11)

где Р - поток энергии ионизирующего излучения через поверхность площадью S.

Положив в (13.11) Р = 1 Вт, S = 1 м², получим единицу интенсивности ионизирующего излучения:

[ψ] = 1 Вт/1 м² = 1 Вт/м².

Ватт на квадратный метр равен интенсивности направленного излучения, при которой через поверхность площадью 1 м², расположенную перпендикулярно направлению распространения излучения, за время 1 с переносится энергия 1 Дж. Размерность интенсивности ионизирующего излучения:

dim ψ = MT^-3.

Доза излучения (поглощенная доза излучения). Дозой излучения D называют величину, равную отношению энергии ΔW ионизирующего излучения, переданной элементу облученного вещества, к массе Δm этого элемента, т.е.

D = ΔW/Δm. (13.12)

Положив ΔW = 1 Дж, Δm = 1 кг, получим единицу дозы излучения:

[D] = 1 Дж/1 кг = 1 Дж/кг.

Эта единица получила наименование грей (Гй). Грей равен дозе излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Размерность дозы излучения:

Керма. Заряженные частицы, образованные в веществе при прохождении через него ионизирующего излучения, обладают энергией, достаточной для ионизации атомов. Величина, определяющая степень ионизации, производимой этими частицами, или, как говорят, степень косвенной ионизации, называется кермой. Она равна отношению суммы первоначальных кинетических энергий W всех заряженных частиц, образованных косвенно ионизирующим излучением в веществе, к массе m этого вещества, т.е.

K = W/m. (13.13)

Подставив W = 1 Дж, m = 1 кг, найдем единицу кермы:

[K] = 1 Дж/1 кг = 1 Дж/кг.

Джоуль на килограмм равен керме, при которой сумма первоначальных кинетических энергий всех заряженных частиц, образованных косвенно ионизирующим излучением в облученном веществе массой 1 кг, равна 1 Дж. Размерность кермы:

dim K = L²T^-2.

⇦ Ctrl предыдущая страница / следующая страница Ctrl ⇨

МЕНЮ САЙТА / СОДЕРЖАНИЕ