В рамках программы обучения 11 класса изучаются уже самые сложные физические процессы и явления. Из области простых и понятных вещей, где применяются формулы по физике 11 класса, можно назвать оптику, а из теоретических и сугубо прогнозных областей — движение тел с околосветовыми скоростями, общую теорию относительности и квантовую физику. Рассмотрим несколько основных формул, с которыми придется иметь дело в 11 классе.

Оптика. Элементарная геометрическая

В пределах изучения видимого спектра излучения, который называется светом, формулы по физике 11 класса описывают работу линз, а также их взаимных сочетаний. Рассматривается также основное правило отражения, которое гласит, что каждый материал имеет предельный угол отражения. Он зависит от характеристик среды, а точнее, от показателя преломления, который может быть определен по справочниками и представляет собой, грубо говоря, коэффициент оптической плотности материала по отношению к воздуху. Величина предельного угла отражения может быть найдена по формуле:

sin a0 = 1/n

Здесь

a0- предельный угол отражения, измеряется в градусах;

n — коэффициент преломления среды, для которой производится вычисление. Численный коэффициент, не имеющий единицы измерения.

Явление предельного угла отражения объясняет, почему свет отражается по-разному, например, от поверхности воды или бензина. Он нужен для оценки качества оптических приборов, степени ослабления светового потока в системах линз и так далее. Широко применяется при проектировании когерентных источников света и систем лазеров. С его помощью можно оценить потери, связанные с затуханием той части света, которая падает на границу разделения сред под неправильным углом.

Характеристики линз

Для понимания работы линз и оптических устройств формулы по физике 11 класса используют несколько простейших базовых параметров. К одному из них относится коэффициент линзы. Он характеризует, насколько визуально увеличивается или уменьшается наблюдаемый объект.

Простыми словами, коэффициент линзы может быть выражен, как отношение наблюдаемого линейного размера тела и его реальной характеристики. Длины, ширины или высоты. В параметрах оптики, тот же коэффициент может быть вычислен через параметры расположения линзы. Это простое соотношение расстояний — от формируемого изображения до линзы. И от предмета до нее же. В формульном виде записывается так:

Г = H / h = f / d

Здесь

Г — коэффициент линзы, численное выражение без единицы измерения;

Н — наблюдаемый размер;

h — реальная линейная характеристика предмета;

f — расстояние до формируемого изображения от центра линзы;

d — расстояние до предмета наблюдения.

Все размеры, приведенные в формуле, используются согласно единицам СИ и подставляются в метрах. По коэффициенту можно оценить тип линзы. Если он больше единицы — она увеличивающая. Меньше — уменьшающая.

Описание оптических структур

В приборах и устройствах допустимо использование несколько линз одновременно. Это может быть сделано для большего коэффициента увеличения или меньшего размера, который будет занимать система в целом. Тогда возникает вопрос — какой итоговой характеристикой будет обладать подобная конструкция. На этот вопрос отвечает одна из формул по физике 11 класса, отвечающая за несколько линз одновременно.

Правило гласит, что общая сила будет равна сумме всех входящих в систему оптических сил, то есть характеристика каждой линзы. В формульном выражении это выглядит так:

D= D1 + D2 +…+Dn

Здесь

D — показатель оптической силы системы в целом и каждой из линз в отдельности.

Эта формула применяется не только для микроскопов или биноклей, например. Она пригодна для анализа различных пленочных структур или кристаллических формирований.

Теория относительности

Основной постулат, на котором базируются формулы по физике для 11 класса, относящиеся к теории относительности и изучению излучений, гласит, что существует единая константа — скорость света. Она применима к любому типу излучения и позволяет определить частоту или длину волны изучаемой полосы спектра. В формульном выражении это выглядит следующим образом:

c= ξ * u = 3 * 10^8 м/с

Здесь

с — скорость света, константа и табличное значение, равное 300 000 000 м/с;

ξ — длина волны излучения, измеряется в метрах;

u — частота в Герцах, которая характеризует конкретную полосу излучения.

Взаимосвязь массы тела и его скорости

В пределах понятий теории относительности используется постулат о том, что при движении с околосветовыми скоростями масса объекта увеличивается. Происходит это в соответствии со следующей формулой:

m=m0/√1-v^2/c^2

Здесь

m — масса движущегося тела;

m0 — масса того же тела при нулевой скорости;

v — текущая скорость, метров в секунду;

с — скорость света, метров в секунду, константа.

Из приведенной формулы видно, что при достижении скорости света наблюдаемая масса движущегося тела будет стремиться к бесконечности.

С основными постулатами теории относительности связано еще несколько понятий.

Энергия покоя материального объекта

Это понятие в формулах по физике 11 класса может быть выражено просто: именно столько энергии выделится при полном разрушении материального тела. Например, в результате термоядерной реакции. В виде формулы это записывается следующим образом:

E= m0 * c^2

Второе понятие связи массы и энергии привязано к движению с околосветовой скоростью и выглядит как вычисление энергии объекта в момент наблюдения.

E=m0 * c^2/√1-v^2/c^2

Согласно этой формуле, с ростом скорости движения увеличивается и энергия покоя, достигая бесконечности при скорости света.