FIZYKA LICEUM

zjawisko rozszczepienia światła

ośrodek o własnościach dyspersyjnych powoduje, że światło białe rozszczepia się na wszystkie widzialne kolory

kolor czerwony ugina się najmniej

v czerwony > v fioletowy → β cz > β f

zjawisko polaryzacji przez odbicie

Jeżeli promień światła pada na granicę dwóch ośrodków pod kątem takim, że promień odbity jest ⊥ do promienia załamanego, to promień odbity jest spolaryzowany częściowo.

αᵦ - kąt Brewstera taki, że αᵦ+β=90°

n=tgαᵦ promień odbity ma najmniejsze natężenie (spolaryzowany całkowicie)

znaki f,y,x

> f>0 - soczewka skupiająca

> f<0 - soczewka rozpraszająca

> x=+|x| - odległość przedmiotu od soczewki > y=-|y| - odległość obrazu od soczewki; obrazy pozorne > y=+|y| - obrazy rzeczywiste

zdolność skupiająca dwóch soczewek

> blisko siebie: Z=Z₁+Z₂

> odległe o l: Z=Z₁+Z₂-Z₁Z₂l

siatka dyfrakcyjna (stała siatki, odległość między szczelinami, n max)

stała siatki: a=ilość szczelin/długość siatki

odległość między szczelinami: d=1/a

n max < d/λ

abberacja chromatyczna

niemożność skupienia świateł o różnych częstotliwościach w jednym miejscu

korpuskularne własności światła (założenia Einsteina)

Gdy promień światła rozchodzi się ze źródła punktowego, energia nie rozchodzi się w sposób ciągły, lecz ma postać skończonej liczby kwantów energii (fotonów), które:

> są zlokalizowane w określonych pkt. przestrzeni

> poruszają się w próżni z prędkością światła > nie ulegają podziałowi > mogą być absorbowane lub emitowane tylko w całości > nie posiadają masy, posiadają własność częstotliwości

pęd fotonu

p=Eᶠ/c=h/λ

moc i energia wiązki monochromatycznego światła

Eᵥᵥ=Nhf

N - liczba fotonów

Pᵥᵥ=Nhf/Δt

praca wyjścia

najmniejsza wartość energii, jaką należy dostarczyć do elektronu, aby mógł opuścić powłokę (różna dla różnych materiałów)

prawa zjawiska fotoelektrycznego

> zjawisko zachodzi od pewnej częstotliwości granicznej

> ilość wybitych przez światło elektronów (fotoelektronów) jest proporcjonalna do natężenia (mocy) światła (dla ustalonej f)

> Eᴋ wybitego elektronu zależy od częstotliwości padającego światła (rosnąco)

praca wyjścia - wzór, wykres Eᴋ(f)

hf gr=Wₑ

elektronowolt

energia jaką zyskuje elektron pod napięciem 1V

1eV=1,6*10‾¹⁹ J

fotokomórka

schemat

doświadczenie Davissona Germera

Wiązkę elektronów skierowano na powierzchnię monokryształu litu. Maksima liczby rejestrowanych odbitych elektronów tam gdzie wzmocnienie interferencyjne fali o pewnej długości.

> elektrony ulegają dyfrakcji na sieci krystalicznej

> elektrony ulegają interferencji w przestrzeni

atom wodoru

elektrony wyobrażamy sobie jako stojącą falę stowarzyszoną

fala utrzymywana przez potencjał coulombowski

orbity są miejscami gdzie elektron może występować

postulaty Bohra (I)

I. warunek kwantowy; elektron zajmuje tylko te orbity, na których jego moment pędu jest równy krotności stałej Plancka podzielonej przez 2π

nλ=2πr_n

r_n - promień n-tej orbity nh/2π=pr_n

postulaty Bohra (II)

Gdy elektron znajduje się na ustalonej orbicie, to posiada określoną dla tej orbity energię i nie wysyła promieniowania.

Emisja kwantu elmag (promieniowania) przez atom wodoru następuje, gdy elektron przechodzi ze stanu o wyższej energii do stanu o niższej (z wyższej na niższą orbitę).

Gdy atom wodoru (elektron) pochłania kwant energii, to elektron przechodzi na orbitę o wyższej energii. Eᶠ=En-Ek En - energia na n-tej orbicie Ek - energia na k-tej orbicie

seria Balmera, Paschene

Balmera: światło widzialne; dla wodoru: k→2

Paschene: podczerwień; dla wodoru: k→3

analiza spektralna, widmo emisyjne, dyskretne

analiza spektralna - nauka zajmująca się określaniem składu chemicznego substancji na podstawie jej widma emisyjnego

widmo dyskretne - nieciągłe

sposoby wybicia elektronów z metalu

> zjawisko fotoelektryczne - dostarczenie mu energii

> zjawisko termoemisji - elektrony uzyskują Eᴋ przewyższającą Wₑ w wyniku wzrostu ich temp.

> zjawisko polowe - za pomocą bardzo silnego pola elektrycznego

lampa rentgenowska (2)

3) utracona Eᴋ elektronu wyhamowanego polem elektr. jest wypromieniowana (promieniowanie RTG)

> fotony o max. energiach są emitowane przez elektrony kt. wyhamują całkowicie

> znaczna część energii traconej przez elektrony zostaje zamieniona na energię wewn. (chłodzenie anody)

wykresy N(f), N(λ)

dinozaury :)

N(f) - do f max

N(λ) - od λ min

promieniowanie charakterystyczne anody

Na promieniowanie z lampy RTG nakłada się tzw. prom. charakt. anody. Pochodzi ono z przejść między poziomami charakt. atomów anody.

widmo nieciągłe

rodzaje oddziaływań

> grawitacyjne

> elektromagnetyczne

> silne > słabe

siły jądrowe

dzięki nim istnieją jądra atomowe; przykład oddz. silnego

cechy oddziaływania silnego

> siły krótkozasięgowe (nukleony odległe o 1fm)

> mocne przyciąganie dla d∈(0,5fm;3fm)

> wartości sił maleją prawie do 0 dla d>3fm > siły mają charakter odpychający (wartości rosną nieskończenie) dla d<0,5fm > oddziaływanie jądrowe bardzo silne > siły jądrowe NIE zależą od ładunków (siły takie same dla tych samych d i ułożeń spinów) > w

tw. Einsteina o masie i energii

STW+równania Maxwella

Jeżeli ilość wyemitowanej/pochłanianej przez ciało energii w postaci fali elmag wynosi E, to ciało traci/zyskuje na masie bezwładnej: Δm=E/c²

E może być dowolnym rodzajem energii E=Δmc²

energia wiązania jądra atomowego

najmniejsza wartość energii jaką należy dostarczyć do jądra atomowego, aby rozbić je na nukleony

Eᵥᵥ=Δmʲc²

defekt masy jądra atomowego

suma oddzielnych nukleonów jest większa od masy jądra atomowego, złożonego z tych nukleonów

Δmʲ=mᵑ-mʲ

wykresy Eᵥᵥ(A), Eᵥᵥ/A(A)

wykresy

reakcja jądrowa

procesy w wyniku których z jednych jąder atomowych powstają inne

kiedy zachodzą reakcje jądrowe

> jądra atomowe zderzają się ze sobą

> jądra atomowe zderzają się z cząstkami elementarnymi (neutron, proton, elektron, pozyton, neutrino)

> jądra atomowe pochłaniają promieniowanie > spontanicznie - promieniotwórczość naturalna

oznaczenia

> neutron: 1/0 n

> proton: 1/1 p

> elektron 0/-1 e > pozyton 0/1 e > foton: γ > substraty → produkty

energia reakcji

Eᴿ=ΔMᴿc²

rodzaje reakcji (5)

> egzoenergetyczna - M sub > M prod

bilans energii: M sub c² = M prod c² + Eᴿ

> endoenergetyczna - M sub < M prod bilans energii: M sub c² + Eᴿ = M prod c² > rozpadu - z jąder ciężkich lekkie > syntezy - z jąder lekkich ciężkie > spontaniczne - samorzutne rozpady/przemiany/transmutacje jąder

jak dochodzi do wymuszonych reakcji rozszczepienia jąder uranu

wykorzystuje się do tego neutrony niskoenergetyczne - mogą wnikać do jąder atomowych przy dowolnie małych prędkościach

masa krytyczna

masa taka, że 1 neutron z każdego rozszczepienia powoduje średnio jedno kolejne rozszczepienie

reakcja łańcuchowa (lawinowa)

zachodzi, gdy masa próbki większa niż masa krytyczna

zanik promieniotwórczy

proces, w kt. z jednych jąder powstają inne w wyniku spontanicznych przemian α lub β

oznaczenia

Np - liczba jąder w chwili początkowej tp

Nk - liczba jąder w chwili końcowej tk

Δt=tk-tp - bardzo krótki czas (tp≈tk) ΔN=Nk-Np - liczba jąder, kt. uległy rozpadowi

I prawo zaniku promieniotwórczego

liczba jąder ΔN, kt. uległa rozpadowi w ciągu krótkiego czasu Δt jest proporcjonalna do chwilowej liczby jąder w próbce

N/t=-λN(t)

N - chwilowa liczba jąder w próbce λ - stała zaniku promieniotwórczego λ=prawdopodobieństwo rozpadu jądra/s τ=1/λ - średni czas życia jądra atomowego N(t)=Nₒe^(-λt) N(t)=Nₒ(½)^(t/T) Nₒ - liczba jąder w chwili tₒ=0 T = 0,693/λ

II prawo zaniku promieniotwórczego

A(t)=Aₒ(½)^(t/T)

Aₒ=λNₒ

aktywność próbki maleje tak jak liczba jąder

fakt dot. jądra kt. przemienia się w inne

emituje ono cząstkę α/β⁺/β‾; liczba jąder przemienionych w jednostce czasu jest równa liczbie emitowanych cząstek

energia przemian jądrowych

przekazywana do otoczenia w wyniku emisji cząstek α/β⁺/β‾

energia przekazywana z próbki promieniotwórczej maleje w jednostce czasu tak jak aktywność

P=Pₒ(½)^(t/T)

wspólne cechy rozwiązań modelu kosmologicznego

> istnienie chwili tₒ=0 - wielki wybuch

> Wszechświat nie może być statyczny (rozszerza się przestrzeń, w kt. rozmieszczone są galaktyki)

obserwacje potwierdzające rozwiązania modelu kosmologicznego

> promieniowanie tła (reliktowe) wypełnia cały Wszechświat jednorodnie (temp. promieniowania tła ok. 2,7K i maleje)

> obserwacje oddalających się galaktyk (poprzez wykrycie przesunięcia ku czerwieni widma galaktyk - efekt Dopplera)

sposób oddalania się galaktyk

> dalsze galaktyki oddalają się szybciej

> prędkość oddalania się galaktyk zależy od tzw. czynnika ekspansji (opisującego rozszerzenie się przestrzeni)