1. Ruch stały prostoliniowy.
2. Ruch zmienny.
3. Ruch po okręgu.
4. Zasady dynamiki Newtona.
5. Zasada względności
Galileusza.
6. Siła bezwładności.
7. Rzut poziomy.
8. Pęd, moment pędu, zasada zachowania pędu i zasada
zachowania momentu pędu.
9. Energia i zasada zachowania energii.
10. Praca i moc.
11. Siła tarcia.
12. Moment bezwładności i twierdzenie
Steinera.
13. Zderzenia centralne.
14. Gęstość i ciężar właściwy.
15. Pole grawitacyjne.
16. Prędkości kosmiczne.
17. Elektrostatyka.
18. Atom wodoru według Bohra.
19. Kondensator.
20. Polaryzacja elektryczna.
21. Prąd elektryczny stały.
22. Pole magnetyczne.
23. Prąd zmienny.
24. Drgania.
25. Fale.
26. Optyka geometryczna.
27. Dualizm
korpuskularnofalowy.
28. Fizyka atomowa.
|
27. Dualizm
korpuskularnofalowy.
27.1 Zdolność emisyjna i zdolność
absorbcyjna ciała.
27.1.1 Zdolność emisyjna ciała.
Jest to energia wyemitowana przez dane ciało w jednostce czasu przez
jednostkę powierzchni :
Oznaczenia:
e - zdolność emisyjna;
DE - energia wyemitowana przez ciało;
Dt - czas;
DS - powierzchnia.
27.1.2 Zdolność absorbcyjna ciała.
Jest to stosunek energii zaabsorbowanej przez dane ciało do energii
padającej na to ciało :
 .
Oznaczenia:
a - zdolność absorbcyjna;
DEZ - energia
zaabsorbowana przez ciało;
DE - energia padająca na ciało.
27.2 Prawo Kirchoffa.
Prawo Kirchoffa :
Ciało zaabsorbuje tylko te długości fal, które może wyemitować.
Oznaczenia:
a - zdolność absorbcyjna;
e - zdolność emisyjna.
27.3 Ciało doskonale czarne.
Jest to ciało absorbujące całą energię, która na to ciało pada.
Może także emitować energię w całym zakresie fal elektromagnetycznych.
Przykładem ciała doskonale czarnego jest czarna dziura lub Słońce.
27.4 Energia kwantu - wzór
Plancka.
Energia kwantu :
Wzór Plancka mówi, jaką energię zaabsorbowało dane ciało
:
 , 
Oznaczenia:
n - częstotliwość;
E - energia;
h - stała Plancka;
n - ilość
kwantów zaabsorbowanych przez ciało.
27.5 Prawo Stefana-Boltzmana.
Prawo:
Im bardziej gorące ciało, tym więcej energii emituje z przedziału
krótszych długości fal.
Korzystając z prawa Stefana-Boltzmana można obliczyć temperaturę
gwiazd. Jest ono również wykorzystane w noktowizorach.
Temperatura wyznaczona za pomocą prawa nazywa się temperaturą
efektywną. Dla fotosfery Słońca wynosi ona ~6000oK.
Oznaczenia:
e - zdolność emisyjna;
z - stała Boltzmana;
T - temperatura ciała.
27.6 Prawo Wiena.
Prawo Wiena :
Oznaczenia:
T - temperatura ciała;
lMAX - maxymalna
długość fali;
C - wielkość
stała charakteryzująca dane ciało (dla ciała doskonale czarnego
).
27.7 Zjawisko fotoelektryczne
zewnętrzne i wzór
Einsteina-Milikana.
Polega ono na wybijaniu przez fotony elektronów z powierzchni
metalu.
Prawo Einsteina-Milikana:
Aby mogło zajść zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, energia padającego
fotonu musi być równa sumie pracy wyjścia elektronu z metalu i
energii kinetycznej wybitego elektronu :
 .
Jeżeli elektron wychodzi na powierzchnię metalu, ale już nie ma więcej
energii by się od niej oderwać, to mamy doczynienia z granicznym
zjawiskiem fotoelektrycznym :
 .
Zjawisko fotoelektryczne potwierdza kwantową teorię światła. Za
odkrycie tego zjawiska w 1911 roku Einstein dostał nagrodę Nobla.
Oznaczenia:
h - stała Plancka;
n - częstotliwość;
W - praca wyjścia elektronu na
powierzchnię;
EK - energia kinetyczna elektronu po wybiciu
go z
powierzchni metalu.
27.8 Fotokomórka.
Pierwowzór fotokomórki :
Po naświetleniu katody popłynął w obwodzie prąd elektryczny. Ponieważ
między anodą i katodą występuje pole elektryczne skierowane przeciwnie
do kierunku ruchu elektronów, energia kinetyczna wybitych
elektronów musi być większa od energii pola elektrycznego.
Napięcie hamowania :
 .
Fotokomórka znalazła szeroki zastosowania w alarmach itp.
Wynalazcą fotokomórki jest Rosjanin Stoletow.
Oznaczenia:
h - stała Plancka;
n - częstotliwość;
W - praca wyjścia elektronu na
powierzchnię;
UH - napięcie hamowania;
e - ładunek elementarny.
27.9 Własności fotonu.
- jest cząsteczką elementarną;
- istnieje tylko w ruchu (nie ma masy
spoczynkowej);
- Masa fotonu w ruchu : ;
- posiada energię i pęd (pęd :
zob.pkt.27.10, energia : zob.pkt. 27.4);
- spin = 0;
- w ośrodkach jednorodnych porusza się
prostoliniowo;
- w próżni i powietrzu porusza
się z prędkością światła;
- może wybić elektron z metalu, ale w
tym procesie musi być pochłonięty w całości;
Oznaczenia:
m - masa fotonu;
h - stała Plancka;
n - częstotliwość;
C - prędkość
światła.
27.10 Pęd fotonów.
Pęd :
Oznaczenia:
p - pęd fotonu;
h - stała Plancka;
C - prędkość światła;
E - energia
fotonu (zob.pkt.27.4);
l - długość fali.
27.11 Zjawisko Comptona.
Polega na rozpraszaniu fotonów na elektronach.
Poruszający się foton () uderza w spoczywający elektron.
Jest to
zderzenie sprężyste - jest zachowana zasada zachowania energii i pędu.
Po zderzeniu elektron zaczyna poruszać się, a foton zmienia kierunek
biegu i energię ( ). Elektron porusza się z
prędkością bliską prędkości
światła, więc całe zjawisko należy rozpatrywać w sposób
relatywistyczny. Nowa częstotliwość fotonu :
 .
Oznaczenia:
h - stała Plancka;
C - prędkość światła;
n - częstotliwość fotonu;
nR -
częstotliwość fotonu po zderzeniu;
m0 - masa fotonu;
q - kąt
comptonowskiego odbicia.
27.12 Promieniowanie
Rentgenowskie. Długość fali promieniowania
rentgenowskiego.
27.12.1 Promieniowanie rentgenowskie.
Promieniowanie rentgenowskie powstaje w wyniku hamowania szybkich
elektronów w polu jąder atomowych, z których zbudowany
jest metal. Promieniowanie to ma bardzo krótką długość fali :  .
Im krótsza długość fali promieniowania rentgenowskiego, tym
bardziej jest ona twarda (przenikliwa, mało uginająca się).
Lampa
rentgenowska
27.12.2 Długość fali promieniowania
rentgenowskiego.
Długość fali :
Oznaczenia:
h - stała Plancka;
C - prędkość światła;
l
- długość fali;
U - różnica potencjałów w lampie rentgenowskiej
(obwód z wysokim napięciem);
e - ładunek elementarny.
27.13 Własności promieniowania
retngenowskiego.
Własności :
- jest falą elektromagnetyczną;
- jest bardzo przenikliwe;
- Wywołuje reakcję chemiczną (zaczernia
kliszę, jonizuje otoczenie);
- działa bakteriobójczo;
- ulega absorbcji zgodnie z prawem:
- promieniowanie rentgenowskie jest
absorbowane bardziej przez pierwiastki ciężkie (np.kości) niż przez
lekkie (np.tkanki). Ta cecha jest wykorzystana w zdjęciach
rentgenowskich.
Oznaczenia:
I - natężenie promieniowania rentgenowskiego po przejściu przez
przedmiot;
I0 - natężenie początkowe;
e - liczba elektronów;
m -
współczynnik absorbcji (cecha charakterystyczna danej
substancji);
d - grubość przedmiotu.
27.14 Fale De Broglie’a.
Są to fale związane ze strumieniem poruszających się cząsteczek. Każdą
cząstkę poruszającą się można opisać w sposób falowy.
Długość fali De Broglie’a :
Dla sprintera długość fali De Broglie’a wynosi :
l » 10-36
m. Jest to wielkość
niemierzalna, i dlatego nie
opisujemy wolnych cząstek w sposób falowy.
Oznaczenia:
h - stała Plancka;
l - długość fali;
p -
pęd cząsteczki.
27.15 Zasada nieoznaczoności
Heisenberga.
Nie można jednakowo dokładnie określić dla układów kwantowo -
mechanicznych dwóch wielkości fizycznych, np. pędu i położenia,
energii i czasu itp. Każda z tych wielkości obarczona jest pewną
niedokładnością, których iloczyn (niedokładności) jest określony
do stałej Plancka :
 ;  ;  .
Oznaczenia:
h - stała Plancka;
DX - niedokładność
położenia;
Dp - niedokładność
pędu;
DE - niedokładność energii.
27.16 Równanie
Schrodinger’a
Jest to równanie ruchu mikrocząstki poruszającej się z
prędkością znacznie mniejszą od prędkości światła.
Założenia do równania Schrodingera :
- Prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w określonej
objętości musi mieć skończoną liczbę.
- Cząstki poruszają się z prędkościami dużo mniejszymi od
prędkości światła, i dlatego stosujemy zapis nierelatywistyczny.
Równanie Schrodingera dla jednej zmiennej :
 ; .
Oznaczenia:
h - stała Plancka;
m - masa;
¶ - pochodna cząstkowa;
y - funkcja falowa (określa
prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w
danym punkcie);
x - położenie;
U - energia potencjalna cząstki;
i -
liczba urojona (i2 = -1);
t - czas.
27.17 Zjawisko tunelowe.
Rozważamy cząstkę materialną, która napotkała przeszkodę.
Energia całkowita cząstki jest mniejsza od energii potencjalnej, jaką
cząstka miałaby na szczycie przeszkody. Rozważając tę cząstkę jako
układ mechaniczny, cząstka nie ma szans przejścia przez przeszkodę.
Jednak jeśli będziemy cząstkę rozważali jako układ kwantowo
mechaniczny, to rozważamy jej ruch jako proces rozchodzenia się fali.
Wtedy cząstka ma szansę przedostać się przez przeszkodę. Przechodzenie
cząstki przez przeszkodę mimo iż jej (cząstki) energia kinetyczna jest
mniejsza od energii potencjalnej, jaką cząstka miałaby na szczycie
przeszkody, nazywa się zjawiskiem tunelowym.
To zjawisko pozwala wytłumaczyć rozpad jądra atomowego i emisję cząstki
alfa.
|
|
|
