Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Egzamin Egzamin z Fizyki odbędzie się w dniu 18 czerwca (poniedzialek) w godz. 10 - 12.30 w Auli DF na Smyczkowej. Po egzaminie będzie można się zapisać

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Egzamin Egzamin z Fizyki odbędzie się w dniu 18 czerwca (poniedzialek) w godz. 10 - 12.30 w Auli DF na Smyczkowej. Po egzaminie będzie można się zapisać"— Zapis prezentacji:

1 Egzamin Egzamin z Fizyki odbędzie się w dniu 18 czerwca (poniedzialek) w godz w Auli DF na Smyczkowej. Po egzaminie będzie można się zapisać na egzamin ustny, który odbędzie się w dniach19 i 20 czerwca w godz. 9 – 17 na Wydziale Fizyki, ul. Hoża 69.

2 Interferencja Interferencja = nakładanie się fal

3 Dyfrakcja Obraz dyfrakcyjny pojedynczej szczeliny można skonstruować posługując się zasadą Huygensa: wszystkie punkty czoła fali zachowują się jak punktowe źródła elementarnych kulistych fal wtórnych. Pomiędzy źródłami zachodzi interferencja tworząc maksima i minima w obrazie dyfrakcyjnym. Dyfrakcja = ugięcie się fal na krawędziach przeszkód

4 Natężenie światła w obrazie dyfrakcyjnym pojedynczej szczeliny W miarę wzrostu szerokości szczeliny (w porównaniu z długością fali światła), szerokość centralnego maksimum się zmniejsza. Szerokość maksimów bocznych również ulega zwężeniu i osłabieniu. Gdy a >>, maksima boczne znikają i światło nie jest uginane przez szczelinę (ale nadal występuje dyfrakcja na krawędziach szczeliny).

5 Dyfrakcja na dwóch szczelinach Gdy szczeliny są wąskie, tzn. a <=, centralne maksimum obrazu dyfrakcyjnego pokrywa cały ekran. Interferencja światła z obu szczelin prowadzi do powstania jasnych prążków o jednakowym natężeniu. Obraz dyfrakcyjny pojedynczej szczeliny o skończonej szerokości. Obraz dyfrakcyjny dwóch szczelin o skończonej szerokości. Położenia prążków interferencyjnych się nie zmieniają. Krzywa dla obrazu dyfrakcyjnego pojedynczej szczeliny stanowi obwiednię dla wykresu natężeń. Prążki interferencyjne obserwowane w rzeczywistym układzie dwóch szczelin.

6 Siatka dyfrakcyjna Siatka dyfrakcyjna składa się z N szczelin. Gdy światło przechodzi przez szczeliny powstaje obraz interferencyjny. Dla każdej pary promieni wykonujemy taką analizę, jak dla interferencji z dwóch szczelin. Jasne prążki: dsin m m = 0, 1, 2... d – stała siatki m – rząd linii

7 Siatka dyfrakcyjna 2D =

8 Siatka dyfrakcyjna Jasne prążki: dsin m Dla danej siatki dyfrakcyjnej położenie kątowe zależy od długości fali światła padającego na siatkę. Pomiar kąta pozwala na wyznaczenie nieznanej długości fali światła, nawet gdy światło zawiera fale o kilku nieznanych długościach.

9 Spektroskop siatkowy S – źródło światła C – kolimator G – siatka dyfrakcyjna na która pada fala płaska. T - teleskop Obraz dyfrakcyjny, powstający pod różnymi kątami można oglądać w powiększeniu w teleskopie. Jeżeli w promieniowaniu źródła występują tylko pewne długości fali, to obraz składa się z pionowych barwnych linii, z których każda odpowiada określonej długości fali. Widmo emisyjne wodoru – pokazany rząd 0, 1, 2 i 4

10 Widma emisyjne Widmo emisyjne atomów wodoru Widmo emisyjne atomów żelaza Każdy pierwiastek i cząsteczka ma swoje charakterystyczne widmo. Spektroskopia jest używana do analizy składu pierwiastkowego nieznanych substancji.

11 Fizyka kwantowa Fizyka kwantowa dotyczy świata mikroskopowego. Istnieje dużo wielkości, które istnieją tylko w minimalnych (jednostkowych) porcjach lub jako całkowita wielokrotność tych porcji. Elementarna porcja, która jest związana z taką wielkością nazywa się kwantem. Np. ładunek jest skwantowany (Wykład 14). Każdy ładunek q, jest całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego e. q = ne, e = 1.6 * C, n = ±1, ±2, ±3,....

12 Kwant światła W roku 1905 Einstein zaproponował, że promieniowanie elektromagnetyczne (światło) jest skwantowane i istnieje w elementarnych porcjach, nazywanych teraz fotonami. W opisie falowym, długość, częstość i prędkość c fali EM są związane: W teorii kwantów, foton (kwant fali świetlnej) o częstości ma energię: E = h h – stała Plancka h = 6,63* Js

13 Model Bohra atomu wodoru Atomy mogą się znajdować tylko w pewnych określonych stanach energetycznych (Bohr, 1913). Wypromieniowanie energii następuje wtedy, gdy atom przechodzi ze stanu o wyższej energii E k, do stanu o niższej energii E j. W wyniku przejścia światło o częstości jest emitowane przez atom w postaci fotonu o energii: h E k - E j Model Bohra ilustruje ideę kwantowania i miał ogromny wpływ na rozwój fizyki atomowej. Później został jednak zastąpiony modelem ulepszonym.

14 Model Bohra atomu wodoru Model Bohra atomu wodoru składa się z jądra, które jest pojedynczym protonem, i z krążącego wokół niego elektronu. Elektron o masie m porusza się po kołowych orbitach o promieniu r ze środkiem w miejscu, gdzie znajduje się jądro. Z II zasady dynamiki Newtona i z prawa Coulomba: F = ma

15 Model Bohra atomu wodoru Energia kinetyczna: Energia potencjalna: Energia całkowita: Promień orbity, może przyjmować dowolną wartość, więc energia E może być dowolna. Problem kwantowania energii sprowadza się do kwantowania promienia r.

16 Model Bohra atomu wodoru Bohr zaproponował, że elektrony w atomie mogą zajmować tyko pewne orbity, dla których moment pędu wynosi: Wtedy energia całkowita wynosi Częstości linii widmowych wodoru: j, k – liczby całkowite

17 Poziomy energetyczne w modelu Bohra Linie widmowe atomu wodoru Poziomy energetyczne modelu Bohra atomu wodoru Przewidywania modelu Bohra dały dobrą zgodność z doświadczeniem.

18 Modelu Bohra - problemy Model Bohra był ważnym krokiem w rozwoju fizyki kwantowej, lecz: - nie wyjaśniał widm atomów wieloelektronowych - elektrony w atomie nie poruszają się kołowych po orbitach - nie wyjaśniał subtelnej struktury linii emisyjnych (spowodowanych efektami relatiwistycznymi i spinowymi) Model Bohra został zastąpiony modelem falowo-mechanicznym: - elektrony poruszają się orbitalach atomowych opisanych przez trzy liczby kwantowe.

19 Zjawisko fotoelektryczne Zjawisko to występuje np. w fotokomórkach. Wiązka światła skierowana na powierzchnię metalu powoduje wybijanie elektronów z tej powierzchni.

20 Pierwsze doświadczenie fotoelektryczne Dobieramy napięcie baterii tak, że zawraca elektrony i prąd przestaje płynąć. Napięcie to nazywamy potencjałem hamującym. Energia kinetyczna najszybszych elektronów jest równa: E k max = eV stop Wynik: dla światła o danej częstości, energia E k max wybitych elektronów nie zależy od natężenia światła. Nie sposób tego wyjaśnić w oparciu o falową teorię światła (dla fal energia zależy od natężenia fali). Efekt ten można wyjaśnić teorią fotonów. Zwiększając natężenie światła, zwiększamy liczbę fotonów, ale przekazana elektronowi energia jest niezmieniona. +-

21 Drugie doświadczenie fotoelektryczne Zmieniamy częstość padającego światła i mierzymy potencjał hamujący V stop. Wynik: zjawisko nie występuje, jeżeli częstość światła jest niższa od pewnej częstości progowej 0. Ponownie, efekt ten można wyjaśnić teorią fotonów. Aby wybić elektron z tarczy potrzebna jest tzw. praca wyjścia. Tylko jeśli energia h przekazywana przez foton jest większa niż praca wyjścia, elektron zostaje uwolniony. (Promienie UV mają większą energię niż światło widzialne i dlatego powodują opalanie) częstość Hz) 0

22 Fala czy cząstka? Interpretacja: Światło jest generowane w źródle w postaci fotonów. Światło jest pochłaniane na ekranie i w detektorze w postaci fotonów. Foton wędruje jako fala prawdopodobieństwa wypełniająca przestrzeń, a następnie znika w wyniku absorpcji. -detektor słyszy pojedyncze kliknięcia -gdy przesuwamy detektor, częstość trzasków odpowiada maksimom i minimom -wzorzec interferencyjny występuje nawet w wersji jednofotonowej.

23 Fale materii Skoro fale mogą się zachowywać jak cząstki, to czy cząstki mogą się zachowywać jak fale? Hipoteza de Brogliea (Nobel, 1929): materia ma również naturę falową. Cząstce o pędzie p, odpowiada długość fali:

24 Eksperyment z pociskami Intensywność po przejściu przez dwie szczeliny jest sumą intensywności po przejściu przez każdą szczelinę z osobna.

25 Eksperyment z elektronami Intensywność po przejściu przez dwie szczeliny nie jest sumą intensywności po przejściu przez każdą szczelinę z osobna. Występują efekty interferencyjne, więc elektrony zachowują się jak fala!

26 Eksperyment z elektronami Fotograficzny dowód falowej natury elektronów. Wiązka elektronów po przejściu przez dwie szczeliny tworzy obraz interferencyjny. Tworzenie pary elektron – pozyton. Ślad elektronu sugeruje przejście cząstki.

27 Eksperyment z elektronami i detektorami Gdy elektrony są podglądane przez detektory, intensywność po przejściu przez dwie szczeliny jest inna niż gdy elektrony nie są podglądane!

28 Eksperyment z elektronami

29 10 najpiękniejszych eksperymentów z fizyki Lista sporządzona na podstawie ankiety przeprowadzonej wśród fizyków z całego świata 1. Pomiar Eratostenesa (ok. roku 230 p.n.e.) – pomiar obwodu Ziemi 2. Eksperyment Galileusza (rok 1600) – spadek swobodny ciał o różnej masie 3. Eksperyment Galileusza (rok 1600) – obserwacja ruchu ciał staczających się z równi pochyłej 4. Eksperyment Newtona (lata ) – rozszczepienie światła za pomocą pryzmatu 5. Eksperyment Cavendisha (rok 1798) – wyznaczenie stałej grawitacji G za pomocą wagi skręceń 6. Doświadczenie Younga (rok 1801) – interferencja światła na dwóch szczelinach 7. Wahadło Foucaulta (rok 1851) – doświadczalne potwierdzenie ruchu obrotowego Ziemi 8. Doświadczenie Millikana (rok 1909) – wyznaczenie ładunku elektronu za pomocą spadającej w polu elektrycznym kropli oleju 9. Eksperyment Rutherforda (rok 1911) – odkrycie jądra atomowego 10. Doświadczenie Davissona i Germera (rok 1927) – dyfrakcja elektronów na podwójnej szczelinie.


Pobierz ppt "Egzamin Egzamin z Fizyki odbędzie się w dniu 18 czerwca (poniedzialek) w godz. 10 - 12.30 w Auli DF na Smyczkowej. Po egzaminie będzie można się zapisać"

Podobne prezentacje


Reklamy Google