Post on 15-Aug-2020
fy8_modernfysik.notebook
1
December 19, 2007
Fysik 8
Modern fysik
• Relativitetsteorin• Ljusets dualism• Materiens struktur• Kärnfysik
Innehåll
1. Relativitetsteori
Speciella relativitetsteorin
Allmänna relativitetsteorin
Two Postulates Special Relativity (1 of 5)
Time Dilation Albert Einstein and the Theory of Relativity
Pythagoras sats:
likformig rörelse
SMART Notebook
fy8_modernfysik.notebook
2
December 19, 2007
En observatör i vila anser att tiden i ett rörligt koordinatsystem går långsammare.
Tidsdilatationen
Tiden i det egna koordinatsystemet kallas egentid.
Längdkontraktion
Vi mäter stavlängden med klockor i vila i respektive koordinatsystem. I det stillastående systemet startas klockan när stavens högra ända når origo och stoppas klockan när den vänstra ändan passerar samma punkt. Klockan visar då tiden t.
Mätobjektet har sinstörsta längd i det koordinatsystem i vilketdet befinner sig i vila.
Denna längd kallas egenlängden.
Myoner
τ = 2,0 μsv=0,998 c
s=6000 m
E=mc2
Vilomassan hos en proton:E=m0c2 = eV
mp=1,67*1027c0=3,0*1081eV=0,16*1018 J
fy8_modernfysik.notebook
3
December 19, 2007
F = ma
Uppgifter
1316
1718110111
112
E=mc2
Vilomassan hos en proton:E=m0c2 = eV
mp=1,67*1027c0=3,0*1081eV=0,16*1018 J
Uppgifter
1316
1718110111112
fy8_modernfysik.notebook
4
December 19, 2007
Elektromagnetisk strålning
en laddad partikel i vila omges av elfält i konstant hastighet skapar magnetfält i accelererad rörelse producerar elektomagnetisk strålning
Våg
http://www.colorado.edu/physics/2000/waves_particles/wavpart4.html
Elektromagnetisk strålning
Elektromagnetiska vågor finns i olika våglängdoch används för olika ändamål.kortare våg högre energi
fotoelektrisk effekt
Elektromagnetisk strålning
Den elektromagnetiska strålningenspartiklar kallas fotonerfotonens hastighet är cfotonen har ingen laddningfotonen har ingen massa
Elektromagnetisk strålning
Fotonens energi ärE = hff är strålningens frekvensh = 6,626 × 1034 Jskallas Planks konstant
fotoelektrisk effekt
En lampa emitterar gult ljus med våglängden 580 nm.a) Beräkna energin för ljuskvantat.b) Beräkna energin i elektronvolt(1 eV = 1,60 × 1019 J)
Exempel
fy8_modernfysik.notebook
5
December 19, 2007
v=fλ
c=fλ
f=c /λ
En lampa emitterar gult ljus med våglängden 580 nm.a) Beräkna energin för ljuskvantat.b) Beräkna energin i elektronvolt(1 eV = 1,60 × 1019 J)
Exempel
Röntgenrör
Accelererar elektroner överhög spänningarbetet W = eUblir energi Ek=½ mv2
eU=½ mv2
de bromsas upp och det uppkommer xrayE = hfhf=eUc=fλc=fmaxλmin
Uppgifter
27213
110112
Den minsta våglängden för strålning från ett röntgenrör är 1,2 nm. Hur stor är elektronens accelerationsspänning?
I ett röntgenrör accelereras elektroner med 15 kV spänning. Beräkna den uppkomna strålningens största frekvens.
Arbetet: W = eUEnergin: E = hf
Relativitesteorin
E=mc2
E=hfhf = mc2
c = λf
fotonens rörelsemängdp = mv
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=342.0
Fotoelektrisk effekt
http://www.walterfendt.de/ph11e/photoeffect.htmhttp://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=342.0
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=342.0
fy8_modernfysik.notebook
6
December 19, 2007
hf = W0+Ek
Ek
f
Ek = hf W0
f0
W0
Fotoelektrisk effekt
Fotoelektrisk effekt
28212
213
Electron Waves Unveil The Microcosmoshttp://www.vega.org.uk/video/programme/660> ? min 27>31.30 min
Elektronvågor
Electron Waves Unveil The Microcosmoshttp://www.vega.org.uk/video/programme/660> ? min 27>31.30 min
FreeScienceLecturesDr. Quantum Explains Double Slit Experimenthttp://www.youtube.com/watch?v=6Q4_nl0ICao
vågpartikeldualismen gäller även materia
materiavågor / de Broglievågor
Exempel
e acceleras 1,5 kVberäkna våglängden
me = 9,11 * 1031 kge = 1,60 * 1019 C
U = 1,5 *103 V
eU= ½mv2
h = 6,626 × 1034 Js
Det vi "talar om" (dualiteten) handlar om sannolikheter.För många partiklar (som vi nästan alltid har att göra med) kan man förklara hur gruppen kommer att bete sig.Jämför med kinetisk gasteori, radioaktivt sönderfall m.m.
Men vi kan aldrig beräkna var en enskild partikel kommer att hamna "eller var den är". Det vi kan göra är att beräkna sannolikheten för var den kommer att hamna.
http://www.vega.org.uk/video/programme/66http://www.vega.org.uk/video/programme/66http://www.youtube.com/watch?v=6q4_nl0icao
fy8_modernfysik.notebook
7
December 19, 2007
Uppgifter
Test 1sid 30
219221224
28212213
Spektra
spektrum, intensitet som funktion av våglängd
kontinuerligt, alla våglängder
monokromatiskt, specifik våglängd
λ
I
Emissionsspektrum
E=hf
linjespektrum
atomspektra
http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/index.html
Varje kemisk förening har ett karekteristiskt molekylspektra
neon
Svartkroppsstrålning
λ
I
Kontinuerligt spektrum
Tλmax = b (b=2,898*103 mK)
solens temperatur ?
Absorptionsspektrum
Atomerna i en gas absorberar sammavåglängder som de emitterar
http://jersey.uoregon.edu/vlab/elements/Elements.html
http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/index.htmlhttp://jersey.uoregon.edu/vlab/elements/elements.html
fy8_modernfysik.notebook
8
December 19, 2007
Energinivåerna i en atom
E
E1
E2
E3
n=1
E1
joniseringsenergi
Energin hos ett kvantum är skillnaden mellan de totala energierna hos en elektron i de olika energitillstånden
hf=EmEn
En atom kan absorbera energi endast i form av bestämda kvanta, varvid atomen exiteras
grundtillstånd
kvanttal n
Laser
samma fas
stimmulerad emmission
pumpad (exciterad)
spegel
halvgenomsläpplig spegel
samma fassamma våglängdsamma riktning
http://www.colorado.edu/physics/2000/lasers/lasers4.html
Uppgifter
39310311314
http://nobelprize.org/educational_games/physics/laser/
•
• Laser•
Väteatomens spektrum
Johann Balmer
Rydbergs konstantRH = 1,097 * 107 m1
synligt spektrum
http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/index.html
Väteatomens spektrum
ljus utanför synligt spektrum
http://www.colorado.edu/physics/2000/lasers/lasers4.htmlhttp://nobelprize.org/educational_games/physics/laser/http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/index.html
fy8_modernfysik.notebook
9
December 19, 2007
Exempel
Beräkna Hα (första röda) linjen m=3, n=2
http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/index.html
Rydbergs konstantRH = 1,097 * 107 m1
Vi sätter in fotonens energi i uttrycket
n är kvanttalet och bestämmer energinivåerna
hcR = 13,6 eV är atomens joniseringsenergi
hcR = 13,6 eV
Potentiella energin är noll i oändlighetenoch negativ närmare
Hur mycket energi bör tillföras för att lyfta elektronen till tredje skalet ?
13,6
3,4
1,5
n=1
n=2
n=3
Energinivåschema
Jul läxa, Läs 3.4, 3.5 4859
316317322
http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/index.html
Bilagor
fy8_likformigrorelse.pps
fy8_Langdkontraktion.pps
likformig rörelse
SMART Notebook
Längdkontraktion
l = v·t
L = |v|·T
y
x
z
Y
X
Z
y
x
z
SMART Notebook
Sidan 1Sidan 2Sidan 3Sidan 4Sidan 5Sidan 6Sidan 7Sidan 8Sidan 9Sidan 1 i Bilagor