- 1704- Newton- časticová teória
- 1888- Stoletov, Hallwachs, Lenard
- FOTOELEKTRICKÝ JAV
teleso stráca el. náboj, len keď je nabitý záporne
môže nastať len pod nejakú vlnovú dĺžku ƛ0
ƛ< ƛ0 f>f0 závislá od druhu kovu; dá sa nájsť v tabuľkách
rýchlosť vystupujúceho elektrónu je nepriamoúmerný od intenzity svetla, ale len f
výstup el (vybíjanie kovu) nastáva vo veľmi krátkom čase po osvetlení
f>f0 veľkosť prúdu ~ intenzite dopadnutého žiarenia l=10-9
- 1909- Einstein
EINSTEINOVA ROVNICA FOTOEFEKTU
- pohlcovaná/ vyžarovaná el-mag vlna sa správa ako súbor svetelných kvánt, tzv. fotónov, kt. sú
nositeľmi en. a majú hybnosť
- FOTÓNY- kvantové častice, kt. majú rýchlosť svetla vo vákuu v = c = 3.10 ms-1
- nositeľ en. E = h.f = h.c/ƛ
- existuje len ak sa pohybuje f= c/ ƛ E= mc2/2 p = E/c = h/ƛ
- objekt mikrosveta, kt. má časticové aj vlnové vlastnosti
- nie je to vlna a ani častica
- každá vlnová či časticová vlastnosť sa prejavuje pri špecifických podmienkach (nemôžu byť
vždy analogické makročasticiam)
- počet f., kt. dopadnú na určité miesto platne je ~ intenzite vlny v tomto mieste
E=h.f h=6,63.10-34 Js PLANCKOVA KONŠTANTA p=E/c=h.f/c=h/ ƛ h.f= Wv+1/2m.v2
h.f –en. fotónu Wv- výstupná práca W0- strata en. pri pohybe
- platí, že ak hf, dopadá na katódu viac fotónov, kt. uvoľ. viac el. a I v obvode bude väčší
1eV = 1,602.10-19 C.V = 1,602.10-19 J – en, kt. získa častica s elementárnym nábojom e=1,602.10-19C pri prechode medzi miestami s potenciálovým rozdielom 1V
PRÍKLA
VONKAJŠÍ A VNÚTORNÝ FOTOEFEKT
- osvetlkením sa môže meniť odpor
- využívajú sa vo
1/ fotónkach (fotobunky, registračné zariadenia)
vákuové
plynové
2/ fotodióda- usmerňovače, závisia od osvetlenia
3/ luxmetre- na zisťovanie intenzity svetla (osvetlenia)
- takéto spojenie je zdrojom Ue, lebo el. prechádzajú z N do kovu
- zdroj napätia
4/ kuproxový hradlový článok
- používa sa pri osvetlení (zapnutie závisí od toho, či je vonku tma alebo svetlo)
5/ fotonásobič- zariadenie na zisťovanie slabých zábleskov, pričom slabé záblesky sa zvyšujú
na takú intenzitu, aby sme ich zachytili
- na zisťovanie prítomnosti rádioaktívneho žiarenia
- využívajú sa v telefonickej technike, astronómii a meteorológii??
snímanie televízneho obrazu
- vyrovnávanie nanodrôtov- fotosenzibilný materiál, tenšie ako ľudský vlas, kt. si vyrábajú el. en.
- na fotodiódach, kalkulačkách, zdroje napätia
KORPUSKULÁRNO- VLNOVÝ DUALIZMUS ŽIARENIA A ČASTÍC
- Millikau- odmeral hmotnosť e-
- overil E. rovnicu
ƛ~ 10-7 m mj = 4.10 –36 kg (fotón)
me = 9,1. 10 –31 kg (elektrón)
ƛ~ 10-12 m mj ~ me
- ak má žiarenie malú vl. dĺžku
- na svetlo pôsobí grav. sila (pole)
- platia zákony zachovania hmotnosti, en., hybnosti
žiarenie- emisia elektrónov
dopad elektrónov- žiarenie (opačný jav k fotoefektu = vznik RTG)
OBJAV ATÓMOVÉHO JADRA
- ATÓM- charakteristika- A- nukleónové č., Z- protónové č., N- nukleónové č.
- IZOTOP- majú tie isté chem. vl. ale iné fyzikálne vl. (hmotnosť); rovnaké Z, ale iné N
- IÓN- má rôzny počet el.
Ar = ma/mu mu = 1,66. 10-27 kg............1/12 hmot. C
Mr = mm/mu Mr = ƩAr
Mm = m/n
- 1 mol látky má taký počet častíc ako má 12g C Na = 6,022.1023 mol-1
Vm= V/n
a~ 10-10
a- polomer atómu
- 1911- Rutherdorf, Geiger, Marsden- uvedomili si, že častice α, kt vznikajú pri rádioaktívnych
premenách l, možno použiť ako nástroj na skúmanie štruktúry at.
predpoklady me = mp/1840
- zistili, že centrum s kladným nábojom je v strede- jadro
- častica α prechádza at. so spojite rozloženým klad nábojom a
rozptyľuje sa na bodovom J v strede at.
- MODEL ATÓMU:
statický
dynamický
e- -obiehajú okolo J, tým stráca en. a v urč okamihu dopadne; vyžaruje spojité spektrum
m.v2/R = k. Z.e2 / R2
- DIPÓL- vzniká medzi nimi el pole a kolmo na to vzn. mag. pole
- ∆ϕ sa mení, musela by byť dodávaná energia, ale to nie je, takže b at. rýchlo zanikol
polomer J ~ 10-15 m
- 1913- Bohr- vytvoril kvantový model at.
- najlepšie vysvetlil spektrum H a alk. kovov
- Sommerfield- polokvantový model at.
- rozkladom svetla vzniká FAREBNÝ PÁS- SPOJITÉ SPEKTRUM
- pás farieb, kt. postupne prechádza 1 do 2.
- vzniká rozkladom svetla, kt. vysvetľujú ROZŽERAVENÉ
L. a TUHÉ L. (Wolfrámová žiarovka, roztopený kov, Slnko)
- všetky zdroje majú rovnaké spoj. spektrum
- KVANTOVO-MECHANICKÝ MODEL ATÓMU
-el. môžu obiehať okolo J len po istých kruh. dráhach a polomery týchto dráh sú
v pomere 2. mocnín prirodz. č
r1 : r2 : r3..... rn = 12 : 22 : 32.......n2
me. v.rn = n.k/2π me- mechanický moment elektrónu
I. Bohrov postulát
r1 = 0,53. 10-10 m r2 = 4.r1 r3 = 9.r1
- na kvantovej dráhe má el. určitú diskrétnu hodnotu en.
E1 : E2 : E3 : ............... = 1/ 12 : 1/ 22 : 1/32 ........
E = Ek + Ep Ep > Ek Ep < 0 E < 0
- pri obiehaní na kvantovej dráhe el. nevyžaruje en.
- hodnoty hladín en. sú v prvkoch rôzne
- el. môžu prechádzať z hladín na iné hladiny
- II. Bohrov postulát- pri prechode z 1 en. hladiny na 2., el. vyžiari en. vo forme
fotónu, pričom platí: fmn = En –Em /h
h. fmn = En –Em
- ak je na najmenšej dráhe (najbližšie k J) E1, r1- základný /stacionárny stav
- ak je na inej dráhe, tak je atóm vo vzbudenom / excitovanom stave
ZS VS (prijatie en.)
VS ZS (vyžaruje en.)
- najlepšie vystihoval at. H
- vysvetlenie spektrálnych čiar sa podarilo vysvetliť nemeckému fyzikovi Sommerfieldovi ,kt.
predpokladal iný tvar trajektórií a zaviedol kvantové čísla (n, m, l, s)
- podľa neho sa elektróny pohybujú okolo J po eliptickej dráhe v ohnisku, kt. je jadro atómu
-elipsa môže mať určité diskrétne hodnoty hl. polosi a en.
a1...a2...a3............an
n- hlavné kvantové číslo (a, E)
- určuje dĺžku hl. polosi a energiu n-1
l- orbitalové kvantové č.
- charakteristický tvar elipsy (b)
- vedľajšie kvantové č.
- určuje dĺžku vedľajšej polosi 0<_ l <_ n-1
e- - počas svojej dráhy mení rýchlosť (elipsa sa otáča)
- spektrálne čiary sa pôsobením mag. poľa rozštiepujú
- počet štiepení je daný kvant. číslom m
m = 0, +-1, +-2,......+- l (2l + 1) možností
m- určuje orientáciu
- mag. kvantové č. charakterizuje možné stočenie dráhy el. vo vonkajšom mag. poli
s- spin
- určuje smer rotácie el. okolo svojej trajektórie s = +- 1/2
Pauliho vylučovací princíp
- v 1 at. nemôžu mať 2 el. všetky 4 kvant. č. rovnaké
- toto nám umožňuje určiť počet e- na jednotlivých orbitáloch
- stacionárne stavy sú charakterizované energiou a vlnovou funkciou určenou tromi kvant. č. n, l, m
LUMINISCENCIA
- absorpcia en. látkou a jej opätovné vyžiarenie vo forme elmag. žiarenia vo viditeľnej oblasti alebo
blízkej oblasti viditeľnej oblasti
- základný rovnovážny stav je at. je pri najmenšej možnej en at.
- zvýšenie en. môžeme spôsobiť vysokou teplotou, napätím, rôznymi druhmi žiarenia, kozmickým
žiarením, letiacimi el.
- trváb dlhšie ako 10-9 s
- môže dôjsť k 2-jakým javom :
IONIZÁCIA- atóm stratí elektrón
EXCITÁCIA- el. sa stratí na vyššiu energetickú hladinu
- spontánne žiarenie
- LUMINIFÓRY- látky, kt. sú schopné L
• FOSFOREČNANY
• SULFIDY
- obsahujú tzv. aktivačné J a centrá; roztoky, amorfné a kryštalické l.
- aby látka mohla L, musí mať nejakú en.- VZBUDIŤ SA
BIOLUMINISCENCIA- fireflies
CHEMILUMINISCENCIA- spráchnivené drevo
FOTOLUMINISCENCIA- osvetlením, UV ž.; ž. má pri vyššej tepl. väčšiu ƛ ako ƛ budiaceho ž.
RTG Ž.
ELEKTROLUMINISCENCIA- vplyvom silného el. poľa
TERMLUMINISCENCIA
RÁDIOLUMINISCENCIA
- FLUORESCENCIA- ak t vžarovania < 10-8 s
- FOSFORESCENCIA- ak t > 10-8 s
- využíva sa v osvetľovacej technike, TV- vnútorná vrstva obrazovky, medicíne, na zisťovanie pravosti
bankoviek a org. zlúčenín v kriminológií, scénografia v divadle
LASERY
- zosilňovač žiarenia založený na stimulácií emisií žiarenia a excitovaných atómov
- vynútené ž.
- excitované at. môžu po určitej dobe spontánne emitovať (vysielať) en. a tak prejsť do základného stavu
- spontánna emisia je zdrojom neusporiadaného, málo intenzívneho nekoherentného žiarenia
- môžeme však prinútiť excitované at. v l., aby sa vrátili do základného stavu naraz a to tým
spôsobom, že pracovná l. sa ožiari slabým elmag. ž., kt. ƛ je zhodná s ƛ žiarenia, kt. chceme, aby exc. at.
vysielali
- ak je na hladine E1, prejde na hlad. E3 a potom zoskočí na nejakú hladinu E2 = METASTABILNÝ
STAV a tam sa uloží a následným ožiarením sa dosiahne, že zoskočí späť na E1
- VYNÚTENÁ EN.- má rezonančný charakter- zhodnosť ƛ
- takéto žiarenie je koherentné, intenzívne a monochromatické
- vzniká v plynových, kvapalných, polovodičových l...
- POUŽITIE- diaľkomery, rezanie a obrábanie niektorých l. (nevzniká odpad), zváranie, medicína
(nekrvácajúce operácie), geodézia, stavebníctve, zameriavače a radarové lúče (lietadlá,
lode), čiarové kódy, umelci (laserove show), zapaľovanie horľavých l., optické zariadenia, tlačiarne
JADRO ATÓMU
- stabilitu J udáva pomer N:A
- protóny sú +, preto sa odpudzujú
- neutróny prispievajú k stabilite J
- existuje hraničná schopnosť neutrónov udržiavať sa pohromade a zabrániť roztrhnutiu J
- posledný stavebný izotop je 209 83 Bi
- ak Z > 83 a A > 209 - dochádza k premene J
- vysielanie častíc J sa uskutočňuje dovtedy, kým sa dosiahne vhodný pomer N a A
- tie, kt. nemajú vhodný pomer, sú rádioaktívne (urán, thórium, polónium, rádium)
ma = Ar . mu
mj´ = Zmp + Nmn vpočítaná hmotnosť J
mj < mj´ HMOTNOSTNÝ ÚBYTOK- udáva stabilnosť látky Bj = mj´ - mj
- hmotnosť J je vždy menšia ako súčet hmotnosti Z protónov a N neutrónov
- ENERGIA J. (väzbová en.) Ei = Bj . c2 – predstavuje hodnotu en., kt. treba dodať at. J, aby sa
rozštiepil na jednotlivé nukleóny
- z kvap. tuhých- ochladenie (odobratie en.)
PRIRODZENÁ RÁDIOAKTIVITA
- zistili druh žiarenia v U, rádiu, polóniu, thóriu a vkladali rádioaktívne mat. do el a mag. poľa
- v mag. poli zistili, že exist. ž., kt. dopadá priamo, nie je vychyľované v magnetickom poli
- rozdelili ich na 3 časti:
α- ionizačné J He- leteli rýchlosťou 4.10-7 ms-1
β- β+- pozitrón β- - elektrón
γ- rádioaktívne ž. s veľkou en., lebo ƛ je veľmi malá ~ (10-11 – 10-3)m
- γ ž. vzniká ako sprievodné ž., vyžarovaním α a β zostáva at. vo vzbudenom stave- nie je en. vyrovnaný,
do základného stavu sa dostane využitím en. vo forme fot. v trvaní krátkeho času alebo až niekoľ. hod.
β+: 11p 10n + 01l – σ σ- neutríno
β- : 10n 11p + 0-1l + -σ -σ- antineutríno - doplnkové častice
- VLASTNOSTI
- spolupôsobia 3 zložky
- najhodnotnejšie je γ ž.
- α častice spôs. ionizáciu
- vyvolávajú bio a chem. zmeny- mutácie a pôsobenie na fotografickú dosku
- ionizuje vzduch
- vyvoláva fluorescenciu tuhých a kvap. l.
- rôzne prenikavé
- rádioaktívne l. majú t vyššiu ako t okolia
- rádioaktívne l v zemi prospievajú k tepelnej bilancii Zeme
- odídením α a β nastáva zmena J
- HMOTNOSTNÝ ÚBYTOK- Bj = mj´ - mj
Ej = Bj.c2 – energia J = väzbová en.- predstavuje hodnotu en., kt. treba dodať at. J, aby sa rozštiepil na
jednotlivé nukleóny
ŠTIEPENIE
SYNTÉZA
Ɛj = Ej / A
- čím väčšie, tým stabilnejšie
- priemerná väzbová en pripadajúca na 1 nukleón
- en. z atómu sa môže získať štiepením ťažších J na stredne ťažké alebo syntézou ľahkých na SŤ do 120
-Š a S prebieha na Slnku 2He H2
- Š U v J reaktoroch
- využívajú sa v termonukleárnych reaktoroch (spojenie 2 ľahkých J na 1 ťažký)- za vysokej teploty
a tlaku; krátkodobé, čiastočne v J bombách
- J SILY- častice sú držané pokope
- nemajú char. ani grav ani el. síl
- veľmi krátky dosah (10-15m)
- príťažlivé
- viažu v J nukleóny a to aj napriek silnému elektrostatickému odpudzovaniu + nab. prot.
- nukleóny sa v J pohybujú veľkými rých. a majú veľkú kinetickú en.
- nezávisia od elektrického náboja nukleónu, ich pôsobenie veľmi rýchlo klesá so zväčšovaním
vzdialenosti medzi nukleónmi
- J výskum začal Becquerell, M. S. Curie a P. Curie
UMELÁ RÁDIOAKTIVITA
- potrebuje impulz - samovoľne
- veľký energetický zisk - menšie mn. en PRIRODZENÁ
- prebieha veľmi rýchlo (10-10s) - dlhá doba rozpadu
- 1919- Rutherdorf- objav protónu
-VYUŽITIE- na diagnostiku, liečenie, dezinfekcia (rádioaktívne izotopy)
EXPERIMENTÁLNE METÓDY JADROVEJ FYZIKY
- na zisťovanie rozloženia hmotnosti sa používa hmotnostný spektrograf (% rozloženie izotopov)
- registrácia elementárnych častíc:
fluorescencia
chemické účinky
ionizácia
- FOTONÁSOBIČ- zaznamená záblesk, zviacnásobí ho a premení na el. impulz
- SPINTARISKOP- sčernenie fotografickej dosky
- HMLOVÁ KOMORA- nasýtené pary sú tesne pred skvapalnením; kondenzačné J (ióny)
- BUBLINKOVÁ KOMORA- využíva sa prehriata kvapalina; dá sa trvalejšie využívať
- GEIGER-MULLEROV POČÍTAČ
- URÝCHLOVAČE
kruhový- cyklotrón, β-trón - pôsobí tu premenlivé el pole
lineárny
Blog
Komentuj
Komenty k blogu
Napíš svoj komentár