Fizyka

Specjalne oświetlenie nocne dla kotów słabo widzących w ciemnościach

by Kerpo Zorromaster

Rachunek Różniczkowy

by Tomasz Solik

Zadania z poprzednih egzaminow

ostatnio bylo (między innymi)

spójność fal

Co daje równanie Schrodingera

bezźródłowość pola magnetycznego

efekt fotoelektryczny (dwa są jakies zewnetrzny i wewnętrzny)

Kiedys bylo

Na czym polega efekt tunelowy

Co daje roziwazanie rownania Schrodingera

Snes fizyczny funkcji falowej

Efekt fotoelektrzyczny zewntrzny

Na czymm polega dyfrakcja fali elektormagnetycznej

Co to są fale spójne

Co to jest światło

Linie sił pola magnetycznego

Źródłowość pola elektrycznego

Zasada zachowani pędy

rok temu bylo

Dodam, że to pytania z ubiegłego roku i tylko jednej grupy, ale zawsze warto mieć pojęcie, jakiego typu pytań można się spodziewać.

10/ W jakich zjawiskach przejawia się....luka niestety Emotikon wink

9/Co to jest interferencja? Jakie warunki muszą być spełnione, aby doszło do interferencji?;

8/ Co to jest światło?

7/Co to jest prąd elektryczny?;

6/Jakie są wnioski z prawa Gaussa

5/Narysuj i skomentuj linie sił pola elektrycznego pochodzące od ładunku punktowego dodatniego;

4/Wyjaśnij pojęcie pola grawitacyjnego;

3/Zasada zachowania pędu;

2/Inercjalny układ odniesienia;

1/ zasady dynamiki Newtona w postaci uogólnione (tu nie jestem pewna, bo chyba każda z grup miała jedną do opisania);

NIEOPRACOWANE

Moment pędu, zasada zachowania momentu pędu.

· Podstawy teorii pasmowej ciał stałych.

· Zasada Pauliego.

· Kwantowo–mechaniczny opis atomu wodoru, liczby kwantowe.

laser

urządzenie emitulące wiązke promieniowania elektromagnetycznego o okreslonej czestotliwosci

Postulat de Broglie’a.

elektrony mają bardzo któtki długości fal dzięki czemu nadają się do obserwacji małych obiektów co zostało wykorzystane do stworzenia mikroskopu elektronowego

Obserwuje się efekty potwierdzające falową naturę materii w postaci dyfrakcji cząstek elementarnych, a nawet całych jąder atomowych.

Długość przewidywanych fal materii jest określona tym samy związkiem który stosuje się do światła

dłuość fali wyrażona przez pęd cząstki

każdy obiekt materialny może być opisywany na dwa sposoby: jako zbiór cząstek albo jako fala.

Zjawiska falowe dotyczące fali elektromagnetycznej.

promieniowanie lektromagentyczne w ujeciu kwantowym to strumien ieposiadajacyh masy czasteczek zwanych fotonami

Zjawiska

wiąże się ze zmianą prędkości - wydłużeniu fali przy zachowaniu długości - częstotliwość pozostaje ta sama

zmiana kierunku rozchodznie się fali lektromagnetyczne lub akustycznej

odbicie

zjawisko zachodzi najwyraźniej w przypadku obiektów o o rozmiarach podobnych do długości fali

zmiiana kierunku rozchodzenia sie fali na krawedziach napotkanych obiektow oraz w ich poblizu

wykorzystywana np w UMTS

Warunki

podobna częstotliwość

częstotliość mierzy się w Hz (Herzach)

t jednostka czasy

v ilość cykli

częstotliwośc - f = v / t

spójność

stała w czasie róznica faz

zjawisko powstania nowego przestrzennego ukladu fali elektromagnetycznej powstaleo w skutek nakladania sie prznajmniej dwoch fal o tej samej czestotliwosci

Falami elektor magnetycznymi o różnej długości są

ultrafiolet

światło

podczerwień

mikrofale

fale radiowe

Fala elektormagnetyczna

Bez względu na długość rozchodzi się w próżnu z prędkością światła. Niesie ze sobą energie i informacje.

Fala elektromagentyczna nie wymaga ośrodka materialnego i może rozchodzić się nawet w próżni.

Te zmienne w czasie i powiązane ze soba pola elektryczne i magnetyyczne tworzą fale elektromagnetyczną,

Zmieniajace się pole magnetyczne indukuje zmienne pole elektryczne

Zmieniające się pole elektryczne wytwarza zmieniające się pole magnetyczne

rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego.

Zasada nieokreśloności Heisenberga.

o prostu widzimy gdzie są przedmioty. Światło w „zderzeniu” z przedmiotami o dużej masie praktycznie nie zaburza ich ruchu, ale całkiem inną sytuację mamy w przypadku elektronów. Tutaj też moglibyśmy się spodziewać, że zobaczymy elektron gdy odbije się od niego światło. Tej zmiany ruchu elektronu nie można uniknąć ani dokładnie ocenić.

Tak małe obiekty jak cząstki elementarne czy atomy nie podlegają prawom mechaniki klasycznej, ale prawom mechaniki kwantowej.

jedną z konsekwencji falowo-cząsteczkowej natury materii jest to, że jedyne czego możemy dowiedzieć się o ruchu elektronów to prawdopodobieństwo znalezienia ich w przestrzeni.

O wielkościach takich mówi się, że nie komutują. Akt pomiaru jednej wielkości wpływa na układ tak, że część informacji o drugiej wielkości jest tracona. Zasada nieoznaczoności nie wynika z niedoskonałości metod ani instrumentów pomiaru, lecz z samej natury rzeczywistości.

Zasada nieoznaczoności (zasada nieoznaczoności Heisenberga lub zasada nieokreśloności) − reguła, która mówi, że istnieją takie pary wielkości, których nie da się jednocześnie zmierzyć z dowolną dokładnością.

Prawo Gaussa

Są dwa popierdolone nie opisane wzory...

Pole elektryczne

linie pole elektrycznego są otwarte - mają początek i koniec

Pole elektryczne jest pole źródłowym, a źródłem tego pola jest ładunek.

Istnieje kwant tego pola który jest źródłem.

Pole manetyczne

linie magnetyczne są zamknięte - niie mają początku ani końca

Pole magnetyczne jest bezźródłowe.

Nie istnieje kwant będący źródłem.

Definicja

Strumień pola przechodzącego przez pewną zamkniętą powierzchnię. Jest proporcjonalny do ładunków zamknięty w tej powierzchni.

· Równania Maxwella.

IV równanie Maxwella

prawo Gaussa dla pola magnetycznego - mówi, że nie istnieją ani ładunki magnetyczne ani prądy magnetyczne. Nie istnieją monopole magnetyczne. Zjawiska magnetyczne i elektryczne nie są zatem symetryczne.

III równanie Maxwella

prawo Gaussa dla pola elektrycznego - dotyczy ładunków elektrycznych i pola elektrycznego. Ładunki będące w spoczynku wytwarzają wokół siebie pole elektryczne. Linie pola elektrycznego zaczynają się lub kończą na ładunkach.

II równanie Maxwella

Jeżeli pole elektryczne zmienia się w czasie, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. Prąd elektryczny jest otoczony polem magnetycznem.

uogólnione prawo Ampere'a - równanie opisuje zjawiska magnetyczne wywołane prądem przewodnictwa i prądem przesunięcia.

I równanie Maxwella

Zmienne pole magnetyczne wytwarza wokół siebie pole elektryczne.

Jeżeli pole magnetyczne zmienia się w czasie, indukuje w przewodniku elektrycznym prąd elektryczny przewodnictwa, a w dielektryku prąd przesunięcia.

prawo Faradaya dla indukcji elektromagnetycznej - równanie to opisuje zjawiska elektryczne wywołane przez zmienne pola magnetyczne.

Każde z czterech równań można przedstawić w postaci całkowej oraz różniczkowej.

Równania te odgrywają w elektromagnetyzmie analogiczną rolę jak prawa Newtona w dynamice.

Równania Maxwella stanowią układ czterech równań i opisują ogół zjawisk elektromagnetycznych.

Efekt tunelowy

W technice na zjawisku tunelowania oparta jest zasada działania skaningowego mikroskopu tunelowego.

Cząska Alfa ma energie mniejszą od enrgii potrzebnej na pokonanie sił przyciągania jądrowego, ale właście dzięki efektowi tunelowemy pokona barierę potencjału.

Przykładem efektu tunelowego jest rozpad promieniotwórczy pierwistków np. uranu.

to przejscie czastki przez barierę potencjału pomimo że nie posiada do tego odpowiedniej energii kinetycznej

Bezźródłowe pole magnetyczne

Zjawisko opisuje IV równanie Maxwella

tu strumień pola przechodzący przez dowolną powierchnie jest równy 0. Jeśli to prawo Gaussa dla pola magnetycznego

wektor(B) * d*wektor(s) = 0

oznaczoa to że nie istnieje kwant pola magnetycznego który byłby jego źródłem.

Równanie Shrodingera

Ma zastosowanie tylko dla mechaniki kwantowej

gdzie będzie cząstka po pewnym czasie z określonym prawdopodieństwem

Równanie określa jak układ będzie ewoluwoał w czasie

Dualizm korpuskularno- falowy światła, zjawisko fotoelektryczne.

Zjawisko Comptona

Fotony zderzeają się ze swobodnymi elektroanmi i w związku z tym tracą części energii, przekazując je elektronom, zatem rozproszony foton będdzie miał energię mniejszą od energii początkowej a zatem i niższą częstotliwość co z kolei daje większą długość fali dF -F0 = Wo (1-cos0) zatem dF zalez← od konta rozproszenia

Compton postulował że padająca wiązka to nie tyle fala co strumieć fotonów z których każdy ma energie E=WF

łatwo zauważyć że wiązka padając zawiera jedną długość fali X, natomiast rozkłąd natężenia wskazuje na dwie długości fali tj. F0 równa dłuości fali padającej i W1 od niej dłuższa

Nie dało się tego wytłumaczyć na podstrawie teorii flalowej.

polega na zderzeniu fotonu ze swobodnym elektronem

Zajwisko fotoelektryczne zewnętrzne

Fotony

Fotony są trwałymi cząstkami (kwantami) promieniowania elektromagnetycznego, nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych nie posiadającymi, ładunku elektrycznego ani masy spoczynkowej (ich masa spoczynkowa jest równa zeru), którym przypisuje się energię:

Ef = h·ν

Wyjaśnienie zaobserwowanych faktów wymaga założenia korpuskularnej natury światła. Wyjaśnienie takie podał Einstein. Przyjął on, że:

· Energia kinetyczna fotoelektronu (maksymalna) jest równa energii fotonu (Ef = h·ν) pomniejszonej o pracę wyjścia W .

· Aby wyrwać elektron z powierzchni metalu należy mu dostarczyć określonej energii, zwanej pracą wyjścia W.

· Światło jest wiązką cząstek - fotonów.

· Energia fotonu (w języku korpuskularnym ) jest proporcjonalna do długości fali (w języku falowym) .

W wyniku przeprowadzonych doświadczeń polegających na wybijaniu z powierzchni metali przez światło elektronów (nazywa się je fotoelektronami) zaobserwowano że :

· energia emitowanych elektronów zależy od częstotliwości fali, nie zależy natomiast od jej natężenia, a więc jej energii

· dla każdego metalu istnieje pewna częstotliwość graniczna ν0, poniżej której zjawisko nie zachodzi (dla żadnej wartości natężenia oświetlenia) .

· ilość emitowanych elektronów jest proporcjonalna do natężenia padającego promieniowania.

Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na wybijaniu elektronów z powierzchni metali przez promieniowanie elektromagnetyczne

Dwoista natura światła

Dowód natury korpursolarnej - zjawisko fotoelektryczne, zjawisko Comptona

Fotony poruszają się z prędkością śœiatła - 30 000km/s

Energia fotono

E=hV

Z druggiej strony wykazuje naturę cząsteczkową.

Cząsteczka przenosząca oddziaływanie lektronów to foton

Z jednej storny jest to fala elektromagnetyczna która może ulegąć takim zjawiskom jak

polaryzacja

właściwość fali poprzecznej polegająca na zmianach kierunku oscylacji rozchodzącego się zaburzenia w określony sposób.

załamanie

zmienia się również prędkość fali - zmienia się długość bez zmiany częstotliwości

zmiana kierunku fali w trakcie przejścia w ciało o innego ośrodka

interferencja

nakładanie się conajminej dwóch fal o podobnej częstotliwości i stałej różnicy faz

dyfrakcja

załamanie się światła w pobliżu napotkanych obiektów - szczegółnie rozmiarów długości fali

Swiatło wykazuje dwoistą naturę korpuskolarno-falową

Energia pola.

W polu elektrycznym zgromadzona jest energia. Jest ona równa pracy potrzebnej do ułożenia układu ładunków wytwarzających dane pole elektryczne,

Pole elektryczne – stan przestrzeni otaczającej ładunki elektryczne lub zmienne pole magnetyczne.

Wektorowy i skalarny opis pola elektrycznego.

Rysunek jak słoneczko

Gęstość linii pola zmienia się kiedy oddalamy się od ładunku - maleje natężenie pola..

wektor jest od plusa do minusa

gestosc liniii symbolizuje sile pola elektrycznego

Prąd elektryczny

Z definicji jest to ilość ładunków jaka przepływa przez przekrój poprzeczny przewodnika w jednostce czasu

Potocznie prądem elektrycznym nazywa się natężenie prądu które jest wielkością fizyczną charakteryzującą przepływ prądu elektrycznego.

uporządkowany ruch ładunków elektrycznych

Własności elektryczne metali.

Prąd uporządkowany przepływ ładunków elektrycznych

izolatory

bardzo duża oporność

półprzewodniki

maja opornośc pośrednią pomiędzy izolatorami iprzewodnikami

Przewodniki

mała oporność

w przewodnikach istnieja swobodne nośniki ładunku które pod wpływem nałożonego pola będą przemieszczać się tak długo aż nastąpi równawaga

Pole grawitacyjne

gdy oddalamy się od ziemi to natężenie pola grawitaycjnego maleje wraz z kwadratem odległości - maleje też gęstość linii pola

sam środek zmieni nie skupia żadnej masy, natężenie pola = 0

Natęenie pola przy powierzhni jest największe

linie pola są liniami otwartymi - mają swój początek i koniec

Natężenie pola szukamy za pomoca prawa gaussa

Strumień natężenia pola elektrycznego, przenikający przez dowolną powierzchnię zamkniętą w jednorodnym środowisku o bezwzględnej przenikalności dielektrycznej ε, jest równy stosunkowi całkowitego ładunku znajdującego się wewnątrz tej powierzchni do wartości tejże przenikalności.

sturmień pola przechodzący przez zamkniętą powierzchnie jest propcjonalny do sumy mas zamkniętych przez tą powierzchnie.. (?)

Pole grawitayjne okresla wielkosc i zwrot sily grawitaycji dzialajacej na znajddujace sie w nim obiekty posiadajace mase

Popierdolony znaczek pola = g

Źródłem siły grawitacji jest masa uniesiona w przestrzeni

Prędkość fazowa i grupowa fali.

predkosc grupowa

w przypadku gdy zaburzenie flaowe jest zlozeniem fal sinusoidalnych o roznych czestotliwosciach to predkosc przenoszenia energii (fali modulowanej) moze byc inna niz predkosc poszczegolnych faz

Predkosc fazowa

v = dx / dt

mierzona poprzez mierzenie predkosci wybranej czesci (fazy fali)

Równanie fali płaskiej.

Ruch falowy.

fale inicjuje impuls falowy

fala tak samo jak drganie ma okres i amplitude

wystepue tylko w cialach wykazujacych jakas sprezysoksc

przemieszczenie sie zaburzenia sprężystego, ze stałą prędkością między cząsteczkami wykonującymi rych drgający.,

Drgania wymuszone, rezonans mechaniczny.

rezonans

warunki

istnienie mechanicznego polaczenia miedzy ukladami

zblizona czestotliosc drgan ukladow

czestotliwosc dla ktorej drgania maja najwieksza amplitude nazywane sa drganiami rezonansowymi

polega na wzroscie amplitudy drgan dukladu drgajacego dla okreslonych czestotliwosci drgan wymuszajacych

zachodzi dla drgań wymuszonych

przeplyw energii pomiedzy kilkoma ukladami drgajacymi

Drgania tłumione.

drgania tłumione polegają na tym że wychylenie zanika z czasem (po tym jak się wprowadzi ciało w ruch i nie będzie na nie oddziaływało żadną kolejną siłą)

Ruchy periodyczne, ruch harmoniczny prosty.

Ruch harmoniczny prosty

Ciało porusza się ruchem harmonicznym prostym, jeżeli znajduje się pod wpływem siły o wartości proporcjonalnej do wychylenia z położenia równowagi i skierowanej w stronę położenia równowagi:

siła harmoniczna

F = -kx

x - wychylenie

k - współczynnik sprężystości

siła działająca na ciało proporcjonalna do przesuniecia tego ciała do początku układu i skierowana ku początkowi układu.

ruch periodyczny

Częstość kątowa (w) szybko zmiany kąta.

Okres (T) czas jednego pełnego cyklu.

Amplituda (A) to maksymalna wartość przesunięcia z połoŜenia równowagi.

Ruch, który powtarza się w regularnych odstępach czas

Częstość (f) liczba cykli przypadających na jednostkę czasu.

Zasada zachowania energii.

Jeżeli nie żadnych strat enerii (np tarcie) suma energii oddziałwywującej na ciało w układzie inercjalnym jest taka sama mimo że z biegiem czasu wartości energii potencjalnej i kineycznej mogą się zmieniać.

Ek+Ep = Energia mechaniczna

Praca, energia, moc.

Moc

jednostka mocy jest W - wat

P = W / t

moc = praca / czas

moc opisuje jak szybko jest wykonywana praca

Energia

Energia kinetyczna

Energia potencjalna

sprężystości

energia która pozwala na wykonanie tej pracy jest energia potencjalna sprezystosci

aby odkształłcić sprężynę należy wykonać jakąś pracę gdy po ustąpieniu tej siły spręzyna zacznie wracać do kształtu pierwotnego odda włożoną pracę

ciężkości

zależy od wysokości

wynika z przyciągania ziemskiego,

...ciało ma energie (mechaniczna gdy jest w stanie w ktorym moze wykonać pracę)

Praca

jednostką pracy jest J - dżul

..gdy wektor siły i przesunięcia są takie same

inaczej praca = siła w kierunku przesunięcia * przesunięcie

W = F *s

Praca = siła * przesunięcie

Zasada zachowania pędu.

jezeli sily oddzialywujace na ciala sie nie zmienia pęd również się nie mieni

wynika z drugiej zasady dynamiki newtona

pęð = masa * prędkość

Układy inercjalne i nieinercjalne, siły bezwładności.

Układ nieinercjalny

w takim układzie wystepuja pozorne siły - siły bezwładności

Transwersalna siła bezwładności

siła Coriolisa

wystepuje zakrzywienie toru cial poruszajacych sie wewnatrz ukladu nieinercjalnego - ukladzmienia polozenie podczas gdy ciala zachowuja swoj stan ruchu zgodnie z I zasada dynamiki

efekt wystepujacy w obracajacych sie ukladach odniesienia

siła odśrodkowa

układ odniesienia poruszający się ruchem niejednostajnym względem jakiegokolwiek inercjalnego układu odniesienia

Układ inercjalny

Inercjalny układ odniesienia można również zdefiniować jako taki układ, w którym nie pojawiają się pozorne siły bezwładności.

wszystkie układy inercjallne podlegają tym samym prawą fizyki i dynamiki

układ odniesienia, względem którego każde ciało, niepodlegające zewnętrznemu oddziaływaniu z innymi ciałami, porusza się bez przyspieszenia (tzn. ruchem jednostajnym prostoliniowym) lub pozostaje w spoczynku.

Kinematyczny i dynamiczny opis ruchów.

Subtopic

Dynamiczny

Zasady dynamiki NEWTONA

III

Gdy dwa ciała oddziałują na siebie wzajemnie, to siła wywierana przez ciał drugie na ciało pierwsze jest równa i przeciwnie skierowana do siły jaką ciało pierwsze działa na drugie.

Tempo zmian pędu ciała jest równe sile wypadkowej działającej na to ciało.

Ciało na które nie działa żadna siła (lub gdy siła wypadkowa jest równa zero) pozostaje w spoczynku lub porusza się ze stałą prędkością po linii prostej.

ruch określa równanie okreslajace szybkosc zmian pewnych wielkosci fizycnych jako funkcje aktualnego stanu ukladu

Kinematyczny

Ruch moze byc

Jednostajny i zmienny

procz tego moze byc jednostajnie zmienny badz niejednostajcie zmienny

Prosto i krzywoliniowy