Füüsika arvestuse kordamine 11.klass, viimane teema (0)

• Millal avastati elektron ? Iseloomusta elektroni.
  

Elektron avastati 1897 aastal Thomson ’i poolt. Elektron on väga väike, negatiivse elementaarlaenguga fundamentaalosake.

• Iseloomusta aatomi tuuma.
  

1911.aastal avastas Rutherford aatomi tuuma. Aatomi tuum on positiivse laenguga ja mõõtmetelt väga väike. Enamus aatomi massist on kogunenud aatomi tuuma.

• Mis on elementaarlaeng ? Millistel osakestel, millise laenguga esineb?
  

Elementaarlaeng on väiksem iseseisvalt eksisteeriv laeng 1,6x10-19 C Esineb prootonitel (positiivne) ja elektronidel (negatiivne)

• Milline on aatomi planetaarmudel?
  

Aatomi planetaarmudel on aatomi ehituse võrdlus päikese ja planeetide/taevakehadega. Aatom on tuumas keskne nagu päikesesüsteemis päike ning igal erineval tasandil tiirlevad ümber aatomi elektronid ( planeedid ümber päikese).

• Kuidas on seotud elektronide üleminekud aatomis neeldumise ja kiirgus spektriga ?
  

Spektri joonte paigutuses esineb üldjuhul korrapära, mis väljendub selles, et spektrijooned on koondunud spektraal seeriatesse. Kui elektron liigub kõrgemale orbiidile, siis ta aatom neelab energiat, kui aga elektron liigub madalamatele orbiitidele, siis aatom kiirgub energiat.

• Bohr ’i postulaadid
  

I postulaat - Elektronid liiguvad aatomis kindlatel orbiitidel ja siis nad ei kiirga ega neela energiat.
II postulaat- Kui elektron liigub ühelt orbiidilt teisele siis ta vastavalt kiirgab või neelab energiat kvantide kaupa. ( kvant - energia portsjon ) Tekib kiirgusjoon.

• Milles avaldub elektroni lainelisus?
  

Kui elektrone lasta ühekaupa läbi kitsa pilu , siis nad paiknevad ruumis teatud korrapära järgi, mis sarnaneb valguse difraktsiooni ribadele st elektron satub osadesse ruumi piirkondadesse suurema tõenäosusega kui teistesse ruumipiirkondadesse seetõttu nim elektroni lained ka tõenäosuslaineteks.

• Mis potentsiaali barjäär ja auk ja tunnelefekt ?
  

Potensiaalibarjäär on kindlal viisil paigutunud energiaväli, mille ületamiseks läheb vaja osakesel rohkem energiat kui tal tavaliselt on. Potensiaaliauk on see kui osake on ümbritsetud mitmest küljest potensiaalibarjääriga. Tunneliefekt on olukord, kus osakest võib tõenäosusega leida teisel pool potensiaalibarjääri, kuigi puudub energia potensiaalibarjääri ületamiseks
(Nagu pall kausis)

• Milline on tänapäeva arusaam elektronide paiknemisest aatomis?
  

Elektronid paiknevad aatomis omal kindlal kihil (omal orbiidil) ning ühel orbiidil saab olla 2n2 arv elektrone (n- kihi number)

• Nimeta ja iseloomusta kvantarve.
  

Peakvant arv (n) omab täisarvulisi väärtusi ja tema iseloomustab elektroni kaugust tuumast ja seega määrab elektroni energia taseme.
Orbitaal ehk kõrvalkvant arv, määrab orbitaali ruumilise kuju ja omab täisarvulisi väärtusi.
Magnetkvantarv Me määrab orbitaali orientatsiooni ruumis. Tugevas magnetväljas iseloomustab mingilmääral elektroni kaugust tuumast.

• Mis on Schödingeri võrrand?
  

Schödingeri võrrand on kvantmehaanika põhivõrrand, mille kaudu saab arvutada osakese liulaine sõltuvuse koordinaatidest ja ajast

• Mida näitab perioodilisustabelis periood ja mida näitab rühm?
  

Periood näitab elektronkihtide arvu. Rühm näitab mitu elektroni on viimasel kihil.

• Pauli keeluprintsiip ehk tõrjutusprintsiip.
  

Pauli tõrjutusprintsiip ütleb, et ühes ja samas aatomis ei saa olla kaht täpselt samasuguste kvantarvudega elektroni.

• Mitu elektroni saab maksimaalselt ühes aatomis olla?
  

Igal kihil saab olla maksimaalselt 2n2 elektroni.

• Miks kasutatakse elektronmikroskoope?
  

Kuna tavalised valgusmikroskoobid ei suuda 2000x suurendusest suuremat pilti anda, siis kasutatakse suuremate suurenduste jaoks elektronmikroskoope.

• Kirjelda ioonsideme ja kovalentse sideme tekkimist.
  Ioonside tekib erinimeliste ioonide elektrilise tõmbumise tulemusena.
  Kovalentse ehk homeopolaarse sideme tekkimisel loovutavad aatomid ühisesse leiulainesse oma elektroni. Tekkinud ühise elektron pilve tihedus on suurim tuumade vahelisel alal. Sidemed saavad moodustada vastasspinnide elektronid.
  

• Mis on kristall ?
  

Kristallis on aatomid või/ja ioonid paigutunud kindla korrajärgi moodustades ruumvõre.

• Mis on võredefekt?
  

Võredefekte on kahte liiki:

Vakantside teke ehk mõni võresõlm on tühjaks jäänud.

Kuni miljondik % põhiaine aatomitest on asendunud lisandaine aatomitega.

• Selgita tulenevalt tsooniteooriast metalli, dielektriku ja pooljuhi ehitust?
  

Lubatud METALL - väga hea juhtivus , kuna keelutsoon puudub täielikult ja elektronid saavad vabalt täidetud liikuda ühes tsoonist teise. mida väiksem on temperatuur seda paremini juhib elektrit.
Lubatud DIELEKTRIK -elektronid ei saa liikuda läbi keelutsooni
keelutsoon
täidetud
lubatud POOLJUHT -elektronid saavad vahepeal hüpata üle keelutsooni.
Keelutsoon see sõltub temperatuurist. Mida suurem on temperatuur, seda suurem on tema juhtivus.
täidetud

• Mis on p ja n pooljuht?
  

P- poojuht on pooljuht kus kristalli kasvatamise käigus on asendatud mõni miljondik aatomeid lisandaine aatomitega, millel on väliskihi elektrone vähem kui põhiaine aatomeid- see on aktseptor .
N-pooljuht on pooljuht kuhu kristalli kasvatamise käigus on asendatud mõni miljondik aatomeid lisandaine aatomitega, millel on väliskihi elektrone rohkem ehk valdavaks on seal elektronjuhtivus- see on doonor .

• Pn siire .
  

See on p- ja n- pooljuhtide kokkupuutepinnal toimuv juhtivuse muutumine,kus ühes suunas „voolab“ elekter hästi, teises suunas praktiliselt mitte. Toimub üleminek aukjuhtivuselt (p-juhtivuselt) elektronjuhtivusele (n-juhtivusele).

• Mis on diood ? Millal võimendab/nõrgendab voolutugevust ?
  

Diood on kahe erineva pooljuhi ühendus (p ja n). See võimendab voolutugevust kui talle rakendada päripinge, st vooluallika +pool ühendada dioodi p-poolega. See vähendab voolutugevust kui rakendada vastupinge, st et vooluallika – pool ühendada p-poolega.

• Mis on transistoor/kiip?
  

Transistor on kahe dioodi ühend, kus samad küljed on vastamisi (np-pn ja pn-np)
Kiip on väike terviklülitus kuhu on koondatud väga palju väikseid transistore ( + kondensaatoreid jne)

• Mis on kvantsiire ?
  

Kvantsiire on eletroni üleminek ühelt energiatasemelt teisele, kvantsiiret tuleks tänapäeval vaadata kui võnkumist ühest seisulainest teise.

• Millised kvantsiirded annavad eredaid ja millised tuhme spektrijooni?
  

Eredaid spektrijooni annavad kvantsiirded mis lähtuvad lühiajalistest energiatasemetest (taseme üleminek toimub 10-8 – 10-9 s jooksul)
Tuhme spektrijooni annavad kvantsiirded mis lähtuvad pikaajalistest energiatasemetest (10 -3 )

• Mis on luminestsents ja luminofoor?
  

Luminofoorid on ained, mis kiirgavad luminestsentskiirgust
Luminestsents on helendus mille pühjuseks ei ole kuumutamine vaid teised mõjutused ehk külm helendus. Toimub ultravalguse eletktrivälja mõjul või keemilise reaktsiooni toimel.

• Mis on spontaanne ja stimuleeritud kiirgus? Kuidas viimane tekib?
  

Spontaanne kiirgus- Iseeneseslikult tekkiv vabakiirgus.
Stimuleeritud kiirgus ehk sundkiirgus tekib nii, et kui footon stimuleerib ja sunnib aatomit alla hüppama, siis see võngub seisundite vahel.Seejuures kiiratakse teine footon sama energiaga.

• Mis on tava ja tööhõive?
  

Tavahõive on energiatasemete tavaasustus. Tööhõive(ehk pöördehõive) ülakorruse üleasustatus, tekib kiirgusvõimeliste ergastatud aatomite ülekaal.

• Mis on laser ja mille poolest laseri valgus erineb tavavalgusest?
  

Laserid on eri liiki valgusallikad, milles rakendatakse stimuleeritud kiirgust ja mis kiirgavad koherentvalgust. Erinevalt tavavalgusest on sirgjooneline.

• Milliseid ettevaatusabinõusid tuleb rakendada töötamisel laseritega?
  

Tuleb ette panna kasutavale laseritüübile kohandatud kaitseprillid. Ei tohi vaadata otse laserkiirde vastu selle levimissuunda. Ruumide ustel , kus töötavad laserid, peavad olema hoiatusmärgid.

• Kus kasutatakse tänapäeval lasereid?
  

Meditsiinis üldiselt,Silmaravis, tööstuses süsihappegaasilasereid, laserspektroskoopia teadustöös

• Kui suur on valguse kiirus ja kuidas sõltub taustsüsteemist? – Valguse kiirus on vaakumis ~300000km/s ja sõltub taustsüsteemi valikust niiviisi, et taustsüsteem määrab ära, kas tegemist on liikumise või paigalseisuga. Ehk kui taustsüsteem liigub ise 300000km/s ja valgusega samas suunas, siis üksteise suhtes on need kaks objekti paigal.
  

• Mida tähendab ajadilatsioon, pikkuste kontraktsioon
  

Ajadilatsioon tähendab seda, et igale vaatlejale tundub, et teistes süsteemides on aja kulg aeglustunud.
Pikkuste kontraktsioon tekib mistahes liikumise sihilise pikkuse puhul

• Kuidas sõltub mass kiirusest?
  

Mass kasvab võrdeliselt kinemaatilise teguriga .

• Iseloomusta tuuma (suurus, massi koondumine )
  

Tuuma läbimõõt on 10-15 m. Tuuma on koondunud u 99,5% aatomi massist, tuuma tihedus väga suur.

• Tuumaosakesed, massiarv , laenguarv
  

Tähtsaim osake on prooton (tähtsaim,sest prootonite arv tuumas määrab keemilise elemendi) + laeng,  Laenguarvu ehk aatominumbit ehk järjenumbrit tähistatakse täisarvuga Z ja see näitab prootonite arvu selle elemendi aatomi tuumas.
Järgmine osake neutron , veidi suurema massiga kui prooton. Neutraalse laenguga. Ligikaudu on neid samapalju kui prootoneid. Prootonite ja neutronite koguarvu A=Z+N(neutronite laenguarvu tähis) nimetatakse tuuma massiarvuks.  

• Milline on tuuma ehitus – Tuum on kihilise ehitusega, kus erinevatel energiatasemetel on vastavalt prootonid ja neutronid .
  

• α- kiirgus – tekid kui tuum on liiga suur ja tuumast hakkavad väljuma heeliumi tuumad . Massiarv väheneb 4 võrra, laenguarv 2 võrra. Alfa-kiirgus on väikseima läbimisvõimega. Magnetväljas liigub heeliumituum lõunapooluse poole. Kaasneb γ-kiirgus. Kinni suudab hoida paberileht .
  

• β-kiirgus ( lagunemine ) – neutron muutub prootoniks . Β-lagunemise käigus erladub eletron ja laenguta osake antineutrino. Laenguarv läheb ühe võrra suuremaks . Tekkinud tuum jääb ergastatud olekusse. Kaasneb γ-kiirgus. Kinni suudab hoida puit plaat.
  

• γ-kiirgus - tekid kui mõni prootoni-/neutronitase pole lõpuni täidetud. Kinni hoiab paks pliiplaat või betoon.
  

• Tuumapomm ja reaktor
  

Tuumapomm on pomm kus energia vabaneb aatomituumade plahvatuslikult kiirel lõhustumisel, tuumapommis kasutatakse reaktoreid- seal toimuvad pidevalt tuumareaktsioonid .

• Isotoop – Aine/elemendi teisend, kus on tuumas sama arv prootoneid, kuid erinev arv neutroneid ja seega on massiarv erinev.
  

• Poolestusaeg
  

Poolestusaeg on aeg mille jooksul pooled antud isotoobi tuumadest lagunevad.

• Termotuumapomm – massihävitusrelv, mis sarnaneb aatompommiga. Tuumade lõhustumisel saadakse vajalik temperatuur ja selle tulemusena vabandeb energia.
  

• Kus kasutatakse tuumafüüsikat? – Tuumafüüsikat kasutatakse kasutatakse tuumaenergia tootmise ja tuumapommide valmistamise juures, arheoloogias orgaanilise objekti vanuse määramise juures ja meditsiinis.
  
• Kiirguse ühikud, mõõtja – Radioaktiivsuse mõõtmisel kasutatakse erinevaid mõõtühikuid:
  
• Neeldumisdoos – näitab kiirgusenergia hulka, mis neeldub keskkonna massiühikus. Ühikuks grei (1Cy) , 1Cy=1J:1Kg
  
• Biodoos – iseloomustab kiirguse mõju elusorganismile, mõõtühikuks siivert (1Sv)
  

Kiirguse hulka mõõdetakse dosimeetriga.

• Kiirgushaigused- mõju tervisele, mis kogus surmav ? - Kui inimene saab lühikese aja jooksnl väga suure kiiritusdoosi (üle 3...5 siiverti, seega enam kui 1000-kordse normaalse aastadoosi), võib ta mõne nädala jooksul surra kiiritustõppe, mille põhjuseks on tavaliselt vereloomeelundite (ehk kaitsejõudude) kahjustus. Veel suuremad doosid kahjustavad eluohtlikult seedeelundeid ja kesknärvisüsteemi, sel juhul võib surm järgneda kiiremini. Nii suuri doose saadi Hiroshima ja Nagasaki pommituste ajal ning Tšernobõli tuumaelektrijaama õnnetuses vahetult reaktori läheduses. Kiiritus võib põhjustada ka lootekahjustusi ja pärilikke kahjustusi. Lootekahjustuse puhul häirib kiiritus juba arenemas oleva loote arengut.
  

Surmavaks koguseks peetakse: 4Sv – 50% surnud, 6Sv – 100% surnud

• Mis on kvark , lepton? – Kvargid on elementaarosakesed , mis osalevad tugevas vastastikmõjus ning ühtlasi ei koosne nad enam väiksematest osakestest . Prootonid ja neutronid on kvargid. Kvargid ei saa üksikult eksisteerida.
  

Leptonid – elementaarosakesed, mis ei koosne enam väiksematest osakestest. Tuntuim lepton on elektron. Leptonid võivad üksikult eksisteerida.

• Värv? Kuidas seotud värvustega? – tugeva vastasikmõju laeng, mida on kolme liiki nagu ka põhivärvuseid. Värvus on kvargi omadus, millel pole absoluutselt mitte midagi pistmist silmaga nähtava värvusega. Mõistet värvus kasutatakse lihtsalt tugevale vastasikmõjule reageeriva laengu omaduste näitlikustamiseks (kolm põhivärvi, mille ühendamisel saame valge värvuse).
  
• Antiosakesel on kõik omadused samasugused nagu talle vastaval fundamentaalosakesel , aga laeng on vastupidine .
  
• Annihileerumine – nähtus kus fundamentaalosake ja talle vastav antiosake kohtuvad, mille tulemusena mõlemad kaovad ja järgi jääb energia.
  
• Vaheosakesed, mõndade nimetused – vahendavad vastastikmõju. Näiteks gluuonid vahendavad kvarkide vahelist vastastikmõju ja π- mesonid vahendavad prootonite ja neutronite vahelist vastastikmõju.