Füüsika konspekt (1)

Mehaanika
Mehaaniline liikumine
Ühtlane sirgjooneline liikumine: v= const .
Ühtlaselt muutuv liikumine: a=const.
Algkiirust omava keha kiirus: v=v + at
Teepikkus: s=v t + at²/2
Keskmine kiirus: v =v + at/2
Seos teepikkuse ja kiiruse vahel: s=(v²-v ²)/2a
Vaba langemine algkiiruseta: h=gt²/2 ; algkiirusega: h=v t - gt²/2
Teepikkuseks nimetatakse füüsikas trajektoori pikkust, mille liikuv keha või punktmass läbib mingi ajavahemiku jooksul.
Nihe ehk nihkevektor : suunatud sirglõik, mis ühendab keha alg- ja lõppasukohta.
Hetkkiirus näitab kiirust antud ajahetkel. Vektoriaalne suurus. v=∆s/∆t
Kiirendus näitab, kui palju muutub kiirus ajaühikus. Vektoriaalne suurus. Tähis a. a=(v-v )/∆t
(s – nihe, l – teepikkus, v – kiirus, t – aeg, vk. – keskmine kiirus, a – kiirendus, v –
lõppkiirus, v0 – algkiirus )
Perioodiline liikumine
Ühtlane Ringliikumine on liikumine ringjoonelisel trajektooril, kui keha läbib võrdsetes ajavahemikes võrdsed kaarepikkused.
Joonkiirus on ringjoonel liikumise kiirus v. Joonkiiruse suund on alati puutuja sihiline.
Valem: v=l/t
φ -> raadiuse poolt kaetud nurk
l=rφ => v=rφ/t
φ/t=ω ( nurkkiirus ) ; ühik 1 rad/s
Nurkkiirus: ω=2πf
Joonkiiruse ja nurkkiiruse seos: v=ωr
Kesktõmbekiirendus on suunatud pöörlemiskeskpunkti poole. Tähis a , ühik 1 m/s².
Kesktõmbekiirendus: a =v²/r ; a =ω²r
Võnkumine
Periood on aeg, mille jooksul keha sooritab ühe täisringi. Tähis T, ühik 1s.
Valem: T=t/n=2π/ω
Sagedus näitab ajaühikus tehtud täisringide arvu. Tähis f, ühik 1/s ehk 1Hz.
Valem: f=1/T
Hälve on võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist.Harmoonilise võnkumise võrrandis on hälbe tähis x.
Harmooniline võnkumine: x=x cosωt
Võnkeamplituud on suurim kaugus tasakaaluasendist ehk maksimaalne hälve.
Laine
Ristlaine korral võnguvad osakesed risti laine levimissuunaga (nt vee pinnalained ).
Pikilaine korral võnguvad osakesed piki laine levimissuunda (nt helilained ).
Lainepikkus võrdub nt kahe järjestikuse laineharja vahekaugusega. Tähis λ.
Laine levimiskiirus näitab kui kaugele mingi kindel lainepunkt (nt lainehari) levib ajaühiku jooksul.
Lainepikkuse ja laine levimiskiiruse vaheline seos: v=λ/T=λf
Kehade vastastikmõju
Mass on inertsuse mõõt. Tähis m, ühik kg.
Newtoni I seadus: vastastikmõju puudumisel või vastastikmõjude kompenseerumisel (tasakaalustumisel) on keha kas paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt.
Newtoni II seadus: keha kiirendus on võrdeline mõjuva jõuga ja pöördvõrdeline massiga: a=F/m
Jõud on vastastikmõju mõõduks ja seda mõõdetakse kas tuntud massiga kehale antud kiirenduse või deformatsiooni suuruse abil. Tähis F, ühik 1N=1kgּm/s² ja see on võrdne jõuga, mis annab kehale massiga 1kg kiirenduse 1m/s².
Newtoni III seadus: kahe keha vahel mõjuvad jõud on suuruselt võrdsed, kuid vastassuunalised.
F = -F
Need jõud ei tasakaalusta teineteist, sest nad mõjuvad eri kehadele .
Gravitatsiooniseadus: kaks punktmassi tõmbavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende masside korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga:
F=G
Raskusjõud on gravitatsioonijõud, millega Maa tõmbab enda poole tema lähedal asuvaid kehi. Suuruse saab arvutada gravitatsiooniseaduse abil.
g=GM/R² => F=mg (raskusjõud)
Hõõrdejõud mõjub kehale, kui ta liigub mööda pinda. On suunalt vastupidine keha liigutava jõuga.
Valem: F =μN , μ – hõõrdetegur, N – rõhumisjõud, mis on alati suunatud risti pinnaga.
Elastsusjõud tekib kehas keha kuju või mõõtmete muutumisel (deformatsioonil).
Hooke 'i seadus: venitusel või survel on elastsusjõud F võrdeline keha pikkuse muutusega ∆l: F =-k∆l
k – jäikus, ühik 1 N/m=1 kg/s²
Alati suunatud vastupidiselt deformatsiooni põhjustavale jõule (miinusmärk).
Impulsiks ehk liikumishulgaks nimetatakse keha massi ja kiiruse korrutist. Vektoriaalne suurus. Tähis p, ühik 1kgּm/s.
Valem: p=mv
Impulsi jäävuse seadus suletud süsteemis: suletud süsteemi koguimpulss on sinna kuuluvate kehade igasugusel vastastikmõjul jääv.
p + p + p + ... + p =const.
Suletuks nim. Süsteemi, kus kehad on vastastikmõjus ainult omavahel, süsteemiväliste kehade mõju ei arvestata.
Absoluutselt elastne põrge: Selline põrge, mille käigus kehade summaarne kineetiline energia ei muutu: kogu kineetiline energia muutub deformatsiooni potentsiaalseks energiaks ja see omakorda muutub täielikult kineetiliseks energiaks. Impulsside ja kineetiliste energiate summa enne ja pärast põrget on samad.
Absoluutselt mitteelastne põrge: Selline põrge, mille käigus osa summaarsest kineetilisest energiast muutub kehade siseenergiaks. Pärast põrget liiguvad kehad ühesuguse kiirusega (moodustavad uus keha). Kehtib impulsi jäävuse seadus.
M v + m v = (m + m )v
Mehaaniline töö: Töö on võrdne kehale mõjuva liikumisesuunalise jõu ja selle jõu mõjul läbitud teepikkuse või nihke korrutisega: Tähis A, ühik 1J=1 Nּm=1 kgּm²/s².
Valem: A=Fsּcosα
Raskusjõu töö: Valem: A=mgh ; keha allaliikumisel on töö positiivne, ülesliikumisel negatiivne.
Hõõrdejõu töö: Valem: A= -μNs (N – rõhumisjõud, s – nihe, mis võrdub sirgliikumisel teepikkusega) ; töö on alati negatiivne, sest hõõrdejõud on liikumisele vastassuunaline
Elastsusjõu töö: Valem: A= -k∆l²/2 (∆l – keha pikkuse muutus) ; töö alati negatiivne, sest elastsusjõud on liikumisele vastassuunaline.
Võimsus on skalaarne füüsikaline suurus, mis on määratud tehtud töö ja selleks kulunud aja jagatisega: N=A/t ; ühik 1W=1J/1s=1kgּm²/s³
Võimus on seotud kehale mõjuva jõu ja liikumiskiirusega: N=Fv ; saab leida keskmist võimsust kui ka hetkvõimsust.
Mehaaniline energia iseloomustab keha võimet teha tööd. Et muuta keha energiat, tuleb teha tööd.
Kineetiline energia E : See võrdub tööga, mida tuleb teha, et panna keha massiga m liikuma kiirusega v: E =mv²/2
Potentsiaalne energia E : See on võrdne tööga, mida tuleb teha keha asendi muutmiseks. Keha vastastikmõju energia, mis oleneb keha algasendist mingi taustkeha suhtes. Raskusjõu energia
E =mgh
Mehaanilise energia jäävuse seadus: suletud süsteemi mehaaniline koguenergia on jääv.
E = E + E =const.
Rõhk näitab, kui suur jõud F mõjub pinnaga risti ühele pinnaühikule. Tähis p, ühik 1 N/m²=1Pa.
Valem: p=F/S (S – pindala, millele jõud on rakendatud)
Pascali seadus: kinnises anumas olevale vedelikule või gaasile avaldatav rõhk antakse edasi igas suunas ühteviisi. Raskusjõust põhjustatud vedeliku rõhk: p=ρgh (h – vedelikusamba kõrgus)
Tihedus näitab, kui suur on ühikulise ruumalaga keha või ainehulga mass.
Valem: ρ=m/V
Üleslükkejõud on võrdne keha poolt väljatõrjutud vedelikule mõjuva raskusjõuga.
Valem: F =ρgV (V – allpool vedeliku pinda paikneva kehaosa ruumala) ; Archimedese seos
Soojusõpetus
Ideaalne gaas ja termodünaamika alused
Molekul on aine väikseim osake, milleks on vastavat ainet võimalik mehaaniliselt jaotada, ja mis säilitab selle aine keemilised omadused.
Temperatuur: T=273+t
Ideaalne gaas on reaalse gaasi mudel, kus molekule loetakse punkmassideks ja molekulide põrgetel anuma seinaga nende kiiruse väärtus ei muutu, muutub ainult kiiruse suund. Samuti ei arvestata molekulide vahelist vastastikmõju.
Temperatuur on määratud molekulide keskmise kineetilise energiaga. T on molekulide liikumisenergia mõõduks. T=2/3ּE /k (E - molekulide keskmine kineetiline energia)
Kehtib seos pV/T=const.
Gaasikoguse rõhk: p=
(n – molekulide kontsentratsioon, m - molekuli mass, v – molekulide keskmine kiirus, E - keskmine kineetiline energia)
Gaasikoguse ruumala: V=υV
Ideaalse gaasi olekuvõrrand: pV=m/MּRT=υRT (M – molaarmass , T – gaasi abs. temp., υ – ainehulk moolides )
Isotermne protsess: pV=const. ; p V =p V ; Boyle 'i ja Mariotte'i seadus
Isobaarne protsess: V/T=const. ; V /T =V /T
Isohoorne protsess: p/T=const. ; p /T =p /T
Siseenergiaks nimetatakse keha molekulise kineetilise ja potentsiaalse energia summat . Siseenergia levimist ühelt kehalt teisele nimetatakse soojusülekandeks.
Soojushulk iseloomustab soojusülekandel üleantavat energiahulka.Tähis Q, ühik 1J.
Valem: Q=cmּ∆t (c – aine erisoojus )
Termodünaamika I printsiip: süsteemile juurdeantav soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja mehaaniliseks tööks, mida tehakse välisjõudude vastu: Q=∆U+A (Q – juurdeantav soojushulk, ∆U – siseenergia muut, A – välisjõudude vastu tehtud töö (paisumise töö)). ∆U võib olla ka negatiivne.
Soojusmasin muudab siseenergiat mehaaniliseks energiaks. Energia muundumist iseloomustab mehaaniline töö. Koosneb soojendist, jahutist ja töökehast.
Soojusmasina kasutegur η näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q muundab masin kasulikuks tööks A . A =Q - Q
Valem: η=(Q – Q )/Q ּ100%=A/Q ּ100%
Termodünaamika teine printsiip: soojusülekanne ei saa iseenesest toimuda külmemalt kehalt soojemale. Suletud süsteem püüab üle minna korrastatud olekust korrastamata olekusse.
Aine agregaatolekud: gaasiline, vedel, tahke. Agregaatolekute muutuste käigus muutub aine osakeste paigutus ja liikumise liik (võnkumine kristallivõres, võbelemine vedelikus, kaootiline liikumine gaasis). Sulamine, tahkestumine ehk kristalliseerumine , aurustumine, kondenseerumine (gaas->vesi), sublimeerumine (tahke->gaas), härmatumine (gaas->tahke).
Sulatamiseks tuleb ainele pidevalt juurde anda soojust.
Valem: Q =λm (λ – sulamissoojus, mis näitab soojushulka, mida on vaja, et muuta 1kg tahkist vedelikuks sulamistemperatuuril ; ühik 1 J/kg)
Tahkestumine: Q = -λm
Aurustumine toimub igasugusel temperatuuril, kui ainele antakse juurde mingi soojushulk.
Valem: Q =Lm (L – aurustumissoojus , mis on võrdne soojushulgaga, mida on tarvis, et muuta 1kg vedelikku auruks antud temperatuuril ; ühik 1 J/kg)
Kondenseerumine: Q = -Lm
Elekter ja magnetism
Elektriväli
Elektrilaeng on füüsikaline suurus, mis näitab kuivõrd keha osaleb elektromagnetilises vastastikmõjus. Tähis q, ühik 1C=1Aּ1s
1 kulon on laeng, mis läbib 1 sekundi jooksul sellise juhi ristlõiget, milles on vool tugevusega 1 amper.
Elektrivool on laengukandjate suunatud liikumine.
Laengu jäävuse seadus väidab, et elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus. Laeng võib sellises süsteemis tekkida ja kaduda vaid paarikaupa (+q ja -q üheskoos).
Punktlaenguteks nimetatakse laetud kehi, mille mõõtmed on tühiselt väikesed võrreldes nende vahekaugusega. Punktlaeng on keha mudel, mille korral keha laengut võib vaadelda koondununa ühte punkti.
Coulomb'i seadus: kaks punktlaengut q ja q mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laenguvahelise kauguse r ruuduga.
Valem: F=
Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. Vektoriaalne suurus (E- vektor ). Tähis E, ühik 1 N/C=1 V/m
Valem: E=F/q ; E=kּ(q/r²)
Elektrivälja potentsiaal näitab, kui suur on vaadeldavas punktis ühikulise positiivse laenguga keha potentsiaalne energia. Tähis φ, ühik 1 J/C.
Valem: φ=E /q ; φ=kּQ/r
Pingeks nimetatakse elektrivälja kahe punkti potentsiaalide vahet. Kahe punkti vaheline pinge näitab, kui suure töö teeb elektriväli positiivset ühikulist laengut omava keha viimisel ühest punktist teise. Tähis U, ühik 1V=1 J/C.
Valem: U=A/q
Töö elektriväljas: A=Uq ; A=qEּ∆l (∆l – nihe) ; A=qּ∆φ
Elektrimahtuvus : Kahe keha omavaheline mahtuvus C näitab, kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel ühikuline pinge. Tähis C, ühik 1F=1 C/V
Valem: C=q/U
Üksiku keha mahtuvus näitab, kui suure laengu andmisel kehale tekib keha potentsiaali ühikuline muutus.
Valem: C=q/∆φ
Kondensaatoriks nimetatakse kehade süsteemi, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks. Koosneb kahest juhtidest plaadist , mille vahel paikneb dielektrikukiht.
Plaatkondensaatori mahtuvus on võrdeline kummagi plaadi pindalaga S, plaatidevahelise aine läbitavusega ε ja pöördvõrdeline plaatide vahekaugusega d.
Valem: C=(ε εS)/d
Kondensaatorite rööpühendusel kogumahtuvuse saamiseks liidetakse üksikute kondensaatorite mahtuvused. Jadaühendusel liidetakse kogumahtuvuse pöördväärtuse leidmiseks üksikute mahtuvuste pöördväärtused.
Alalisvool
Ohmi seadus väidab, et voolutugevus juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pingega ja pöördvõrdeline takistusega juhis .
Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget. Tähis I, ühik A.
Valem: I=U/R ; I=q/t
Takistus näitab, kui suure pinge rakendamisel juhi otstele tekib selles juhis ühikulise tugevusega vool.
Tähis R, ühik 1Ω=1 V/A. 1 oom on sellise juhi takistus, mille otstele rakendatud pinge 1V tekitab juhis voolu tugevusega 1A.
Valem: R=ρּ(l/S) (l – takistuse pikkus, S – ristlõikepindala, ρ – aine eritakistus)
Eritakistuse ühik 1Ωּm
Jadaühendus: Vool ei hargne, voolutugevus on kõikides juhtides sama (I=I =I ), kogupinge võrdub osapingete summaga (U=U +U ), kogutakistus võrdub osatakistuste summaga (R=R +R ).
Rööpühendus: Vool hargneb, voolutugevus põhijuhis võrdub harude voolutugevuste summaga
(I=I +I ), pinge kõikide juhtide otstel on sama (U=U =U ), kogutakistuse pöördväärtus võrdub osatakistuste pöördväärtuste summaga R=R +R
Elektrivoolu töö on töö, mida teeb voolu kulgemisel juhis elektrijõud laengukandjate liikumist pidurdavate jõudude vastu. Eraldub soojust. Juhis tehtav töö on võrdeline voolutugevusega I, pingega U juhi otstel ja ajaga t.
Valem: A=IUt
Joule'i-Lenzi seadus määrab eralduva soojushulga, mille kohaselt elektrivoolu toimel juhis eralduv soojushulk Q on võrdeline voolutugevuse I ruuduga, juhi takistusega R ja voolu kestusega t.
Valem: Q=I²Rt
Elektrivoolu võimsus: N=IU ; elektrimootori korral – N=N +I²R (N - mehaaniline võimsus) ; kütteseadme või elektrilambi korral – N=I²R või N=U²/R
Elektrienergiat mõõdetakse kilovatt -tundides. 1kWh on ühe tunni jooksul teisteks energialiikideks muunduv elektrienergia seadmes, mis parajasti arendab võimsust 1 kilovatt. 1kWh=3600000 J
Vooluallikas on seade, mis muundab mitteelektrilist energiat elektrienergiaks.
Elektromotoorjõud näitab kõrvaljõudude tööd positiivse ühiklaengu ühekordsel läbiviimisel kogu vooluringist. See on suurim pinge, mida antud vooluallikas on üldse suuteline tekitama.
Valem: ε=A /q
Ohmi seadus kogu vooluringi kohta väidab, et voolutugevus ahelas on võrdeline elektromotoorjõuga ja pöördvõrdeline kogutakistusega.
Valem: I=ε/(R+r) (r- vooluallika sisetakistus )
Vooluallika sisetakistus r iseloomustab jõude, mis takistavad vooluallika sees laengukandjate suunatud liikumist.
Lühis: R=0 ; Tühijooks: R=∞
Magnetväli
Püsimagnet on ka elektrivoolu puudumisel magnetvälja omav keha.
Ampere'i seadus väidab, et magnetväljas asuvale vooluga juhtmelõigule mõjuv jõud F on võrdeline juhtmes esineva voolu tugevusega I, juhtmelõigu pikkusega l ja siinusega nurgast α voolu suuna ja magnetvälja suuna vahel.
Valem: F=BּIּlּsinα
Vasaku käe reegel: sõrmed osutavad voolu suunda, magnetväli peopessa, siis pöial näitab jõu suunda. Magnetjõud on alati risti magnetvälja suunaga.
Magnetinduktsioon näitab jõudu, mis mõjub ühikulise vooluga ja ühikulise pikkusega juhtmelõigule selle juhtmega ristuvas magnetväljas. Vektoriaalne suurus, suunaga magnetvälja poole. Tähis B, ühik 1T=1N/(1Aּm) (Üks tesla on sellise välja magnetinduktsioon, milles välja suunaga ristuvale juhtmele pikkusega 1m ja vooluga 1A mõjub välja poolt jõud 1N.)
Magnetvälja jõujoon on mõtteline joon, mille igas punktis on B-vektor selle joone puutuja sihiline. Püsimagneti jõujooned S->N, väljaspool püsimagnetit N->S. Magnetvälja jõujooned on kinnised jooned.
Kruvireegel väidab, et vooluga juhtmelõiku ümbritseva magnetvälja suund ühtib paremkeermega kruvi pööramise suunaga, kui voolu suunaks on kruvi kulgeva liikumise suund.
Parema käe rusika reegel: rusikasse tõmmatud parema käe väljasirutatud pöial näitab voolu suunda, siis neli sõrme näitavad selle voolu magnetvälja suunda.
Lorentzi jõud mõjub magnetväljas induktsiooniga B, laengut q omavale ja kiirusega v liikuvale osakesele.
Valem: F =qּvּBּsinα
Lorentzi jõud on suunatud alati risti nii liikumise suunaga kui ka magnetvälja suunaga.
Vasaku käe reegel Lorentzi jõu kohta väidab, et neli väljasirutatud sõrma näitavad postitiivselt laetud osakese liikumise suunda ja magnetvälja jõujooned tulevad peopessa, siis pöial näitab osakesele mõjuva Lorentzi jõu suunda.
Elektromagnetism
Elektromagnetiline induktsiooni nähtuseks nimetatakse elektrivälja tekkimist magnetvälja muutumisel. Seda elektrivälja nimetatakse pööriselektriväljaks, kuna tema jõujooned on alguse ja lõputa kinnised jooned.
Magnetvoog , mis läbib mingit pinda, on suurus, mis näitab, kuivõrd jääb see pind magnetvälja jõujoontele ette. Näitab pinda läbivate jõujoonte arvu. Tähis , ühik 1Wb=1Tּ1m²=(1Nּm)/1A.
Üks veeber on magnetvoog, mis läbib pinda pindalaga 1m² selle pinnaga ristuvas magnetväljas, kui välja magnetinduktsioon on 1T.
Faraday induktsiooniseadus väidab, et juhtmekeerus tekkiv induktsiooni elektromotoorjõud
on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega juhtmekeerus.
Valem:
Lenzi reegli kohaselt on induktsioonivoolu suund selline, et tema magnetväli takistaks voolu põhjustavat magnetvoo muutumist. Induktsioonivool toimib alati vastupidiselt voolu esile kutsuvale põhjusele.
Endainduktsiooni nähtus esineb juhul, kui juhis induktsiooni elektromotoorjõudu põhjustav magnetvoo muutus on tingitud voolutugevuse muutumisest juhis endas. Nt kui juhtmepoolis muudetakse voolutugevust hakkab pool toimima vooluallikana, mille elektromotoorjõudu nimetatakse endainduktsiooni elektromotoorjõuks.
Induktiivsus kirjeldab laengukandjate liikumisel esinevat inertsust vaadeldavas juhis. Tähis L, ühik 1H=(1Vּs)/1A=1WbּA.
Üks henri on sellise juhi induktiivsus, milles voolutugevuse muutumine kiirusega 1A ühes sekundis kutsub esile endainduktsiooni elektromotoorjõu 1V.
Vahelduvvooluks nimetatakse elektrivoolu, mille korral voolutugevus perioodiliselt muutub. Voolutugevuse perioodiliste muutuste sageduseks on f=50Hz ja perioodiks T=0,02s=20ms.
Võnkering on vooluring , mis sisaldab kondensaatorit ja juhtmepooli. Laetud kondensaatori elektrivälja energia muundub voolu magnetvälja energiaks juhtmepoolis ja vastupidi.
Thomsoni valem: T=2π LC
Omavõnke- ringsagedus :
Optika
Laineoptika
Elektromagnetlainete skaala on astmik, millele on paigutatud elektromagnetlained sageduse või lainepikkuse järgi ning selle ühes otsas on madalsageduslikud ja pikad, teises otsas kõrgsageduslikud ja lühikesed lained.
Madalsageduslained :
Raadiolained:
Optiline kiirgus:
See jaguneb ultravalguseks:
nähtavaks valguseks:
infravalguseks:
Röntgenikiirgus:
Gammakiirgus :
Valguslaine on elektromagnetlaine elektrivälja perioodiline muutumine.
Lainefront on pind või joon, mis eraldab keskkonda, kuhu laine pole veel levinud, sellest keskkonna osast, mille laine on läbinud. Kõik punktid võnguvad samas faasis.
Lainepikkus võrdub valguslaine kahe samas võnkefaasis oleva lähima punkti vahelise kaugusega. Tähis λ, ühik m.
Laine periood võrdub ajaga, mis kulub valguslainel ühe lainepikkuse läbimiseks. Tähis T, ühik s.
Laine sagedus võrdub valguslaine täisvõngete arvuga ajaühikus.
Laine kiirus võrdub valguslaine poolt ajaühikus läbitud teepikkusega.
Valem: v=fּλ= λ/T
Laine faas määrab valguslaine võnkeseisundi (E-vektori väärtuse) antud ajahetkel.
Valguse intensiivsus I võrdub valguslaine energiaga, mida laine kannab ajaühikus läbi valguse levimissuunaga risti oleva pinnaühiku.
Valem: I=kּE²
Difraktsioon on lainete paindumine tõkete taha ehk valguse korral valguse sattumine varju piirkonda. Varju piirkond – ruumiosa , kuhu sirgjooneliselt leviv valgus ei satu.
Huygensi printsiibi kohaselt on iga ruumipunkt, kuhu valguslaine jõuab, uueks laineallikaks, kust kiirgub elementaarlaine.
Koherentsed lained on lained, kui üksikuist lainetest tingitud võnkumiste faaside vahe on keskkonna igas punktis ajas muutumatu.
Interferentsiks nimetatakse lainete liitumist , mille tulemusena lained tugevdavad või nõrgendavad üksteist.
Valguskiir on igas ruumi punktis vaid ühes suunas leviv valguslaine ehk elektromagnetlaine.
Valguse murdumine on levimissuuna muutumine. Murdumisseadus: sinα/sinγ=const.
Murdumisnäitaja on see konstant. Tähis n.
Valem: n=v /v (v - valguse kiirus keskkonnas, kust valgus tuleb ; v - valguse kiirus keskkonnas, kuhu valgus läheb)
Absoluutne murdumisnäitaja: kui keskkonnaks, kust valgus tuleb, on vaakum .
n =c/v (c – valguse kiirus vaakumis)
Suhteline murdumisnäitaja on teise keskkonna (selle, kuhu valgus läheb) abs. murdumisnäitaja n suhe esimese keskkonna (selle, kust valgus tuleb) abs. murdumisnäitajasse n .
n =n /n
Dispersioon on aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvus lainepikkusest (või sagedusest). Valdava osa ainete murdumisnäitaja väheneb valguse lainepikkuse suurenedes.
Spekter näitab valguse intensiivsuse jaotust lainepikkuste (või sageduste) järgi. Pidevspektris on esindatud kõik lainepikkused. Joonspekter koosneb eraldiseisvatest spektrijoontest, millest igale vastab kindel lainepikkus. Pidev kiirgus- ja neeldumisspekter – tahked ja vedelad kehad ; Joonspekter – gaasiline olek.
Footon on kvantide nimetus valguse korral ( valguskvant ). Tal pole seisumassi, saab eksisteerida ainult liikudes
Footoni energia ja sageduse vaheline seos: footoni energia on määratud vastava valguslaine sagedusega f.
Valem: E =hּf (h=6,3ּ10 Jּs – Plancki konstant) ; c=λּf
Footoni mass: m=hf/c²=h/cλ
Footoni impulss: p=mc=hf/c=h/λ
Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljumist ainest valguse toimel. Footoni neelamine elektroni poolt, mille tulemusena elektroni energia suureneb sedavõrd, et ta suudab eemalduda positiivsete ioonide tõmbejõudude piirkonnast. Tehtud tööd nimetatakse väljumistööks. Elektronide arv suureneb valguse intensiivsuse suurenedes, kuna sellega kaasneb ajaühikus aine pinnaühikule langenud footonite arvu suurenemine.
Valem: hf=A+ mv²/2 (hf– valguskvandi energia, A–väljumistöö, mv²/2–väljunud elektroni kin. energia)
Fotoefekti punapiiriks nimetatakse piirsagedust f , mille korral hf =A.
Aine ehitus
Aatomifüüsika
Mikromaailma all mõistetakse füüsikas molekulide, aatomite ja elementaarosakeste maailma.
Makromaailma moodustavad kehad, mida me suudame vahetult tajuda.
Bohri aatomimudel : Aatom on stabiilne ning kiirgab kindlate sagedustega (lainepikkustega) valgust. Neist faktidest järeldub, et kiirgav aatom loovutab energiat portsjonite ehk kvantide kaupa.
Bohri postulaadid: 1) aatom omab kindla energiaga statsionaarseid ehk ajas muutumatuid olekuid . 2) aatom kiirgab või neelab valguskvandi vaid siirdel (üleminekul) ühest statsionaarsest olekust teise.
Peakvantarvuks nimetatakse kvantarvu n, mis Bohri mudeli korral määrab aatomi energia, elektronorbiidi raadiuse ja elektroni kiiruse.
Energianivoo on peakvantarvule vastav energia. Aatom asub põhiolekus, kus energia on vähim.
Valguse kiirgumine – elektron läheb üle madalamale energiatasemele ( tuumale lähemale), siis kiirgub footon.
Valguse neeldumine – elektron läheb üle kõrgemale energiatasemele (tuumast kaugemale), siis neeldub footon.
Energiatasemed tahkistes – Tahkistes muunduvad valentselektronide energiatasemed naaberaatomite elektronidega toimuva vastastikmõju käigus mitme elektronvoldi laiusteks energiatsoonideks. Lubatud energiatsoonid on üksteisest lahutatud keelutsoonidega.
Metallides (juhtides) on energiatsoon vaid osaliselt elektronide poolt hõivatud, seega on nad ka head elektrijuhid. Elektronid saavad võtta elektriväljalt lisaenergiat ja nii ka liikuda ja põhjustada elektrijuhtivust.
Pooljuhtides on energiatsoon madalal temperatuuril elektronide poolt küll täielikult hõivatud, kuid keelutsoon on kitsam (1-2eV) kui dielektrikutes. Seetõttu suudavad elektronid juba toatemperatuuril osaliselt soojusliikumise energia arvelt minna valetsitsoonist juhtivustsooni, jättes maha täitmata elektronseisundeid ehk auke (elektroni puudumine keemilises sidemes ).
Dielektrikutes ehk isolaatorites on energiatsoon elektronide poolt täielikult hõivatud, liikumisvabadus puudub, pole vabu naabertasemeid. Järgmine energiatsoon paikneb lootusetult laia (kuni 10eV) keelutsooni taga. Elektrivoolu ei teki.
Aatomi tuuma koostisse kuuluvad prootonid ja neutronid. Prootonite arvu tuumas nimetatakse laenguarvuks Z (elemendi järjenumber perioodilisuse süsteemis). Prootonite ja neutronite koguarvu Z+N=A nimetatakse tuuma massiarvuks.
Isotoop on ühe ja sama elemendi teisend, millel on erinev neutronite arv, aga laenguarv Z on kõigil sama elemendi isotoopidel seesama.
Nukleonid on prootonite ja neutronite ühisnimetus. Nukleone seab ühtseks tervikuks tuumajõud.
Seoseenergia on energia, mis tuleb tuumale anda selleks, et tuuma lõhkuda üksikuteks nukleonideks.
Massidefektiks nimetatakse nukleonide summaarse massi ja tuuma massi vahet. (Tähis ∆m)
Eriseoseenergia on seoseenergia ühe nukleoni kohta. (Ühik MeV)
Radioaktiivsusuks nimetatakse mingit liiki osakeste iseeneslikku kiirgumist tuumadest.
α-kiirgus – koosneb heeliumi aatomi tuumadest, mis sisaldavad kahte prootonit ja kahte neutronit, kaasneb alati ka γ-kiirgus. Vastastikmõju tavalise ainega väga tugev -> läbitungimisvõime väike.
β-kiirgus – kiirete elektronide (või positronide) voog . β-lagunemisel muundub tuumas üks neutron prootoniks, tekivad elektron ja antineutriino. Vastastikmõju tavalise ainega suhteliselt nõrk -> läbitungimisvõime suurem kui α-kiirgusel. β-kiirguse peatamiseks piisab plekitahvlist.
γ-kiirgus – koosneb elektromagnetvälja kvantidest, millel on väga suur energia (mitu MeV). Vastastikmõju tavalise ainega nõrk -> läbitungimisvõime suur. γ-kiirguse peatavad vaid pliiseinad või poolemeetrine betoonikiht.
Poolestusajaks nimetatakse aega, mille jooksul vaadeldavate radioaktiivsete tuumade arv väheneb pooleni esialgsest.
Tuumareaktsioonid : 1) raskete tuumade lõhustumine. 2) kergete tuumade liitumine (süntees).

Mida raskema tuumaga on tegemist, seda suurem on temas neutronite suhtarv. Raske tuuma lõhustumisel tekib kaks nn. Kildtuuma ja mõned vabad neutronid. Toimub ahelreaktsioon.

Kergete tuumade liitumisreaktsiooni nimetatakse termotuumareaktsiooniks, kuna tuumajõudude väikese mõjuraadiuse tõttu tuleb reaktsiooni käivitamiseks kaks lähtetuuma omavahel kokku suruda, ületades tuumade elektrostaatilist tõukumist.
Kosmoloogia
Päike on Päikesesüsteemi täht.
Kaugus Maast: ~150 miljonit km.
Läbimõõt: ~1,4 miljonit km
PinnaT: ~5780 K
Mass: 1,99 x 10 kg
Aktiivsuse periood: korduvad keskmiselt 24h tagant
Päikesesüsteem: 4,6 miljardit aastat, kuulub Linnutee galaktikasse
Täht: ise valgust kiirgav plasmast koosnev taevakeha , mille kiirgusenergia pärineb tema sisemuses aset leidvast tuumasünteesist.
Tähe evolutsioon : Tekivad iseenda raskusjõu mõjul kokkutõmbuvast gaasipilvest (70% H, 29% He, 1% kosmilist tolmu (metallid ja teised raskemad elemendid)). Tekkiva tähe (prototähe) kokkutõmbumisel suureneb selle pöörlemiskiirus ja tihedus nind tõuseb temperatuur. Algul kiirgab soojust, kuid kui pinnatemperatuur on juba 2000 kraadi, hakkab kiirgama ka soojust. Päikese tekkimine võttis aega 50 miljonit aastat. Sisetemperatuur tõuseb 10 miljoni kraadini, algavad termotuumareaktsioonid . Vesinik muutub heeliumiks, vabaneb tohutult energiat, mis hakkab välja kiirgama. Kui tuumas on H muutunud He-ks, tuumareaktsioonid lakkavad ja täht läheb tasakaalust välja. Tuum tõmbub kokku. Väiksemad tähed muutuvad nn. valgeteks kääbusteks. Suurte tähtede korral tõmbub kokku nende raudtuum ja plahvatab oma enda külgetõmbejõu mõjul. Lõpuks jääb järele väga tihe neutrontäht ehk pulsar . Pulsaris tungivad neutronid omakorda üksteise sisse ja lõpuks omandab aine nii tugeva külgetõmbejõu, et sealt ei pääse isegi valgus. Tekib must auk.
Asteroidid : väikesed planeedisarnased taevakehad, mis tiirlevad Kepleri seadustele vastavatel orbiitidel ümber Päikese.
Komeedid: Päikesesüsteemi äärealadelt pärinev taevakeha, mis koosneb peamiselt jääst, tahkest süsinikdioksiidist ja erinevatest anorgaanilistest ja orgaanilistest lisanditest. Eristatakse tuuma, pead ja saba.
Meteoorkehad : planeetidevahelises ruumis liikuv tahke keha, mis Maa atmosfääri sattudes põhjustab meteoori ning võib meteoriidina maapinnale langeda. Läbimõõt 10 – 10 m
Valgusaasta : vahemaa, mille läbib valgus vaakumis ühe Maa aasta jooksul
Kuu varjutus : Maa on Päikese ja Kuu vahel
Päikesevarjutus: Kuu on Maa ja Päikese vahel, varjates päikesevalguse
Maa liikumine: 1) tiirlemine über Päikese peaaegu ringikujulisel orbiidil. 2) pöörlemine ümber oma telje. 3) telje pretsesioon orbiidi tasandi normaali ümber perioodiga 25725 aastat.
Pööripäevad: ööpäev, millele langeb päikeseseisak ehk solstiitsium või võrdpäevsus ehk ekvinoks. Pööripäeval on päike seniidis ekvaatori või pöörijoone kohal. Kevadisel pööripäeval algab polaarpäev põhjapoolusel ning polaaröö lõunapoolusel. Sügisesel pööripäeval algab põhjapoolusel polaaröö ja lõunapoolusel polaarpäev.

kevadine pööripäev 20 või 21 märts (päeva pikkus 12h)

suvine pööripäev 20 või 21 juuni (päeva pikkus 18-18,5h)

sügisene pööripäev 22 või 23 september (päeva pikkus 12h)

talvine pööripäev 21 või 22 detsember (päeva pikkus 6-6,5h)