Füüsika referaat (0)

Füüsika referaat
11 H
Valguse difreaktsioon
Nähtust,kus lained painduvad tõkete taha nimetatatakse difraktsiooniks.
Valguse difraktsioon ilmneb ,kui avade (tõkete) mõõtmed pole väga palju suuremad valguse lainepikkusest (d = 2λ..5λ)
Difraktsioon esineb ka siis, kui veelained läbivad tõketes olevaid avasid.
Valguse sattumine varju piirkonda
Varju piirkonnaks nimetame seda ruumiosa,kuhu sirgjooneliselt leviv valgus ei satu .
Joonis : Tasalaine frondi tekkimine Huygensi printsiibi kohaselt. Tasalaine frondiks on elementaarlainete puutepind.
Huygensi printsiibi abil saab seletada valguse sattumist varju piirkonda.
Difraktsioonipilt ja Hygensi -Fresneli printsiip
Huygensi printsiipi täpsustas Prantsuse füüsik A. Fresnel .
Selle printsiibi kohaselt võib igat lainepinna punkti vaadelda elementaarlaine allikana, kusjuures valguse intensiivsus mingis ruumipunktis on määratud elementaarlainete liitumise tulemusega.
See, kas lainel on parajasti maksimaalne, minimaalne või mõni muu väärtus, oleneb laine faasist.
Samas faasis olevad lained tugevdavad liitumisel üksteist.
Vastasfaasis olevad lained nõrgendavad või kustutavad üksteist liitumisel.
Valguste interferents
Kahe laine liitumist , mille tulemusena erinevais ruumipunktides võnkumised tugevdavad või nõrgendavad üksteist, nimetatakse interferentsiks.
Käiguvahe on teepikkuste erinevus (vahe), mis tuleb lainetel läbida liitumispunkti jõudmiseks.
Käiguvahet tähistatakse käiguvahet kreeka tähega Δ ( delta ).
Interferentsi maksimumid (valguse tugevnemine) esinevad ekraani neis punktides, mis on määratud tingimusega
dsinα=2k λ/2=kλ
Interferentsi miinumumid (valguse nõrgenemine) esinevad neis punktides, kus
dsinα=(2k+1)λ/2 =(k+1/2)λ
Valguse interferentsi vaatlemine
Valguse kustutamine valguse poolt mingis ruumipunktis ei tähenda valgusenergia muundumist teisteks energialiikideks ega energia jäävuse seaduse rikkumist.
Difraktsiooni ja interferentsi jälgimise tingimused
Laineid , mille kuju ei tohi aja jooksul muutuda nimetatakse koherentseteks laineteks ,mis interferentsi korral liituvad.
Lainete mittekoherentsus on tingitud kas lainepikkuste erinevustest või erineva kestusega pausidest lainetes.
Valguslainet,mis aatomist väljub nimetatakse lainejadaks.
Laser kiirgab koherentseid valguslaineid.
Difraktsiooni või interferentsi jälgimiseks peavad valguslained olema koherentsed .
Valguse murdumine
Seaduspärasus annab üldise ettekujutuse,kas ühe füüsikalise suuruse (põhjuse) muutumine kutsub esile mingi teise suuruse (tagajärje) suurenemise või vähenemise.
Seadus näitab aga, kuidas üks suurus muutub teise suuruse muutudes.
Valguse murdumisel muutub valguse lainepikkus .
Murdumisseadus- langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on kahe antud keskkona jaoks jääv suurus.
Absoluutne ja suhteline murdumisnäitaja
Antud keskkonna murdumisnäitajat vaakumi suhtes nimetatakse selle keskkonna absoluutseks murdumisnäitajaks . Seda saab leida valemist na =c/ v ,kus v on valguse kiirus keskkonnas.
Suhteline murdumisnäitaja näitab teise keskkonna (selle kuhu laine läheb ) absoluutse murdumisnäitaja suhet esimese keskkonna (selle ,kust laine tuleb) absoluutsesse murdumisnäitajasse.
Suhtelist murdumisnäitajat saab leida seostest :
Ns =v1/v2 =n2/n1
Ainete suhtelised murdumisnäitajad õhu suhtes on praktiliselt võrdsed nende absoluutsete murdumisnäitajatega.
Valguse dispersioon
Aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest ( või sagedusest) nimetatakse dispersiooniks.
Vikerkaar koosneb 7-st värvusest : punasest,oranzist,kollasest,rohelisest,helesinisest ,sinisest ja violetsest. Seda värvilist riba hakkas Newton nimetama spektriks.
Valguse spekter näitab,millistest komponentidest liitvalgus koosneb.
Prisma ei muuda valget valgust ,vaid lahutab selle koostisosadeks,mille liitmisel saab taastada valge värvuse.
Aine murdumisnäitaja on seda suurem, mida väiksem on valguse lainepikkus.
Peaagu kõigi ainete murdumisnäitaja väheneb valguse lainepikkuse suurenedes.
Vikerkaar
Vikerkaar tekib siis,kui kusagil sajab vihma ja päike paistab. Selleks ,et vikerkaart näha,peame olema päikese ja vihmapilve vahel,nii et päike jääks meile seljataha.
Vikerkaar tekib sellepärast,et valguslained murduvad ja peegelduvad vihmapiiskades.
Spektraalaparaadid ja spektrid
Spekter näitab valguse intensiivsuse jaotust lsinepikkuste või sageduste järgi.
Spektraalaparaadi põhiosaks on prisma või difraktsioonivõre.
Prismas toimub valguse dispersioon ehk erineva värvusega valgusvihud hakkavad levima erinevais suundades.
Spektrite liigid
Ainete kiirgust iseloomustavad kiirgusspektrid ,mida võib jaotada 2-ks liigiks: pidev- ja joonspektriteks.
Pidevspekter on selline, kus on esindatud kõik lainepikkused ning selles pole tühje kohti. Pideva spektri annavad kõrge temperatuurini kuumutatud tahked kehad ja vedelikud ning tihedad hõõguvad gaasid. Pideva spektri kuju oleneb aine temperatuurist.
Joonspekter koosneb erivärvilistest joontest tumedal taustal. Neid jooni nimetatakse kiirgusjoonteks. Joonspektri annavad kõik ained gaasilises olekus madalal rõhul (nt elavhõbedaaurudega kvartslamp) .
Neeldumise olenevust valguse lainepikkusest kirjeldab neeldumisspekter , mis näitab millise lainepikkusega valguslaineid antud aine neelab.
Spekrianalüüsiks nimetatakse aine keemilise koostise kindlakstegemist selle kiirgus- või neeldumisspektri järgi.
Valgus kui footonite voog
M. Planck -i püstitatud teooria kohaselt valgus ei kiirgu aatomeist lainena, vaid energiaportsjonite, kvantide kaupa. Valguse kvanti hakati nimetama footoniks.
E =h f
Kus h on konstant ,h =6,6 x 10-34 J-s . Seda konstamti tuntakse Plancki konstandina.
Fotoefekt
Fotoefektiks nimetatakse elektronide väljalöömist ainest valguse toime. Fotoefektile andis seletuse A. Einstein , kes väitis, et valguskvant saab neelduda ainult tervikuna . See tähendab, kui elektron neelab footoni siis elektroni energia suureneb täpselt hf võrra. Fotoefektil kehtib seega valem hf =A+mv2 / 2
Fotovoolu tugevus oleneb valguse intensiivsusest ja on seda suurem, mida suurem on intensiivsus.
Piirsagedust või lainepikkust, mille puhul footoni energia on võrdne elektroni väljumistööga nimetatakse fotoefekti punapiiriks.
Footonid
Footoni energia on määratud talle vasava laine sagedusega.Footonil,nagu igal osakesel on mass. Erinevalt teistest osakestest pole footonil seisumassi,st ta ei saa eksisteerida paigalolekus. Footoni massi arvutamine : E=mc2
Footoni, nagu iga liikuva osakese impulss on määratud tema massi ja kiiruse korrutisega p=mc
Valguse dualistlik käsitlus
Laineteooria kohaselt võib valgust käsitleda kui elektromagnetlainet, mis koosneb kahest komponendist –elektri ja magnetväljast.
Valguse laine- ja kvantteooriad ei ole vastandlikud,nad täiendavad üksteist.
Suurema sagedusega elektromagnetkiirgus sarnaneb rohkem osakeste voole,väiksema sagedusega kiirgus aha lainele.