Füüsikalise maailmapildi konspekt (0)

Homogeenseks nimetatakse elektrivälja, mille korral väljatugevuse vektor on 
kõigis ruumi punktides ühesugune nii pikkuselt kui suunalt. Sellise elektrivälja 
tugevus kondensaatoris on võrdeline kondensaatori ühe plaadi laenguga. 
Väljatugevus on ka pöördvõrdeline ühe plaadi pindalaga ja plaatidevahelise aine 
dielektrilise läbitavusega. Üks amper meetri kohta on sellise magnetvälja tugevus, mida tekitab oma 
tsentris ringjuhe kui voolutugevus selles on 1 amper ja selle süsteemi diameeter 
on 1 meeter. Elektromagnetilise induktsiooni seadus väidab, et kontuuris tekkiv induktsiooni 
elektromotoorjõud on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega kontuuris. Lenzi
reegel väidab, et induktsioonivool toimib alati vastupidiselt induktsiooni esile 
kutsuvale põhjusele. Lenzi reeglit väljendab miinusmärk induktsiooniseaduses. Kihiline elektronkate kujuneb elektronide lisandumisel elektronkattesse nii, et 
nende energia oleks minimaalne ja tõrjutusprintsiibi nõue oleks täidetud. Kihi 
numbriks tuuma poolt lugedes on peakvantarv n, ühte elektonkihti saab kuuluda 
maksimaalselt 2n2 elektroni. Radioaktiivse kiirguse energiat, mis neeldub ühikulise massiga ainekoguses, 
nimetatakse kiirguse doosiks. Selle suuruse SI-ühikuks on 1 grei ehk džaul 
kilogrammi kohta, ühiku tähis on Gy. Valguse dispersioon mingis aines on selle aine murdumisnäitaja sõltuvus valguse 
lainepikkusest või sagedusest. See nähtus on põhjustatud elektromagnetlainete 
vastastikmõjust aines võnkuvate laetud osakestega, milleks võivad olla kas 
vabad elektronid, seotud elektronid või ioonid. Dualismiprintsiibi arvestamisel väidab määramatuse seos impulsi ja koordinaadi 
vahel, et kui objekti lainepikkus on täpselt teada, siis ei saa rääkida objekti 
asukohast, sest kogu ruum on objekti leiulainet täis.  Tunnelefektiks nimetatakse mikroosakese läbiminekut potentsiaalibarjäärist. See 
barjäär on makrokeha jaoks läbimatu sein, milles toimub osakese leiulaine 
amplituudi kahanemine. Kui sein on piisavalt õhuke, siis võib osake mingi 
tõenäosusega minna seinast läbi. Pooljuhi keelutsooni laius on minimaalne elektroni ja augu paari tekitamiseks ehk 
ühe keemilise sideme katkestamiseks vajalik energia. Aine joonpaisumistegur on suurus, mis näitab, kui suur on sellest ainest koosneva
keha pikkuse suhteline muutus temperatuuri tõusmisel 1 kraadi võrra. Adiabaatiliseks nimetatakse protsessi, mille käigus ei toimu gaasi soojusvahetust 
väliskeskkonnaga. Kui gaasi ruumala väheneb, siis gaasi temperatuur sellises 
protsessis suureneb. Küllastunud auruks nimetatakse aine olekut, mille korral aurustumine ja 
kondenseerumine on omavahel tasakaalus. Magnetvoog on füüsikaline suurus, mis näitab, kuivõrd magnetvälja jõujooned 
läbivad mingit pinda. Selle suuruse arvutamisel tuleb omakorda korrutada 
magnetinduktsioon, pinna pindala ning koosiinus nurgast pinna normaali ja 
magnetvälja suuna vahel.


Üks farad on sellise kondensaatori mahtuvus, mille ühele plaadile tuleb anda 
ühikuline laeng selleks, et plaatide vahel tekiks ühikuline pinge. Mitmeelektronilise aatomi korral määrab peakvantarv n elektroni keskmise 
kauguse tuumast. Peakvantarvu kolm vähimat väärtust on: 1, 2 ja 3. Radioaktiivse kiirguse üks põhiliik on gammakiirgus, mis koosneb ülisuure 
energiaga footonitest. Kasutades poolestusaega T, võib radioaktiivse lagunemise 
seaduse esitada kujul, milles radioaktiivsete tuumade esialgset arvu korrutatakse
suurusega 2-t/T. Elektromagnetlainete skaalal paiknevad sageduse suurenemise (lainepikkuse 
kahanemise) järjekorras (võib olla ka teistpidi küsitud) 1) raadiolained 2) infravalgus ehk soojuskiirgus 3) nähtav valgus 4) ultravalgus ehk ultravioletne kiirgus 5) röntgenikiirgus 6) gammakiirgus  Sisefotoefekti korral tekib neelduva footoni energia arvel pooljuhis elektron-auk-
paar. Pooljuhi elektrijuhtivus seeläbi suureneb. Elektron väljub vaid keemilisest 
sidemest, aga mitte kehast. Kvantmehaanika tõlgendused on erinevad vastused küsimusele: “Millisel hetkel 
saab tõenäosuslik (juhuslik) võimalikkus tegelikkuseks?“. Bohri kontseptsioon ehk
Kopenhaageni tõlgendus ütleb, et füüsikalise reaalsuse tekkimisel osaleb ka 
vaatleja ise. Võimalikkus saab tegelikkuseks vaatluse hetkel. Luminestsents on optiline kiirgus, mille tekkeks vajalik energia ei tule 
soojusliikumisest. Selle energia andmist kiirgavale kehale nimetatakse 
vaadeldava kiirguse ergastamiseks. Erinevalt tavalisest arvutist töötleb kvantarvuti kvantbittides (qubit) esitatud 
infot. Kvantbitt on reeglina põimolekus. Kui tavaline arvuti otsib ainsat õiget 
vastust, siis kvantarvuti otsib tõenäoseimat vastust. Molekulide soojusliikumise mikroparameeter on soojusliikumise keskmine 
kineetiline energia. Sellele vastav makroskoopiline suurus ehk termodünaamiline 
olekuparameeter on absoluutne temperatuur, tema üldlevinud tähis on T ja SI-
ühik on 1 kelvin, ühiku tähis K. Aine erisoojus näitab, kui suur soojushulk tuleb anda massiühikule sellele ainele, 
et suurendada selle temperatuuri ühe ühiku võrra. Erisoojuse SI-ühik on dzaul 
kilogrammi ja kelvini kohta, ühiku tähis on J/kg*K. Kriitiliseks nimetatakse temperatuuri, millest kõrgemal saab aine olla ainult 
gaasilises olekus.


Elementaarlaenguks nimetatakse vähimat looduses sõltumatult esinevat 
elektrilaengu väärtust. Prootonil on laeng +e, elektronil -e. d-, s-, ja b- kvarkidel 
on elektrilaeng -1/3 e; u-, c- ja t- kvarkidel aga +2/3. Magnetvälja tugevus iseloomustab keskkonnast sõltumatult voolu võimet 
tekitada magnetvälja. Vaakumis on magnetinduktsioon magnetiline läbitavus 
korda väiksem kui aines. Üks henri (1H) on sellise juhi induktiivsus, milles voolutugevuse muutumine 
kiirusega 1 amper ühes sekundis tekitab endainduktsiooni elektromotoorjõu 1 
volt. Valikureeglid määravad aatomi kvantarvude muutumise siirdel. Nad väljendavad 
impulsi jäävuse seadust.  Tuuma seoseenergiaks nimetatakse energiat, mis on vajalik selleks, et tuuma 
lõhkuda üksikuteks nukleonideks. Einsteini valemi E=mc2 kohaselt on 
seoseenergia massidefekti ja absoluutkiiruse ruudu korrutis. Valgus polariseerub kas peegeldumisel ja murdumisel või kaksikmurdumisel. Füüsikalise ettemääramatuse kirjeldamisel näitab Plancki konstant lõtku suurust. 
Näiteks kui objekti x-koordinaat on teada täpsusega 1 m, siis võib objekti impulss
saada x-telje suunalise prognoosimatu juurdekasvu, mis on suurusjärgus 10-34 
kg*m/s. Dispersiooniseos on osakese-mudelis objekti energia sõltuvus objekti impulsist. 
Lainemudelis on see aga objektiga kaasneva laine nurksageduse sõltuvus objekti 
lainearvust. Dispersiooniseose tuletis määrab objekti kiiruse. pn-siire on pooljuhi piirkond, milles üks juhtivustüüp asendub teisega. n-
piirkonnas on enamus-laengukandjateks elektronid, p-piirkonnas aga augud. Üks 
seonduvatest rakendustest on fotorakk. See on seade, mis ventiil-fotoefektil 
muundab valguse energiat elektrienergiaks. Aine mingi koguse siseenergiaks nimetatakse aine osakeste summaarset 
energiat nende vastastikusel liikumisel ja mõjutusel. Ideaalgaasi korral on see 
suurus alati võrdeline gaasi temperatuuriga. Hapniku molaarmass on vesiniku molaarmassist 16 korda suurem. Hapniku ja 
vesiniku segus on samal temperatuuril vesiniku molekulide ruutkeskmine kiirus 
hapniku molekulide vastavast kiirusest 4 korda suurem. Soojusmasin on seade, mis võtab soojendilt soojushulga Q1, muundab osa sellest 
kasulikuks tööks ning annab ülejäänud osa Q2 ära jahutile. Soojusmasina 
kasutegur avaldub valemiga n=(Q1-Q2)/Q1 1 elektronvolt on töö, mida teeb elektriväli 1 elementaarlaenguga osakese 
viimisel ühest punktist teise, kui pinge nende punktide vahel on 1 volt. See 
suurus on võrdne nii mitme džauliga, kui mitu kulonit on 1 elementaarlaeng. Üks veeber (1 Wb) on magnetvoog, mis läbib magnetväljaga risti paiknevat ja 
ühikulise pindalaga pinda, kui magnetinduktsioon selle pinnal on 1 tesla.


Mitmeelektronilise aatomi korral määrab kõrval- ehk orbitaalkvantarv l elektroni 
orbitaalse impulsimomendi vektori pikkuse. Orbitaalkvantarvu suurim võimalik 
väärtus on n-1, kus n on peakvantarv. Radioaktiivse kiirguse üks põhiliik on beetakiirgus, mis koosneb suure energiaga 
elektronidest. Kasutades antud nukliidi keskmist eluiga ehk lagunemise 
ajategurit, mille tähiseks on kreeka täht tau, võime me radioaktiivsete tuumade 
arvu ajahetkel t avaldada korrutades tuumade arvu alghetkel suurusega e-t/tau. Kaksikmurdumine on nähtus, mille korral valguse üleminekul ühest keskkonnast 
teise tekib 2 valguslainet, mis levivad erinevate kiirustega. Need lained on 
polariseeritud ristuvates tasandites. Kaksikmurdumist põhjustab murdva aine 
anisotoopia – elektriliste ja optiliste omaduste sõltuvus suunast. Tunnelefektiks nimetatakse mikroosakese läbiminekut potentsiaalibarjäärist ehk 
seinast, milles toimub osakese leiulaine amplituudi eksponentsiaalne 
vähenemine. Fermionid on poolarvulise spinniga osekesed. Alusfermionide spinni saab 
iseloomustada impulsimomendiga, mille arvväärtus on ½ taandatud Plancki 
konstanti. Fermioni spinnkvantarvu muutumine väärtuselt +1/2 kuni väärtuseni -
1/2 tähendab spinni suuna muutumist eelnevale vastupidiseks. Gaasi molekul koosneb ühest aatomist. Selle gaasi moolsoojus jääval ruumalal on
3/2 R ja jääval rõhul 5/2 R kus R on universaalne gaasikonstant. Kui aga gaasi 
molekul koosneb kahest aatomist, siis selle gaasi moolsoojus jääval ruumalal on 
5/2 R ning jääval rõhul 7/2 R. Aine ruumpaisumistegur näitab, kui suur on sellest ainest koosneva keha 
ruumala suhteline muutus kui keha temperatuur suureneb ühe ühiku võrra. 
Ruumpaisumisteguri SI-ühikuks on 1 pöördkraad, ühiku tähis 1/K. Termodünaamika II printsiip väidab, et soojust ei saa kunagi muuta täielikult 
tööks või siis, et välisjõudude puudumisel saab süsteemi entroopia vaid 
suureneda. Vedelik keeb kui tema küllastunud auru rõhk on saanud võrdseks välisrõhuga. 
Siis tekivad kogu vedeliku ruumalas mullid ja nad jõuavad ka pinnale. Elektrivälja kahe punkti vaheline pinge näitab, kui suure töö teeb väli positiivset 
ja ühikulist laengut omava keha viimisel ühest punktist teise. SI-ühik 1 volt. Üks tesla on sellise magnetvälja induktsioon, milles väljaga risti paiknevale 
juhtmele pikkusega 1 meeter ja vooluga 1 amper mõjub jõud 1 njuuton. Gaussi seadus elektrivälja kohta väidab, et elektrinihke voog läbi kinnise pinna 
võrdub selle pinnaga piiratud laengute algebralise summaga. Magnetkvantarv määrab elektroni orbitaali asendi ruumis antud lainetüübi jaoks. 
Magnetkvantarv ml näitab, kui suur on elektroni orbitaalse impulsimomendi 
vektori projektsioon Iz aatomile mõjuva magnetvälja suunale z, mõõdetuna 
ühikutes Plancki nurkkonstant. Biodoos näitab radioaktiivse kiirguse bioloogilist toimet. Biodoosi ühikuks on 1 
siivert. Röntgen-, gamma-, ja beetakiirguse korral vastab doosile 1 Gy biodoos 1 
Sv. Neutron- ja alfakiirguse korral vastab aga doosile 1 Gy biodoos 3-10 Sv.


Valguse interferents on valguslainete liitumine, mille tulemusena toimub lainete 
energia ümberjaotumine ruumis. Kindla lõpptulemusega võivad interfereeruda 
vaid koherentsed lained. Laser on seade stimuleeritud kiirguse saamiseks. Laseri korral tekitatakse 
pöördhõive optilisse resonaatorisse paigutatud aines. Resonaator koosneb kahest
peeglist, millest üks on osaliselt läbilaskev. Kvantarvuti on arvuti, mis töötleb kvantbittides esitatud infot. Kvantarvuti 
rakendamisel ei otsita kindlat vastust, vaid tõenäoseimat vastust. Ideaalgaasi molekulide keskmine kineetiline energia on molekulide 
soojusliikumist kirjeldav mikroskoopiline suurus, millega võrdeline 
makroskoopiline suurus ehk gaasi olekuparameeter on temperatuur. Selle 
suuruse SI ühikuks on kelvin. Aine moolsoojus näitab, kui suur energia tuleb anda ühele moolile ainele selleks, 
et tõsta aine temperatuuri ühe ühiku võrra. Moolsoojuse SI-ühik on džaul kelvini 
ja mooli kohta, tähis J/(mol*K). Gaasi olekuparameetrid: rõhk, vaadeldava gaasikoguse ruumala, temperatuur. 
Lisaks entroopia, ühik J/K. Mehaanilise süsteemi vabadusastmete arvuks nimetatakse süsteemi liikumist 
kirjeldavate sõltumatute koordinaatide arvu, mida ei saa esitada teiste 
koordinaatide kaudu. Superpositsiooni printsiip väidab, et kehade süsteemi väljatugevuse leidmiseks 
tuleb süsteemi kuuluvate kehade väljatugevused liita. See tuleneb asjaolust, et 
väljaosakestel ei ole vajadust personaalse ruumi järele. Elektromotoorjõud on suurim pinge, mida antud vooluallikas on suuteline 
tekitama ehk kõigi vooluringis esinevate pingete summa. SI-ühik 1 volt. Kogu voolu seadus ütleb, et kui meil on vaja leida magnetvälja tugevust mingil 
kinnisel joonel, siis peame jagama magnetvälja põhjustava voolutugevuse selle 
joone pikkusega. Magnetvälja tugevuse SI-ühik on amper meetri kohta. Orbitaaliks nimetatakse elektroni leiulaine kuju aatomis. Kui orbitaalkvantarv l=1,
siis on tegemist p-orbitaaliga, kui l=2, d-orbitaaliga. Olekute kidumiseks 
nimetatakse olukorda, mil erinevates olekutes elektronidel on sama energia. Tuuma eriseoseenergiaks nimetatakse seoseenergiat 1 nukleoni kohta. Suurim 
seoseenergia on keskmise massiga tuumadel. Energeetiliselt kasulikud 
tuumareaktsioonid on kergete tuumade liitumine ja raskete tuumade 
lõhustumine. Polarisatsioonitasandi pöördumine on nähtus, mille korral lineaarselt 
polariseeritud valguslaine kaks ring-polariseeritud komponenti levivad aines veidi
erinevate kiirustega. Aineid, mis pööravad valguse polarisatsioonitasandit 
nimetatakse optiliselt aktiivseteks. Välisfotoefekti korral lööb valgus metalli pinnast välja elektrone. Välisfotoefekti 
kirjeldab Einsteini valem, mille kohaselt kvandi energia läheb väljumistöö 
tegemiseks ja elektronile kineetilise energia andmiseks.


Mikroosakese kvantmehaanilise leiulaine amplituud A võrdub tõenäosuse 
tihedusega, mille saame, kui jagame omavahel tõenäosuse osakese 
paiknemiseks ruumi mingis osas ja selle osa ruumala. Bosonid on täisarvulise spinniga osakesed. Enamasti on nad välja vähimad 
osakesed. Vastastikmõjusid vahendavaid bosoneid nimetatakse sageli ka 
vaheosakesteks. Gaasi molekul koosneb kolmest aatomist, mis ei paikne ühel sirgel. Selle gaasi 
moolsoojus jääval ruumalal on 3R ja jääval rõhul 4R, kus R on universaalne 
gaasikonstant. Kaks keha on termodünaamilises tasakaalus kui soojus ühelt teisele ei lähene, 
ehkki võiks minna. Sellistel kehadel on sama temperatuur. Universaalne gaasikonstant näitab tööd, mida teeb 1 mool ideaalgaasi, paisudes 
isobaariliselt nii palju, et tema temperatuur tõuseb 1 K võrra. Samas võrdub see 
suurus 1 mooli ideaalgaasi jaoks suhtega rõhk korda ruumala jagatud absoluutse 
temperatuuriga.


VASTASMÕJUD Elektromagnetiline mõju. Ei rakendata atomistlikku printsiipi. Joonisel tähistatud 
suuruste vahel valitseb seos F=K*I1*I2*l/d. Selle seose avastas Ampere. Elektromagnetiline mõju. Ei rakendata atomistlikku printsiipi. Joonisel kujutatakse
elektromagnetlaine levimist. Seda nähtust ennustas esimesena teoreetiliselt 
Maxwell. Elektromagnetiline mõju. Ei rakendata atomistlikku printsiipi. Joonisel toodud 
kõverjooni nimetatakse välja jõujoonteks. Need võttis esimesena kasutusele 
Faraday. Elektromagnetiline mõju. Rakendatakse atomistlikku printsiipi.  e- - elektron e+ - positron gamma – footon Joonise parempoolses osas kirjeldatud protsessi nimetatakse paari tekkeks.


Gravitatsiooniline mõju. Ei rakendata atomistlikku printsiipi. Joonisel toodud 
kõverjoonte abil kujutatakse aegruumi kõverdumist. Sellise käsitluse võttis 
esimesena kasutusele Einstein. Gravitatsiooniline  vastasmõju. Ei rakendata atomistlikku printsiipi. Joonisel 
toodud seost nimetatakse gravitatsiooniseaduseks. Selle seose avastas Newton. Nõrk vastasmõju. Rakendatakse atomistlikku printsiipi. u – u kvark d – d kvark W- - W—boson -ve - elektron-antineutriino e- - elektron


Nõrk mõju. Rakendatakse atomistlikku printsiipi. u – u kvark d – d kvark W- - W boson ve – elektronneutriino e+ - positron Tugev mõju. Rakendatakse atomistlikku printsiipi. k – kvark g – gluuon Vasakpoolse joonise parempoolses osas kirjeldatud protsessi nimetatakse kvark-
antikvark paari tekkeks. Tugev mõju. Rakendatakse atomistlikku printsiipi. u – u kvark d – d kvark g – gluuon p – punane kvark s – sinine kvark ps- - punane antisinine gluuon