Piir mikro ja makromaailma vahel. Mikromaailm-aatomite ja molekulide ja nende koostisosade (elementaarosakeste) maailm.Makromaailm-see,mida vahetult pakuvad aistingud ja tajud,teravdatud ja täiustatud mikroskoobi või teleskoobi abil.Viimane piir,mida on silmaga näeb-Valguskiir.0,5ym.Mikromaailmas kehtivad teistsugused füüsikaseadused.Spektromeetri ehitus.Spektrite liigid. Uurides aatomitest kiirguva valgusespektrit,saame infot ka aine aatomite kohta.Valguse spekter näitab valguse intensiivsuse jaotust lainepikkuste või sageduste järgi. Spektraalaparaadi põhiosax on prisma või difraktsioonivõre.Seal eralduvad erinevate lainepikkustega valguslained üksteisest.Uuritav valgus suunataxe aparaadi ossa,mida nim koolimaatorix(toru,mille ühes otsas sisenemispilu,teises koondav lääts).Valgusallikaks pilu,mille kaudu valgus siseneb spektraalaparaati.Pilu asub läätse fookuses,kollimaatorist väljub paralleelne valgusvihk,mis suunataxe prismale.Prism...
Seisulainetes tekivad võnkumised sõlmede vahele. Lained levivad keele kinnitusteni ja peegelduvad sellelt, tekitades interferentsi, mis omakorda tekitab nn. seisulained. Saavad tekkida ainult kindla pikkusega seisulained, mille pool lainepikkust mahub täisarv kordi keele pikkusele. Kõik teised võnkumised summutatakse kiiresti. Seisulained makromaailmas on oma diskreetsete väärtustega samuti hüppeliselt muutuvad füüsikalised protsessid. See moodustab silla mikro- ja makromaailma vahel. Kokkuvõte Aatomite kiirgus- ja neeldumisspektrid on joonspektrid, seega võib aatom energiat omandada ja loovutada kindlate portsjonite kaupa. Spektrijoonte asetuses on kindlad korrapärad Vesiniku aatomi spektrijooned paiknevad koonduvate jadade seeriatena. Kõiki seeriaid kirjeldab Balmeri-Rydbergi valem. Kui elktron põrkus elavahõbeda aatomiga suurenes viimase energia 7.8 * 10astmel -19 võrra. Missuguse sageduse ja lainepikkusega elektromagnetlained kiirgab aatom, üleminekul
allapoole,Soojus kandub alati kuumemalt kehalt jahedamale Tõrjutuse printsiip- kaks veejuga ei saa teineteist segamatult läbida. Superpositsiooniprintsiip- mille järgi väljad üksteist ei sega ja nende mõjud liituvad, nimetatakse superpositsiooniprintsiibiks. Absoluutkiiruse printsiip- puhtalt väljalised objektid nagu valgus liiguvad mistahes aineliste objektide suhtes alati absoluutkiirusega. Absoluutkiiruseks on valguse kiirus vaakumis. Klassikaline ja kaasaegne füüsika- *Seda makromaailma kirjeldavat füüsikat, mille aluseks said Newtoni sõnastatud mehaanikaseadused, nimetatakse klassikaliseks füüsikaks. *Kaasaegne füüsika koosnebki kahest suurest teooriast -- mikromaailma kirjeldavast kvantmehaanikast ning aega ja ruumi käsitlevast relatiivsusteooriast Klassikaline ja kaasaegne füüsika - Klassikaline füüsika uurib makromaailma, kaasaegne aga mikro- ja megamaailma. Relativistlikud efektid- Aja aeglustumine (liikuja suhtes ja paigalseisva
Teised vastastikmõju liigid Vastastikmõju liigid Gravitatsiooniline vastastikmõju Elektromagnetiline vastastikmõju Tugev vastastikmõju Nõrk vastastikmõju Gravitatsiooniline vastastikmõju Gravitatsiooniline vastastikmõju on makromaailma suurte kehade kooshoidmiseks. Nt: planeete hoiab päikese ümber tiirlemas gravitatsiooniline vastastikmõju. James Clerk Maxwell (1831-1879) Ta näitas et tõmbumisel ja tõukumisel pole tegemist kahe eraldi mõjuliigiga. Elekter ja magnetism on omavahel tihedalt seotud, nad on ühesuguse olemusega. Seega saab rääkida ühest suurest vastastikmõjust elektromagnetilisest
Selle põhjuseks on fakt, et (erinevalt elektromagnetilisest vastasmõjust) tekitab gravitatsiooniline vastasmõju ainult tõmbejõudu. Kuigi elektromagnetiline vastasmõju on gravitatsioonist 1036 korda tugevam, siis tavaliselt on makroskoopilised kehad elektriliselt neutraalsed. See tähendab, et nende koostiseks olevates aatomites on positiivse elektrilaenguga prootoneid ja negatiivse laenguga elektrone täpselt ühepalju ja keha ise on kokkuvõttes elektriliselt neutraalne ning makromaailma mastaabis elektromagnetilises vastasmõjus ei osale. Gravitatsioonilise vastastikmõju kandja on gravitatsiooniväli, mida põhjustab aine olemasolu. Kvantgravitatsiooni teooria alusel on gravitatsioonivälja vahendav osake graviton, kuid siiamaani pole füüsikud selle osakese olemasolu veel tõestada suutnud.
9. Mis on sisemine ja väline nähtavushorisont? Sisemine nähravushorisont on teadmiste piir liikumisel piki mõõtmete skaalat üha väiksemate objektide poole, välimine nähtavushorisont on on teadmiste piir liikumisel piki mõõtmete skaalat üha suuremate objektide poole 10. Mis on füüsika ülesanne inimkonna nähtavushorisontide kujunemisel? Nihutab edasi inimkonna nähtavushorisonte, mida rohkem me uurime ja eksperimenteerime 11. Mis moodustab makromaailma? Makromaailma kehtivaid füüsikaseadusi võime me uurida nägemismeelega vahetult hoomatavate katsete abil 12. Mis moodustab megamaailma? Moodustavad inimesest mõõtmete poolest palju suuremad objektid 13. Mis moodustab mikromaailma? Moodustavad inimesest mõõtmete poolest palju väiksemad objektid 14. Mõõtühikute teistendamine.... 1 m = 10 dm = 100 cm = 1000 mm 1 m² = 100 cm · 100 cm = 10 000 cm² 1 m³ = 100 cm · 100 cm · 100 cm = 1 000 000 cm³
ELEKTRONI VAADELDAKSE PUNKTMASSINA, SETS SUURUS POLE TÄHTIS Prootonid + neutronid = nukleonid Tuumas pos prootonid ja neutraalsed neutronid ELEMENTAARLAENG kõige väiksem laeng looduses u. 1,6 * 10 astmes -19 C Laenguarv Z on kõige tähtsam aatomit isel suurus. Z = elemendi järjek nr = prootonite arv = elektronide arv Planetaarmudeli vastuolu ringjooneliselt liikuvad objektid kiirendavad ja kaotavad energiat. MIKROMAAILMAS KEHTIVAD SEADUSPÄRASUSED, MIS EI SOBI MAKROMAAILMA Postulaadid (Bohr) 1. aatom omab kindla energiaga ajas muutumatuid olekuid ( st et elektronid saavad olla vaid kindlatel orbiitidel) 2. aatom kiirgab või neelab valguskvandi vaid siirdel ( kui läheb üle ühelt tasemelt teisele) Madalamalt tasemelt kõrgemale e eemaldub tuumast neeldub Kõrgemalt madalamale tasemele e läheneb tuumale kiirgab Seleta seost hf = Ek Em : elektroni üleminekul krgemalt orbiidilt madalamale kiirgab aatom valguskvandi energia Ergastamine
tegeleb looduse piirmiste struktuuritasemeega-kõige suuremate ja väiksemate objektidega. • Kuidas defineeritakse füüsikas vaatleja?Vaatleja on isik, kes saab ja töötleb infot maailma kohta. • Looduse struktuuritasemete skeem. nähtus→probleem→hüpotees→katse planeerimine→katse→katse andmed→andmeanalüüs→järeldus hüpoteesi kehtivuse kohta→seadus või seaduspärasus. Too näiteid, mis kuuluvad allpool toodud piiridesse! Makromaailma (1 μm < l < 1 Mm), kus l on objekti mõõde)-10 3m küla, 10 1 m suvila,10 –2m hernes,10 –1m õun,10 –3 liivatera Mikromaailma (l < 1 μm) -10 –8m viirus,10 –10m aatom,10 –18m elektronid ja kvargid, 10 –14m aatomituum Megamaailma (l > 1 Mm)-10 16m 1 valgusaasta, 10 7m maa läbimõõt, 10 9m päikeseläbimõõt,10 10m kaugus maast päikseni. • Selgita loodusteadusliku meetodi olemust! Loodusteadusliku meetodi all mõistetakse niisiis meetodi, mis seisneb
Soojus kandub alati kuumemalt kehalt jahedamale Tõrjutuse printsiip- kaks veejuga ei saa teineteist segamatult läbida. Superpositsiooniprintsiip- mille järgi väljad üksteist ei sega ja nende mõjud liituvad, nimetatakse superpositsiooniprintsiibiks. Absoluutkiiruse printsiip- puhtalt väljalised objektid nagu valgus liiguvad mistahes aineliste objektide suhtes alati absoluutkiirusega. Absoluutkiiruseks on valguse kiirus vaakumis. Klassikaline ja kaasaegne füüsika- *Seda makromaailma kirjeldavat füüsikat, mille aluseks said Newtoni sõnastatud mehaanikaseadused, nimetatakse klassikaliseks füüsikaks. *Kaasaegne füüsika koosnebki kahest suurest teooriast -- mikromaailma kirjeldavast kvantmehaanikast ning aega ja ruumi käsitlevast relatiivsusteooriast KAASAEGNE FÜÜSIKA FÜÜSIKA KLASSIKALINE FÜÜSIKA
Suhtelisteks osutuvad hoopis pikkus, aeg ja mass. Absoluutkiirus on suurim võimalik kiirus, millega levib väli ainelise objekti suhtes. See kiirus on kõigi vaatlejate jaoks üks ja sama (absoluutkiiruse konstantsuse printsiip). Valguse kiirus vaakumis ehk absoluutkiirus c = 299 792 458 m/s. Valguse kiirus on kõigi vaatlejate jaoks ühesugune. 5. Mis on klassikaline füüsika ja milline on kaasaegne füüsika. Klassikaliseks füüsikaks nimetatakse makromaailma kirjeldavat füüsikat, mille aluseks on Newtoni sõnastatud mehaanika seadused. Klassikalises füüsikas on liikumine suhteline ja mingi objekti kiirus on erinevate vaatlejate jaoks erinev. Samas aja kulgemine, kaugused ja kehade mõõtmed ning mass on kõikide vaatlejate jaoks ühesugused ega sõltu liikumisest. Aeg, ruum ja mass on klassikalises füüsikas absoluutsed. Kaasaegne füüsika ütleb kokkuvõtlikult, et kõik koosneb ainest ja väljast
mass. z- laenguarv- prootonite arv, jrk nr tabelis. Vahemaad aatomi osakeste vahel on ülisuured. Aatomid on väga püsiva struktuuriga. Planetaarmudeli vastuolu- elektron peab makroseaduse järgi pidevalt elektromagnetlained kiirgama, aga energia otsa ei saa. Kõik ringjoonelised kehad kiirgavad energiat. Energiat kiirates kaotab energiat ja peaks kukkuma tuumele peale. Tegelikult on stabiilsed ega kuku e. makroseadused ei kehti mikromaailmas. Mikromaailmas kehtivad seadused, mis ei sobi makromaailma. Bohri aatomiteooria postulaadid: statsionaarsete olekute postulaat Elektron võib aatomis liikuda ainult kindlatel statsionaarsetel orbiitidel. Selles olekus aatom ei kiirga. (Aatom omab kindla energiaga statsionaarseid ehk ajas muutumatuid olekuid) lubatud orbiitide postulaat ehk kvantreegel Aatom kiirgab või neelab energiat, kui elektron vahetab orbiiti. (Aatom kiirgab või neelab valguskvandi vaid siirdel- üleminekul ühest statsionaarsest olekust teise)
planeet Maa, millel me elame. Näiteks päike koosneb peamiselt vesinikust ja heeliumist. Need ained aga koosnevad omakorda aatomitest. Järelikult koosneb maailm galaktikatest, planeetidest, Kuust, Päikesest ja tähtedest. Mikromaailma haru alla kuuluvad asjad, mida me ei näe ega taju. Need osad on väga palju väiksemad kui inimesele nähtavad asjad. Sinna kuuluvad näiteks aatomid, algloomad, rakud jne. Neid asju saaksime me vaadelda näiteks mikroskoobiga. Makromaailma alla kuuluvad asjad, mida me näeme ja mis on meile katsutavad. Sinna kuuluvad näiteks inimesed meie ümber, autod, majad jne. Megamaailma alla kuuluvad väga palju suuremad asjad kui inimene ise ja mis ei ole hästi tajutavad. Näiteks planeedid ja päikesesüsteem. Järelikult koosneb maailm kindlasti mikro-, makro ja megamaailmast. Meie ümber on nii palju asju, et neid on võimatu kokku lugeda. Kõik need asjad on osake maailmast
kukkub allapoole jne) Tõrjutuse printsiip- ainelisi objekte ei saa üksteise sisse panna ( õuna ei saa pirni sisse panna) Absoluutkiirse printsiip- puhalt väljalised objektid nagu valgus liiguvad mistahes aineliste objektide suhtes alati absoluutkiirusega.( valguse liikumine- ei sõltu ka teistest) Superpositsiooni printsiip- väljad ei sega üksteist ja nende mõjud liituvad. (laserite läbimine üksteisest). Klassikaline füüsika uurib makromaailma nähtusi, aga relativistlik füüsika uurib aega ja ruumi. Massi ja energia samaväärsus: Einseteni teooria- mass ja energia on üks ja sama. Nad on ühe ja sama füüsikalise maailma-mateeria- kahe erineva avaldusvormi väljendused. Mass väljendab ainet ja energia väljendab väljasid. Valem: E=m*c(ruudus)
Soojusõpetus Soojusõpetus tegeleb: (molekulaarfüüsika ja termodünaamika) 1. Mateeria liikumise soojusliku vormiga. See on: · Soojuse üleminek ühelt kehalt teisele,soojuspaisumine ja muud makroskoopilised nähtused · Molekulide kaootiline ehk soojusliikumine 2. Molekulide liikumise iseloomu ja molekulidevahelise vastastikmõjuga Molekulaarfüüsika uurib soojusnähtusi mikromaailma baasil. Termodünaamika uurib soojusnähtusi makromaailma baasil. Molekulaarfüüsika alused Molekulaarfüüsika kirjeldab ainete omadusi tuginedes kolmele eeldusele: · Kõik ained koosnevad molekulidest · Molekulid on pidevas kaootilises liikumises / soojusliikumises · Molekulide vahel on vastastikmõju Aine omadusi kirjeldatakse parameetrite abil. Parameetriks on mingi füüsikaline suurus, mis kirjeldab aine omadusi või olekut. Parameeter erineb muutujast selle poolest, et muutuja võib omada suvalisi väärtusi
sest valgus on koondatud ühte punkti, ega haju ja see kahjustab kudesid kui liiga pikalt ühte kohta on suunatud. milline sarnasus on trepist alla veereva kuulikese energia ja kiirgava aatomi energia muutuste vahel? mõlema energia väheneb astme võrra. Mille poolest erineb pooljuhtide takistuse temperatuurist sõltuvus metallida omast? pooljuhtides kasvab juhtivus soojendes järsult, metallides soojendes kasvab takistus. miks tehakse füüsikas vahet mikro ja- makromaailma vahel? Klassikalise füüsika seadused ei kehti aatomisiseste protsesside korral. Miks osutus planetaarmudel vastuvõetamatuks? mitte aatomi, vaid ümber selle tuuma tiirlevad elektronid.Miks ei ilmne laineomadused näiteks kolmukübeme korral? EI TEA. Milline sisu on mõistel elektronpilv? Elektronide kiire liikumise tõttu tekkinud negatiivse laenguga pilv. Mida tähendavad kvantfüüsikas täpsuspiirangud? Osakest iseloomustavaid suuruste paare ei saa ühtaegu määrata suvalise täpsusega
Mikronähtused nähtused, mis toimuvad mikromaailmas Coulombi seadus kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laenguvahelise kauguse ruuduga Induktsioon E1=delta l / delta t Kvantteooria põhjustatud muutused maailmapildis *energia kiirgub vaid portsjonite kaupa; energiaportsjonit nim. kvandiks *klassikalise füüsika seadused ei kehti aatomisiseste protsesside korral; mikro- ja makromaailma seadused on erinevad *hakatakse kasutama analoogselt valguslainele oskussõna elektronlaine *elektroni liikumisseadust aatomis ei väljendata mitte koordinaatide ja kiiruse kaudu, vaid võnkesageduse ja amplituudi kaudu *kvantmehaanikas tunnustatakse klassikalise füüsika mõistete piiratust *kvantteoorias kaob elektrodünaamilisele maailmapildile iseloomulik aine ja välja vaheline ületamatu barjäär
korrutis.2)jõud-iseloomustab vastastikmõju tugevust. Seadused:1)Energia jäävuse seadus-engeria ei teki ega kao vaid muundub ühest liigist teise või kandub ühelt kehalt teisele.2)Newtoni II s.-kahele mõjuv jõud on võrdne keha massi ja kiiruse korrutisega. Kvantteooria põhj muutused maailmapildis -Energia kiirgub vaid portsjonite kaupa. Energiaportsjonit nim kvandiks. Klassikalise füsa seadused ei kehti aatomisiseste protsesside korral. Mikro-ja makromaailma seadused erinevad. Hakatakse kasut analoogselt valguslainele oskussõna elektronilaine. Elektroni liikumisseadust aatomis ei väljendata mitte koordinaatide ja kiiruse kaudu, vaid võnkesageduse ja amplituudi kaudu. Kvantmehaanikas tunnustatakse klassikalise füsa mõistete piiratust. Kvantteoorias tunnustatakse klassikalise füsa mõistete piiratust. Kvantteoorias kaob elektrodünaamilisele maailmapildile iseloomulik aine ja välja vaheline ületamatu barjäär.
Mördi osakesi - vastastikmõjude (jõudude) ülekandjaid - aga vahebosoniteks. Meid ümbritseva tavamateeria ehitamiseks läheb vaja vaid kolme elementaarosakest: u- ja d-kvarki ning elektroni. · Kvargid kombineeruvad kolmekaupa, moodustades prootoneid ja neutroneid · Prootonidest ja neutronitest koosnevad aatomituumad · Tuumad koos elektronidega ühinevad aatomiteks, viimased molekulideks · Aatomitest ja molekulidest koosnevad gaasid, vedelikud ja tahkised - silmaga nähtavad makromaailma komponendi Elementaarosakesed Niikaua kui on uuritud aine ehitust, on püütud leida kõige väiksemat jaotamatut osakest. Kunagi oli selleks aatom, mis tähendabki jagamatu. Siis selgus, et aatomisse kuuluvad elektronid ja positiivsed tuumad. Seejärel selgus tuuma koosseis : prootonid ja neutronid. Alati on neid kõige väiksemaid koostisosi nimetatud elementaarosakesteks. Nende mõõtmed on väiksemad kui kõige väiksem aatom. Tänapäevaks on selliseid osakesi kogunenud juba ligikaudu 400
sisse. Kui pista vett sisaldavasse anumasse mingi keha, siis vedeliku tase tõuseb. Põhjus- vesi ja keha ei saa üheskoos samas ruumiosas paikneda sellepärast tõrjub keha oma asukohast vee välja. Veejoad ei saa teineteist segamatult läbida. Mitteaineliste objektide puhul tõrjutuse printsiip ei kehti. 32.Selgita relativistliku füüsika peamist erinevust klassikalisest füüsikast * Klassikaline füüsika- makromaailma kirjeldav füüsika. Klassikaline füüsika kirjeldab makromaailma sellisena nagu me seda tavaelus tajume. Liikumine on suhteline, sest on erinevate vaatlejate jaoks erinev. Aeg, mass ja ruum on klassikalises füüsikas absoluutsed. * Laineliste objektide jaoks pole aga liikumine suhteline vaid absoluutsed- kaasaegne füüsika. Kaasaegne füüsika koosneb- kvantmehaanikast ja relatiivsusteooriast. Relativistliku füüsika järgi pole megamaailmas suurte kauguste ja ülisuurte kiiruste korral aeg, ruum ja mass enam absoluutsed.
Nt hapnik hoiab enda küljes vaid kaht vesinikku Molekuli mõiste keemias: aine väikseim osake, millel on selle aine keemilised omadused. Üksikul aatomil ei ole aine keemilisi omadusi! Molekuli mõiste füüsikas: aine koostisosake, mis on pidevas liikumises. Ühe ja sama aine kõik molekulid on absoluutselt eristamatud. Vee molekulid on ühesugused nii Marsil, taimedes, keemialaboris saadud vees, meie kehas jm. Üldiselt asuvad molekulid mikro- ja makromaailma vahel. Makromolekulidel võivad esineda juba teatud defektid. See annab neist moodustatud objektidele isikupära. Mikromaailmas kaob individuaalsus täielikult. Kui aatomid on võrdlemisi ühe suurusega, siis molekulide mõõtmed võivad suures plaanis erineda. Nt vee molekul on u 3,3 Å, aga elusorganismi makromolekulid võivad olla ligi 100000 Å. Samuti on erinevate ainete molekulid vägagi erineva massiga. Kaudselt on ka inimene oma tunnetusorganitega võimeline
Füüsika 123 1. Kust võiks tõmmata piiri mikro- ja makromaailma vahel? - Molekulide ja rakumõõtmete vahele. Suhteline, oleneb mida tahetakse uurida 2. Kirjelda planetaarset aatomimudelit koos suurusjärkudega mõõtmete kohta? - Keskel on positiivselt laetud tuum. Ümber tiirlevad negatiivselt laetud elektronid. Tuuma läbimõõt 10-13 cm ja aatomi läbimõõt on 10-8 cm 3. Mis kinnitab aatomite püsivust? - Elektron liigub kiirendusega ja seetõttu kaotab pidevalt energiat ning peaks kukkuma tuumale
Kontrolltöö nr 1 Nähtavushorisonte on 2: välimine ja sisemine nähtavushorisont. Välimine on vaatleja teadmiste piir, millest suuremaid ruumiosi ei suudeta teaduslikult kirjeldada. Sisemine on vaatleja piir, millest väiksemaid objekte me uurida ei suuda. Näiteks, minu kui vaatleja välimine nähtavushorisont on kosmos. Ma oskan rääkida planeetidest ja kosmosest. Sisemine nähavushorisont on aga aatom ja molekul. Looduses on erinevad struktuuritasemed. Makromaailma moodustavad kehad, mis ei erine inimesest mõõtmetelt enam kui miljon korda. Megamaailm on väga suurte mõõtmetega ehk üle ühe megameetri suured objektid, näiteks Maakera ja teised planeedid. Mikromaailm koosneb ühest mikromeetrist väiksematest molekulidest, aatomitest ja nende koostisosadest. Füüsika peamised uurimismeetodid on vaatlus, katse ja andmetöötlus. Tehakse vaatlusi, et saada loodusest infot läbi vaatleja kogemuse
Absoluutkiiruse printsiip seisneb selles, et väljalised objektid (nagu valgus) liiguvad mistahes aineliste objektide suhtes alati absoluutkiirusega (sõltumata aineliste objektide omavahelisest liikumisest). Absoluutkiiruseks on valguse kiirus vaakumis. Relatiivsusteooria Füüsika jaguneb kahek(klassikaline ja kaasaegne füüsika). Klassikalisele füüsikale panid aluse 17. Saj. Galileo Galilei a Isac Newton. Klassikaline füüsika räägib sellest, et maailm põhineb ainetel. Haldab makromaailma seadusi. 19. Saj lõpus olid teadlased veendunud, et kõik, mida füüsikas saab avastada, on avastatud. Kuid siis leiti Merkuuri probleem ja seda hakkas uurima Max Blanck. Kaasaegse füüsika loojaks peetaksegi Max Blancki, kes tõestas, et kuum valgus peab olema punane ning, et valguse sagedus on võrdne energiaga. E = h*f E-energia f-sagedus h-Blancki konstant Klassikalise füüsika järgi on ruum ja aeg absoluutsed e. muutumatud. Kaasaegse füüsika järgi aga suhtelised.
mistahes aineliste objektide suhtes alati absoluutkiirusega (sõltumata aineliste objektide omavahelisest liikumisest). Absoluutkiiruseks on valguse kiirus vaakumis. KLASSIKALINE FÜÜSIKA JA FÜÜSIKA KRIIS · Makromaailm, mis koosneb inimesega samas suurusjärgus mõõtmetega objektidest on vaatleja poolt tajutav ilma eriliste abivahenditeta. Makromaailm on see, mida me ümberringi näeme ning milles toimuvaid nähtusi tähele paneme. · Seda makromaailma kirjeldavat füüsikat, mille aluseks said Newtoni sõnastatud mehaanikaseadused, nimetatakse klassikaliseks füüsikaks · Füüsika arenes järjest kiirenevas tempos, kuni 20. sajandi alguses võimaldasid uued vaatlusmeetodid avastada objekte ja nähtusi, mida klassikaline füüsika enam seletada ei suutnud. Näiteks ei osatud põhjendada hõõguvate kehade poolt kiiratava valguse värvust, elektronide
· Kaob elektrodünaamilisele maailmapildile iseloomulik aine ja välja vaheline ületamatu barjäär. Mateeriaosakesed ja väljakvandid võivad vastastikku teineteiseks muunduda. · Võeti kasutusele kvant (energiaportsjon) ja footon (optilise kiirguse piirkonda kuuluv kvant). · Seisukoht: klassikalise füüsika seadused ei kehti aatomisiseste protsesside korral. Teisiti mikro- ja makromaailma seadused on erinevad, see tähendab seati kahtluse alla füüsikaseaduste universaalsus. · Energia kiirgub portsjonite kaupa. · Mateeriaosakeste leptonite ja kvarkide - vastastikmõju toimub igale väljale iseloomulike vaheosakeste, väljakvantide vahendusel. 1.4. Kaasaegne maailmapilt Kaasaegne maailmapilt kujunes välja 20. sajandi teisel poolel spinni jõudmisega statistilisse
Näiteks valguskiired on väljalised objektid ning kui üks valguskiir kohtub teisega, võime näha, et kummagi poolt tekitatud valguslaikselle tagajärjel ei muutu. Absoluutkiirus on valguse kiirus vaakumis ja selle väärtus on 300 000 km/s. Absoluutkiiruse printsiip väidab, et puhtalt väljalised objektid nagu valgus liiguvad mistahes aineliste objektide suhtes alati absoluutkiirusega. Valguse levimiskiirus ei sõltu valgusallika ega vaatleja liikumisest. Klassikaline füüsika on makromaailma kirjeldav füüsika, mille aluseks said Newtoni sõnastatud mehaanikaseadused. Makromaailm on kõik see mida enda ümber näeme ilma eriliste abivahenditeta. Makromaailm koosneb inimestega samas suurusjärgus mõõtmetega objektidest. Kaasaegne füüsika käsitleb aga valdkondi mida klassikaline füüsika seletada ei suuda ehk mikro- ja megamaailm. See uurib aatomeid ja mõõtmata ruumi. Kaasaegne füüsika koosneb kvantmehaanikast ja relatiivsusteooriast
tuumades radioaktiivsel lagunemisel) lainelisi omadusi? Siin on juba ühel kvandil niipalju energiat, et võib esile kutsuda märgatavaid efekte. Näiteks võib tuumareaktsioon tekkida nii neutroni, prootoni kui gammakvandi toimel. 5. Millises lainealas on aga elektromagnetvälja kvantidel nii lainelised kui korpuskulaarsed omadused? Valgusel, mille sagedus jääb gamma kiirguse ja raadiolainete vahele, on mõlemad omadused. 6. Millise maailma--mikro- või makromaailma seadused--ja miks kehtivad valguse jaoks? Et valgus tekib aatomite sees, siis on tegu mikromaailmaga, kus kehtivad teised seadused kui makromaailmas. Vasta küsimusele 1 lk. 104. R 19.05.2006 Arvestustöö Kvantoptika T 23.05.2006 Üldine kordamine. Praktikum. Ülesannete lahendamine. R 26.05.2006 Üldine kordamine. Praktikum. Ülesannete lahendamine T 30.05 Üldine kordamine. Praktikum. Ülesannete lahendamine R 02.06 Üldine kordamine. Praktikum. Ülesannete lahendamine. Hinnete panemine.
1)Kust võiks tõmmata piiri mikro- ja makromaailma vahele? Aatomituuma läbimõõdust kuni molekulide mõõtmeteni võime lugeda mikroks e. kordaja 10astmel-8. Raku mõõtmetest kuni Maa diameetrini võime lugeda makroks. Ehk kuni 10 astmel 7, 2)Millise katse tegi Rutherford koos oma õpilaste Marsdeni ja Geigeriga? Mida nad selle katsega uurisid? Nad kiiritasid kullalehekest raadiumikübemest kiirguvate alfa- osakestega. Nad uurisid aatomituuma. 3)Millised olid Rutherfordi katse olulised tulemused ja millised järeldused neist sai teha? Tulemuseks leidis rutheford, et positiivne laeng on koondunud tuuma. Järeldati, et Tuumad koosnevad + laenguga prootonitest ja laenguta, neutraalseist neutronitest. 4)Kirjelda planetaarset aatomimudelit koos suurusjärkudega mõõtmete kohta. See sarnaneb päikesesüsteemiga. Aatomi mõõtmed on umbes 10 astmel -10 m, tuuma omad umbes 10 astmel-15m. Teadlased käsitlevad elektroni punktmassina. 5)Kirjelda planetaarsest aato...
Aatomi tuum Aatomi tuum on mõõtmetelt suurusjärgus 1013 cm. Tuum on väga suure tihedusega. Oma olemuselt on tuum liitosake. Tuuma põhiline koostisosake on prooton (1913) Lisaks prootonitele on tuumas veel neutronid. (1932) nukleonid (lad k nucleus tuum) prootonid ja neutronid Tuuma laeng ja mass Prootoni laeng on positiivne ja võrdne elektroni laenguga Neutronil laengut ei ole Prootonite arv tuuma laeng. Võrdne järjenumbriga perioodilisuse tabelis. Tähistatakse täisarvuga Z Prootoni mass 1836,1 elektroni massi 1,6726 · 1027 kg Neutroni mass 1838,7 elektroni massi 1,6749 · 1027 kg Tuuma massiarv Prootonite ja neutronite koguarv on tuuma massiarv A (nukleonide koguarv) A A A = Z + N Z XN Z X Ühel keemilisel elemendil võib olla erineva massiarvuga tuumi. Neid nimetatakse isotoopideks Isotoobid Tuumi, mi...
b bottom 1/3 104 MEID ÜMBRITSEVA TAVAMATEERIA EHITAMISEKS LÄHEB VAJA VAID KOLME ELEMENTAAROSAKEST: U- JA D-KVARKI NING ELEKTRONI. Kvargid kombineeruvad kolmekaupa, moodustades prootoneid ja neutroneid Prootonitest ja neutronitest koosnevad aatomituumad Tuumad koos elektronidega ühinevad aatomiteks, viimased molekulideks Aatomitest ja molekulidest koosnevad gaasid, vedelikud ja tahkised silmaga nähtavad makromaailma komponendid. 63
2. Kõik teised võnkumised summutatakse kiiresti. lainetena. See tähendab, et keele otsad ei saa võnkuda. Lained 3. peavad Seisulained makromaailmas mahtuma keele vabaleonosale. oma diskreetsete väärtustega samuti hüppeliselt muutuvad füüsikalised protsessid. See 3. Seisulainetes tekivad võnkumised sõlmedevahel. vahele. Lained moodustab silla mikro- ja makromaailma levivad keele kinnitusteni ja peegelduvad sellelt, tekitades interferentsi, mis omakorda tekitab nn. seisulained. 22.11.12 18 Kokkuvõte 2 1. Aatomite kiirgus- ja neeldumisspektrid on joonspektrid, seega võib aatom energiat omandada ja loovutada kindlate portsjonite kaupa. 2. Spektrijoonte asetuses on kindlad korrapärad 3. Vesiniku aatomi spektrijooned paiknevad koonduvate jadade seeriatena
„asjade“ hulk, millest me midagi ei tea. Füüsika ja astronoomia on võtnud endale kohustuse nihutada oma uurimustega seda nähtavushorisonti üha „kaugemale“ (mikromaailmas üha väiksemate mõõtmeteni). Kust läheb piir mikro-, makro- ja megamaailmade vahelt? Kõikide piiride tõmbamine on veidi suhteline tegevus. (Küsi endalt, mis on sinu jaoks väike ja mis on suur ja sa saad aru, et vastus sõltub sellest, millega sa midagi võrdled.) Siiani on kombeks mikro- ja makromaailma piirina käsitleda mõõtmeid suurusjärgus 10 astmel miinus 8. Sellest väiksemaid objekte tavamikroskoop enam jälgida ei võimalda. Makromaailmana võib käsitleda seda ruumi osa, mis ulatub kaugemale meie Päikesesüsteemist. Selliste kauguste mõõtmisel kasutatakse astronoomias ühikuna valgusaastaid ja parsekeid. Valgusaasta on vahemaa, millelt valgus tuleb meieni 1 aasta jooksul. Parsek on aga vahemaa, millelt vaadatuna paistaks Maa orbiidi pooltelg nurga
Väljade tunnuseks on see, et nad mõjutavad kehi ja omavad energiat. Näiteks Maa gravitatsiooniväli kutsub esile kõigile kehadele mõjuva raskusjõu, elektriväli mõjutab aga jõuga elektrilaengut omavaid osakesi ja kutsub seeläbi esile elektrivoolu. Väljaliste objektide korral ei ole rakendatavad ruumi ja aja mõisted. Lähemalt tuleb selle põhjustest juttu allpool. • Kehad on ainelised objektid. Kehadeks on näiteks vee molekul kui mikrokeha, inimkeha kui makromaailma keha või Päike kui megamaailma kuuluv keha. Kehade juures saab uurida nende kuju, värvust, mõõtmeid, koostist, aga ka nende omavahelist liikumist ja vastastikmõjusid. Kehade puhul saab kasutada ruumi ja aja mõisteid. Ruumi mõiste kujundab vaatleja kehade omavahelisel mõõtmelisel võrdlemisel (pikem-lühem, laiem- kitsam, kõrgem-madalam jne). Aja mõiste kujundab vaatleja kehade omavahelise liikumise võrdlemisel. Lähemalt sellest allpool.
Seisulainetes tekivad võnkumised sõlmede vahele. Lained levivad keele kinnitusteni ja peegelduvad sellelt, tekitades interferentsi, mis omakorda tekitab nn. seisulained. Saavad tekkida ainult kindla pikkusega seisulained, mille pool lainepikkust mahub täisarv kordi keele pikkusele. Kõik teised võnkumised summutatakse kiiresti. · Seisulained makromaailmas on oma diskreetsete väärtustega samuti hüppeliselt muutuvad füüsikalised protsessid. See moodustab silla mikro- ja makromaailma vahel. Elektroni lained · Aatom meenutab seisulainetes võnkuvat pillikeelt. · Spektrid kajastavad elektronide siirdeid energiatasemete vahel. Seisulainete olekus peaksid olema elektronid. Selleks peavad elektronidel olema laineomadused. Siiski on elektronil olemas seisumass, mis valgusosakesel puudub. Valgusosake footon ei saa kunagi peatuda, vaid peab liikuma pidevalt valguse kiirusega. Samas on valgusosakestel lisaks lainelistele omadustele ka
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 (hfvalguskvandi energia, Aväljumistöö, mv²/2väljunud 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.
12. klassi kordamisküsimused. 1.osa ,,Aatom, molekul, kristall" 1. Millega tegeleb mikrofüüsika? Millega tegeleb makrofüüsika Mikrofüüsika tegeleb mikromaailmas olevate seaduste ja seaduspärasustega (prootonid, elektronid). Makrofüüsika tegeleb makromaailma füüsikaga (aistingud ja tajud). 2. Kirjelda aatomi ehitust. Mis on elementaarlaeng? Aatom koosneb positiivse laenguga tuumast ja seda ümbritsevatest negatiivse elektrilaenguga elektronidest. Elementaarlaeng on prootoni ja elektroni täpselt võrdne laeng, 1,6 * 10^-19 3. Mis on joonspekter? Joonspekter ehk aatomi spekter on kindla lainepikkusga valguskiir. 4. Kirjelda lühidalt kuidas aatom energiat omandab/loovutab.
inimkonna kui terviku nähtavushorisonte. 13. Miks on mõistlik vahet teha mikro-, makro- ja megamaailma uurimisobjektidel? Makromaailmas kehtivaid füüsikaseadusi võime me uurida nägemismeelega vahetult hoomatavate katsete abil. Makrokehi kaasavate katsete korraldamine pole kuigi keeruline ja nende katsete tulemused on kõige veenvamad, kuna hüpoteesist eksperimendini viivad süllogismide ahelad pole kuigi pikad. See vähendab vea esinemise tõenäosust. Niisiis moodustavad makromaailma inimesest mõõtmete poolest mitte väga palju erinevad objektid. Mikro- ja megamaailmas pole enam rakendatavad kõik klassikalise füüsika seadused. Mikromaailma objektide liikumist tuleb klassikalise (Newtoni) mehaanika asemel kirjeldada kvantmehaanika abil. Megamaailma objektide massid võivad olla nii suured, et nende objektide kirjeldamisel tuleb appi võtta üldrelatiivsusteooria. Nimelt pole ajal ja ruumil suure massiga objektide läheduses enam makromaailmale iseloomulikke omadusi.
Seisulainetes tekivad võnkumised sõlmede vahele. Lained levivad keele kinnitusteni ja peegelduvad sellelt, tekitades interferentsi, mis omakorda tekitab nn. seisulained. Saavad tekkida ainult kindla pikkusega seisulained, mille pool lainepikkust mahub täisarv kordi keele pikkusele. Kõik teised võnkumised summutatakse kiiresti. Seisulained makromaailmas on oma diskreetsete väärtustega samuti hüppeliselt muutuvad füüsikalised protsessid. See moodustab silla mikro- ja makromaailma vahel. Kokkuvõte 2 1. Aatomite kiirgus- ja neeldumisspektrid on joonspektrid, seega võib aatom energiat omandada ja loovutada kindlate portsjonite kaupa. 2. Spektrijoonte asetuses on kindlad korrapärad 3. Vesiniku aatomi spektrijooned paiknevad koonduvate jadade seeriatena. Kõiki seeriaid kirjeldab Balmeri-Rydbergi valem 1 1 1 = R ( 2 - 2 ), kus n1 n2
päris ühtlase tihedusega. Teadlased on enam-vähem ühel meelel ka selles, et universum paisus algushetkedel väga kiiresti, nii kiiresti, et olemasolevad ebatasasused ei saanud ühtlustuda, vaid säilisid ja paisusid koos aegruumiga. Neist väikestest virvendustest said tulevaste galaktikate, tähtede ja muude objektide alged. See, et universum alguses pöörase kiirusega paisus, viis otsekui selleni, et makromaailma, universumi ehitus kujunes mõnevõrra sarnaseks mikromaailma ehitusega või nagu ütleksid filosoofid: mikrokosmose ja makrokosmose vahel tekkisid vastavused'' (Kaplinski 2009:158-160). 2.2. Inflatsioon `' Suure Paugu teooria ei käsitle pauku ennast, vaid seda, mis juhtus pärast pauku, üsna vahetult pärast. Tehes pikki rehkendusi ning jälgides üksikasjalikult osakeste kiirendites toimuvat, arvavad teadlased et nad suudavad taastada sündmusi, mis toimusid vaid
10-10 m Aatomid Makromaailm 10-7 m Molekulid 1m Vaatleja 106 m Megamaailm 10 v.a. Tähesüsteem Nähtavuse 105 v.a. Galaktika horisont 108 v.a. Galaktikate parved 1010 v.a. Tuntud Universumi osa Mõõtmed • makromaailma (1 μm < l <1 Mm) kus l on objekti moode), • mikromaailma (l < 1 μm) • ja megamaailma (l > 1 Mm). • Film nähtavushorisondist Füüsika uurimismeetod Füüsika uurimismeetod • Suuruse mõõtmine on tema väärtuse võrdlemine mõõtühikuga • Mõõtmisi jaotatakse kaheks: • otsemõõtmine - kus tulemus saadakse vahetult mõõteriista skaalalt (joonlaud, ampermeeter); • kaudmõõtmine - kus tulemus saadakse otsemõõdetud tulemustest arvutuste abil
Makromaailm 10-7 m Molekulid 1m Vaatleja 106 m Megamaailm 10 v.a. Tähesüsteem Nähtavuse 105 v.a. Galaktika horisont 108 v.a. Galaktikate parved 1010 v.a. Tuntud Universumi osa Mõõtmed Reemo Voltri · makromaailma (1 m < l <1 Mm) kus l on objekti moode), · mikromaailma (l < 1 m) · ja megamaailma (l > 1 Mm). · Film nähtavushorisondist Reemo Voltri Füüsika uurimismeetod Füüsika uurimismeetod Reemo Voltri · Suuruse mõõtmine on tema väärtuse võrdlemine mõõtühikuga · Mõõtmisi jaotatakse kaheks: · otsemõõtmine - kus tulemus saadakse vahetult mõõteriista skaalalt (joonlaud, ampermeeter); · kaudmõõtmine - kus tulemus saadakse
„asjade“ hulk, millest me midagi ei tea. Füüsika ja astronoomia on võtnud endale kohustuse nihutada oma uurimustega seda nähtavushorisonti üha „kaugemale“ (mikromaailmas üha väiksemate mõõtmeteni). ● Kust läheb piir mikro-, makro- ja megamaailmade vahelt? Kõikide piiride tõmbamine on veidi suhteline tegevus. (Küsi endalt, mis on sinu jaoks väike ja mis on suur ja sa saad aru, et vastus sõltub sellest, millega sa midagi võrdled.) Siiani on kombeks mikro- ja makromaailma piirina käsitleda mõõtmeid suurusjärgus 10 astmel miinus 8. Sellest väiksemaid objekte tavamikroskoop enam jälgida ei võimalda. Makromaailmana võib käsitleda seda ruumi osa, mis ulatub kaugemale meie Päikesesüsteemist. Selliste kauguste mõõtmisel kasutatakse astronoomias ühikuna valgusaastaid ja parsekeid. Valgusaasta on vahemaa, millelt valgus tuleb meieni 1 aasta jooksul. Parsek on aga vahemaa, millelt vaadatuna paistaks Maa orbiidi pooltelg nurga
kehaks iseenda (eeldada, et just tema on paigal ja teised liiguvad). Absoluutse kiiruse printsiip väljendab tõdemust, et aeg ja ruum on suhtelised. Neist on mõtet rääkida vaid ainelise objekti korral. Väljaosakeste (piirkiirusega liikuvate osakeste) jaoks pole neid olemas. Klassikaline füüsika tegeleb kehade, liikumise, vastastikmõju ja väljaga, rakendades atomistlikku printsiipi vaid kehadele (p. 1.-5.), uurib makromaailma nähtusi, mikro- ja megamaailma kirjeldada ei suuda. Klassikaline füüsika on reduktsionistlik. Reduktsionism (lad. reductio taandama) on lähenemisviis, mis püüab mõista tervikut osade parema tundmaõppimise kaudu (taandab terviku osadeks), uurib reaalsust lokaalselt (mingis väljavalitud kohas), vaatleb primaarsena objekti ennast ja sekundaarsena objekti seoseid teiste objektidega.
kehaks iseenda (eeldada, et just tema on paigal ja teised liiguvad). Absoluutse kiiruse printsiip väljendab tõdemust, et aeg ja ruum on suhtelised. Neist on mõtet rääkida vaid ainelise objekti ("fermionvaatleja") korral. Väljalise objekti ("bosonvaatleja") jaoks pole aega ja ruumi olemas. Klassikaline füüsika tegeleb kehade, liikumise, vastastikmõju ja väljaga, rakendades atomistlikku printsiipi vaid kehadele, uurib makromaailma nähtusi, mikro- ja megamaailma kirjeldada ei suuda. Klassikaline füüsika on reduktsionistlik ja kasutab fatalistlikku mõtlemisviisi. Ta uurib (tegelikult vaid mudelina eksisteerivaid) fatalistlikke protsesse kui kõige lihtsamaid ja rikub inimkonna kollek- tiivse teadvuse (visioonideruumi) väärarvamusega, et sellised protsessid on ka tegelikult olemas. Reduktsionism (lad. reductio taandama) on lähenemisviis, mis püüab mõista tervikut osade parema
Taustsüsteem määrab tingimused, milles liikumist vaadeldakse. Taustsüsteem koosneb taustkehast (kehast, mille suhtes liikumine toimub), koordinaadistikust ja ajamõõtjast (kellast). Relativistlik füüsika näitab, et taustsüsteem on alati relatiivne, vaid inimlik abivahend liikumise kirjeldamiseks. Klassikaline füüsika tegeleb kehade, liikumise, vastastikmõju ja väljaga, rakendades atomistlikku printsiipi vaid kehadele, uurib makromaailma nähtusi, mikro- ja megamaailma kirjeldada ei suuda. Klassikaline füüsika on reduktsionistlik ja kasutab fatalistlikku mõtlemisviisi. Ta uurib (tegelikult vaid mudelina eksisteerivaid) fatalistlikke protsesse kui kõige lihtsamaid ja rikub inimkonna kollek- tiivse teadvuse (visioonideruumi) väärarvamusega, et sellised protsessid on ka tegelikult olemas. Kaasaegne füüsika rakendab atomistlikku printsiipi ka väljale, arvestab spinni (sh. selle seost tõrjutus-
ühikuid nimetatakse põhiühikuteks. Ülejäänud füüsikaliste suuruste mõõtühikud SI-süsteemis on tuletatud ühikud, need on määratud põhiühikute astmete korrutiste kaudu. Põhiühikud: m, kg, s, A, K, mol, cd. Abiühikud: rad, sr (steradiaan). Tuletatud ühikud: N, Pa, J, Hz, W, C 2. KLASSIKALISE FÜÜSIKA KEHTIVUSPIIRKOND. MEHAANIKA PÕHIÜLESANNE. TAUSTSÜSTEEM Seda makromaailma kirjeldavat füüsikat, mille aluseks said Newtoni sõnastatud mehaanikaseadused, nimetatakse klassikaliseks füüsikaks. Mehaanika põhiülesandeks on leida keha asukoht mistahes ajahetkel. Taustsüsteem on mingi kehaga (taustkehaga) seotud ruumiliste ja ajaliste koordinaatide süsteem. Taustkeha, koordinaatsüsteem ja ajamõõtmisvahend (kell) moodustavad taustsüsteemi. 3. KULGLIIKUMINE JA PÖÖRLEMINE Kulgliikumine ehk translatoorne liikumine on jäiga keha mehaaniline liikumine,
annaabi.ee 
