MIKROMAAILMA FÜÜSIKA 1. Thomsoni avastus ja tema aatomi mudel. - 1897. aastal avastas J.J. Thomson katoodkiiri uurides esimese aatomist väiksema osakese, mida hiljem hakati nimetama elektroniks. Thomson näitas, et katoodkiired koosnevad negatiivse laenguga osakestest, mis on vesiniku aatomist üle 1000 korra kergemad. Kiiresti sai selgeks, et nii katoodkiirtes kui ka metalljuhtmetes kannavad elektrivoolu just elektronid. Kuna elektronid võivad kanda aatomist välja negatiivset laengut, aga väga vähe massi, on loogiline arvata, et aatom koosneb põhiliselt positiivse laenguga raskest „aatomitaignast”. Nii pakkuski Thomson 1904. aastal välja esimese teaduslikult põhjendatud aatomimudeli, mida nimetatakse „ploomipudinguks”, eesti keeles on hakatud nimetama „rosinakukli mudel”. Elektronid on selles mudelis nagu rosinad saias, kuigi e...
Aatomid omakorda moodustavad molekule, mis omakorda moodustavad järjest suuremaid kooslusi, ja nii edasi kuni moodustub üks terve. Mikromaailm, kui füüsiharu, uuribki just neid väikseid osakesi( aatomid ja molekulid) ainetes. Tänu sellele teadusharule on inimene avastanud väga revolutsioonilisi nähtusi, mis alati ei ole positiivsed. On olemas selline aine nagu uraan, mis koosneb ka aatomitest. Seda ainet on võimalik maa seest kaevandada. Tänu paljudele füüsikutele, kes uurisid mikromaailma, said II maailmasõja ajaks ameeriklased teada, et kui moodustada üks keha, mille sees lõhustada just neid hästi väikseid uraani aatomituumasid, on võimalik esile kutsuda nii suur plahvatusjõud, mida inimkond polnud ennem näinud. Seda kutsutakse tuumapommiks. Et miski on väike ja silmale nähtamatu, ei tähenda, et ta kasutu ja uurimist mittevääriv oleks. Selle sama uraani, ja tema mikromaailma osakeste uurimise tõttu, on leiutatud tuumajaamad. Nende abil saab ¼ maailmast elektrit.
Aatom on keemilise elemendi väikseim osake, läbimõõt 10-10m. Aatomi tuuma suurus 10-15 m. Aatomituum koosneb nukleonidest – positiivse laenguga prootonitest ja laenguta neutronitest. Thomsoni aatomimudel: aatomit kujutati positiivselt laetud kerana, millesse olid pikitud elektronid. Rutherfordi planetaarse aatomimudeli järgi on aatomil tuum ja selle ümber liiguvad elektronid. Katses uuriti alfaosakeste hajumist, nende läbi minekut õhukesest metalllehest. Kõige olulisem tulemus: sündis uus nn planetaarne aatomimudel, mille järgi aatomil on olemas tuum ja tuuma ümber liiguvad elektronid. Bohri 3 postulaati: 1)statsionaalsete olekute postulaat – aatom võib viibida ainult kindlate energiatega olekutes. 2)lubatud orbiitide postulaat – lektronid võivad aatomis asetseda ainult kindlatel orbiitidel. 3)kiirguse postulaat – üleminekul ühelt lubatud orbiidilt teisele, aatom kiirgab või neelab valgust kindlate kvantide kaupa. Aatom kiirgab kvandi, ...
V kursus MIKRO- JA MEGAMAAILMA FÜÜSIKA II ptk MIKROMAAILMA FÜÜSIKA I osa AATOMIFÜÜSIKA 12. klass 2015/16 1 Kirjelda elektronide paiknemist ja liikumist Rutherfordi aatomimudelis? – Rutherfordi aatomimudeli kohaselt asub aatomi keskel positiivse laenguga aatomituum, millesse on kogunenud peaaegu kogu aatomi mass. Tuuma ümber tiirlevad kõikvõimalikel kaugustel ja tasapindades negatiivse laenguga elektronid.
KONTROLLKÜSIMUSED Mikromaailma füüsika 1. Atomistlik printsiip väidab, et nii ainet kui välja pole võimalik lõputult jagada samade omadustega osadeks. Mõlemal on olemas vähimad portsjonid, mida aine korral nimetatakse fundamentaal- või alusosakesteks, välja korral aga kvantideks. 2. Piljardipalli mudel — John Dalton • Aatomid on homogeensed ja kerakujulised (läbimõõduga ca 100 pm). • Lihtaine aatomid on kõik ühesugused. • Liitainete aatomid koosnevad erinevate elementide aatomitest. 3
orbiidil, siis nimetatakse seda aatomi põhiolekuks (n=1) NB Elektroni leiu tõenäosus on võrdeline tema leiulaine amplituudi ruuduga. KVANTMEHAANIKA Kuna ilmnesid, et mikromaailmas osakestel on olemas laineomadused, siis tuli luua uus teooria, mis kirjeldaks nende laineosakeste käitumist (SCHRÖDINGER ja HEISENBERG). KM kirjeldab elektronileiutõenäosust nn lainefunktsioon e LEIULAINE, mille kuju saab lahendades ära SCH võrrandi. See on teist järku osatuletisega diferentsiaalvõrrand. MIKROMAAILMA TÄPSUSPIIRANGUD Osutub, et ,,tänu" osakeste lainelisusele ei ole korraga võimalik määrata (täpselt) *osakese asukohta ja impulssi *ajahetke ja osakese energiat px Et Neid kahte võrratust nim HEISENBERGI määramatuse seosteks. Nendest järeldub, et mikromaailmas on lubatud lühiajaliselt rikkuda energia jäävuse seadust ja kitsas ruumi piirkonnas rikkuda impulsi jäävuse seadust. Osake, mis parasjagu rikub jäävuse seadusi, kannab nimetust VIRTUAALNE OSAKE
Aatomifüüsika 1) de Broglie hüpotees osakeselainetest. Elektron pole mitte osake,vaid laine.Mehaanika vähima mõju printsiip on ekvivalentne Fermat´ printsiibiga optikas,kui keha impulss p=mv asendada lainearvuga valemi p=hk abil.EHK omistades liikuvale osakesele lainepikkuse lambda=h/p,võime trajektoori leidmisel kas interferentsivalemeid. 2) .Mikromaailma täpsuspiirangud(määramatuse relatsioonid).Määramatus on seotud mõõtmisega.Mõõtmine vigadega.Meil ei ole üheaegselt võimalik mõõta aega&energiat(mikromaailmas).Kui määrata 1 täpsex,jääb teine määramatux.Meil ei ole üheaegselt võimalik mõõta impulssi(kiirust)&asukohta. 3) Bohri aatomimudel.Elektronid võivad aatomis liikuda ainult kindlatel statsionaarsetel orbiitidel.Sellisel orbiidil liikudes elektron ei kiirga.Ringorbiidil avaldub seisulaine: L=n x
Fotoefekt elektronide ainest välja löömine valguse (suure sageduse ja väikse lainepikkuse, nt. ultraviolettkiirgus) toimel. Kui valgus vabstab elektronid ja annab neile võimaluse liikuda, kuid ei vii neid ainest välja on tegu sisefotoefektiga. Näiteks CCD sensorid erinevates kaamerates. Mikroosakeste dualism - osakest võib käsitleda nii kvandina kui ka lainena. Näiteks valgus. Mikromaailma täpsuspiirangud Mikroosakeste füüsikas esinevad piirangud, kus on osakest iseloomustavate suuruste paare, mida ei saa samaaegselt sama täpselt määrata ning ühe määramise täpsust suurendades, väheneb teise täpsus. See ei ole kõrvaldatav ei riistade ega meetodite täiendusega. Nt. asukoht ja impulss. Tunnelefekt Nähtus, kus mikroosake on võimeline läbima potensiaalibarjääri, mille mõõtmed on väiksemad osakese lainepikkusest. Nt. alfalaguminine või nt
olekusse, mille korral tekivad väikesed küllastunud auru mullikesed, mis liiguvad vedeliku pinnale ning paiskavad auru vedeliku kohalolevasse ruumi Kestmiseks vaja pidevat soojuse juurdevoolu. Keemistemp. on temp, mille juures vedelikud aururõhk saab võrdseks välisrõhuga ja aine hakkab keema. Sulamine- sulmissoojud on soojusushulk, mis kulub mingi aine sulatamiseks. Gaasitihedus ja rõhk- gaasi tihedus sõltub rõhust ja temperatuurist Mikromaailma füüsika Fotoefekt- elektronide väljalöömine ainest valguse abil, valgus kiirgub ainetest mitte lainete vaid kvantidena Aatomimudelid- aatom koosneb tuumast ja elektronkattest Aatomituuma ehitus-tuum koosneb prootonitest(nendes asuvad kvargid, mis on rohelised, punased, sinised pallid),kvarke hoiavad koos gluoonid(sinised sidemed) ning neutronitest ning teda ümbritsevad elektronid Massidefekt- Seoseenergia- energia, mis tuleb anda tuumale, et see üksikuteks
nähtavushorisondiks. ________________________________________________________________________________ mikromaailm Ühest mikromeetrist väiksemad on molekulid, aatomid ja nende koostisosakesed ning muud väikesed füüsikalised objektid, mis kokku moodustavad mikromaailma megamaailm Kosmiliste objektide, Maakera nende hulgas, mõõtmed ja vahekaugused ületavad ühe megameetri ning moodustavad füüsika mõttes megamaailma makromaailm see,mida vahetult pakuvad aistingud ja tajud,teravdatud ja täiustatud mikroskoobi või teleskoobi abil
Ø Saksamaa teadlane Anton van Leeuwenhoek valmistas mitmesuguseid mikroskoope ning uuris ainurakseid ja baktereid 17.saj. teisel poolel. Ø Karl Ernst von Baer avastas 1826.a. imetaja munaraku ja järeldas, et loomorganismi areng saab alguse munarakust. Ø Matthias Schleiden jõudis 1838.a. järeldusele, et kõik taimed on rakulise ehitusega. Ø Theodor Schwann leidis 1839.a. et ka loomorganismid on rakulise ehitusega. Silm mikromaailma Ø Binokulaarne mikroskoop - võimalik vaadelda preparaati kahe silmaga. Ø Stereomikroskoop - suuremate objektide uurimiseks. Ø Elektronmikroskoop - valguskiirt asendab seal elektronvoog. Leiutati 1931.a. Valgusmikroskoop Loomarakk
Tekib kui valgus läeb läbi klaasi Spektroskoopia rakendused-kriminalistika, keemia, füüsika, kosmoloogia, astronoomia Mudelite kasutamine: · originaal võib olla vahetule uurimisele kättesaamatu ( näit. Päikese sisemus); · protsessid võivad kulgeda liiga aeglaselt või liiga kiiresti (näit. Universumi areng, elementaarosakeste reaktsioonid); · originaali uurimine on liiga kallis või ohtlik ( näit. tuumaplahvatus); originaali ei ole enam olemas kvantmehaanika-õpetus mikromaailma objektide liikumisest kvantmehaainka põhiseisukohad: aineosakestel on laineomadused, mikroosakeste käitumine on tõenäosuslik
14. Kuidas põhjendatakse kvantmehaanika elementide perioodilisuse teket? - kõigi elektronkatte moodustavate elektronide energia peaks olema minimaalne. 15. Millega on seletatav elektronide kihiline paigutumine elektronkattesse? - Pauli keeluprintsiibi + energia miinimumi printsiibiga - aatomis ei saa olla mitut elektroni, millel oeks on määratud nelja kvantarvu ühesuguse kombinatsiooniga - kõigi elektronkatte moodustavate elektronide energia peak solema minimaalne 16. Mida mõeldakse mikromaailma täpsuspiirangute-, tõrjutusprintsiibi all? Mida väidab vastavusprintsiip? - Mikromaailma täpsuspiirangud asukohta ja impulssi ei saa samaaegselt määrata, ( ühte punkti koondunud lainel on lõpmata väike lainepikkus ja seega lõpmata suur impulss). Mingile ajahetkele vastavat mikroosakese energiat ei saa täpselt määrata; mikroosakeste energiat saab määrata kui kiirgus kestab lõpmata kaua - Tõrjutusprintsiip aatomis ei tohi olla täpselt ühesuguse kvantarvuga nelikuid.
14. Kuidas põhjendatakse kvantmehaanika elementide perioodilisuse teket? - kõigi elektronkatte moodustavate elektronide energia peaks olema minimaalne. 15. Millega on seletatav elektronide kihiline paigutumine elektronkattesse? - Pauli keeluprintsiibi + energia miinimumi printsiibiga - aatomis ei saa olla mitut elektroni, millel oeks on määratud nelja kvantarvu ühesuguse kombinatsiooniga - kõigi elektronkatte moodustavate elektronide energia peak solema minimaalne 16. Mida mõeldakse mikromaailma täpsuspiirangute-, tõrjutusprintsiibi all? Mida väidab vastavusprintsiip? - Mikromaailma täpsuspiirangud asukohta ja impulssi ei saa samaaegselt määrata, ( ühte punkti koondunud lainel on lõpmata väike lainepikkus ja seega lõpmata suur impulss). Mingile ajahetkele vastavat mikroosakese energiat ei saa täpselt määrata; mikroosakeste energiat saab määrata kui kiirgus kestab lõpmata kaua - Tõrjutusprintsiip aatomis ei tohi olla täpselt ühesuguse kvantarvuga nelikuid.
Aatomifüüsika kontrolltöö kordamismaterjal Aatomimudelid- uusaegses keemias või füüsikas kasutatav aatomi mudel. NT: Kerapilvemudel, kihimudel Mikroosakeste dualism- Osakesi väljutav seade (valgusallikas, elektronkahur, radioaktiivne preparaat) tekitab osakese leiulaine Mikromaailma täpsuspiirangud- Sundsiire toimub väga lühikese ajavahemiku t jooksul. Energia määramatus E on siis väga suur, piltlikult öeldes, sellesse mahub ära ka "allatõukeks" vajalik mõjutamisenergia. Tunneliefekt- mikroosakese läbiminekut potentsiaalibarjäärist. NT: Elektronid on suutelised läbima lõpliku paksuse ja kõrgusega barjääri Kvantarvud- süsteemi olekut iseloomustav väärtus kvantmehhaanikas. NT: spinni kvant on ½
selle olemusest ning selles valitsevatest seaduspärasustest. Meie maailm on muutunud avaramaks. Me ei räägi enam heliotsentrilisest maailmasüsteemist, vaid lihtsalt Päikesesüsteemist, kuna oleme jõudnud arusaamisele, et meie kodune Päike on vaid üks täht meie Galaktika- Linnutee- umbes 1011 tähest. Kuid Linnutee on vaid üks loendamatutest tähesüsteemidest lõputus Universumis. Samas oleme suutnud tungida ka väga sügavale mikromaailma saladustesse, mille parim näide on tuumaenergia avastamine ja rakendamine. Tänapäeval ei ole aatomituum enam mingi teadlaste teoreetiline konstruktsioon, vaid midagi hoopis konkreetsemat, mille omadused on meile nii hästi teada, et võime neid rakendada praktilises elus- tuumaenergeetikas. Nüüdisaegse teaduse saavutused on hämmastavad. Pole liigne meelde tuletada, et inimese lend Kuule, kaasaegsed kommunikatsioonivahendid, arvutid ja internet, kuid paraku ka
viibi. Tegelik elektronide käitumine aatomis ei meenuta tiirlemist. Elektronida käitumise kirjeldamiseks tuli luua uus füüsika teooria, mis kannab nimetust kvantmehaanika- kirjeldatakse elektronide liikumist laine funkts. abil. Laine funtks. võimaldab leida tõenäosuse, et elektron viibib antud ajahetkel antud ruumipunktis, täpset asukohta ei ole täpslet öelda. Kvantmehaanika võrrandiks, mis sisaldab laine puntki nim.Schrödingeri võrrandiks Mikromaailma täpsuspiirangud: a=h/mv, p=h/x, E=hf. Osutub, et mikromaailmus ei ole võimalike korraga täpselt fikseerida 1)osakese energiat ja aja hetkel 2)osaline impulssi ja kordinaate. Heizenbergo järeldustest avaldub, et meile tuntud energia ja impulssi seadus kehtivad ainult ligikaudselt. Heaks näiteks energia jäävuse seaduse lühiajalisest näiteks on minimaalsed tunneliefekt. Weizenbergi määramatuse seostest järeldub ka tunneliefekti nähtus, kus ületab kitsaid tõkkeid, kuigi tal selle
) mälu, ehk võime salvestada infot ja seda hiljem uuesti kasutada. Taju+mälu+aistingud=KUJUTLUSED! Nähtav horisont geograafias (silmaga nähtav) füüsikas (kindlad teadmised) Tunnetusprotsess=Signaal, retseptor, närviprotsess, aisting, taju, kujutis, mõtteseose koostamine, uus mõttekuju=hüpotees, eksperiment(sihipärane vaatlus), otsus hüpoteese tõesuse kohta(järeldus) Makromaailm-nägemismeelega vahetult hoomavate katsete abil. Mikromaailma- moodustavad inimesest mõõtmtete poolest palju väiksemad objektid. Megamaailma- moodustavad inimesest palju suuremad objektid .
Plancki konstant on füüsikaline konstant kvantmehaanikas, mis iseloomustab kvantide suurust. Konstant on oma nime saanud Max Plancki järgi. Plancki konstant • Plancki valemit kasutatakse valguse footonite energia arvutamiseks. See leitakse valemi E=hf abil, kus E tähistab kvandi energiat, h Plancki konstanti ja f valguskvandi sagedust. Plancki valem • Kvantfüüsika ehk kvantteooria on 20. ja 21. sajandi füüsika haru, mis hõlmab teooriad, mis võtavad arvesse mikromaailma omadused, mis pole klassikalise füüsika raamesennustatavad ega seletatavad. Kvantfüüsika • Väljendit "kvantfüüsika" on esmakordselt kasutatud 1931 Max Plancki raamatus "The Universe in the Light of Modern Physics". Kvantfüüsika • Tänapäeval kasutatakse kvantteooriatena kvantmehaanikat ja väljade kvantteooriaid. Neile on iseloomulik, et füüsikaliste süsteemide olekuid ei kirjeldata mitte vaadeldavate füüsikaliste
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 vaatluste põhjal hüpoteeside püstitamises, nende põhjal ennustuste tegemises ja ennustuste paikapidavuse kontrollimises katsete
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 Kvantmehaaniline Relativistlik UURITAV MAAILM MAKROMAAILM MIKROMAAILM MEGAMAAILM
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 vaatleja suhtes ), pikkuste ja kauguste lühenemine ( ), Massi suurenemine( ). Mass ja energia kui mateeria hulga mõõdud:Mass on ainelise mateeria hulga mõõduks (Aine tunnuseks on see, kehadel on kindlad
________________________________________________________________________________ mikromaailm Ühest mikromeetrist väiksemad on molekulid, aatomid ja nende koostisosakesed ning muud väikesed füüsikalised objektid, mis kokku moodustavad mikromaailma megamaailm Kosmiliste objektide, Maakera nende hulgas, mõõtmed ja vahekaugused ületavad ühe megameetri ning moodustavad füüsika mõttes megamaailma makromaailm see,mida vahetult pakuvad aistingud ja tajud,teravdatud ja täiustatud mikroskoobi või teleskoobi abil
1.Schrödingeri võrrand- kvantmehaanika põhivõrrand, kirjeldab mikroosakeste liikumist. 2.Mikromaailma täpsuspiirangud- osakese kirjeldamiseks kasutatavad suurused on paarikaupa täpsuslikus seoses. Kui ühe suuruse täpsust suurendada, kaotatakse teise suuruse täpsus. 3.Millal elektron satub potentsiaalbarjääriga kokku- 4.Elektroni isel kvantarvud- n-peakvantarv, l-orbitaalkvantarv, m1-magnetkvantarv ja s- spinnkvantarv 5.Kvantarvude sisu, mida näitavad- määravad elektroni olekud 6.Spinn- Elektronile(ja teistele elemntaarosakestele) omast sisemist magnetismi iseloomustab osakese spinn. 7
Kordamine: mikromaailma füüsika 1. Planki hüpotees- elektromagnetlained kiirguvad ja neelduvad vaid kvantide kaupa. E=h(6,62*10-3Js)*f(sagedus Hz) 2. Kvant ehk footon- valgusosake (m=hf/c2) 3. Fotoefekt- elektronid väljalöömine ainest valguse mõjul. Laadides tsinkplaati negatiivselt siis elektroskoop tühjeneb valguse mõjul lüües pinnast elektrone, kui positiivselt ja klaasi ettepanekul ei tühjene. 4. Fotoefekti punapiir- sagedus fmin, mille korral võib tekkida efekt (f(sagedus)=A(väljusitöö)/h) 5
Galaktika on miljonite, miljardite või triljonite tähtede kogum. Seega koosneb maailm ka tähtedest. Päikesesüsteem koosneb Päikesest ning sellega seotud objektidest, sealhulgas 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
Füüsika Kontrolltöö 2 1. Mida näitab Schrödingeri võrrand? 2. Mikromaailma täpsus piirangud. 3. Millal elektron satub potentsiaali barjääriga kokku? 4. Nimeta kvantarvud ja mis nad endast kujutavad. 5. Mida kujutab endast spinn? 6. Selgita tõrjutus printsiipi? 7. Mis on ioonside keemiline side ja energiatsoon? 8. Selgita, miks metallid on head elektri juhid energia tsoonide kaudu? 9. Mis on keelutsoon? 10. Mis on dielektrik? 11. Selgita doonor ha aktseptor lisandit. + lünkteksti teine pool!!! 1
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
Kvalitatiivne uuring – uuritakse nähtusi nende loomulikus keskkonnas ning püütakse ilminguid mõtestada ja tõlgendada nende tähenduste kaudu mida inimesed neile annavad. 2. Mis iseloomustab kvalitatiivset uurimust? Uuringu tulemused sõltuvad uurija tõlgendustest. Uurimus on subjektiivne, kasutatkse induktiivset lähenemist. Toimub loomulikus keskkonnas. Vähene uuritavate hulk. Sellel on narratiivne iseloom ning on tähtis uurija positsioon. Mikromaailma uurimine. Mida? Kuidas? Mil viisil? 3. Milliseid andmekogumismeetodeid kasutatakse kvalitatiivse uuringu läbiviimisel? . Kasutatakse intervjuud vaatlust, videoanalüüsi, tekste ja piltide analüüse. 4. Millal kasutatakse uurimismeetodina intervjuud? Kui eesmärgiks on selgitada, kirjeldada ja mõista intervjueeritavate mõtteid, tundeid, kogemusi ning tähendusi. 5. Palun nimeta intervjuu liigid. Struktureeritud intervjuu (küsimustiku intervjuu).
prootoneid, kuid erinev arv neutroneid Ioonid - Keemilised omadused sarnased, kuid füüsikalised omadused erinevad (?) Looduslik radioaktiivsus- looduses on selliseid aineid, mis iseeneslikult kiirgavad radioaktiivkiirgust. Alfa kiirgus - täielikult ioniseeritud heeliumi ioon? Beeta - liikuvate elektronide voog? gamma - ülilühilaineline elektromagnetkiirgus Tehisradioaktiivsus – kunstlikult sünteesitud uute aatomituumade tekitamine Mikromaailma osakeste registreerimine 1) Geiger-Mülleri loendur – trajektooril gaasi iooniseerumine 2) Wilsoni (udu)kamber – osake põhjustab kondenseerumise, trajektoor nähtav 3) Mullikamber – Vedelik, mis on sellisel temperatuuril ja rõhul, et kui osake siseneb kambrisse, hakkab see vedelik trajektoori ulatuses keema 4) Fotoemulsiooni meetod - fotoemulsioonis lõhutakse aine osakesed ära. (fotograafia) Radioaktiivsuse lagunemine –
funktsiooni välja arvutamisel. 14. Elektroni lainepikkuse valem, tähis ja ühik. = h/p = h/mv (leiu)laine pikkus, meeter (m) h Plancki konstant, dzaul-sekund (J-s) p elektroni impulss, kilogramm/sekund (kg/s) mv = p seisumassiga osakeste impulss 15. Mida käsitleb kvantmehaanika ehk lainemehaanika? Kvant- e lainemehaanika on mikromaailma mehaanika, see uurib osakeste liikumise korpuskulaarseid ja lainelisi aspekte. 16. Millest tuleneb mikromaailma täpsuspiirang? Milles see seisneb? Mikromaailma täpsuspiirang seisneb osakesi iseloomustavate suuruste paarides. Paljudel juhtudel ei saa paarides kumbagi suvalise täpsusega määrata. Niisiis kui suurendada üht määramise täpsust, siis kaotame alati teise täpsuses. Seda piirangut ei ole võimalik kõrvaldada, see oleneb otseselt osakeste laineloomusest.
AATOMI JA TUUMAFÜÜSIKA 12. KL Mikro ja makro Mikro ja makro1 Mikromaailma all tuleb mõista aine elementaarosakesi ja nendega toimuvaid füüsikalisi protsesse. Vastav füüsikaosa kannab nimetust mikrofüüsika. Teadusharu on tekkinud 20. Sajandil. Eelduseks oli radioaktiivsuse, aatomi ja tuuma avastamine. Põhiliseks uurimismeetodiks on siin kaudne katse. Makromailm on see, mida me oma meeltega vahetult tajume. Selles maailmas kehtib klassikaline füüsika oma seadustega. Alused pärinevad 17. Sajandist. Mateeria ja aine · Ld
12. klass 1. Mida käsitleb kvantmehaanika ehk lainemehaanika? Kvantmehaanika on füüsikateooria, mis arvestab mikroosakeste käitumise eripärasid. 2. Kuidas saab kirjeldada laineliste mikroosakeste liikumist? Lähtuda tuleb Schröderinger´i teooriast.Differentsiaal võrrand,mille kaudu saab arvutada osakeste leiulaine sõltuvuse kordinaatidest ja ajast,kui on teada osakese mass ja talle möjuvad jõud 3. Millest tuleneb mikromaailma täpsuspiirang? Milles see seisneb? On osakest iseloomustavate suuruste paarid,millest kumbagi suurust ei saa korraga mööta suvalise täpsusega. Ühe minimaalne mööteviga on pöördvördeline teise suuruse mööteveaga. 4. Täpsuspiirang aja- ja energiavahemike jaoks. Kui osake püsib mingil energiatasemel vaid ajavahemiku t, ei ole selle taseme energia E määratav täpsemalt, kui ,, paikneb kusagile energialöigu E =h/t piires. 5
h h h Ek Em E h f , , x p ja E t ning tean ka tähiste seletusi. mv 2 2 tuua näiteid fotoefekti rakenduste kohta – CCD sensor, päikesepaneelid selgitada, miks kasutatakse füüsikas (või mikromaailmas) mudeleid - mikromaailma elemente pole võimalik meil näha, seega kasutame mudeleid. Teine põhjus, miks ka mikromaailmas mudelid, sest me ei tea täpselt, millised osakesed on, seega oleme appi võtnud lihtsustatud mudeli. kirjeldada elektronide paiknemist ja liikumist erinevates aatomi mudelites; kirjeldab elektronide difraktsiooni kui kvantmehaanika aluskatset; selgitada valguse ja spektrite tekkimist lähtudes Bohri aatomi mudelist;
AATOMI JA TUUMAFÜÜSIKA 12. KL 22.11.12 1 Mikro ja makro 22.11.12 2 Mikro ja makro1 Mikromaailma all tuleb mõista aine elementaarosakesi ja nendega toimuvaid füüsikalisi protsesse. Vastav füüsikaosa kannab nimetust mikrofüüsika. Teadusharu on tekkinud 20. Sajandil. Eelduseks oli radioaktiivsuse, aatomi ja tuuma avastamine. Põhiliseks uurimismeetodiks on siin kaudne katse. Makromailm on see, mida me oma meeltega vahetult tajume. Selles maailmas kehtib klassikaline füüsika oma seadustega. Alused pärinevad 17. Sajandist. 22.11
kosmoselennud, ja veel paljud muud asjad, millega me oleme ära harjunud. Saja aasta eest tegi Albert Einstein oma kõige tähtsamad avastused. Selgitas fotoefekti olemuse, tuli lagedale relatiivsusteooriaga ning hakkas tagatipuks tõestama, et mass on mass, olgu selle põhjuseks gravitatsioon või inerts. Kuid elu teisel poolel püüdis ta juba saavutada võib-olla saavutamatut. Suruda kogu maailm ühte ja ainsasse valemisse, mis seletab ära nii tillukese mikromaailma kui ka gigantse universumi. Kasutatud kirjandus: http://www.hot.ee/voidmain/referaadid/einstein/einstein.html http://www.liikus.ee/26621 http://et.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein http://www.fyysika.ee/teadus/krono6
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 1 l = 1 dm³ 15. Kümneastmed 16. Mis on loodusteaduslik meetod? Meetod, mis seisneb vaatluste põhjal hüpoteeside püstitamises, nende põhjal ennustuste tegemises ja ennustuste paikapidavuse kontrollimises katsete
Ennustatakse millised erinevad tulemused on võimalikud ning kui tõenäoline igaüks on. Kvant mehaanika võimaldab ennustada, kui suure sagedusega võib üks või teine tulemus korduda. Samas ei saa öelda, miline konkreetne tulemus realiseerubantud juhul. Mikromaailmas: Kv.mehaanika ei välista põhjuslikkust. Üksikute nähtuste juhuslikkus ei ole tingitud teadmata põhjustest (nt juhuslik sündmus), vaid peitub mikromaailma olemuses. Mikromaailma sündmustele on kvantmehaanika seisukohalt omane teatav tõenäosuslikkus. Me ei saa küll ennustada, millal antud aatom täpselt kiirgab, kuid võime väita, mis hetkel see kõige tõenäolisemalt toimub. -see on kvantprotsesside omapära. Suurema aatomite koosluse korral võime täiesti täpselt ennustada aatomeid iseloomustava füüsikalise suuruse keskväärtust. Nt kiiratava energia keskväärtust. Valgus tekib paljude aatomite kiirgamise
Füüsika aines ja teaduslikud meetodid: mudelid, keel, põhjuslikkus. Makroskoopiliste kehade liikumine ja selle põhjused; Newtoni seadused. Kehasüsteemide liikumine – aine molekulaar-kineetiline teooria, olekuparameetrite muutumise seaduspärasused. Suure tihedusega molekulaarsüsteemid. Soojus – aineosakeste kaootilise liikumise energia. Elektromagnetism: elektrilaengud ja nende liikumine magnet- ja elektriväljas. Valguse dualism – osakeste voog versus elektromagnetlainetus. Mikromaailma ehituskivid – elementaarosakesed. Kvantmehaanika põhiideed. Relatiivsus maailma käsitlemisel: erirelatiivsusteooria postulaadid, energia ja massi ekvivalentsus ning aegruumi kõverdumine. Universumi teke, struktuur ja evolutsioon. Füüsikas avastatud seaduspärasuste rakendatavus teistes teadustes. Õpimeetodid: loengud, seminarid. Iseseisev töö: töö kirjandusega ja harjutusülesannete lahendamine. 1 MAKROSKOOPILISTE KEHADE LIIKUMINE
välisjõudude väljas. Mehaanilise energia alla ei kuulu aga keha siseenergia. Juhul kui dissipatiivseid protsesse ei toimu (mille käigus mehaaniline energia muunduks siseenergiaks), on mehaaniline energia jääv. MAKROKEHA - Suurete kehade kohta kasutatakse nimetust "Makrokeha". Makrokehadeks on auto, rong, kivi, raamat jne. Makrokehad on ka planeedid ja tähed. Aineosakesed seevastu on mikrokehad MIKROKEHA on mikromaailma kuuluv osake.Väike keha. OSAKE on mingi objekti osa, millel on veel seda objekti kirjeldavad omadused säilinud. Näiteks värviosake on värvilahuses oleva pigmendi tükike. PEEGELDUMINE Peegeldumine tähendab laine suunamuutust kahe keskkonna lahutuspinnal, kus laine kas osaliselt või täielikult naaseb esimesse keskkonda. RASKUSJÕUD on Maa (või mõne muu suure taevakeha) poolt selle läheduses paiknevale palju väiksemale kehale avaldatav gravitatsioonijõud.
aasta jooksul umbes 1 protsendi võrra. Vastavalt uuritavas objektis mõõdetud kiirguse intensiivsusele on võimalik määrata teatud vea piires selle vanus aastates. 7. Tuumafüüsika/relatiivsusteooria/osakestefüüsika rakendused o Tuumafüüsika · Tuumaenergia · Tuumarelvad · Radioaktiivse süsiniku meetod (orgaanilise objekti vanuse määramiseks) o Relatiivsusteooria · Mega- ja mikromaailma nähtuste uurimisel · On üheks füüsika alussambaks koos kvantteooriaga · GPS-süsteemide täpsemaks muutmine o Osakestefüüsika · Osakeste kiirendid · Meditsiin, julgeolek, tööstus, .. · Juhtmed, kaablid 8. Aatomimudelid o Planetaarmudel - aatom on suur positiivse elektrilaenguga kera, mida ümbritsevad negatiivse elektrilaenguga elektronid
MLK 6004 Kvantmehhaanika 35 II OSA Lainevõrrand. Statsionaarsed olekud. 27. Schrödingeri võrrand Schrödingeri võrrand on mikromaailma mehaanika ehk kvantmehhaanika lainepõhivõrrand. Schrödinger lähtus oma võrrandi koostamisel üldisest lainevõrrandist, mis kirjeldab igasuguseid (hääle-, veepinna-,elektromagnet- jne) laineid ja sulandas selle de Broglie h seosega = . Saadud võrrand on diferentsiaalvõrand, s o võrrand, mis sisaldab p muuhulgas ka tuletisi. Diferentsiaalvõrrandi lahendid pole arvud, nagu algebralisel
Lainefunktsioon-Tõenäosuslainete konkreetset kuju ja ajalist muutumist kirjeldav matemaatiline avaldis.Osakese de Broglie lainepikkus, kuidas arvutada- lambda=h/p=h/mv..olulised mikrofüüsikas.11.Osakeste korpuskulaar ja laineomadused. Igal aineosakesel on olemas nii korpuskulaar kui ka laine omadused.Laine omadusi saame vaadelda kui lainepikkus on meie jaox jälgitav.Kui liiga väike,siis lainelised omadused aines ei avaldu. Shrödingeri võrrand-Mikromaailma mehaanika,laine- e kvantmehaanika põhivõrrand.Elektroni 4 kvantarvu, energiataseme sidumine kvantarvudega. peakvantarv(n)-määrab elektroni energia aatomis,annab tema kõige jämedama väärtuse kvantarv(l)-täpsustab energia väärtust. magnetiline kvantarv(m)-tingitud energia parandid ilmnevad tugevates magnetväljades.Tavalises olekus kõdunud. spin(s)-energiaavaldis ei kajastu.Samal orbiidil võis olla 2 elektroni erineva spinniga.Spinn on elektroni omadus.Kui
AATOMI JA TUUMAFÜÜSIKA 12. KL Mikro ja makro Mikro ja makro1 Mikromaailma all tuleb mõista aine elementaarosakesi ja nendega toimuvaid füüsikalisi protsesse. Vastav füüsikaosa kannab nimetust mikrofüüsika. Teadusharu on tekkinud 20. Sajandil. Eelduseks oli radioaktiivsuse, aatomi ja tuuma avastamine. Põhiliseks uurimismeetodiks on siin kaudne katse. Makromailm on see, mida me oma meeltega vahetult tajume. Selles maailmas kehtib klassikaline füüsika oma seadustega. Alused pärinevad 17. Sajandist. Aatomi ehitus ja kvantfüüsika
Difraktsioonvõre. Difraktsiooniga seotud nähtused ja nende kasutamine. Interferentsi ja difraktsiooni jälgimise tingimused. Polariseeritud valgus ja selle saamine. Polaroidprillid ja LCD ekraan. 12. KLASS "20 sajandi füüsika" (60h) Aatomifüüsika. Rutherfordi katse ja planetaarne aatomimudel. Vesiniku kiirgus. Bohri aatomimudel. Bohri postulaadid. Statsionaarsed olekud. De Broglie hüpotees. Mikroosakeste lainelised omadused. Kvantmehaanika teke ja põhiideed. Mikromaailma täpsuspiirangud. Kvantarvud. Pauli printsiip. Aatomi kirjeldamine nelja kvantarvuga. Elementide perioodilisuse süsteem. Mikromaailma uurimisvahendid: elektronmikroskoop, tunnelmikroskoop, aatomjõumikroskoop. Tahkise struktuur. Energiatsoonid tahkises. Lubatud tsoon ja keelutsoon. Metalli, dielektriku ja pooljuhi elektrijuhtivuse seletamine lähtudes tsooniteooriast. Kiirgus ja spektrid. Kiirguse tekkimine, ergastuse eluiga, lainejada. Spontaanne ja stimuleeritud kiirgus. Laser.
*Kinemaatika *Dünaamika *Statistiline mehaanika (kirjeldab paljudest osakestest koosnevate süsteemide käitumist, näiteks termodünaamikas) *Erirelatiivsusteooria (on vajalik süsteemide puhul, mille kiirus on lähedane valguse kiirusele) *Üldrelatiivsusteooria *Kvantmehaanika (on vajalik mikromaailma kirjeldamiseks) *Hüdromehaanika ehk Voolamise mehhaanika *Hüdrostaatika *Hüdrodünaamika *Aerodünaamika Mehaaniline liikumine Liikumine ehk mehaaniline liikumine ehk mehhaaniline liikumine on füüsikas (mehhaanikas)
Raskete osakeste (näiteks alfaosakeste) registreerimine on küllalt keerukas, sest raske on teha loendurisse nende osakeste jaoks läbipaistvat õhukest ,,aknakest".[1] Wilsoni kamber Loenduritega saab registreerida vaid osakese läbimineku fakti ja määrata osakese mõningaid karakteristikuid. 1912. aastal loodud Wilsoni kambris jätab kiire laetud osake jälje, mida saab vahetult vaadelda või fotografeerida. Wilsoni kambrit võib nimetada ,,aknaks" mikromaailma, s.t. elementaarosakeste ja neist koosnevate süsteemide maailma. Wilsoni kambri töö põhineb üleküllastunud auru kondenseerumisel liikuva laetud osakese poolt osakese liikumisteel tekitatud ioonidel. Wilsoni kamber kujutab endast hermeetiliselt suletud anumat, mis on täidetud küllastusolekule lähedase vee- või piirituseauruga. Kolvi kiire allaliikumisega tekitatud rõhu vähenemise tõttu kolvi peal paisub aur kambris adiabaatiliselt, mille tagajärjel aur
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. Kvantmehaanika kirjeldab mikromaailma, relatiivsusteooria aga ruumi ja aega. Mass on ainelise mateeria hulga mõõduks. Kehadel on kindlad ruumimõõtmed ja nad koosnevad osakestest. Mida suurem on keha, seda suurem on keha mass ja aineosakeste arv. Energia aga on väljalise mateeria hulga mõõduks. Valgus on väljaline ning kannab endaga kaasas energiat. Valgus neeldub kehades ja neile kandub üle energia. Seda kasutatakse päikesepaneelides.
Medeleejev andis olekuvõrranditele sellise kuju: See on Medeleejevi Clapeyroni võrrands. Lähtudes molekulaarkineetilise teooria põhialusest, on tuletatud valem gaasi rõhu arvutamiseks: (m0=gaasi molekuli mass; V- molekuli kiiruse keskmine väärtus; n- molekulide konsentratsioon). Seda nim gaaside molekulaarkineetilise teooria põhivõrrandiks. (Seob makroskoopilise suuruse rõhu mikroskoopiliste suurustega- molekuli iseloomustavate suurustega). Valem on nagu sillaks makro ja mikromaailma vahel. Kasutades molekuli keskmise kineetilise energia E valemit, saame kirj põhivõrrandi järgmisel kujul: Ideaalse gaasi rõhk võrdub 2/3'ga ühes ruumalaühikus sisalduvate gaasi molekulide keskmiseks kineetilisest energiast. Temperatuur. See on molekulide kaootilise liikumise keskmise kineetilise energia mõõt, st mida kiiremini liiguvad molekulid seda kõrgem on temps. Keskmise energia ja tempsi vahel on seos: Si süst- K, praktikas C
Tammsaare romaani dramatiseeringu tegi lavastaja näpunäidete järgi O. Tooming. Oma lavastuses toonitas JT inimeste ahnuse ja omakspüüdlikkuse teemat. Väljenduslaad oli väga jõuline ja kujundlik. Mitmetasandilised kujundid, mis sageli võisid oma filosoofilises plaanis olla mõistetavad vähestele, mõjusid emotsionaalse ja visuaalselt köitva teatrimärgina kõigile vaatajatele. ,,Põrgupõhja" manas vaataja ette lavaruumis asetseva mikromaailma, mis Jürka ja Kaval-Antsu jõukatsumiste-mängus omanikku muutis ja lavastuse lõpus kui maa peal õndsaks saamise võimalus oli ilmsiks saanud, oma lõpu leidis. 11. Nimetage Jaan Toominga suurlavastusi 1970. aastatest, kirjeldage kaht lavastust. Mille poolest on need eesti teatris tähelepanuväärsed? Toominga suurlavastused: ,,Põrgupõhja uus Vanapagan", ,,Kauka jumal", ,,Polones 1945" (Tuhk ja teemant). ,,PUV" esietendus toimus Vanemuises 1976 aastal
annaabi.ee 
