On toodud ka erinevaid näiteid. 3 Kvantarvud Kvantarvu diskreetsus Kvantarv on süsteemi olekut iseloomustav väärtus kvantmehhaanikas. Täisarve nimetatakse kvantfüüsikas kvantarvudeks. Kvantarvu eripäraks on tema diskreetsus. See tähendab, et iga järgmine kvantarvu väärtus erineb eelmisest kindla suuruse, ehk kvandi võrra. Näiteks kvantarvu spinni kvant on ½ ja tema väärtused võivad olla näiteks (-1, -½, 0, ½, 1, 1½ jne.). Küll aga ei saa spinni väärtus olla näiteks 2,753. Süsteemi aditiivne kvantarv Kuna kvantarvud võivad olla nii positiivsed kui negatiivsed, siis võib süsteemi aditiivne (liidetav) kvantarv olla 0, kuigi tema alamosadel on see kvantarv nullist erinev. Näiteks liitosakese mesoni (elementaarosakese) kvantarv barüonlaeng (elementaarosakese laeng) on 0, kuigi tema koostisosadel kvargil
Elementaarosakesed Osakesed, millel puudub meile teadaolevalt alamstruktuur. Elementaarosakesi klassifitseeritakse nende spinni järgi. Spinn (tähis s) on elementaarosakese sisemine omaimpulsimoment (ka pöördimpulss ehk liikumishulga moment). Elementaarosakesed jagunevad kaheks fundamentaalklassiks: fermionid (mateeria osakesed) ja bosonid (jõu osakesed). Fermionid Osakesed, mis alluvad Fermi-Diraci statistikale. See statisitka kirjeldab põhimõtteliselt eristamatutest poolespinnilistest elementaarosakestest koosnevaid süsteeme. Fermionide jaoks kehtib Pauli keeluprintsiip
Hf=mc2=> m=hf/c2 Aatomis on elektronidel teatud kindel hulk orbiite, millel liikudes aatomi energeetiline olek ei muutu-neid orbiite nim lubatud orbiitideks. Kõige väiksema energia olekut nim aatomi põhiolekuks ja teisi kõik ergastatud olekuks.Kui orbiitidele vastavad eergiad on En ja Ek, siis kiiratava või eelatava valduskvand energia avaldub Hf=Ek-En. Energia on määratud täisarvugan, mida nimetatakse peakvantarvuks. Lisaks kirjeldatakse energiat orbitaalkvatarvu, spinni ja magnetkvantarvuga. On kindlaks tehtud, et ühes aatomis ei saa olla kahte elektroni täpselt ühesuguste kvantarvude komplektiga. Seda printsiipi nimetatakse tõrjutusprintsiibiks ehk Pauli printsiip(W.Pauli). Järgmise olulise sammu tegi 1924.a. L. de Broglie, kes püstitas hüpoteesi, mille kohaselt dualis pole iseloomulik mitte ainult valgusele, vaid on palju universaalsem. See kehtib ka elementaarosakeste korral. =h/p ; p=m*v
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 Tõrjutusprintsiip ehk Pauli printsiip- kaks samas aatomis paiknevat elektroni ei saa olla samas kvantolekus Energiatsoonid metallides, dielektrikutes ja pooljuhtides- Pooltäidetud tsooni elektronid ongi liikumisvõimeline elektrongaas metallides. Kõrgeimal hõivatud tasemel kaks elektroni. Nüüd täidetakse kristallis kõrgeim hõivatud tsoon "pilgeni". Nõnda kujunevad dielektrikud ja pooljuhid.
toimib magnetilise vastastilan6ju vahendajana. (Vrdt paigalseisvate laetud osakeste iirnber on ainult elekriviili) . Rangelt v6ttes tekitab magnetviilja muutuv el-ektrivAli. Eraldi erilisi magnetlaenguid ei eksisteeri. Elektrivali ja magnetvali koos moodustavad elektromagnetviJ-ja (EMV) . Piisimagrnet aine, nida alati timbritseb magnetvAli. PUsimagneti magnetwili on ainet moodustavate osakeste (pms elektronide) magrnetvSljade srunna. Aineosakesed omavad magnetvAlja oma p66rlemise ehk spinni t6ttu. pUsimagneti materjal-iks on nt magnetiit. Vaga tugev piisimagnet on NIB- magnet ehk neodtilirn-raud-boor. Magnetil on kaks erinimelist piirkonda: p6hjapoolus (N) ia l6rrnapoolus (S). Poolused piirkonnad, kuhu koonduvad magnetvAlja j6ujooned.,J5ujooned m6ttelised jooned, mis kujutavad magnetvailja tugevust (mida tihedamalt on joonisel keha umritsevas alas magnetvdlja j6ujooni, seda tugevam selles piirkonnas magnetvAlja m6ju on).
ruumipiirkonnas võib paikneda maksimaalselt kaks vastandlike spinnidega aineosakest, ülejäänud tõrjutakse välja. Aineosakesed alluvad tõrjutusprintsiibile, väljaosakesed mitte. 1930. aastal pakkus Wolfgang Pauli välja idee puuduva energia äraviimise kohta- energia viib ära senitundmatu laenguta osake ehk neutriino. Selle aluseks võttis ta 1928. aastal Paul Diraci poolt esitatud kvantvõrrandi, mis nõudis lisaks poolarvulise kvantarvu spinni olemasolu. Kuna spinni kohta kehtib jäävusseadus, ei saa beetalagunemise võrrandis olla paremal pool kaht osakest (sest need 4 annaksid spinniks täisarvu), vajatakse veel kolmandat poolarvulise spinniga osakest. Selleks saabki neutriino. Neutriinod tekivad tuumareaktsioonides nõrga vastasmõju tulemusena. Kuna neutriino on elektriliselt neutraalne lepton, ei reageeri ta ei tugeva vastasmõju ega elektromagnetilise vastasmõju kaudu, vaid ainult gravitatsiooniliselt või nõrga vastasmõju kaudu.
5.Kvantmeaanikas näidatakse , et kolmemõõtmelises aatomise määravad elektroni seiulainete kuju ja orientatsiooni kolm kvantarvu: peakvantarv n=1,2,3..., kõrval ehk orbitaalkvantarv l=0,1,2(n-1) ja magnetkvantarv ml=0,pm 1,pm2....pm l. 7.Elektroni energiatasemed vesiniku aatomis sõltuvad peakvantarvust n, mitmeelektroonses aatomis ka kõrvalkvantarvust L. Magnetkvantarvust sõltuvad energiatasemed ainult magnetväljas.Spinn. iseloomustab algosakese sise- magnetomadusi. Elektroni spinni ja tema orientatsiooni määrab spinnkvantarv s= pm ½. Tõrjutusprintsiip: ühes ja samas aatomis ei saa olla kaht elektroni mille neli kõik kvantarvu n,l,ml ja s langeksid kokku.
Osakestefüüsika kordamine 12D 1) Fermionid ja bosonid. Mille alusel jaotatakse. Millised osakesed kummagi alla kuuluvad (näide) Osakesi eristatakse spinni alusel. Bosonid: Null või täisarvulise spinnkvantarvuga osakesed. Nt: footon, gluuon, W ja Zboson Fermion: Poolearvulise spinnkvantarvuga osakesed. Nt: elektron, prooton neutron. 2) Pauli keeluprintsiip Pauli keeluprintsiip: Aatomis ei saa olla mitu elektroni, mille olek on määratud 4 kvantarvu ühesuguse kombinatsiooniga. Fermionid järgivad Pauli keeluprintsiipi. Bosonid ei allu Pauli keeluprintiibile
Suletud süsteem on termodünaamiline süsteem, millel on ümbritsetud energia-, kuid mitte ainevahetus. 8.Defineeri energiamiinimumi printsiip ja tõrjutuse printsiip? Energia miinimumi printsiip-kõik iseeneslikud protsessid kulgevad kehade süsteemi energia kahanemise suunas Tõrjutuse printsiip- kaks samas aatomis paiknevat elektroni ei saa olla samas kvantolekus, st kui erinevate elektronide kvantarvud n, l ja ml on samad, siis omavad need elektronid vastupidist spinni 9.Mis on alusosake? Väikseim osake, alusosakesed õigupoolest enam ei jagune väiksemateks samalaadseteks osakesteks, vaid nad muunduvad üksteiseks, kui selleks vajalikud tingimused on täidetud 10.Mida tähendab, et sündmused on põhjuslikult seotud? Tähendab seda, et eelnevate sündmuste sündmustik on kuidagi seotud järgneva omaga ja samuti võib olla sel eelnevaga seondumisel ka põhjuslik seos. 11.Mis on füüsikaline printsiip ja aktsioon?
väärisgaasid. Valgustajurites ehk fototakistites(elektroodiga pooljuhtfotoelement, mille juhtivus oleneb kiirguse kogusest) rakendatakse fotojuhtivust, see tekib kui neelduvate footonite energia ületab keelutsooni laiuse. Aatomite elektronkatte kihilise ehituse tingib Pauli keeluprintsiip, mis väidab et 2 samas aatomis paiknevat elektroni ei saa olla samas kvantolekus, st kui erinevate elektronide kvantarvud on samad, siis omavad need elektronid vastupidist spinni. Elementide keemilised/füüsikalised omadused sõltuvad elektronide arvust väliskihil. Elektronkatte kihte tähistatakse s,p,d,f ja g. Elektronmikroskoobis kasutatakse valgusvihkude asemel elektronkimpu ehk kiirete elektronide voogu. Pilt tehakse nähtavaks luminestseerival ekraanil või jäädvustatakse fotoplaadile. See on parem kui tavaline valgusmikroskoop, sest see suurendab objekte sadu kordi rohkem.
kuigi elektroni liikumisel aatomis pole mõtet rääkida trajektoorist, sest kordinaati ja kiirust ei ole võimalik samaaegselt määrata piisava täpsusega. Pauli keeluprintsiip Oma lihtsaimal kujul väidab see, et kaks samas aatomis paiknevat elektroni ei saa olla samas kvantolekus, st kui erinevate elektronide kvantarvud n, l ja ml on samad, siis omavad need elektronid vastupidist spinni. Elektronid on (nagu prootonid ja neutronidki) fermionid, seega kehtib ka nende kohta Pauli keeluprintsiip, mis ei luba kahel elektronil olla samas ruumiosas samas energeetilises olekus (kvantolekus). Iga elektron, mis lisandub aatomi elektronkattesse, peab valima endale teistest elektronidest erineva energiatasemega aatomorbitaali; aatomorbitaalid on määratud elektronkatte kvantarvudega. Aatomi info Kui aatomis on elektrone rohkem või vähem kui prootoneid, siis on tegemist iooniga
mõõtmed ja energia) 2)orbitaalkvantarv l (0 või positiivne täisarv) – määrab alakihi; tähistatakse töhtedega s,p,d,f (määrab orbitaali tuuma ümber ringlemise kiiruse ja selle kaudu orbitaali kuju) 3)magnetkvantarv ml (täisarv vahemikus –l....l) – määrab konkreetse orbitaali alakihis (kirjeldab orbitaalse liikumise orientatsiooni) 4)spinnkvantarv m s (-½ või ½)– iseloomustab elektroni teatavat sisemist omadust, spinni Elektronkonfiguratsioon – elektronide jaotus orbitaalidel Pauli printsiip – samal orbitaalil ei saa olla rohkem kui kaks, vastasmärgiliste spinnidega, elektroni Hundi reegel – kui asmas alakihis on rohkem kui üks orbitaal, siis paigutuvad elektronid eelistatult ühekaupa, paralleelsete spinnidega, erinevate alakihi orbitaalidele Põhiolek – aatomi kõige madalama energiaga seisund Ergastatud olek – kõrgema energiaga seisund
mõõtmed ja energia) 2)orbitaalkvantarv l (0 või positiivne täisarv) määrab alakihi; tähistatakse töhtedega s,p,d,f (määrab orbitaali tuuma ümber ringlemise kiiruse ja selle kaudu orbitaali kuju) 3)magnetkvantarv ml (täisarv vahemikus l....l) määrab konkreetse orbitaali alakihis (kirjeldab orbitaalse liikumise orientatsiooni) 4)spinnkvantarv m s (-½ või ½) iseloomustab elektroni teatavat sisemist omadust, spinni Elektronkonfiguratsioon elektronide jaotus orbitaalidel Pauli printsiip samal orbitaalil ei saa olla rohkem kui kaks, vastasmärgiliste spinnidega, elektroni Hundi reegel kui asmas alakihis on rohkem kui üks orbitaal, siis paigutuvad elektronid eelistatult ühekaupa, paralleelsete spinnidega, erinevate alakihi orbitaalidele Põhiolek aatomi kõige madalama energiaga seisund Ergastatud olek kõrgema energiaga seisund
elektriväli). Elektromagnetväli Rangelt võttes tekitab magnetvälja muutuv elektriväli. Eraldi erilisi magnetlaenguid ei eksisteeri. Elektriväli ja magnetväli koos moodustavad elektromagnetvälja (EMV). Püsimagnet Püsimagnet – aine, mida alati ümbritseb magnetväli. Püsimagneti magnetväli on ainet moodustavate osakeste (pms elektronide) magnetväljade summa. Aineosakesed omavad magnetvälja oma pöörlemise ehk spinni tõttu. Püsimagneti materjaliks on nt magnetiit. Väga tugev püsimagnet on NIB-magnet ehk neodüüm-raud-boor. Ferromagneetikud Üksikud ained on ferromagneetikud. Tuntumad: raud, nikkel, koobalt ja suurem osa nende sulameid mõned haruldaste muldmetallide ühendid mõned looduslikult esinevad mineraalid (magnetiit) NIB-magnet sulam Nd2Fe14B 1982 General Motors ja Sumitomo Special Metals tugevaimad püsimagnetid
suudetud katseliselt tõestada, arvavad paljud teadlased, et tegu on pigem filosoofia kui teadusega. Sellegipoolest on tehtud katseid, mis kaudselt tõestavad stringiteooriat. Stringiteooria eeldab, et aatomis olevad kvargid ja elektronid ei ole 0-mõõtmelised objektid, vaid koosnevad pigem 1-mõõtmelised võnkuvad joontest (stringidest), mille ainsaks dimensiooniks on pikkus. Nende stringide võnkumine annabki jälgitavatele osakestele nende omadused, laengu, massi ja spinni. Stringil võivad olla otsad lahti (nimetatakse avatud stringiks) või omavahel ühendatud (nimetatakse kinniseks Suurenduse astmed: 1. Aine tasand. stringiks). Osake hõivab igal hetkel ühe ruumipunkti. 2. Molekuli tasand Seetõttu on tema teekond aegruumis esitatav joonena 3. Aatomi tasand 4. Aatomisisene tasand (elektronid)
sellele mõjuma teatud aja jooksul mingi jõud. Mida pikem on see aeg, seda inertsem on keha. 34) Pauli printsiip ehk tõrjutusprintsiip on oluline printsiip kvantmehaanikas, mille sõnastas 1925. aastal Wolfgang Ernst Pauli. Oma lihtsaimal kujul väidab see, et kaks samas aatomis paiknevatelektroni ei saa olla samas kvantolekus, st kui erinevate elektronide kvantarvud n, l ja ml on samad, siis omavad need elektronid vastupidist spinni. 35) Maailm koosneb asjadest. Millest koosnevad asjad? Vastuseks kuulen, et need koosnevad väga-väga väikestest asjadest, mille nimi on Aatom. 36) Energia jäävuse seadus on olulisemaid jäävusseaduseid füüsikas, mis väidab, et isoleeritud süsteemi energia on ajas muutumatu suurus (energia on jääv). Sellest seadusest järeldub, et energiaei teki ega kao, ta võib vaid muunduda ühest liigist teise ning kanduda ühelt kehalt teisele.
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 füüsikasse (fermionide ja bosonite eristamine), tugeva ja nõrga vastastikmõju avastamisega, atomistliku printsiibi laiendamisega väljale (kvantväljateooria) ning algosakeste standardmudeli loomisega. 15 14 Gunnar Karu, Nüüdisaegne füüsikaline maailmapilt, Tallinn 2000, lk 33 15 http://et.wikipedia.org/wiki/F%C3%BC%C3%BCsikaline_maailmapilt (24.03.2009) 8 1.4.1
Barüonid jagatakse mõnikord nukleonideks ja hüperonideks; barüonide hulka kuuluvad ka resonantsosakesed. Igal barüonil on oma antiosake antibarüon. Kõik barüonid peale prootoni ja antiprootoni on ebapüsivad osakesed, mis prootoniks või neutroniks muundudes kiirgavad mesoneid, leptoneid või footoneid . Barüonide koostises on kolm kvarki, mille spinnide ja elektrilaengute summad annavad barüonide spinni ja elektrilaengu. Igale fundamentaalosakesele vastab oma antiosake. Need on kõiges täpselt samasuguste omadustega, ainult kõik laengud on vastavalt vastandmärglised. Elektroni antiosake on positron, mille mass on täpselt sama suur, kui elektronil, kuid elektrilaeng on positiivne, absoluutväärtuselt aga elektroni omaga täpselt võrdne.Antikvarkidele omased värvid ei lange kvarkide omadega kokku, need on
kiirguseta üleminek ergastatud singletse oleku põhinivoole. Sellest olekust kiirgavad molekulid kvante laskudes kõikide ergastamata olekute võnkenivoodele. Edasi lähevad molekulid põhinivoo esimesele võnkenivoole kiirguseta ülemineku kaudu. Fosforestsents - Osa ergastatud mlekule läheb üle tripletsesse olekusse. Sellised üleminekud on kvantmehaanika järgi keelatud ehk neid juhtub harva. Molekuli pöördumine põhinivoole toob uuesti kaasa spinni muutuse, mille tõttu on protsess aeglane. 23.Stokes´i nihe 24.Luminestsentsi soodustavad/pärssivad struktuursed faktorid Vähesed molekulid fluorestseeruvad, kuid molekule saab tihti "märgistada" fluorestseeruvate funktsionaalsete rühmadega. Molekul peab sisaldama konjugeeritud kaksiksidemeid, millega kaasneb pii-elektronide delokalisatsioon ja nende võime ergastuda. Pii-elektrone delokaliseerivad funktsionaalsed rühmad on amino, -OH, -F ja metoksü
Magnetkvantarv sõltub l väärtusest. Igale l väärtusele vastab (2l + 1) täisarvulist ml väärtust: m= 0, ±1, ±2, …, ±l ➢ Spinnkvantarv (ms, ka s) iseloomustab konkreetset elektroni ja tema pöörlemist ümber oma telje. Spinnkvantarv omab väärtusi -1/2 ja +1/2. 16. Pauli printsiip. Pauli printsiip - aatomis ei saa olla kahte täpselt ühesuguses energiaolekus asuvat (st. ühesuguste kvantarvudega) elektroni (peavad erinema vähemalt spinni poolest). Hundi reegel ➢ ühesugused orbitaalid (samade n ja l väärtustega) täituvad esmalt ühesuguse spinnkvantarvuga elektronidega. ➢ Neutraalsete aatomite orbitaalid täituvad nende energiatasemete kasvu järjekorras järgmiselt (iga järgmise taseme energia on eelmisest kõrgem): 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s
eksisteerivaid substantse. See tähendab, et ei saa ette kujutada ainet ilma väljata ning vastupidi-välja ilma aineta. Mis puutub elementaarosakestesse üldse, siis praegusel ajal arvatakse, et ,,tõeliselt" elementaarsed on vaid 6 kvarki ja 6 leptonit (aineosakesed) ning bosonid, mis vahendavad fundmentaalseid vastastikmõjusid. Kõiki tuntuid elementaarosakesi on võimalik jaotada kahte rühma nende spinni väärtuste järgi. Ühe rühma moodustavad osakesed, mille spinn on ½ ning need kujutavad endast aineosakesi. Teine rühm koosneb täisarvulise spinniga osakestest ja nende ülesanne on vahendada jõude, mis mõjuvad aineosakeste vahel. Aineosakesed spinniga ½ alluvad Pauli keeluprintsiibile, mis ei luba kaht osakest viibida ühes ja samas kvantolekus, st. neil ei või olla sama koordinaat ning sama kiirus. Siit selgub põhjus, miks aineosakesed ei
x = 0, p = 0 , ei eksisteeri. 3) Harmoonilise ostsillaatori statsionaarsed olekud on iseloomustatud kindla paarsusega (- 1) . n 46. Spinn Spinne on kahte tüüpi: poolearvulised fermionidel ja täisarvulised bosonitel ehk vaheosakestel. Spinn omaimpulsmoment 47. Maatriksite korrutamine Rida korda veerg. MLK 6004 Kvantmehhaanika 45 48. Elektroni spinni projektsiooni omaväärtused Projektsioonid: ½ ja -½. h S=± . 2 h - mõjukvant, ühik [J*s] 49. Eristamatuse printsiip Kui süsteemi kuuluvad osakesed alluvad eristamatuse printsiibile, siis on nad ühte liiki, vastasel korral mitte. Eristamatuse printsiibi kohaselt kaotavad süsteemi kuuluvad osakesed oma individuaalsuse. Hamiltoniaani konstrueerimisel ei tohi eristamatuse printsiibi kohaselt mistahes i-
elektromagnetlainena, milles elektri- ja magnetväli muutuvad perioodiliselt teineteiseks: muutuv elektriväli tekitab muutuva magnetvälja, see omakorda muutuva elektrivälja. Vaakumis levib elektromagnetväli kiirusega c = 299 792 458 m/s, mida tuntakse valguse kiirusena. Elektroni energia aatomis on nüüdisteooriate kohaselt määratud 4 kvantarvuga: peakvantarv, orbitaalkvantarv, magnetkvantarv ja spinn. Kolme esimese väärtusi kirjeldavad täisarvud, elektroni spinni väärtus on kas 1/2 või 1/2. Elementaarlaenguks e nimetatakse vähimat looduses esinevat laengu väärtust: 1 e = 1,6 . 10 -19 C. Prootoni laeng on +e , elektronil e. Elementaarosakesed on väikseimad aine ja välja osakesed. Neist eristatakse fundamentaalosakesi, mida peetakse jagamatuteks (ilma sisestruktuurita) osakesteks. Fundamentaalosakesed jagunevad mateeriaosakesteks (aine algosakesed) ja vaheosakesteks (vastastikmõjusid vahendavad osakesed). . Igal mateeriaosakesel on
keemiline side Üht tüüpi orbitaalid antud energia peanivool täituvad Hund' i reegel: elektronidega sellises järjekorras, et spinnide summa oleks maksimaalne Lihtsamalt öeldes: üht tüüpi orbitaalid täituvad kõigepealt ühesugust spinni omavate elektronidega - üks elektron igale orbitaalile. Alles siis, kui kõik orbitaalid on täidetud ühe elektroniga, lisandub orbitaalile ka teine - vastasmärgilise spinniga - elektron. Näide: 2p 2p N7 O8
B-vektori suunaks on magnetvälja suund, mida näitab magnetväljas orienteerunud magnetnõela põhjapoolus. Magnetinduktsiooni SI-ühikuks on 1 tesla (1 T), mis on sellise välja magnetinduktsioon, milles välja suunaga ristuvale juhtmele pikkusega 1 m ja vooluga 1 A mõjub välja poolt jõud 1 N. Magnetvälja jõujoon on mõtteline joon, mille puutuja näitab magnetnõela põhjapoolusele mõjuva jõu suunda. Magnetvälja jõujooned on kinnised kõverad. Magnetvälja tekitab elektrivool või spinni omavad aineosakesed. Spinn kirjeldab osakese oma magnetvälja, mis tuleneb osakese pöörlemisest. Mass on keha inertsi mõõt, tähis m, ühik 1 kg. Massi ja energia ekvivalentsus tähendab, et mass ja energia on samaväärsed, üks võib teiseks üle minna vastavalt seosele E = mc2. Mehaanilise energia jäävuse seadus väidab, et suletud süsteemis on kineetilise ja potentsiaalse energia summa jääv suurus: Ek + Ep = const.
resonants sidemed. Mille poolest erinevad klorofülli molekuli singletne ja tripletne ergastusseisund? Eristatakse molekulide kahte tüüpi ergastuolekut singletset ja tripletset. Singletses seisundis jääb ergastatud elektroni spinn vastupidiseks põhiorbitaalile jäänud elektroni spinnile. T- ergastusolekus on ergastus- ja põhiorbitaalil olevate elektronide spinnid ühesuunalised. See asjaolu teeb T-ergastusseisundi eluea pikemaks kuna elektroni minekuks põhiorbitaalile peab toimuma spinni pööre. Nimetage kolm võimalust neeldunud kvandi energia liikumiseks klorofülli molekulis Ergastus kasutatakse laengute lahutamiseks toimub fotokeemiline reaktsioon Ergastus kiirgub välja fluorestsentsina Ergastusenergia muutub soojuseks 1)Võib moodustuda üks ergastus üle kogu süsteemi. See on nn eksitonmehhanism, tagab ülikiire ergastuse kandumise üle kogu antenni. 2)Aeglasem on nn. Försteri resonantsmehhanism, kus ühe molekuli ergastus võib kustudes üle
Võistlejad püüavad saavutada parimat libisemisnurka ja kiirust, tagumine juht püüab alati sõita võimalikult lähedal eessõitjale või temast isegi mööduda, eessõitja omakorda püüab tagumisel eest ära sõita. Paarisdrift nõuab juhilt head pingetaluvust ja enamasti tehaksegi vigu rohkem paarissõitudes, kui üksiksõitudes. Pärast esimest sõitu määravad kohtunikud punktid paremale sõitjale. Kui paremust ei ole võimalik määrata, on seis 5-5 - kui üks teeb spinni või sõidab rajalt välja, saab punktiarvuks 10-0. Seejärel vahetavad juhid kohad ja sõidavad sama rajalõigu läbi veel ühe korra. Sõitja, kes kogus kahe sõiduga enam punkte, pääseb edasi võistlema, vähem punkte kogunud võistleja langeb võistlusest välja. Sellist ,,kiire surma" meetodit rakendatakse seni, kuni paremusjärjerstus on selgunud. Võitja selgub finaalvooru paarisõidus, kus kohtuvad viimased kaks veel kaotamata juhti. (EAL 2015)
blue, sinine). Igal elementaarsel aineosakesel eksisteerib antiosake, millel kõik laengud (peale massi) on osakese endaga võrreldes vastupidised. Spinn on algosakese olemuslik sisemine liikumine, mis kuulub lahutamatult osakese juurde. Aineosakese korral on spinn tinglikult tõlgendatav osakese pöörlemisena ümber oma telje (ingl.k. to spin pöörlema). Seda pöörlemist ei saa peatada, võib vaid muuta pöörlemistelje asendit ruumis, mida nimetatakse spinni suunaks. Kaks vastassuunaliste spinnidega aineosakest võivad paikneda samas ruumipiirkonnas (teineteise "sees"). Nad pöörlevad ühel ja samal teljel vastandlikes suundades. Väljaosakese spinn on tingitud tema kulgevast liikumisest (enamasti kiirusega c, vt. allpool). Füüsikalise maailmapildi kujundamisel on otstarbekas lähtuda mõningatest üldkehtivatest põhimõtetest ehk printsiipidest (mis deduktiivkäsitluses on vaadeldavad aksioomidena)
Igal elementaarsel aineosakesel eksisteerib antiosake, millel kõik laengud (peale massi) on osakese endaga võrreldes vastupidised. Spinn on algosakese olemuslik sisemine liikumine, mis kuulub lahutamatult osakese juurde. Aineosakese korral on spinn tinglikult tõlgendatav osakese pöörlemisena ümber oma telje (ingl.k. to spin pöörlema). Seda pöörlemist ei saa peatada, võib vaid muuta pöörlemistelje asendit ruumis, mida nimetatakse spinni suunaks. Kaks vastassuunaliste spinnidega aineosakest võivad paikneda samas ruumipiirkonnas (teineteise "sees"). Nad pöörlevad ühel ja samal teljel vastandlikes suundades. Aine- osakese spinn iseloomustab tema sisesümmeetriat (võimalikke asendeid välismõju suuna suhtes). Väljaosakese spinn on tingitud tema kulgevast liikumisest (enamasti kiirusega c, vt. allpool).
Edasi lähevad molekulid phinivoo esimesele vnkenivoole kiirguseta ülemineku kaudu. Seega, flurestsents- spekter on absorbtsioonispektri peegelpilt . 12 Fosforestsents. Osa Ergastatud molekule läheb üle triplettolekusse (elektronide spini muutumine ). Potentsiaalsete energiate kverad peavad likuma mingis punktis. Molekuli pöördumine phinivoole toob uuesti kaasa spinni muutuse, mille tttu on protsess aeglane (10-4 - 10 s). Ergastus (absorbtsioon) spektrid on lühematel lainepikkustel, kui luminestsentsi spektrid, sest vnkerelaksatsiooni tttu läheb energiat kaduma. Fosforestsentsi spektrid on suurematel lainepikkustel kui fluorestsentsispektrid. Fluorestsents spektroskoopia on ülitundlik, sest signaali mdetakse "pimeda" tausta suhtes. Vähesed molekulid fluorestseeruvad, kuid proovi molekule saab tihti
Igal elementaarsel aineosakesel eksisteerib antiosake, millel kõik laengud (peale massi) on osakese endaga võrreldes vastupidised. Spinn on algosakese olemuslik sisemine liikumine, mis kuulub lahutamatult osakese juurde. Aineosakese korral on spinn tinglikult tõlgendatav osakese pöörlemisena ümber oma telje (ingl.k. to spin pöörlema). Seda pöörlemist ei saa peatada, võib vaid muuta pöörlemistelje asendit ruumis, mida nimetatakse spinni suunaks. Kaks vastassuunaliste spinnidega aineosakest võivad paikneda samas ruumipiirkonnas (teineteise "sees"). Nad pöörlevad ühel ja samal teljel vastandlikes suundades. Aine- osakese spinn iseloomustab tema sisesümmeetriat (võimalikke asendeid välismõju suuna suhtes). Väljaosakese spinn on tingitud tema kulgevast liikumisest (enamasti kiirusega c, vt. allpool).
kahte elektroni täpselt ühesuguste kvantarvude komplektiga. 31. Millest sõltuvad elementide keemilised ja füüsikalised omadused? Elementide keemilised omadused sõltuvad lihtainete laenguomadustest, kui ühel ainetest on elektrone ülearu või puudu siis need siirduvad ühelt ainelt teisele üle. Neid seostab ioonside. Füüsikaliste omaduste põhjal asetuvad elektronid ühisesse leiulainesse. Tõrjutusprintsiibist tingituna on eeltingimuseks kummagi elektroni spinni vastassuunalisus. 32. Millal tekib ioonside? Millist sidet nimetatakse kovalentseks ehk homeopolaarseks? Ioonside tekib positiivsete ja negatiivsete ioonide omavahelisel tõmbumisel, mis nad seostab. Kovalentne ehk homeopolaarne side on vastassuunalistest spinnidest tekkinud elektronpilve tiheduse tasakaalustus. 33. Kuidas on aatomid/ioonid paigutunud kristallides? Kristallides paigutuvad aatomid/ioonid kindlas järjekorras ja moodustavad väga tiheda ruumvõre.
kasutusele 4. Kvantarv, millel vatsavalt joonte kahestumisele võib olla 2 väärtust: +½ ja -½. Esmaselt seostati seda arvu elektroni pöörlemisega ümber oma telje. Hiljem see siiski kinnitust ei leidnud. Nimetus "spin pöörlemine" siiski jäi. Väärtused oleksid tähistanud pöörlemist päri- ja vastupäeva. Spinn tähistab kaasajal siiski osakese magnetilisi omadusi. Footonil võib spinn olla ka täisarvuline näiteks footonil. Spinni arvestatakse ka magnetnähtuste juures tekkivate pooluste juures.polaarsus magnetväljas on seotud raua aatomite elektronide spinniga. Kokkuvõttes määravad elektroni kvantseisundi kvantarvud: n peakvantarv l - orbitaalkvantarv ml magnetkvantarv s - spinn Ainetevahelised seosed, tõrjutusprintsiip Keemiliste elementide aatomeid eristab laenguarv Z. Niipalju on prootoneid tuumas ja elektrone tuuma ümber
Aatomi mõõtmed määrab elektronkate. Aatomi läbimõõdu suurusjärk on 10-10 m. Ühte sentimeetrisse mahuks ritta asetatuna umbes 100 miljonit aatomit. 6. Pauli printsiip ehk tõrjutusprintsiip on oluline printsiip kvantmehaanikas, mille sõnastas 1925. aastal Wolfgang Ernst Pauli. Oma lihtsaimal kujul väidab see, et kaks samas aatomis paiknevat elektroni ei saa olla samas kvantolekus, st kui erinevate elektronide kvantarvud n, l ja ml on samad, siis omavad need elektronid vastupidist spinni. Üldisemalt väidab Pauli printsiip, et kaks identset fermioni (poolarvulise spinniga osakest) ei saa jagada sama kvantolekut. Rangemalt väljendatuna tähendab see, et identsete fermionide süsteemi lainefunktsioon on osakeste vahetamise suhtes antisümmeetriline. 7. 8. 9. 12) 1Hõõrdejõud on keha liikumist takistav jõud teise tahke keha või aine suhtes kokkupuutepinnal mõjuvate osakestevahelise jõu tõttu. Hõõrduvate
möönma, et see kiirgus peab tõepoolest olemas olema, et oleks kooskõla teiste, vaatlustega kontrollitud teooriatega. Siit tulenevad olulised järeldused determinismi kohta. Musta augu kiirgus kannab temalt ära energiat. Niiviisi kaotab must auk ühtlasi massi ja kahaneb. Joon. 4. 13 Kui vaatleja mõõdab Einsteini-Podolsky-Roseni kujuteldavas katses ühe osakese spinni suuna, saab ta kohemaid teada ka teise osakese spinni suuna. See aga tähendab omakorda, et tema temperatuur tõuseb ja kiirgus intensiivistub. Lõpuks kaob musta augu mass sootuks. Pole teada, kuidas arvutada, mis juhtub kaohetkel, kuid ainus mõistlik järeldus näib olevat, et must auk hävib. Kuid mis juhtub lainefunktsiooni selle osaga, mis jääb musta augu sisse ja selle infomatsiooniga, mida see osa kannab musta auku langenu kohta? Esialgu näib, et see osa lainefunktsioonist
µ = Baines/Bvaakumis, kus µ - aine suhteline magnetiline läbitavus, mis näitab mitu korda on magnetväli aines tugevam kui vaakumis. Spinn Spinn (tähis s) on elementaarosakese sisemine omaimpulsimoment, mis on seotud osakese ruumilise kirjeldamisega. Spinnvektori absoluutväärtust määrava spinnkvantarvu väärtus on iga osakese puhul kindel: kas 0, 1/2, 1, 3/2, 2, ... ; spinniprojektsioonil on vastavalt 2s + 1 võimalikku väärtust. Spinni väärtusega (kas täis- või poolarvuline) on määratud statistika, millele osake allub. Suhteline magnetiline läbitavus Dimensioonita suurus ja näitab, mitu korda on magnetilise induktsiooni vektor . antud keskkonnas suurem või väiksem kui vaakumis. Dia-, para- ja ferromagneetikud Diamagneetikud - (magn. läbitavus on väiksem 1- st) ained, mis veidi nõrgendavad talle mõjuvat magnetvälja.N: kuld,hõbe,vask. paramagneetikud - (magn. läbitavus on
l väärtus orbitaali tähistus 0 s 1 p 2 d 3 f 4 g Seega kui l = 0 siis on tegemist s-orbitaaliga jne. Magnetkvantarv (ml) määrab orbitaali orientatsiooni ruumis ning määrab ära orbitaalide arvu antud energia alatasemel. Magnetkvantarv sõltub l väärtusest. Igale l väärtusele vastab (2l + 1) täisarvulist ml väärtust. Spinnorbitaalid Ühes ja samas ruumiosas võib paikneda kaks vastasmärgilise spinniga elektroni. Algselt püüti seletada spinni olemasolu kui elektroni kujuteldavat pöörlemist ümber oma telje. Tänapäeval mõistetakse spinni all elektroni omaimpulssmomenti, mis on seotud osakese ruumilise kirjeldamisega. Lainefunktsioone, mis kirjeldavad ka elektroni spinni, nimetatakse spinnorbitaalideks. Spinnkvantarv (ms) omab väärtusi -1/2 ja +1/2. Samal orbitaalil võib olla maksimaalselt kaks erineva spinnkvantarvuga elektroni, mis moodustavad elektronipaari. Orbitaalidekuju ja energiatasemed
möönma, et see kiirgus peab tõepoolest olemas olema, et oleks kooskõla teiste, vaatlustega kontrollitud teooriatega. Siit tulenevad olulised järeldused determinismi kohta. Musta augu kiirgus kannab temalt ära energiat. Niiviisi kaotab must auk ühtlasi massi ja kahaneb. Joon. 4. 13 Kui vaatleja mõõdab Einsteini-Podolsky-Roseni kujuteldavas katses ühe osakese spinni suuna, saab ta kohemaid teada ka teise osakese spinni suuna. See aga tähendab omakorda, et tema temperatuur tõuseb ja kiirgus intensiivistub. Lõpuks kaob musta augu mass sootuks. Pole teada, kuidas arvutada, mis juhtub kaohetkel, kuid ainus mõistlik järeldus näib olevat, et must auk hävib. Kuid mis juhtub lainefunktsiooni selle osaga, mis jääb musta augu sisse ja selle infomatsiooniga, mida see osa kannab musta auku langenu kohta? Esialgu näib, et see osa lainefunktsioonist
korrutisega. p=mv ühik kgm/s 95. Pot energia sõltub ruumi koordinaatidest. Keemilisete reaktsioonide isel kasut koordinaate, mille argumendiks on r.konst. Mis suurus kantakse siis vertikaalteljele? y=energia, x- kõrgus maa pinnalt. 96. Kui aatomis on rohkem kui 1 el, siis nad kogunevad Pauli tõrjutuseprintsiibi kohaselt kõik madalama en-ga orbitaalile, mille määravad kvantarvud: n, l, m igale nende kombinatsioonile vastab (12 struktuuri?) 2 elektroni ja erinevad spinni poolest. 97. Molekul on: aine väikseim osake, milleks on vastavat ainet võimalik mehhaaniliselt jaotada, ja mis säilitab selle aine keemilised omadused. 98. Soojusmahtuvus sõltub/ ei sõltu T*st. Miks? e füüsikaline sisu on energia, mis on vajalik aine kuumutamiseks ühe kraadi võrra. Ühik: J/K. 99. Mida kirjeldab Boltzmanni faktor? Kirj math avaldis: kirj r-ni kiiruse sõltuvust T'st. kb=l (astmel:)-Ea/RT. 100. Kas vedeliku auramisel T* langeb. Miks
1924 Arthur Stanley Eddington seob tähtede massi nende heledusega. 1924 Edward Appleton avastab ionosfääri. 1924 Bose ja Einstein esitlevad Bose-Einsteini statistikat. 1925 Millikan nimetab avakosmosest tuleva kirguse "kosmiliseks kiirguseks". 1925 Wolfgang Pauli sõnastab printsiibi, mis käsitleb orbitaalide täitumist aatomis. 1925 Unlenbeck ja Gousmit postuleerivad elektroni spinni. 1925 John Logie Baird kannab esimesena üle televisioonipilti. 1926 Robert Goddard laseb üles esimese raketi. 1926 Erwin Schrödinger arvutab välja ja avaldab vesiniku aatomi lainefunktsiooni. 1926 Paul Dirac tutvustab Fermi-Diraci statistikat. 1927 Clinton Davisson näitab, et difraktsioon ilmneb ka elektronide puhul. 1927 Bohr sõnastab komplementaarsusprintsiibi, mis väidab, et nähtust
Lainefunktsioonides esinevad sageli täisarvud, millest võib sõltuda ka lainefunktsiooni matemaatiline kuju, need arvud ongi kvantarvud. Vesiniku aatomi lainefunktsioonides sisaldub 4 kvantarvu: - peakvantarv n määrab orbitaali mõõtmed ja energia - orbitaalkvantarv l määrab orbitaali tuuma ümber ringlemise kiiruse ja selle kaudu orbitaali kuju - magnetkvantarv ml kirjeldab orbitaalse liikumise orientatsiooni - spinnkvantarv ms iseloomustab elektroni teatavat sisemist omadust, spinni Aatomorbitaalid – elektronide lainefunktsioonid aatomis Seosed kvantarvude vahel. Peakvantsarv n on positiivne täisarv; määrab elektronkihi. Orbitaalkvantarv l on null või positiivne täisarv, alati väiksem kui n ehk n-1; määrab alakihi; tähistatakse tähtedega s, p, d, f, … (l=0, 1, 2, 3, …). Magnetkvantarv ml on täisarv vahemikus –l…l; määrab konkreetse orbitaali alakihis. Spinnkvantarv ms saab olla ainult – ½ või + ½ Elektroni spin
vahendit välja. Relativistlik maailmapilt tekkis 19051916 Albert Einsteini tööde põhjal. Lisas varasemale Absoluutse kiiruse printsiibi. Ilmnes pikkuse ja aja suhtelisus (relatiivsus). Kvantmehaaniline maailmapilt kujunes välja 19241930 Niels Bohri, de Broglie, Schrödingeri, Heisenbergi, Pauli ja Diraci tööde tulemusena. Lisandusid dualismiprintsiip ja tõenäosuslikuse printsiip. Kaasaegne maailmapilt kujunes 20. sajandi teisel poolel seoses spinni jõudmisega statistilisse füüsikasse (fermionide ja bosonite eristamine), tugeva ja nõrga vastastikmõju avastamisega ning algosakeste standardmudeli loomisega. 33.Mateeria põhivormid Aine,väli Vastasmõju liigid, jäävusseadused, põhiprintsiibid Gravitatsioon, elektromagnetiline, nõrk ja tugev vastastikmõju, Laengu, massi ja energia jäävus. Mateeria põhivormid ja vastastikmõju liigid
Sissejuhatus informaatikasse 7 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/3/31/BlueGeneL-600x450.jpg Visioneerime pisut tulevikku •Alljärgnev ei püüa olla tõde, pigem ennustus, kuid see baseerub paljude tarkade inimeste ennustustel . ITK 2007, Kalev Pihl Sissejuhatus informaatikasse 8 Oodates kvantarvutit •Edukas piloot 2006 aasta sügisel, kus “gate” ehitati sisuliselt ühe silikoonile lisatud aatomi abil. Delft University of Technology •Edukas piloot fosfori elektroni spinni suuna mõõtmiseks. University of Utah •Kvantarvutid on senini siiski ainult “teoreetilised” mudelid •Kvantarvuti ilmumine võib mõneti tähendada elu lõppu kujul nagu me seda täna tunneme ITK 2007, Kalev Pihl Sissejuhatus informaatikasse 9 http://www.sciencedaily.com/images/2006/11/061123115722.jpg DNA arvutid -molekulaarmasinad •Aastast 1994 pärit idee kohaselt võiks just DNA olla arvutamises järgmine tase.
kirjeldab magnetkvantarv ml = -l, - (l 1),-1, ..., 0 , ..., (1-1), l. Magnetkvantarv on tingitud elektroni orbitaalsest liikumisest ümber tuuma. Lisaks neile kolmele kvantarvule on veel neljas kvantarv s, mida nimetatakse spinnkvantarvuks s = -1/2, +1/2. Spinn iseloomustab elektroni sisemist liikumist, mida tavaliselt kujutatakse pöörlemisena. Sellega kaasneb kindel magnetväli ja see võib toimuda kahtepidi, sellest ka kaks spinni väärtust. Spinn annab väga väikese energiaparanduse koguenergiale. Elektronid alluvad aatomis tõrjutusprintsiibile ehk Pauli (W. Pauli) printsiibile, mille kohaselt ei saa aatomis olla kaht elektroni ühesuguse kvantarvu komplektiga. See tähendab, et ühel orbitaalil, mille energia on määratud kvantarvude n, l ja ml kindlate väärtustega, saab olla 2 elektroni mille s = -1/2 või +1/2. 11.3. Tuumamudel Tuum koosneb prootonitest ja neutronitest. Neid mõlemaid nimetatakse nukleonideks
annaabi.ee 
