1. Kirjelda ioonsideme ja kovalentsideme teket molekulide moodustamisel aatomitest. *Nii Na kui ka Cl aatomid muutuvad suhteliselt kergest Na+ ja Cl- ioonideks. Kui Na ja Cl aatomid satuvad lähestikku, ,,kingib" Na oma väliselektroni Cl-le. Positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel tekib tõmme, mis seobki nad ioonsidemesse. *A-eemaldatud aatomid, B-ühtpidi spinnid, ühinemine keelatud, C-eripidi spinnid, ühinemine lubtatud, elektronpilved valguvad ühte, D-klassikaline näitpilt kahe tuuma ümber orbiitlevaist elektronidest. 2. Kuidas on kindlaks tehtud, et kristallides on aatomid paigutatud korrapärasesse ruumvõresse? Difraktsioonikatsete abil. 3. Kuidas muunduvad aatomite kõrgemad energiatasemed, kui aatomid (ioonid) ühinevad kristalliks? Elektronkatte sisekihtide elektronide energiatasemed jäävad kristallis peaaegu muutumatuks, kuid
ainuke lumelaudur, kes on peale Shaun White-i selle triki �ra teinud [10, 5]. Haakon flip Half-pipes tehtav trikk, kus lumelaudur siseneb trikki switch asendis, teeb tagurpidi salto ja p��rleb backside 720 kraadi samal ajal. Leiutatud ja nimetatud Norra lumelaualegendi Terje H�konseni poolt [10]. Misty flip Edaspidi salto koos backside spinniga. Sarnaneb McTwist-iga, kuid trikki tehakse otseh�ppel, mitte half-pipes [10]. Frontside Rodeo Tagurpidi salto koos frontside spinniga. Spinnid on tavaliselt 540, 720 ja 900 kraadised. See t�hendab, et salto on �ks t�is p��re � 360 kraadi ja lisaks sellele tuleb kas siis 180, 360, 540 kraadi [10].15 Backside Rodeo Tagurpidi salto koos backside spinniga. Spinnid on tavaliselt 540, 720 ja 900 kraadised. Tehakse ka Double Backside Rodeosi. Selles trikkis teeb s�itja 2 tagurpidi saltot ja alles siis keerleb v�hemalt 180 kraadi �mber oma telje, lisaks kahele saltole [10]. Cork spin
Aatomikooslused. Laserid. (Käämbre) 1. Kirjelda erinevaid sidemete tüüpe aatomite vahel. Too näiteid. Ioonside on molekul, mis koosneb positiivsest ja negatiivsest ioonist ning neid hoiab koos elektriline tõmbejõud. Nt: NaCl korral läheb naatriumi elektron kloori väliskihti ja tekivad ioonid Na+ ja Cl-. Kovalentne side tekib siis kui väliselektronide spinnid on antiparalleelsed. Nt: H2 molekul tekib siis kui elektronide spinnid on vastassuunalised. 2. Iseloomusta metalli siseehitust. Metallide välimises elektronkihis on tavaliselt 1-2 elektroni. Metallide aatomid paiknevad ruumis korrapäraselt. 3. Miks ja millest tekivad juhtides energiatsoonid? Kristallides on aatomid või ioonid paigutunud korrapärase ruumivõrena. Naaberaatomite välised elektronkatted mõjutavad üksteist ja selle tulemuseks on aatomite väliskihi elektronide ehk
Hadronid jaotuvad spinnide järgi kahte suurde rühma: poolarvulise spinniga (1/2, 3/2) hadronid on barüonid ja täisarvulise spinniga (0, 1) mesonid. Hadroneid on kahte tüüpi: Barüonid, mis koosnevad kolmest kvargist (või kolmest antikvargist); Mesonid, mis koosnevad kvargist ja antikvargist Mesonid Mesonid on nullist erineva seisumassiga tugevale interaktsioonile alluvad elementaarosakesed. Vastavalt kvarkmudelile on mesonite koostises üks kvark ja üks antikvark. Kvarkide spinnid ja elektrilaengud annavad summeerides mesonite spinnid ja laengud. Vastavalt sellele võivad mesonid olla positiivse, negatiivse või neutraalse elektrilaenguga. Kaks 1/2-spinni annavad ühte ja samapidi liitudes spinni 1 (vektormesonid) ning vastupidiselt liitudes spinni 0 (skalaarmesonid) Barüon Barüon on kvarkidest koosnev liitosake, mille barüonlaeng on 1 või (antibarüonidel) –1. Barüon on hadron ja koosneb tavaliselt kolmest kvargist.
4. Aatomiraadiuse kasv metalliliste omaduste tugevnemine Mittemetalliliste omaduste tugevnemine 5. Elektronide kahesugune iseloom Elementaarosakesed Laine Orbitaal need ruumiosakesed kus elektron liigub Orbitaalid Spinnid (elektroni oletatav suurus) elektroni pöörlevast liikumisest tingitud efekt. Mg:+12|2)8)2) 1s22s22p63s2 p-element III A VIII A rühm s-element I A ja II A rühm d-element (B- rühma metallid)
Molekulid ja kristallid 1. Ioonside: tekib siis kui molekul "koosneb" positiivsest ja negatiivsest ioonist ning neid hoiab koos elektriline tõmbejõud. Kovalentne side: seletub elektriliste ja vahetusjõududega, mille tõttu on erineva sümmeetriaga olekutel erinev energia. Seotud seisund kovalentne side - saab tekkida ainult siis kui väliselektronide spinnid on antiparalleelsed (radiaalosa on sümmeetriline).Kovalentne side on spetsiifilise kvantmehaanilise päritoluga ja sellel klassikalist analoogi ei ole. (Ühinevate aatomite tuumade tõuge tasakaalustatakse nii,et elektronpilve tihedus on suurim tuumade vahelises alas ). 2. Kristallvõre: Kristallid on makroskoopilised hiidmolekulid, milles aatomid või ioonid on paigutunud korrapärasesse (perioodiliselt korduvate ühikrakkudega) ruumvõresse.
Deuteeriumi aatomi tuum on deuteron, mis koosneb ühest prootonist ja ühest neutronist. Triitiumi aatomi tuum on triiton, mis koosneb ühest prootonist ja kahest neutronist. Füüs. Omadused: Tavatingimustel on ta värvitu gaas, väikseima molekulmassiga kõigist gaasidest. Temperatuuril 20 kelvinit kondenseerub kahest prootiumiaatomist koosneva molekuliga diprootium (H2) vedelikuks, mis tahkub temperatuuril 14 kelvinit. Vesiniku molekuli energiatasemed olenevad sellest, kas tuumade spinnid on samasuunalised või erisuunalised. Erineva spinnide jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane. Keem. Omadused: Kuumutamisel reageerib vesinik paljude ainetega. Reaktsioon hapnikuga eraldab soojust, mistõttu vesinik õhus või hapnikus põleb ja ta segud hapnikuga või õhuga süütamisel plahvatavad. Vesiniku tähtsaimaks ühendiks on vesi. Lämmastik (tähis N) on keemiline element järjenumbriga 7. Tal on kaks stabiilset isotoopi massiarvudega 14 ja 15. Lämmastik on mittemetall
Juht: tavaliselt metall-kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega kaetud. Pooljuht juhib elektrit halvemini kui juht, sest nendel ainetel pole elektrone puudu ega üle(juhtidel puudu), juhib elekrit vaid siis kui aine võresse saabuvad lisandite aatomid ja tekivad vabad elektronid või augud. Pooltäidetud tsooni elektronid metallides moodustavad liikumisvõimelise elektrongaasi ehk elektronpilv(nimetus tuleb sellest et elektronid liiguvad metallides vabalt nagu gaasides). Isolaator: väga väikese elektrijuhtivusega aine, praktiliselt mittejuht, nt. õhk, klaas, portselan, parafiin, õli jt. Elektrone loovutav lisand: doonor (lisand kasvatab pooljuhis juhtivust, kasvatades ainesse teise aine aatomeid, tavaliselt jääb aga üks elektron ikka üle ja see vabaneb juhtivuselektronina tekib n-pooljuht.) Energiatsoon ehk valentsitsoon - hõivatud tsooni täitumine kristallaatomite väliskatte elektronidega e.valentselektronidega. Elekrit...
32. Milline on tõrjutusprintsiip mikroosakestele? väidab aatomi kohta, et ühes ja samas aatomis ei saa olla kaht elektroni, mille kõik neli kvantarvu (n, l, ml ja s) langeksid kokku. Iga kindla arvukombinatsiooniga määratud "korterisse" (personaalsesse ruumi) mahub ainult üks elektron. Kolme esimese kvantarvuga (n, l, ml) määratud ruumi (teineteise sisse) mahub kaks elektroni, mille spinnid seejuures on vastandlike suundadega. 33. Millest sõltuvad elementide keemilised ja füüsikalised omadused? Elementide keemilised ja füüsikalised omadused sõltuvad elektronide arvust väliskihis. See arv ühtib ka perioodsussüsteemi rühma numbriga, kuhu kuuluvad ka sarnased elemendid. Välimise kihi elektrone tuntakse ka valentselektronide nime all. Nende abil luuakse keemilised sidemed ja molekulid.
1. Ioonside. Positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel tekib tõmme, mis seostabki nad ioonsidemesse. Näiteks keedusool NaCl ioonside elektronide ,,kinkimise" teel. Need aatomid moodustavad molekuli, kuna nad muutuvad suhteliselt kergesti Na+ positiivseteks ja Cl- negatiivseteks ioonideks. Kui Na ja Cl aatomid satuvad lähestikku, ,,kingib" Na oma väliselektroni Cl-le. Ioonsidemega ühendeid on üsna palju looduses. Kovalentne ehk homeopolaarne side. Tema moodustumisel ühistatakse ikka vastasspinnidega elektronpaarid, üks elektron kummaltki ühinevalt aatomilt. Kovalentse sidemega ainete hul looduses on valdav. Kovalentne side on H2 juhtum. H2 moodustamisel ühistatakse kummagi aatomi 2 elektroni, nad asetuvad ühisesse leiulainesse 2 prootoni ümber. Eeltingimuseks on muidugi see, et mõlemad elektronide spinnid on vastassuunalised. Ühinevate aatomite tuumade tõuge tasakaalustatakse nii, et elektronpilve tihedus on suurim tuumade vahelis...
tuumaks. Triitiumi lühike poolestusaeg (12,32 aastat) ei võimalda looduslike varude kogunemist Vesinik moodustab kaheaatomilised lihtaine molekulid. Füüsikalised omadused Tavatingimustel on ta värvitu gaas, väikseima molekulmassiga kõigist gaasidest. Temperatuuril 20 kelvinit kondenseerub kahest prootiumiaatomist koosneva molekuliga diprootium (H2) vedelikuks, mis tahkub temperatuuril 14 kelvinit. Vesiniku molekuli energiatasemed olenevad sellest, kas tuumade spinnid on samasuunalised või erisuunalised. Erineva spinnide jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane. Keemilised omadused Kuumutamisel reageerib vesinik paljude ainetega. Reaktsioon hapnikuga eraldab soojust, mistõttu vesinik õhus või hapnikus põleb ja ta segud hapnikuga või õhuga süütamisel plahvatavad. Vesiniku tähtsaimaks ühendiks on vesi. Inimese organism vesinikku lihtainest ei omasta, sest ta on inimorganismis biokeemiliselt inertne. Toime inimesele ja ohud
kogunemist. Molekulaarne vesinik Vesinik moodustab kaheaatomilised lihtaine (divesiniku) molekulid. Füüsikalised omadused Tavatingimustel on ta värvitu, lõhnatu ja maitsetu gaas, väikseima molekulmassiga kõigist gaasidest. Temperatuuril 20 kelvinit kondenseerub kahest prootiumiaatomist koosneva molekuliga diprootium (H2) vedelikuks, mis tahkub temperatuuril 14 kelvinit. Vesiniku molekuli energiatasemed olenevad sellest, kas tuumade spinnid on samasuunalised või erisuunalised. Erineva spinnide jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane. Keemilised omadused Kuumutamisel reageerib vesinik paljude ainetega. Reaktsioon hapnikuga eraldab soojust, mistõttu vesinik õhus või hapnikus põleb ja ta segud hapnikuga või õhuga süütamisel plahvatavad. Ta on kergesti süttiv aine. Toime inimesele ja ohud Inimese organism vesinikku lihtainest ei omasta, sest ta on inimorganismis biokeemiliselt inertne.
Keemiline side Kovalentne side Keemilise sideme teooria põhiseisukohti vaatleme vesiniku molekuli tekke näitel: H + H H2 + 431 kJ Vaba vesiniku tuuma ümbritseb 1s kerasümmeetriline elektronpilv. Aatomite Ha ja Hb lähenemisel teineteisele tekivad kahte tüüpi elektrostaatilised jõud: 1. tõmbejõud ühe aatomi tuuma ning teise aatomi elektroni vahel, 2. tõukejõud kahe tuuma vahel. Kui teineteisele lähenevad kaks aatomit, mille elektronide spinnid on antiparalleelsed, siis esialgu on ülekaalus tõmbejõud, edasisel lähenemisel aga tõukejõud. H2 molekuli moodustumisel kattuvad aatomite elektronorbitaalid ning moodustuvad molekulaarsed kaheelektronilised pilved, mis ümbritsevad kahte positiivse laenguga tuuma. Tuumadevahelises alas on kattuvate elektronpilvede tihedus maksimaalne. Negatiivse laengu tiheduse suurenedes tuumade vahel tugevnevad märgatavalt erinimeliste laengute
l = 2 m = 0; +-1; +-2 => 3d 2 orbitaalide üldarv energianivool on n => 1; 1+3; 1+3+5; etc spinnkvantarv ms – määrab elektroni magnetmomendi suuna ms = +- ½ Pauli prinsiip – aatomis ei saa olla kahte ega enamat elektroni samas kvantolekus (kõik neli kvantarvu – n, l, m, ms – ei saa olla ühesugused) igal võrdse n, l ja m-ga orbitaalil saab asuda ainult kaks elektroni, mille spinnid peavad olema vastassuunalised. minimaalse energia/aufbau prinsiip – elektronidel peab aatomis olema minimaalne potentsiaalne energia / elektronid täidavad orbitaalid energia kasvu järjekorras Hundi reegel – antud alanivoo elektronide summaarne spinn peab olema maksimaalne (alguses täituvad ühekaupa sama spinniga elektronidega, siis lisanduvad vastupidise spinniga elektronid) 3 elektroni paigutamine d-alakihile: , MITTE
Keemiline side tekib aatomite "annetamise" ja "ühistamise" teel. Näiteks NaCl moodustumine. Mõlemad aatomid suudavad kergesti muutuda ioonideks. Positiivse ja negatiivse iooni vahel tekib tõmbumine, mis moodustabki keedusoola molekuli. Tekib ioonside. Ioonsideme teke. Vesinikumolekuli moodustumine. A aatomid asuvad kaugemal. B - ühtepidi spinnid, mis keelavad ühinemise. C Vastupidised spinnid lubavad ühinemise ja elektronpilved segunevad. Elektronide leiutõenäosus on suurim tuumade vahel, kuhu
läbitavuseks. Ta avaldub võrrandiga r = / 0 = 1 / 0 * B/H Sõltuvalt r väärtusest jagatakse kõik materjalid ferromagneetikuteks ehk magnetmaterjalideks, paramagneetikuteks ja diamagneetikuteks. Ferromagneetikute r >> 1, para- ja diamagneetikutel r 1. Magnetmomentide päritolu magnetmaterjalides on seotud elektronide pöörlemisega ümber telje ehk spinniga. Seejuures esinevad ferromagneetikutes makroskoopilised osad domeenid millede piires spinnid on orienteeritud paralleelselt (joonis 4.1). Seejuures üksikud domeenid on orienteeritud juhuslikult ja materjal ei oma summaarset magnetmomenti. Magneetimiskõver on magnetilise induktsiooni sõltuvus materjalis välise magnetvälja tugevusest (joonis 4.2). Ferromagneetiku magneetimisel välises magnetväljas toimub kaks efekti: üksikute domeenide magnetmomentide pöördumine välise magnetvälja suunda ja domeenide piiride nihkumine. Kui mõlemad protsessid on lõppenud,
ehk pöörleb ümber välise välja kihi B0. 30. Resonantsi tingimus TMR-s Raadiosageduslik väli B1 võib industeerida üleminekuid energiavoode vahel, kui tema sagedus v1 võrdub pretsessiooni nurksagedusega ehk Larmori sagedusega v0. Üleminekul madalamalt energiavoolt kõrgemale toimub energia neeldumine ja saab olla registreeritud. 31.TMR-i seadme skeem 32. Impulss TMR põhimõte Anda korraga kõigile uuritavatele lainetetekitajatele?????????? Tuuma spinnid püüdlevad tagasi tasakaalu olekusse ja kiirgavad saadud üleliigse energia raadiokiirguse kujul. 33. Keemilise nihe olemus Elektroonide liikumine tuuma ümber moodustab lokaalse magnetvälja. See lisamagnetväli kas liitub või lahutub välisele mabnetväljale B0. Lisavälja tõttu tekib "näiv" resonants kas suuremal või väiksemal väljatugevusel võrreldes B0 => keemiline nihe: kus sigma- ekraneerimise konstant. 34
2.4 Molekulaarne vesinik Vesinik moodustab kaheaatomilised lihtaine molekulid. Füüsikalised omadused Tavatingimustel on ta värvitu, lõhnatu ja maitsetu gaas, väikseima molekulmassiga kõigist gaasidest. Temperatuuril 20 kelvinit kondenseerub kahest prootiumiaatomist koosneva molekuliga diprootium (H2) vedelikuks, mis tahkub temperatuuril 14 kelvinit. Vesiniku molekuli energiatasemed olenevad sellest, kas tuumade spinnid on samasuunalised või erisuunalised. Erineva spinnide jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane. Keemilised omadused Kuumutamisel reageerib vesinik paljude ainetega. Reaktsioon hapnikuga eraldab soojust, mistõttu vesinik õhus või hapnikus põleb ja ta segunedes hapnikuga või õhuga süütamisel plahvatavad. Ta on kergesti süttiv aine. 2.5 Toime inimesele ja ohud Inimese organism vesinikku lihtainest ei omasta, sest ta on inimorganismis biokeemiliselt inertne.
t. orbitaalid täituvad elektronidega energia kasvu järjekorras. Aatomis ei saa olla kahte elektroni, mille kõik 4 kvantarvu Pauli printsiip: oleksid ühesugused. Sellest järeldb, et ühele orbitaalile mahub max. 2 elektroni, aga nende spinnid peavad erinema Näide: B5 1 s2 2 s2 2 p1 elektronide arv väliskihil peakvantarv n P15 1 s2 2 s2 2 p6 3s2 3 p3 Skeemi võib kujutada ka kvantrakkudena: 2p B5
Karotenoidid on terpeensed ühendid. Koosnevad viiest isopreenijäägist. Konjugeeritud 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
E h ; P h h 6 .62 10 34 Js c 3 .00 10 8 m / s Elektromagnetilise kiirguse spekter Ergastus Sisekihi Valentsele Võnkumised Pöörlemised Tuumade molek elektroni ktron spinnid ulis d id Nimetus gamma X-kiirgus UV-vis infrapunane mikrolained raadiolained Lainepikkus 10-13...10-11 10-11...10-8 10-8...10-6 10-6...10-4 10-4...10-1 10-1...101 [m] Aatomite energianivood Kvantarvud n=1,2,3,... peakvantarv l=0,...n-1; tähistus s,p,d,f, orbitaalne kvantarv m=-l,...,l; magnetkvantarv s=-1/2, 1/2; spinn spektraalsed seeriad 1s, 2s, 3s,... S
(Wiedemann-Franzi konstant). Metallide soojusjuhtivus on suurim, väiksem keraamilistel materjalidel ja kõige väiksem polümeeridel. Termoisolatsiooniks kasutatavatel materjalidel peab olema võimalikult väike soojusjuhtuvus. 20. Ferromagnetism ja ferrimagnetism. Magnetmomentide tekkimine magnetmaterjalides on seotud elektronide spinnidega. Ferromagneetikutes esinevad makroskoopilised osad – domeenid – mille piires on kõigi elektronide spinnid orienteeritud paraleelselt. Üksikud domeenid on orienteeritud juhuslikult, mistõttu matrjali summaarne magnetmoment puudub. Magnetilise induktsiooni sõltuvust materjalis välise magnetvälja tugevusest B = f(H) nimetatakse magneetimiskõveraks. Magneetimisel toimub kaks efekti: 1) Domeenide kasv 2) Domeenide magnetmomentide pöördumine välise välja suunda Kui need protsessid lõpevad, saavutatakse küllastus, millele vastab küllastusinduktsioon Bs.
2.5. MOLEKULIDE MAGNETILISED OMADUSED Kui aatomis toimub laengute liikumine, siis kaasneb sellega magnetmoment iS i – elementaarvool aatomis m µm S i Elementaarvoolude põhjuseid aatomis on kolm: elektroni orbitaal, elektroni spinn, tuuma spinn. Elektronide olek aatomis on kvanditud. Seega orbitaalide täieliku täitumuse korral elektronide orbitaali ja spinnide magnetmomendid kompenseeruvad täielikult. (NB! Spinnid saavad olla +1/2 ja –1/2, magnetkvantarvud +1, 0, -1 jne). Kui orbitaalid on täidetud elektronidega osaliselt, siis ei ole magnetmomentide kompensatsioon täielik ja aatomil on välisest magnetväljast sõltumatu püsiv magnetmoment. Lisaks põhjustab elektroni orbitaal veel teistsuguse reaktsiooni magnetväljale. Nimelt kujutab elektroni tiirlemine orbiidil endast elektrivoolu. Elektroni trajektoor orbiidil on kvanditud ja pindala S muutuda ei saa. Muutuma
3) diamagneetikud, mille r 1 Magnetmomentide tekkimine magnetmaterjalides on seotud elektronide spinnidega. Ferromagneetikutes esinevad makroskoopilised osad domeenid mille piires on kõigi elektronide spinnid orienteeritud paralleelselt (joon 13-4). Üksikud domeenid on orienteeritud juhuslikult, mistõttu materjalil summaarne magnetmoment puudub. Magnetilise induktsiooni sõltuvust materjalis välise magnetvälja tugevusest B = f(H) nimetatakse magneetimiskõveraks (joonised 13-5 ja 13-7)
5. Elektrodünaamika 5.1. Sissejuhatus elektriõpetusse Elektri- ja magnetnähtused on looduses esineva ühtse elektromagnetilise vastastik- mõju avaldumisvormid. See on inimese jaoks tähtsaim vastastikmõju. Peaaegu kõik jõud, millega inimene oma igapäevaelus kokku puutub (nt. elastsusjõud, hõõrdejõud, elusorganismide lihasjõud) on elektromagnetilise päritoluga (erandiks on vaid kehale mõjuv raskusjõud. Aatomeid, molekule ja tahket ainet hoiavad samuti koos elektrijõud. Elektromagnetilise vastastikmõju kaks tähtsaimat tehnilist rakendust on elektroener- geetika ning elektriline side- ja infotehnika. Elektroenergeetika tegeleb elektriener- gia saamisega (soojuse, valgusenergia, mehaanilise energia või aatomituumade seose- energia arvelt), elektrienergia ülekandega ning muundamisega inimesele vajalikuks energialiigiks. Elektrienergia on mugavaks vahelüliks loodusest ammutatava ning inimtegevuses kasutatava energia vahel. Elektromagnetiline ...
peamine ülekandemehhanism vabade elektronide abil. Metallide soojusjuhtivus on suurim, väiksem keraamilistel materjalidel ja siis polümeeridel. 29. Ferromagnetism ja ferrimagnetism. Sõltuvalt materjali magnetilisest läbitavusest jaotakse materjalid kolmeks: 1) ferromagneetikud; 2) paramagneetikud; 3) dimagneetiukud. Magnetmomentide tekkimine magnetmaterjalides on seotud elektronide spinnidega. Ferromagneetikutes esinevad makroskoopilised osad-domeenid-mille piires on kõigi elektronide spinnid orienteeritud paralleelselt. Üksikud on juhuslikult, sellepärast summaarne magnetimoment puudub. Magnetilise induktsiooni sõltuvust materjalis välise magnetvälja tugevusest B=f nim magneetimiskõveraks. Magneetimise efektid: 1) demoeenide kasv.; 2) domeenide magnetmomentide pöördumine välise välja suunda.---- Kui need lõppevad, siis saavutatakse küllastus. Välise magnetvälja perioodilisel muutumisel tekib nn
vähenemist. Püsimagnetitevaheline jõud on pöördvõrdeline kauguse ruuduga nagu elektrilaengute vaheline jõudki. Magnetite pooluseid on hakatud kompassi järgi nimetama põhja- ja lõunapoolusteks. Püsimagnetite omadusi seletatakse sellega, et elektronidel on olemas oma magnetväli, mis on tingitud elektronide loomulikust omaliikumisest (pöörlemisest), mida kirjeldab kvantarv spinn. On olemas metalle, mis koosnevad piirkondadest, kus elektronide spinnid on omavahel rangelt paralleelsed. Sellist aineosa nimetatakse domeeniks. Domeenide mõõtmed on keskmiselt ca 0,01 mm. Aineid, mis koosnevad domeenidest kutsutakse ferromagneetikuteks. Niisugused ained on näiteks raud, nikkel, mitmesugused sulamid. Tavaliselt on domeenide magnetväljad orienteeritud üksteise suhtes juhuslikult. Välisesse magnetvälja paigutatud ferromagneetikus orienteeruvad domeenide magnetväljad välise välja suunas ja hakkavad üksteist tugevdama: tekib püsimagnet.
Välist magnetvälja iseloomustab magnetvälja tugevus H. Magnetvälja materjali sees iseloomustab magnetiline induktsioon ehk magnetvoo tihedus B. Sõltuvalt väärtusest jaotatakse materjalid kolmeks: 1) ferromagneetikud (magnetmaterjalid)mille r >>1 2) paramagneetikud, mille r 1 3) diamagneetikud, mille r 1 Magnetmomentide tekkimine magnetmaterjalides on seotud elektronide spinnidega. Ferromagneetikutes esinevad makroskoopilised osad domeenid mille piires on kõigi elektronide spinnid orienteeritud paralleelselt (joon 13-4). Üksikud domeenid on orienteeritud juhuslikult, mistõttu materjalil summaarne magnetmoment puudub. Magnetilise induktsiooni sõltuvust materjalis välise magnetvälja tugevusest B = f(H) nimetatakse magneetimiskõveraks (joonised 13-5 ja 13-7). Magneetimisel toimub kaks efekti: 1) domeenide kasv (kasvavad need domeenid, mille orientatsioon on lähedane välise magnetvälja suunale); 2) domeenide magnetmomentide pöördumine välise välja suunda.
Välist magnetvälja iseloomustab magnetvälja tugevus H. Magnetvälja materjali sees iseloomustab magnetiline induktsioon ehk magnetvoo tihedus B. Sõltuvalt väärtusest jaotatakse materjalid kolmeks: 1) ferromagneetikud (magnetmaterjalid)mille r >>1 2) paramagneetikud, mille r 1 3) diamagneetikud, mille r 1 Magnetmomentide tekkimine magnetmaterjalides on seotud elektronide spinnidega. Ferromagneetikutes esinevad makroskoopilised osad domeenid mille piires on kõigi elektronide spinnid orienteeritud paralleelselt (joon 13-4). Üksikud domeenid on orienteeritud juhuslikult, mistõttu materjalil summaarne magnetmoment puudub. Magnetilise induktsiooni sõltuvust materjalis välise magnetvälja tugevusest B = f(H) nimetatakse magneetimiskõveraks (joonised 13-5 ja 13-7). Magneetimisel toimub kaks efekti: 1) domeenide kasv (kasvavad need domeenid, mille orientatsioon on lähedane välise magnetvälja suunale); 2) domeenide magnetmomentide pöördumine välise välja suunda.
korda suurem tema diamagnetilisest magnetmomendist. Para- kui ka diamagneetik on nõrk magneetik võrreldes ferromagneetikuga, siis ka vastasmõju välise magnetväljaga on suhteliselt nõrk. 40. Ferromagneetikud.Halliday lk 877 Ferromagneetikud on püsimagnetid. Raud, koobalt, nikkel, gadoliinium, düsproosium ja sulamid, mis neid elemente sisaldavad, on ferromagneetikud kvantfüüsika nähtuse tõttu, mida nimetatakse vahetusmõju seoseks ning mille puhul ühe aatomi elektronide spinnid mõjutavad naaberaatomite spinne. Tulemuseks on aatomite magnetiliste dipoolmomentide joondumine hoolimata aatomite juhuslikest kokkupõrgetest soojusliikumise tõttu. See püsiv joondumine on just see nähtus, mis annab ferromagnetilistele ainetele püsiva magnetismi. Kui ferromagnetilise aine temperatuur tõuseb üle teatud kriitilise väärtuse, mida nimetatakse Curie’ temperatuuriks, siis vahetusmõju seos enam ei toimi, Suurem osa ferromagneetikutest
Sõltuvalt väärtusest jaotatakse materjalid kolmeks: 1) ferromagneetikud (magnetmaterjalid)mille 1 r >> 2) paramagneetikud, mille 1 r 3) diamagneetikud, mille 1 r Joonisel 13-3 on näidatud ferro-, para- ja diamagneetikute B sõltuvus H-st väikestel väljatugevustel. Vaatleme edasi ainult magnetmaterjale. Magnetmomentide tekkimine magnetmaterjalides on seotud elektronide spinnidega. Ferromagneetikutes esinevad makroskoopilised osad domeenid mille piires on kõigi elektronide spinnid orienteeritud paralleelselt (joon 13-4). Üksikud domeenid on orienteeritud juhuslikult, mistõttu materjalil summaarne magnetmoment puudub. Magnetilise induktsiooni sõltuvust materjalis välise magnetvälja tugevusest B = f(H) nimetatakse magneetimiskõveraks (joonised 13-5 ja 13-7). Magneetimisel toimub kaks efekti: 1) domeenide kasv (kasvavad need domeenid, mille orientatsioon on lähedane välise magnetvälja suunale); 2) domeenide magnetmomentide pöördumine välise välja suunda.
Tavaliselt kasutatakse suhtelist magnetilist läbitavust: µr = µ/ µ0 kus 0 on vaakumi magnetiline läbitavus. Sõltuvalt väärtusest jaotatakse materjalid kolmeks: 1) ferromagneetikud (magnetmaterjalid)mille µr >>1 2) paramagneetikud, mille µr 1 3) diamagneetikud, mille µr 1 Magnetmomentide tekkimine magnetmaterjalides on seotud elektronide spinnidega. Ferromagneetikutes esinevad makroskoopilised osad domeenid mille piires on kõigi elektronide spinnid orienteeritud paralleelselt. Üksikud domeenid on orienteeritud juhuslikult, mistõttu materjalil summaarne magnetmoment puudub. Magnetilise induktsiooni sõltuvust materjalis välise magnetvälja tugevusest B = f(H) nimetatakse mag-neetimiskõveraks. Magneetimisel toimub kaks efekti: 1) domeenide kasv (kasvavad need domeenid, mille orientatsioon on lähedane välise magnetvälja suunale); 2) domeenide magnetmomentide pöördumine välise välja suunda
Niisugust välja, mille jõujooned on kinnised, nimetatakse pöörisväljaks. 32 Nii nagu elektriväljas, kehtib ka magnetväljas superpositsiooniprintsiip (liitumise põhimõte), mis seisneb selles, et erinevate kehade poolt mingis punktis tekitatud magnetväljade B-vektoreid tuleb resultantvälja B-vektori leidmiseks liita. Magnetjõude tekitavad kas elektronide spinnid või elektrivool ehk liikuvad elektrilaengud. Ka magnetjõud vähenevad vahekauguse suurenedes pöördvõrdeliselt kauguse ruuduga (sarnaselt Coulomb'seadusega). Seda on katseliselt kontrollitud väikeste püsimagnetitega. Vooluga juhi ümber väheneb magnetvälja tugevus samuti pöördvõrdeliselt kauguse ruuduga. Ka Maa ja paljude teiste taevakehade ümber on magnetväli. Selle põhjuseks peetakse nende sisemuses olevate vedelate metallide (raua) tsirkulatsiooni . Kuna metallis on palju
Aatomile mõjuv elektri- või magnetväli kaotab kidumise. Tõrjutusprintsiip väidab aatomi kohta, et ühes ja samas aatomis ei saa olla kaht elektroni, mille kõik neli kvantarvu (n, l, ml ja s) langeksid kokku. Iga kindla arvukombinatsiooniga määratud "korterisse" (personaalsesse ruumi) mahub ainult üks elektron. Kolme esimese kvantarvuga (n, l, ml) määratud ruumi (teineteise sisse) mahub kaks elektroni, mille spinnid seejuures on vastandlike suundadega. Kihiline elektronkate kujuneb elektronide lisandumisel elektronkattesse nii, et nende energia oleks minimaalne ja tõrjutusprintsiibi nõue oleks täidetud. Kihi numbriks (tuuma poolt lugedes) on 25 peakvantarv n, alakihi (orbitaali kuju) määrab kõrvalkvantarv l. Ühte elektronkihti saab kuuluda maksimaalselt 2n2 elektroni.
Aatomile mõjuv elektri- või magnetväli kaotab kidumise. Tõrjutusprintsiip väidab aatomi kohta, et ühes ja samas aatomis ei saa olla kaht elektroni, mille kõik neli kvantarvu (n, l, ml ja s) langeksid kokku. Iga kindla arvukombinatsiooniga määratud "korterisse" (personaalsesse ruumi) mahub ainult üks elektron. Kolme esimese kvantarvuga (n, l, ml) määratud ruumi (teineteise sisse) mahub kaks elektroni, mille spinnid seejuures on vastandlike suundadega. Kihiline elektronkate kujuneb elektronide lisandumisel elektronkattesse nii, et nende energia oleks minimaalne ja tõrjutusprintsiibi nõue oleks täidetud. Kihi numbriks (tuuma poolt lugedes) on peakvantarv n, alakihi (orbitaali kuju) määrab kõrvalkvantarv l. Ühte elektronkihti saab kuuluda maksimaalselt 2n2 elektroni. Alakihtidest täitub enne see, millel summa n + l on väiksem. Kui n + l on võrdne, siis täitub enne see
Pauli printsiibile või mitte. Pauli printsiip väidab, et kaks fermioni tüüpi osakest ei saa omada sama kvantolekut. Piltlikult tähendab see, et kaks identset fermioni ei saa samaaegselt eksisteerida ühes aegruumi punktis. Etteruttavalt tuleb täpsustada, et fermionide üheks kvantiseloomustajaks on spinn, mis võib omada nii päri- kui vastupäevast suunda. Seega samas ruumis võivad eksisteerida kaks fermioni juhul kui neil on vastupidised spinnid. Fermionid jagunevad edasi kvarkideks ning leptoniteks. Kvargid alluvad tugevale vastasmõjule ning grupeeruvad kahe või kolme kaupa hadroniteks, millest tuntuimad on aatomituuma ehituskivid prootonid ja neutronid. Leptonite kõi- ge tuntum esindaja on elektron. Elektronid ignoreerivad küll tugevat vastasmõju, kuid mitte elektromagneetilist ning moodustavad positiivselt laetud aatomituuma ümber elektronpilve. Elektro-
toimet avaldades tekitada vabu radikaale, mis on suutelised levima piisavalt kaugele, et põhjustada märklaudmolekuli kahjustust. Vaba radikaal on vaba, mitte kombineerunud aatom või molekul, mille elektronkatte väliskihil on paaritu elektron. Elektronkatte elektronid mitte ainult ei tiirle tuuma ümber vaid ka pöörlevad oma telje ümber. Pöörelmine võib olla nii vastu- kui ka päripäeva. Aatomis või molekulis, millel on paarisarv elektrone elektonkattes, on ka spinnid paaris, st et iga päripäeva pöörleva elektroni kohta tuleb teine vastupäeva spinniga elektron. Selline seisund on seotud kõrge keemilise stabiilsusega. Paaritu arvu elektronide puhul jääb üks elektron vastasspinniga paariliseta, see ongi paaritu elektron. Selline seisund on seotud suure keemilise aktiivsusega. Vaatleme, mis juhtub, kui kiirgus avaldab toimet vee molekulile. Teatavasti koosnevad rakud ca 80% veest. Interaktsioonis röntgeni- või gamma kiirguse
Näiteks üks rühm hõlmab aineosakesi, mille spinn on 1/2. Kuid täisarvulise spinniga osakesed kuuluvad teise rühma. Need osakesed vahendavad aineosakestevahelist jõudu. Pauli keeluprintsiibi järgi ei saa kaks osakest viibida täpselt samades kvantolekutes ( näiteks kiirus ja koordinaat ). Sellele keelule alluvad 1/2 spinniga aineosakesed. Seepärast ei saa aineosakesed koonduda olekusse, mille tihedus on ülisuur. Fermionid on osakesed, mille spinnid ( ehk omaimpulsimomendid ) on poolarvulised näiteks elektronid, prootonid, neutronid, neutriinod jt. Kuid bosonid on täisarvulise või nullise spinniga osakesed näiteks footonid, mesonid jt. Osakesed, mis on samaliigilised, on üksteisest eristamatud. Pauli keeluprintsiip kehtib fermionide jaoks, kuid bosonitele see printsiip ei kehti. Kuid eelnevalt oli juba märgitud seda, et aine ja väli on mateeria põhivormid, kuid aeg ja ruum on mateeria eksisteerimise põhivormid
Näiteks üks rühm hõlmab aineosakesi, mille spinn on 1/2. Kuid täisarvulise spinniga osakesed kuuluvad teise rühma. Need osakesed vahendavad aineosakestevahelist jõudu. Pauli keeluprintsiibi järgi ei saa kaks osakest viibida täpselt samades kvantolekutes ( näiteks kiirus ja koordinaat ). Sellele keelule alluvad 1/2 spinniga aineosakesed. Seepärast ei saa aineosakesed koonduda olekusse, mille tihedus on ülisuur. Fermionid on osakesed, mille spinnid ( ehk omaimpulsimomendid ) on poolarvulised näiteks elektronid, prootonid, neutronid, neutriinod jt. Kuid bosonid on täisarvulise või nullise spinniga osakesed näiteks footonid, mesonid jt. Osakesed, mis on samaliigilised, on üksteisest eristamatud. Pauli keeluprintsiip kehtib fermionide jaoks, kuid bosonitele see printsiip ei kehti. Kuid eelnevalt oli juba märgitud seda, et aine ja väli on mateeria põhivormid, kuid aeg ja ruum on mateeria eksisteerimise põhivormid
Näiteks üks rühm hõlmab aineosakesi, mille spinn on 1/2. Kuid täisarvulise spinniga osakesed kuuluvad teise rühma. Need osakesed vahendavad aineosakestevahelist jõudu. Pauli keeluprintsiibi järgi ei saa kaks osakest viibida täpselt samades kvantolekutes ( näiteks kiirus ja koordinaat ). Sellele keelule alluvad 1/2 spinniga aineosakesed. Seepärast ei saa aineosakesed koonduda olekusse, mille tihedus on ülisuur. Fermionid on osakesed, mille spinnid ( ehk omaimpulsimomendid ) on poolarvulised – näiteks elektronid, prootonid, neutronid, neutriinod jt. Kuid bosonid on täisarvulise või nullise spinniga osakesed – näiteks footonid, mesonid jt. Osakesed, mis on samaliigilised, on üksteisest eristamatud. Pauli keeluprintsiip kehtib fermionide jaoks, kuid bosonitele see printsiip ei kehti. Kuid eelnevalt oli juba märgitud seda, et aine ja väli on mateeria põhivormid, kuid aeg ja ruum on mateeria eksisteerimise põhivormid
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
