Valguse difraktsioon - lainete kandumine tõkete v avauste taha. Kuna valguse lainepikkus on väike, on difraktsioon nähtav üliväikeste tõkete korral (ripsmekarv, pilu, nõelaauk). Antud lainepikkuse mõõtmiseks kasutatakse difraktsioonivõret. Kahjulikkus: mikroskoobis - kui vaadeldava objekti mõõtmed lähenevad valguse lainepikkusele, siis objekti ääred hägunevad; astronoomias teleskoopide puhul - piirjooned võivad häguneda kui objekt asub väga kaugel (nt kaksiktähed) Probleem valguskiirusega: v=v1+v2; Kui v2 on valgussähvatus rongi liikumise suunas, siis klassikalise mehaanika järgi peaks valguskiirus suurenema v2 võrra. Relatiivsusteooria: I postulaat: valguse kiirusest suuremat kiirust pole olemas. II postulaat: kõikides süsteemides toimub sama sündmus ühesuguselt. Füüsikalised suurused rel. teoorias: aeg - t= t0 / (sqrt(1- v^2/c^2) - sqrt < 1 seega ajavahemik liikuvas süsteemis on pikem, kui paigalseisvas süsteemis. Ehk liikuvas süsteemis vananeme aeglasemalt
Ajakulg ei sõltu kiirusest, pikkusest, mõõtmed, koordinaadid, mass. II Relativistlik füüsika selle füüsika areng al. 20. saj algusest kuni praeguseni. Relativistlik füüsika toetub kahele postulaadile. (Postulaat väide mida ei tõestata) 1) Postulaat. Valgusekiirus vaakumis on kõikides inertsiaaltaustsüsteemides ühesugune ja ei sõltu valgusallika liikumise kiirusest. ( Kui liigud rongis valguskiirusega siis maapinna suhtes liigud alati valguskiirusega) Valguskiirus on looduses kõige kiirem kiirus. Seda kiirust mõõdetud ei ole. Täpset valguskiirust ei teata) 2) Postulaat. Füüsikaseadused on kõigis inertsiaalsüsteemides ühesugused st, et ühtlane sirgjooneline liikumine ei muuda füüsikalise nähtuse olemust. a=9,8 Aja ja ruumi mõisted on klassikalises ja relativistlikus füüsikas erinevad. Relativistlik Aeg ja ruum on suhtelised, sõltuvad keha liikumise kiirusest ehk taustsüsteemi valikust
muutub perioodiliselt raami läbiv magnetvoog, mida mõõdetakse veeberites (wb). Selline muutus toob raamis kaasa elektromotoorjõu tekke vastavalt Faraday seadusest tulenevale valemile . Indutseeritud elektromotoorjõud on seda suurem mida kiiremini raam pöörleb. Samuti mõjutab maksimaalset elektromotoorjõu suurust raami pindala (S) ja mähiskeerdude arv. Sellisel viisil genereeritud madalsageduslik elektromagnetvõnkumine tekitab elektromagnetlaineid, mis levivad valguskiirusega ja mille lainepikkust saab arvutada valemiga . Sagedust arvutatakse võnkeperioodi kaudu valemiga . Raadiolaineid saab tekitada võnkeringiga, mis koosneb poolist ja kondensaatorist, ning mille võnkeperioodi arvutatakse valemiga .Kus C on mahtuvus ja L on pooli induktiivsus . Kondensaatori plaatidevahelise elektrivälja energia arvutatakse valemiga WC=CU2/2 ja laengut valemiga C=q/U q=CU
Enamusele kooliskäijatele tundub füüsika pelgalt kogum valemeid. Tegelikkuses on füüsika siiski protsesse lahtisõnastav teaduseliik. Üks meie igapäevasemaid asju millega kokku mina ja paljud teised kokku puutuvad on gravitatsioon. See on meiega nii ööl kui päeval, talvel ja suvel. Gravitatsioon on füüsikateaduse tähtsaim mõiste. See iseloomustab massida vastastikkust tõmbumist või siis maa külgetõmbejõudu. Gravitatsioonijõud on suure kiirusega, levides umbkaudu valguskiirusega. Kuigi sageli võib tunduda et see takistab tegemast paljusi asju või muudab nende tegemise raksemaks, on siiski gravitatsioon elutähtis jõud. Lihtsamalt - see jõud hoiab kehi maa küljes kinni. Gravitatsiooni tõttu tundub mulle mu koolikott alati raske, käest libisenud esemed kukkuvad suure kiirusega vastu maapinda jne. Teine tuntuim füüsikaline mõiste on elektrivool. Elektrivooluks nimetatakse elektrilaenguga osakeste suunatud liikumist. Selliselt tasandil mina elektrivooluga ma
Igale fundamentaalosakesele vastab samasuguste omaduste, ent vastandmärgilise laenguga antiosake. Kui osake kohtub oma antiosakesega, siis nad annihileeruvad e. kaovad ära, mass muutub puhtaks energiaks footoniks. Kvarkide arv miinus antikvarkide arv on jääv. Kui osakese moodustavad kaks kvarki, tekib värviline meson (ebastabiilne, laguneb mõne aja pärast). Vaheosakesed on footon e valgusosake e valguskvant (puudub seisumass, ainest footoni välja kiirgamisel hakkab ta kohe liikuma valguskiirusega ühtlaselt sirgjooneliselt, suurte masside läheduses kõverdub ka valguskiire trajektoor) ning gluoon (ei oma elektrilaengut ega seisumassi, värviline, kannab üht värvi ja üht antivärvi, põhjustab tugevat vastastikmõju). Virtuaalne osake suudab jäävaid füüsikalisi suurusi kahe ruumipunkti vahel nii üle kanda, et ta ise pole jäävuse seadusega seotud. Kosmilised kiired koosnevad 86% prootonitest, 13% heeliumist ja 1% rasketest radioaktiivsetest
kehades on suurem tema läbimõõdust. Kerade puhul keskpunktide kaugus. Ühtlaselt laetud sfääri sees olevate punktlaengutele mõjuvate jõudude summa on 0. näiteb, mitu korda väheneb kahe laetud osakese vaheline mõju antud aines võrreldes vaakumiga. F0/F, kus F0- laengute vaheline mõjujõud vaakumis, F- -- II--aines. ELEKTRIVÄLI. Üks laeng tunnetab teist tänu elektriväljale. Elektriväli on laetud osakeste vahelise mõju vahendaja. Elektriväli levib vaakumis valguskiirusega. Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub paiknevale ühingu laengule. E F/q, kus E- elektrivälja tugevus (v/m), F- jõud (N), q laeng (c). Elektrivälja jõu jooned on jooned, mille puutuja siht mistahes punktis ühtib elektrivälja tugevuse vektori sihiga. Elektrivälja jõujoonte omadused: Nad saavad alguse kas plusslaengust või lõpmatusest. Lõpevad kas miinuslaengust või lõpmatusest. 2) Nad ei lõiku üksteisega
aeg pole siiski absoluutne ehk kõigi vaatlejate jaoks ühtmoodi toimiv! Erinevates olukordades tuleb kasutada aja erinevaid mudeleid! Üldprintsiip- looduskäsitluse alused. Absoluutkiiruse printsiip- seisneb selles, et valgus liigub mistahes aineliste objektide suhtes alati absoluutkiirusega. Pauli printsiip- kehad ehk osakesed. Kaks keha ei saa olla samas kohas samal ajal. Superprositsiooniprintsiip- Väljad ei sega üksteist ja nende mõjud liituvad. Valgusprintsiip- Väljad liiguvad valguskiirusega Tõrjutuse printsiip- ainelisi objekte ei saa asetada teineteise sisse. (kaks veejuga ei saa teineteist segamatult läbida). Atomistlik printsiip- nii ainet kui välja pole võimalik lõputult jagada samade omadustega osadeks. (mõlemal on olemas vähimad kogused) Energia miinimumi printsiip- väidab, et kõik iseeneslikud (mitte välismõjust tingitud) protsessid kulgevad kehade süsteemi energia kahanemise suunas. Energia jäävuse seadus- energia ei teki ega kao.
Elektrivälja olemasolu aitavavad tuvastada (kindlaks teha) tema põhitunnus ja iseloomulikud omadused. Elektrivälja põhitunnus: Elektrivälja mistahes punktis asuvale elektrilaenguga kehale mõjub alati kindla suuruse ja suunaga elektrijõud. Seega, kui laenguga kehale mõjub elektrijõud, siis asub see keha kindlasti mingi teise elektrilaenguga keha elektriväljas. Elektrivälja iseloomulikud omadused; *pole vahetult inimmeeltega tajutav; *levib tühjuses kiirusega, mis on võrdne valguskiirusega (300 00km/s); *on ulatuselt lõpmatu, kuid nõrgeneb kiiresti kauguse suurendades; *on pidev ja katkematu; *ei sega teisi elektrivälju; *omab energiat 4. Elektrivälja visualiseerimine Elektrivälja visualiseerimiseks e. piltlikuks kujutamiseks kasutatakse jooni, mille abil saab määrata elektrivälja mistahes punktis mõjuva elektrijõu suuna. Need jooned võivad olla sirg- või kõverjooned, neil on kindel suund, neid nimetatakse elektrivälja jõujoonteks. Definitsioon:
Kui nii Rootsis kui ka Soomes on programme, mille abil gümnaasiuminoored saavad tehnikavaldkonna spetsialistide tööga lause mitme kuu jooksul tutvuda, siis Eesti on selles vallas Põhjamaadest väga maha jäänud. Toomas Hendrik Ilves ütles Eesti Vabariigi 96. aastapäeva kõnes vihjates haridusele, et „mis tõi meid siia, ei vii meid enam edasi“. Tänapäeva inseneri- ja tehnikaspetsialistide põua juures ei saa Eesti endale lubada paigalseisu. Kui tehnoloogia areneb valguskiirusega, peab reforme nägema ka haridus. Tähtis on asetada rõhk õigele ainevaldkonnale, mõeldes just eelkõige tuleviku peale ning jätkusuutlikele lahendustele. Selleks, et kahekümne aasta pärast ei oleks koolitunnistused tänapäevastega äravahetamiseni sarnased, tuleks juba täna püüelda targa riigi poole.
3)välja kuju-näidatakse joonistel jõujoonte abil. Jõujooned näitavad: a)väljasuunda, mis ühtib jõujoone puutuja suunaga. B)välja tugevust-mida tihedamalt jõujooned seda tugevam on väljatugevus. Kuju põhjal liigitatakse: 1)homogeene ja 2)mitte homogeene. 4)ruumitihedust nt. Kui palju energiat on ühes kuupmeetris. 5)elektrivälja levimiskiirust- on tõestatud, et laengute vaheliste kandjateks on virtuaalsed prootonid, mis liiguvad valguskiirusega ühelt laengult teisele ja nendest elektriväli koosnebki. Delta t=r/c Punktlaengu elektrivälja tugevus: Kui laeng q kaugusel r asuks teine laeng q0, siis E selle kohal oleks leitav valemiga E=F/q0 Coulumbi seaduse põhjal F=kqq0/Er2, asendame F E-valemis E=kq/Er2. Selle valemiga saab leida elektrivälja tegevuse punktlaengust q kauguselt r. Elektriväli juhtides:
Jõujooned näitavad ka välja tugevust. Kuju põhjal liigitatakse a) homogeensed- jõujooned paralleelsed ja ühtlase tihedusega, b) mittehomogeensed- kõik teised. 4) Energia ruumitihedus- näitab kui palju energiat on ühes m(3), 5) Elektrivälja levimiskiirus Kui nihutame energiat q(2) q(1)-st kaugemale, siis ei vähene jõud F mitte kohe, vaid aja (delta)t pärast (delta)t= r/C On tõestatud, et laengute vahelise mõju kandjateks on virtuaalsed footonid (nähtamatud), mis liiguvad valguskiirusega ühelt laengult teisele ja nendest elektriväli koosnebki. Punktlaengu elektrivälja tugevus Kui laengu q kaugusel r asuks teine laeng q(0), siis E selle kohal : E= F/q(0) Coulombi seaduse põhjal E= kq/ epsilon r(ruut) Selle valemiga saab leida elektrivälja tugevuse punktlaengust q kauguselt r ja laetud keha keskpunktist kaugusel r. Elektriväli juhtides Elektrivälja paigutatud juhis liiguvad vabad elektronid jõujoontele
Elektromagnetlained Mehaaniline võnkumine tekitab meh. laineid (ristlained, pikilained, helilained...) Laetud osakeste võnkumine tekitab elektromagnetlaineid. E- elektrivälja tugevus x-teljel mingil hetkel, B- magnetinduktsiooni väärtused x-teljel mingil hetkel Elektrimagnetlained koosnevad muutuvast elektri- ja magnetväljast, mille suunad on risti teineteisega ja levimissuunaga. Levimiskiirus vaakumis on võrdne valguskiirusega. Elektromagnetlainete skaala Lainenim., Madalasageduslikud raadiolained optiline röntgenikiirgus gammakiirgus pikkus el. mag. lained kiirgus laine tekivad tekitajateks tekitajaks on tekib kiiresti tekitajateks on tekkimine, vahelduvvoolu gen. elektrogen., aatomite ja liikuvate aatomituumas
Antiosakestel on kõik suurused arvuliselt võrdsed, kuid vastasmärgilised (mass on mõlemal positiivne). Antiosakesi tähistatakse tavaliselt lainelise joonega ~ osakese tähise kohal: ñ tähistab antineutroni. Kvarkide arv miinus antikvarkide arv on jääv. Kui osakese moodustavad kaks kvarki, tekib värviline meson (ebastabiilne, laguneb mõne aja pärast). Vaheosakesed on footon e valgusosake e valguskvant (puudub seisumass, ainest footoni välja kiirgamisel hakkab ta kohe liikuma valguskiirusega ühtlaselt sirgjooneliselt, suurte masside läheduses kõverdub ka valguskiire trajektoor) ning gluoon (ei oma elektrilaengut ega seisumassi, värviline, kannab üht värvi ja üht antivärvi, põhjustab tugevat vastastikmõju). Virtuaalne osake suudab jäävaid füüsikalisi suurusi kahe ruumipunkti vahel nii üle kanda, et ta ise pole jäävuse seadusega seotud. 8 Kosmilised kiired ja kiirendid
Kõik teadaolevad vaheosakesed on fundamentaalsed (teadaoleva alamstruktuurita) bosonid (nende spinn on täisarvuline). Vaheosakesed vahendavad vastastikmõju fermionide (poolearvulise spinniga osakeste) vahel. Selleks, et kaks fermioni oleks omavahel vastasmõjus, peab üks fermion kiirgama vaheosakese (enamasti virtuaalse) ja teine fermion selle neelama. Vaheosakesed on footon e valgusosake e valguskvant (puudub seisumass, ainest footoni välja kiirgamisel hakkab ta kohe liikuma valguskiirusega ühtlaselt sirgjooneliselt, suurte masside läheduses kõverdub ka valguskiire trajektoor) ning gluoon (ei oma elektrilaengut ega seisumassi, värviline, kannab üht värvi ja üht antivärvi, põhjustab tugevat vastastikmõju). Virtuaalne osake suudab jäävaid füüsikalisi suurusi kahe ruumipunkti vahel nii üle kanda, et ta ise pole jäävuse seadusega seotud. 5 Vastastikmõju
sirgjooneliselt. Süsteemide punktid x=x'+v0t;y=y';z=z'. Lisades nendele seostele klassikalises mehaanikas tunnustatud eelduse, et aeg kulgeb mõlemas süsteemis ühtemoodi(t=t') saame x = x'+ v0 t y = y' süsteemi: , mida nimetatakse Galilei teisendusteks. Esimene ja viimane võrrand z = z' t = t ' selles süsteemis kehtivad ainult siis kui v0 on palju väiksem valgusekiirusest, kui aga v0 on võrreldav valguskiirusega, tuleb kasutada üldisemaid Lorentzi teisendusi. Väide, et kõik mehaanikanähtused kulgevad erinevates inertsiaalsetes taustsüsteemides ühtemoodi, mistõttu mehaanikakatsete abil pole võimalik kindlaks teha, kas antud taustsüsteem on paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt, kannab Galileri relatiivsusprintsiibi nimetust. Lorentzi teisendused Galilei teisendustest järeldub klassikalise mehaanika kiiruste liitmise seadus-
teadlaste ajast kulub sellele 3) Kui eelmise punkti nähtuste täiendamine ebaõnnestub kehtiva paradigma valguses, siis satuvad kokku teadlased anomaalitega – uus teooria! (energia jäävuse seadus) Tänapäeval ei saa enam kindlalt väita, et üks paradigma lükkab teise täielikult kõrvale (Einsteini reltiivsus vs Newtoni dünaamikavõrrandid) newtoni teooria on einsteini teooria erijuht (kiirused peavad valguskiirusega võrreldes olema väikesed) Ühelt poolt ei oleks paljud teooriad vastuolulised, kui neile ei oleks esitatud suuremaid pretentsioone, teisalt tähendaks see aga lõppu uurimisele, mille kaudu saaks teadus edasi areneda. Teadus ei ole kumulatiivne alati, kuna uute avastuste ja paradigma vahetusega on pöördutud hoopis eelmise paradigma eelkäijate poole sageli. Uurides paradigmat, omandab teadlane teooria, meetodid, standardid üheskoos, läbisegi ja põimituna.
Kaugmõju puhul mõjutavad kehad üksteist ilma mingisuguse vahendajata. Kuna olemasolevad Newtoni seadused ei sisalda aega, siis peaks mõju olema silmapilkne, seda füüsika aga veel ei tunne ning hetkel ka ei tunnista. Samas ei saa mainimata jätta ka tõsiasja, et Newtoni seadused olid taevaga heas kooskõlas. Lähimõju puhul oleks olemas gravitatsiooniväli. See oleks reaalne objekt, mis täidaks ruumi ning kannaks mõju edasi. See mõju leviks punktist A punkti B lõpliku kiirusega ehk valguskiirusega (Valli, 2005). 5 Enne Einsteini elas mees nimega Isaac Newton, kellest sai teadlane õuna pärast, mis talle pähe kukkus. Tavaliselt karjataks inimene ,,AIA!", kuid tema ütles arvatavasti midagi sellist: ,,Miks?". Järgnenud uurimisel avastas ta gravitatsiooni. Einstein, kes aastaid hiljem tema tööle tugines, julges Newtoni sõnastustes kahelda. Ta alustas sellest, et näitas, kuidas inertne mass ja raske mass on võrdsed
annaabi.ee 
