Opracowanie zagadnień na egzamin - Fala

Nasza ocena:

3
Pobrań: 91
Wyświetleń: 700
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Opracowanie zagadnień na egzamin - Fala - strona 1 Opracowanie zagadnień na egzamin - Fala - strona 2 Opracowanie zagadnień na egzamin - Fala - strona 3

Fragment notatki:

• Fala: definicja, równanie falowe, przykłady fal
Każde rozprzestrzeniające się zaburzenie (drgania, odkształcenia,...) nazywamy falą. Z falą
poprzeczną mamy do czynienia wtedy, kiedy drgania zachodzą w kierunku prostopadłym do fali. Z
falą podłużną – gdy zachodzą w kierunku równoległym.
Równanie fali:
∂ 2Ψ
1 ∂ 2Ψ
= 2 2
∂ r2 v ∂ t
gdzie Ψ – to funkcja opisująca wychylenie (w zależności od położenia i od czasu), a v to prędkość
rozchodzenia się fali, r – położenie i oczywiście t – czas. Rozwiązaniem równania jest funkcja
(dowolna) argumentu u takiego, że: u=x±vt.
Przykłady fal: -fala harmoniczna (gdy poszczególne cząstki ośrodka drgają ruchem harmonicznym
z częstotliwością kątową niezależną od czasu i położenia)
-fala płaska (gdy wielkości opisujące ruch ośrodka zależą tylko od czasu i jednej ze współrzędnych
kartezjańskich [np. x])
-fala kulista (gdy wielkości opisujące falę zależą tylko od czasu i odległości od pewnego punktu w
przestrzeni nazywanego centrum(środkiem) fali)
• Światło jako fala elektromagnetyczna
Fala elektromagnetyczna jest to rozchodzące się w przestrzeni zmienne pole elektromagnetyczne.
Są to fale poprzeczne – wektory natężenia pola elektrycznego E i magnetycznego H są wzajemnie
prostopadłe i leżą w płaszczyźnie, która jest prostopadła do kierunku rozchodzenia się fali.
Równania Maxwella podają zależność między E i H.
 


rot H − D = σ E
 

rot E + B = 0

div D = ρ

div B = 0
Oznaczenia: D – indukcja pola elektrycznego, B – indukcja pola magnetycznego, ρ – gęstość
objętościowa ładunków elektrycznych. Kropki oznaczają pochodną po czasie.
Współczesna nauka, zgodnie z dualizmem korpuskularno-falowym postrzega światło jednocześnie
jako strumień cząstek (fotonów) i falę elektromagnetyczną. Naturę falową światła potwierdzają
zjawiska takie jak dyfrakcja, interferencja i polaryzacja światła.
• Widmo promieniowania elektromagnetycznego
Jest to podział fal elektromagnetycznych ze względu na częstotliwość lub długość. Obejmuje:
- fale radiowe (częstotliwości rzędu kHz i MHz, długości fali rzędu kilometrów i metrów)
- mikrofale (częstotliwości rzędu GHz, długości fali rzędu centymetrów i milimetrów)
- podczerwień (częstotliwość : 1011-1014 Hz, długości od milimetra do mikrometra)
- światło widzialne (długości fal: 400÷800 nm)
- ultrafiolet [nadfiolet] (długości fal: 10÷400 nm)
- promieniowanie rentgenowskie (długości fal: 0,005÷10 nm)
- promieniowanie gamma (długości fal poniżej 10-12 m)
• Wektor Poyntinga
Ilość energii przechodzącej przez jednostkę powierzchni prostopadłej do kierunku
rozprzestrzeniania się energii na jednostkę czasu określa wektor Poyntinga (wektor chwilowej
gęstości strumienia energii). Zapisujemy go jako iloczyn wektorowy:
  
S = E× H
S – wektor Poyntinga E – natężenie pola elektrycznego, H – natężenie pola magnetycznego.
Dzięki temu wektorowi możemy określić szybkość przepływu energii przez jednostkową
powierzchnię fali elektromagnetycznej.
• Współczynnik załamania. Dyspersja.
Stosunek prędkości

(…)

… tego ruchu.
Rozkład Plancka dotyczy promieniowania ciała doskonale czarnego.
Ciało doskonale czarne – pojęcie stosowane w fizyce dla określenia ciała pochłaniającego
całkowicie padające na nie promieniowanie
elektromagnetyczne
Zdolność emisyjna ciała E(ν,T) - E(ν,T)d ν to ilość energii
promieniowania wysyłanej w postaci promieniowania EM o
częstotliwości νν +d ν przez jednostkową powierzchnię
ciała…
… równania Schrödingera możemy znaleźć funkcję falową dla poruszającej się cząstki
.-Warunki brzegowe: dla dużych wartości |x| prawdopodobieństwo znalezienia cząstki równe jest
zero;
-Tylko pewne wartości energii En i odpowiadające im funkcje n spełniają te warunki – nazywamy
je wartościami własnymi i funkcjami własnymi.
Zasada nieoznaczoności Heisenberga (funkcja falowa!).
Konsekwencją dualizmu…
… mogą znajdować się nie więcej niż dwa elektrony,
opisane tą samą falą stojącą (funkcją falową).
Stan elektronu opisywany był wówczas przez 3 liczby kwantowe: główną n, poboczną l i
magnetyczną m.
Dla poszczególnych wartości liczby głównej istniały poszczególne ilości kombinacji:
n=1 – tylko 1 kombinacja – l=0 i m=0 [czyli wg zasady Pauliego 2 elektrony]
n=2 – 4 kombinacje – l=0,1 i m=-1,0,1 [8 elektronów]
n=3 – 9 kombinacji czyli 18 elektronów
Nieco później odkryto wewnętrzny moment pędu elektronu (niezwiązany z ruchem po orbicie) –
tzw. spin. Może on przyjmować wartości: ħ/2 i - ħ/2
Doszła zatem do opisu funkcji falowej elektronu jeszcze jedna (spinowa) liczba kwantowa.
• Rodzaje wiązań cząsteczkowych (krótki opis w języku funkcji falowych).
Między cząsteczkami kryształu ciała stałego mogą istnieć trzy…
… czarnego, obliczona jako całka ze zdolności emisyjnej
po wszystkich częstościach, jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury
Prawo przesunięć Wiena:
Maksimum energii w widmie promieniowania ciała doskonale czarnego występuje dla długości fali
λmax, dla której: λ maxT=const.
• Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne (definicja, wzór Einsteina) i wewnętrzne.
Zjawisko fotoelektryczne odkryto…
… obraz jest urojony, ale nie odwrócony).
Lunety ziemskie mają zwykle dużo mniejsze powiększenia, co wynika z wad odwzorowania
trudniejszych do skompensowania w przypadku układów rozpraszających.
Zdolność rozdzielcza: oka, przyrządu.
W każdym układzie optycznym obraz przedmiotu otrzymuje się za pomocą wiązki promieni o
rozmiarach poprzecznych ograniczonych wielkością źrenicy wejściowej i w związku…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz