FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ - adam.mech.pw.edu. marzan/PoscigW1_   FIZYKA 3 MICHA

download FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ - adam.mech.pw.edu. marzan/PoscigW1_   FIZYKA 3 MICHA

of 25

  • date post

    20-May-2019
  • Category

    Documents

  • view

    222
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ - adam.mech.pw.edu. marzan/PoscigW1_   FIZYKA 3 MICHA

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Fizyka 3

Konsultacje: p. 329, Mechatronikamarzan@mech.pw.edu.plZaliczenie: 1 sprawdzian 30 pkt15.1 18 3.018.1 21 3.521.1 24 4.024.1 27 4.527.1 30 5.0

http:\\adam.mech.pw.edu.pl\~marzan

Program:- elementy fizyki ciaa staego- pprzewodniki, jonika- optyka geometryczna i falowa- foton jako czstka, zagadnienia fizyki wspczesnej

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Stany skupienia materii

Ciecze

Ciaa stae

Gazy

- sabo ciliwe- uporzdkowanie bliskiego zasigu- tworz powierzchni swobodna

- czsteczki poruszaj si swobodnie- oddziaywanie jedynie w wyniku zderze- dua ciliwo

- ustalony ksztat i objto- uporzdkowanie dalekiego zasigu- oddziaywania harmoniczne

Pyny Sia styczna do powierzchni pynu (naprenie cinajce) powoduje odksztacenie (pynicie)

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Modele budowy materii

Arystoteles (okoo. 350 p.n.e) : materia jako orodek cigy

Demokryt (okoo 400 p.n.e.) : atom jako niepodzielna czstka, materia jest kombinacj atomw

John Dalton (1808)Atom jest jednolity, niezmienny i niepodzielny.Wszystkie atomy danego pierwiastka chemicznego maj identyczne waciwoci.Atomy danego pierwiastka A rni si od atomw pierwiastka B.Zwizki chemiczne powstaj przez czenie si pierwiastkw w staych stosunkach

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Elektrony

Elektryzowanie cia oraz przepyw adunku jest moliwy dziki nonikom adunku elektronom i jonom.

Dowiadczenie Thomsona(1897 r.)

q/m = 1.71011 C/kg

Masa czstki naadowanej promieniowania katodowego jest okoo 2000 razy mniejsza ni masa zjonizowanego wodoru (protonu).

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Waciwoci elektronu

Eksperyment Milikana : wyznaczenie adunku elektronu

e = 1.60210-19 C

m = 9.10910-31 kg

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Modele atomu Thomsona i Rutherforda

Model Thomsona rodzynki w ciecie

Dowiadczenie Rutherforda

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Model budowy atomu Rutherforda

Masa i adunek dodatni atomu skupione w jdrze

10-10 m10-15 m

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Model Bohra

Problemy modelu Rutherforda:-promieniowanie synchrotronowe (elektron spada na jdro)-widma atomowe (np. wieccego gazu) nie s cige

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Model Bohra

Balmer ukad linii w widmie wodoru

Rydberg RH =10 972 000 m1

Lyman widmo w nadfiolecie

n=2,3,4...

Serie Paschena, Bracketta, Pfunda, Humphreya - podczerwie

n=1,2,3... n>n

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Model Bohra postulaty

1. Elektron porusza si po orbicie koowej dookoa jdra. Energia elektronu jest staa (nie wypromieniowuje energii)

2. Dozwolone s orbity, dla ktrych orbitalny moment pdu elektronu jest rwny cakowitej wielokrotnoci wyraenia h/2

3. Wypromieniowanie lub pochanianie kwantu nastpuje wtedy, kiedy elektron przeskakuje z jednej dozwolonej orbity na drug. Czstotliwo wyemitowanego (pochonitego) promieniowania jest taka, e E = h

staa Plancka

2hnLn =

n- liczba kwantowa

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Model Bohra widmo wodoru

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Model Bohra energia elektronu

20

22

4 nnne

rZe

rum

=

2hnrumL nnen ==

)()()( nEnEnE kp +=

( ) 2220

42 124

)(n

eZmnE e

h=

n=1 stan podstawowyn= stan zjonizowany

= 223

42

0

1144

11mnc

emeh Mm

RRe+

=1

Dugo promieniowania

RH

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Stara i nowa teoria kwantowa

Braki teorii Bohra:

- podane jedynie pooenia linii, brak nate- nie tumaczy iloci elektronw na poszczeglnych orbitach- model dziaa gorzej dla atomw z wicej ni jednym elektronem

Zasada korespondencji:Kwantowy opis staje si klasycznym dla duych liczb kwantowych

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Hipoteza de Brogliea

Czstka posiadajca pd odpowiada fali

2hnrumL nnen == n=2r

Na obwodzie orbity dozwolonej mieci si cakowita liczba dugoci fal de Brogliea

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Falowe wasnoci materii

Dowiadczenie Davissona-Germera:falowe wasnoci elektronw

Dowiadczenie Thomsona: dyfrakcja elektronw na cienkiej folii polikrystalicznej

Dowiadczenie Sterna: dyfrakcja atomw wodoru i helu na krysztaach fluorku litu i chlorku sodu

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Zasada nieoznaczonoci Heisenberga

Nie mona dokadnie wyznaczy i pooenia, i pdu czstki.Czstka moe przebywa dugo na poziomach energetycznych o cile okrelonej energii. Czas ycia masywnych czstek jest ograniczony

4hpx

4htE

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Zasada nieoznaczonoci Heisenberga

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Opis fali

Wektor falowy (liczba falowa)

Czstotliwo i czsto koowa

Rwnanie fali biegncej (w dodatnim kierunku osi x)

=

vxtf

2

22

2

2

xv

t

=

Rwnanie rniczkowe fali

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Funkcja falowa elektronu

Funkcja falowa opisuje prawdopodobiestwo, e jeli pomiar nastpi w chwili t czstka znajduje si pomidzy x i x+dx

dxdxdxtxP 2*),( == gsto prawdopodobiestwa

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Rwnanie Schrdingera

Funkcje falowe s rozwizaniami rwnania Schrdingera

Przypadek stacjonarny (niezaleny od czasu)

gradient

potencja w ktrym jest elektron

energia elektronu

Funkcje wasne i stany wasne:

-skoczone-jednoznaczne-cige

Elektron istnieje

Wartoci funkcji i pochodnych funkcji na granicach obszarw s identyczne nie ma gwatownych zmian prawdopodobiestwa znalezienia elektronu.

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Rwnanie Schrdingera prg potencjau

E

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Bariera potencjau o skoczonej szerokoci

( )

l

EVmT

h

022exp

Elektron moe przej przez barier, pomimo e ma za ma energi.Prawdopodobiestwo przejcia maleje wykadniczo z szerokoci bariery.

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Model atomu: studnia potencjau

Wewntrz studni:

Fala padajca i odbita nakadaj si Elektron musi spenia warunki fali stojcej

FIZYKA 3 MICHA MARZANTOWICZ

Ciekawostki

Fizyka 3Stany skupienia materiiModele budowy materiiElektronyWaciwoci elektronuModele atomu Thomsona i RutherfordaModel budowy atomu RutherfordaModel BohraModel BohraModel Bohra postulatyModel Bohra widmo wodoruModel Bohra energia elektronuStara i nowa teoria kwantowaHipoteza de BroglieaFalowe wasnoci materiiZasada nieoznaczonoci HeisenbergaZasada nieoznaczonoci HeisenbergaOpis faliFunkcja falowa elektronuRwnanie SchrdingeraRwnanie Schrdingera prg potencjauBariera potencjau o skoczonej szerokociModel atomu: studnia potencjauCiekawostki