Optyka falowa

• Optyka falowa zajmuje się opisem zjawisk wynikających z falowej natury światła

Optyka falowa

• Fizjologiczne, fotochemiczne , fotoelektryczne działanie światła wywołane jest drganiami wektora fali elektromagnetycznej. Dlatego wektor ten nazywa się� wektorem świetlnym. Siła oddziaływania elektrycznego z ładunkami jest znacznie wi�ększa niż siła oddziaływania magnetycznego.

• Dla elektronu

Optyka falowa

• Superpozycja fal świetlnych

• Właściwości fal składowych w punkcie P

Optyka falowa

• Znajdźmy wypadkową średnią gęstość energii w punkcie P

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Optyka falowa

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Polaryzacja światła

Elektron w fizyce

dr Paweł Możejko Katedra Fizyki Atomowej i Luminescencji

Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechnika Gdańska

Gdańsk, 16.04.2011

Powstanie elektronów i Model Wielkiego Wybuchu

13.73 ± 0.12 miliardów lat

T=1012 K, = 1014 g/cm3, t= 10-4 s, t =1s powstanie jąder atomowych

Elektrony na co dzień

Photo by John R. Southern

Zorza (Aurora Australis, Aurora Borealis)

NASA: www.nasa.gov

Zjawisko zorzy

Photo by Bożena Żywicka

Zorza = elektrony + atmosfera + ziemskie pole magnetyczne

www.nasa.gov

Odkrycie elektronu – prace z promieniami katodowymi

Lénárd Fülöp (1862-1947)

1888

Odkrycie elektronu - Sir Joshep John „J.J.” Thomson 1856-1940

Oficjalna data odkrycia elektronu 1897

e/m=-1.758820150(44)x1011Ckg-1

J.J. Thomson

Odkrycie izotopów oraz podstawy spektrometrii masowej

Wyznaczenie ładunku elektronu Robert Andrews Millikan (1868-1953)

e=1.602176487(40)x10-19C

1911

Doświadczenie Millikana

Pracownia fizyki atomu i cząsteczki

„Świecenie atomów” H

http://www1.assumption.edu/users/bniece/spectra/AtomicSpectra.html

„Świecenie atomów” He

http://www1.assumption.edu/users/bniece/spectra/AtomicSpectra.html

Liniowe widma atomów

http://amazingrust.com/experiments/background_knowledge/Spectroscopy.html

Widmo promieniowania elektromagnetycznego

http://www.yorku.ca/eye/spectru.htm

Budowa atomu – od modelu do teorii

Model Bohra

HY=EY Mechanika kwantowa – fale materii

Procesy oddziaływania atomu ze światłem

Rozpraszanie elektronów

Kilka ważnych osób w naszej historii

Elektrony, a powstanie życia na Ziemi

49

• Wiek Ziemi ~4,5 109 lat • Najstarsze organizmy

przypominające morfologicznie współczesne bakterie żyły już ~ 3,5 109 lat temu

• Hipoteza powstania żywych organizmów- ewolucja:

• etap pierwszy – wytworzenie w procesach niebiologicznych, niektórych cząsteczek kluczowych dla życia - kwasów nukleinowych, białek, węglowodanów, lipidów

• etap drugi – przejście od reakcji chemicznych do systemów replikujących się

Powstanie życia na Ziemi

Atmosfera Ziemi mogła być silnie zredukowana bogata w

– metan CH4

– amoniak NH3

– wodę H2O – wodór H2

• Intensywne działanie światła • Silne wyładowania atmosferyczne – elektrony !!!

Elektrony, a powstanie życia na Ziemi

• Lata 50 –te Stanley Miller & Harold Urey –

doświadczalne odtworzenie warunków

prebiotycznych

powstały alanina i glicyna

!!!

Mikroskop elektronowy

Mikroskop elektronowy

Mikroskop elektronowy

Dodatni elektron ? Antycząstka.

Paul A.M. Dirac Relatywistyczne sformułowanie mechaniki kwantowej Teoretyczne przewidzenie istnienia pozytonów

Carl David Anderson Odkrycie pozytonu 1932

Co się stanie jak elektron spotka pozyton ? ANIHILACJA !!!

Czy to można zobaczyć ?

Czy zjawisko anihilacji par elektron-pozyton można wykorzystać ? Pozytonowa tomografia emisyjna.

Zasada działania PET • kwanty gamma rejestrowane są w koincydencji • detektory scyntylacyjne umieszczone są na pierścieniu • najczęściej stosuje się jako detektory BGO (Bi3Ge4O12) • scyntylacje rejestruje fotopowielacz

detektor detektor

detektor detektor

badany obiekt

linia odpowiedzi

Pozytonowa tomografia emisyjna - PET

fluodeoksyglukoza

glukoza

Pozytonowa tomografia emisyjna - PET

Typowy obraz z metody PET

Skaner PET

Synchrotron i promieniowanie synchrotronowe

EPSIM 3D/JF Santarelli, Synchrotron Soleil

Czy można zobaczyć elektron ?

J. Mauritsson, P. Johnsson, E. Mansten, M. Swoboda, T. Ruchon, A. L’Huillier and K.J. Schafer Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 073003

Lampa plazmowa i elektrony

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Podstawy mechaniki kwantowej

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole elektryczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni

Indukcja elektromagnetyczna

Indukcja elektromagnetyczna

Indukcja elektromagnetyczna

Indukcja elektromagnetyczna

Indukcja elektromagnetyczna

Pole magnetyczne w próżni

Pole magnetyczne w próżni