Transcript Prezentacja - INF-WLF

Treści multimedialne - kodowanie,
przetwarzanie, prezentacja
Odtwarzanie treści multimedialnych
Andrzej Majkowski
informatyka +
1
Fizyka atomowa i jądrowa
podsumowanie wiadomości
Grzegorz F. Wojewoda
informatyka +
2
PROGRAM WYKŁADU
1. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
2. Widma atomowe
3. Model Bohra budowy atomu wodoru
4. Jądro atomowe
5. Promieniotwórczość
6. Reakcje jądrowe
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na
wybijaniu elektronów z powierzchni metalowej płytki
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
Prawa zjawiska fotoelektrycznego
1. Liczba wybitych elektronów
z powierzchni metalowej płytki jest
proporcjonalna do natężenia
padającego na tę płytkę promieniowania.
2. Nie występuje opóźnienie w czasie między rozpoczęciem naświetlania
a emisją elektronów.
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
Prawa zjawiska fotoelektrycznego
3. Energia kinetyczna wybitego
z powierzchni metalu elektronu
zależy od częstotliwości
padającego promieniowania,
a nie zależy od natężenia
oświetlenia.
4. Dla każdego metalu istnieje pewna
graniczna częstotliwość
promieniowania, poniżej której
zjawisko fotoelektryczne nie zachodzi.
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
Wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego
 Fotony padające na powierzchnię metalowej płytki trafiają
na swobodne elektrony znajdujące się w sieci krystalicznej
metalu.
 Elektrony przejmują energię fotonów.
 Część z tej energii elektrony zużywają na wyrwanie się
z płytki. Energia ta jest nazywana pracą wyjścia W.
 Pozostała część energii przekazanej elektronowi przez foton
stanowi energię kinetyczną elektronu wybitego z płytki.
h c

 W  Ek
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
Wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne
Kwantowy model światła
 Światło można traktować jako strumień fotonów.
 Fotony nie posiadają masy spoczynkowej ani ładunku
elektrycznego
 Energia pojedynczego fotonu wynosi:
Ef 
hc

 h
gdzie: c – wartość prędkości światła w próżni.
h – stała Plancka
λ – długość fali światła
ν – częstotliwość światła
Widma atomowe
Widmo światła emitowanego przez rozgrzane włókno żarówki.
Widmo światła emitowanego przez świetlówkę.
Widmo światła emitowanego przez sód.
Widma atomowe
Otrzymywanie widm emisyjnych.
Widma atomowe
Przykładowe widma emisyjne pierwiastków.
Widma atomowe
Schemat układu pomiarowego do badania widm absorpcyjnych.
Widmo absorpcyjne wodoru.
Model Bohra budowy atomu wodoru
Postulaty Bohra budowy atomu wodoru
 Elektron w atomie wodoru krąży po orbitach
kołowych pod wpływem sił przyciągania
elektrycznego między jądrem a elektronem.
Jednak dozwolone są tylko pewne orbity
o skwantowanych wartościach energii En.
 Atom emituje promieniowanie wtedy, gdy elektron przechodzi
z orbity o wyższej energii na orbitę o energii niższej.
Absorpcja promieniowania przez atom następuje wówczas,
gdy elektron przechodzi z orbity o niższej energii
na orbitę o energii wyższej.
Animacja przedstawiająca absorpcję oraz emisję promieniowania
Model Bohra budowy atomu wodoru
Promień orbity stacjonarnej w atomie wodoru
rn  n 5 ,3  10
 11
m
Najmniejsza wartości energii elektronu
E 1  - 13 , 6 eV
Energie poziomów energetycznych
E n   13 , 6 eV 
gdzie: n – główna liczba kwantowa
n = 1, 2, 3, …
1
n
2
Model Bohra budowy atomu wodoru
Schemat poziomów energetycznych w atomie wodoru.
Jądro atomowe
Schemat doświadczenia Rutherforda.
Wyniki doświadczenia Rutherforda.
 Większość cząstek α przechodziła przez folię bez zmiany
kierunku.
 Stwierdzono, że część cząstek α zostało odchylonych
od pierwotnego kierunku lotu.
Im większy jest kąt, pod którym prowadzono obserwacje,
tym ilość cząstek jest mniejsza
Jądro atomowe
Jądra atomowe zbudowane są z protonów
(posiadających ładunek dodatni) oraz obojętnych
elektrycznie neutronów.
Protony i neutrony noszą nazwę nukleony.
Atomy o tej samej liczbie protonów w jądrze,
ale o różnej liczbie neutronów nazywamy izotopami.
A
Z
Z – liczba atomowa,
X
A – liczba masowa (liczba nukleonów)
Rozmiary jądra atomowego:
R J  1, 2  10
 15 3
A m
Jądro atomowe
Energia wiązania to taka ilość energii, jaką należy
dostarczyć do jądra atomowego, aby je rozdzielić na
protony i neutrony
2
E W  m  c
Promieniotwórczość
Jądra niestabilne rozpadają się emitując trzy rodzaje
promieniowania: α, β, γ.
informatyka +
20
Promieniotwórczość
Promieniowanie α
A
Z
X
A4
Z2
Y  He
4
2
2 e
Własności promieniowania α
 strumień cząstek naładowanych dodatnio,
 zasięg w powietrzu – kilka centymetrów,
 zatrzymywane np. przez skórę, kartkę papieru
informatyka +
21
Promieniotwórczość
Promieniowanie β

Ye ~
e
β – minus

~
Y  e  e
β – plus
A
Z
X
A
Z 1
A
Z
X
A
Z 1
Własności promieniowania β
 strumień cząstek naładowanych ujemnie (elektrony)
lub dodatnio (pozytony),
 zasięg w powietrzu – do kilku metrów (zależy od energii
początkowej),
 zatrzymywane np. przez aluminiowe blaszki
informatyka +
22
Promieniotwórczość
Promieniowanie γ
A
Z

X  X
A
Z
Własności promieniowania γ
 wysokoenergetyczne promieniowanie elektromagnetyczne,
 wysoka przenikliwość,
 zatrzymywane przez grube ołowiane osłony
informatyka +
23
Promieniotwórczość
Prawo rozpadu promieniotwórczego
t
 1  T1 / 2
N  N0 
2

informatyka +
24
Reakcje jądrowe
Reakcje syntezy jądrowej.
informatyka +
25
Reakcje jądrowe
Reakcja rozszczepienia jądra uranu
235
92
U  n
236
92

U 
140
54
Xe  Sr  n  n
informatyka +
94
38
26