Fysik 8 Innehåll - users.edu.turku.fiusers.edu.turku.fi/hnorrgra/xfy8/fy8_kap1_3.pdf · Längdkontraktion Vi mäter stavlängden med klockor i vila i respektive koordinatsystem

fy8_modernfysik.notebook

1

December 19, 2007

Fysik 8

Modern fysik

• Relativitetsteorin• Ljusets dualism• Materiens struktur• Kärnfysik

Innehåll

1. Relativitetsteori

Speciella relativitetsteorin

Allmänna relativitetsteorin

Two Postulates Special Relativity (1 of 5)

Time Dilation Albert Einstein and the Theory of Relativity

Pythagoras sats:

likformig rörelse

SMART Notebook


2

December 19, 2007

En observatör i vila anser att tiden i ett rörligt koordinatsystem går långsammare.

Tidsdilatationen

Tiden i det egna koordinatsystemet kallas egentid.

Längdkontraktion

Vi mäter stavlängden med klockor i vila i respektive koordinatsystem. I det stillastående systemet startas klockan när stavens högra ända når origo och stoppas klockan när den vänstra ändan passerar samma punkt. Klockan visar då tiden t.

Mätobjektet har sinstörsta längd i det koordinatsystem i vilketdet befinner sig i vila.

Denna längd kallas egenlängden.

Myoner

τ = 2,0 μsv=0,998 c

s=6000 m

E=mc2

Vilomassan hos en proton:E=m0c2 = eV

mp=1,67*1027c0=3,0*1081eV=0,16*1018 J


3

December 19, 2007

F = ma

Uppgifter

1316

1718110111

112

E=mc2

Vilomassan hos en proton:E=m0c2 = eV

mp=1,67*1027c0=3,0*1081eV=0,16*1018 J

Uppgifter

1316

1718110111112


4

December 19, 2007

Elektromagnetisk strålning

en laddad partikel i vila omges av elfält i konstant hastighet skapar magnetfält i accelererad rörelse producerar elektomagnetisk strålning

Våg

http://www.colorado.edu/physics/2000/waves_particles/wavpart4.html


Elektromagnetiska vågor finns i olika våglängdoch används för olika ändamål.kortare våg högre energi

fotoelektrisk effekt


Den elektromagnetiska strålningenspartiklar kallas fotonerfotonens hastighet är cfotonen har ingen laddningfotonen har ingen massa


Fotonens energi ärE = hff är strålningens frekvensh = 6,626 × 1034 Jskallas Planks konstant

fotoelektrisk effekt

En lampa emitterar gult ljus med våglängden 580 nm.a) Beräkna energin för ljuskvantat.b) Beräkna energin i elektronvolt(1 eV = 1,60 × 1019 J)

Exempel


5

December 19, 2007

v=fλ

c=fλ

f=c /λ

En lampa emitterar gult ljus med våglängden 580 nm.a) Beräkna energin för ljuskvantat.b) Beräkna energin i elektronvolt(1 eV = 1,60 × 1019 J)

Exempel

Röntgenrör

Accelererar elektroner överhög spänningarbetet W = eUblir energi Ek=½ mv2

eU=½ mv2

de bromsas upp och det uppkommer xrayE = hfhf=eUc=fλc=fmaxλmin

Uppgifter

27213

110112

Den minsta våglängden för strålning från ett röntgenrör är 1,2 nm. Hur stor är elektronens accelerationsspänning?

I ett röntgenrör accelereras elektroner med 15 kV spänning. Beräkna den uppkomna strålningens största frekvens.

Arbetet: W = eUEnergin: E = hf

Relativitesteorin

E=mc2

E=hfhf = mc2

c = λf

fotonens rörelsemängdp = mv

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=342.0

Fotoelektrisk effekt

http://www.walterfendt.de/ph11e/photoeffect.htmhttp://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=342.0

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=342.0


6

December 19, 2007

hf = W0+Ek

Ek

f

Ek = hf W0

f0

W0



28212

213

Electron Waves Unveil The Microcosmoshttp://www.vega.org.uk/video/programme/660> ? min 27>31.30 min

Elektronvågor

Electron Waves Unveil The Microcosmoshttp://www.vega.org.uk/video/programme/660> ? min 27>31.30 min

FreeScienceLecturesDr. Quantum Explains Double Slit Experimenthttp://www.youtube.com/watch?v=6Q4_nl0ICao

vågpartikeldualismen gäller även materia

materiavågor / de Broglievågor

Exempel

e acceleras 1,5 kVberäkna våglängden

me = 9,11 * 1031 kge = 1,60 * 1019 C

U = 1,5 *103 V

eU= ½mv2

h = 6,626 × 1034 Js

Det vi "talar om" (dualiteten) handlar om sannolikheter.För många partiklar (som vi nästan alltid har att göra med) kan man förklara hur gruppen kommer att bete sig.Jämför med kinetisk gasteori, radioaktivt sönderfall m.m.

Men vi kan aldrig beräkna var en enskild partikel kommer att hamna "eller var den är". Det vi kan göra är att beräkna sannolikheten för var den kommer att hamna.

http://www.vega.org.uk/video/programme/66http://www.vega.org.uk/video/programme/66http://www.youtube.com/watch?v=6q4_nl0icao


7

December 19, 2007

Uppgifter

Test 1sid 30

219221224

28212213

Spektra

spektrum, intensitet som funktion av våglängd

kontinuerligt, alla våglängder

monokromatiskt, specifik våglängd

λ

I

Emissionsspektrum

E=hf

linjespektrum

atomspektra

http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/index.html

Varje kemisk förening har ett karekteristiskt molekylspektra

neon

Svartkroppsstrålning

λ

I

Kontinuerligt spektrum

Tλmax = b (b=2,898*103 mK)

solens temperatur ?

Absorptionsspektrum

Atomerna i en gas absorberar sammavåglängder som de emitterar

http://jersey.uoregon.edu/vlab/elements/Elements.html

http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/index.htmlhttp://jersey.uoregon.edu/vlab/elements/elements.html


8

December 19, 2007

Energinivåerna i en atom

E

E1

E2

E3

n=1

E1

joniseringsenergi

Energin hos ett kvantum är skillnaden mellan de totala energierna hos en elektron i de olika energitillstånden

hf=EmEn

En atom kan absorbera energi endast i form av bestämda kvanta, varvid atomen exiteras

grundtillstånd

kvanttal n

Laser

samma fas

stimmulerad emmission

pumpad (exciterad)

spegel

halvgenomsläpplig spegel

samma fassamma våglängdsamma riktning

http://www.colorado.edu/physics/2000/lasers/lasers4.html

Uppgifter

39310311314

http://nobelprize.org/educational_games/physics/laser/

•

• Laser•

Väteatomens spektrum

Johann Balmer

Rydbergs konstantRH = 1,097 * 107 m1

synligt spektrum


Väteatomens spektrum

ljus utanför synligt spektrum

http://www.colorado.edu/physics/2000/lasers/lasers4.htmlhttp://nobelprize.org/educational_games/physics/laser/http://www.colorado.edu/physics/2000/quantumzone/index.html


9

December 19, 2007

Exempel

Beräkna Hα (första röda) linjen m=3, n=2


Rydbergs konstantRH = 1,097 * 107 m1

Vi sätter in fotonens energi i uttrycket

n är kvanttalet och bestämmer energinivåerna

hcR = 13,6 eV är atomens joniseringsenergi

hcR = 13,6 eV

Potentiella energin är noll i oändlighetenoch negativ närmare

Hur mycket energi bör tillföras för att lyfta elektronen till tredje skalet ?

13,6

3,4

1,5

n=1

n=2

n=3

Energinivåschema

Jul läxa, Läs 3.4, 3.5 4859

316317322


Bilagor

fy8_likformigrorelse.pps

fy8_Langdkontraktion.pps

likformig rörelse

SMART Notebook

Längdkontraktion

l = v·t

L = |v|·T

y

x

z

Y

X

Z

y

x

z

SMART Notebook

Sidan 1Sidan 2Sidan 3Sidan 4Sidan 5Sidan 6Sidan 7Sidan 8Sidan 9Sidan 1 i Bilagor

Documents

Fysik 8 Innehåll - users.edu.turku.fiusers.edu.turku.fi/hnorrgra/xfy8/fy8_kap1_3.pdf · Längdkontraktion Vi mäter stavlängden med klockor i vila i respektive koordinatsystem