NADAJNIK: ODBIORNIK:

mózg •elementy wykonawcze

receptory •mózg

gruczoły wydz. wew. •receptory

receptory - mózg

mózg – mięśnie

gruczoły wydzielania wewnętrznego – narządy

3. MIARA INF

Według teorii Shannona, każdemu znakowi odp ciąg znaków dwójkowych tzw. bitów. Ciąg bitów jest nazyw kodem danego znaku lub słowem kodowym określonej wiadomości./ Słowa kodowe różnych komunikatów wytwarzanych przez dane źródło mogą być różnej długości i występować z różnymi prawdopodobieństwami /

bit b – skrót od binary digit, najmniejsza jednostka informacji; przyjmuje jedną z dwóch wartości, które zwykle określa się jako 0 (zero) i 1 (jeden), choć można przyjąć dowolną inną parę wartości, np. prawda i fałsz, tak lub nie czy -1 i +1. W pierwszym przypadku bit jest tożsamy z cyfrą w systemie dwójkowym. /Bit to ilość informacji koniecznej do dokonania wyboru między dwoma jednakowo prawdopodobnymi, ale wzajemnie wykluczającymi się zdarzeniami ILOŚĆ INF

Kod (alfabet) źródła jest zbiorem wszystkich słów kodowych dla znaków (komunikatów) jakie dane źródło może wytworzyć.

W teorii Shannona przyjmuje się, że słowo kodowe (element zbioru sygnałów) występujące z prawdopodobieństwem pi zawiera 𝐼=−𝑙𝑜𝑔2𝑝𝑖 JEDNOSTEK INFORMACJI [BITÓW]

4. INFOR. FUNKCJA ENTROPII

średnia ilość informacji, przypadająca na pojedynczą wiadomość ze źródła informacji $\ H = \sum_{i = 1}^{n}{\text{pi}\log_{2}\text{pi}}$

pi – prawdopodobieństwo zaistnienia zjawiska i

n – liczba wszystkich możliwych zjawisk

gdy pi takie same dla wszystkich n zdarzeń: H= log₂(n)= Hmax

WŁASNOŚĆ ENTROPI INF

• nieujemna

•maksymalna, gdy prawdopodob zajść zdarzeń są takie same

•równa 0, gdy stany systemu przyjmują wartości 0 albo 1 (system nie jest obarczony wtedy żadną niepewnością, a otrzymana wiadomość nie jest dla informowanego żadnym zaskoczeniem - nie niesie niczego nowego).

•posiada własność superpozycji - gdy dwa systemy są niezależne to entropia sumy systemów równa się sumie entropii

Entropia nie jest wyrazem zawartości informacyjnej pojedynczego elementu zbioru ani całości zbioru. Entropia wyraża przeciętną informatywność elementów zbioru określoną a priori przez rozkład prawdopodobieństwa w zbiorze możliwości.

Entropia może być zinterpretowana jako wartość określająca przeciętną niepewność w danym zbiorze możliwych sygnałów.

ZADANIA Z TEGO MAT.

1.Moneta, która wyrzuca z takim samym prawdopodobieństwem orły i reszki

p_O=p_r=0,5 H= -p_olog₂1/2- p_rlog₂1/2 = -1/2log₂1/2-1/2log₂1/2= 1/2+1/2 = 1

H=log₂2=1

2.Wiadomość x jest wysyłana ze źródła z prawdopodo. p(x) = 0,25. Oblicz, ile bitów inf otrzyma odbiorca po odebraniu wiadomości x. I=-log₂ ¼ =2 * Im mniejsze prawdopodobieństwo tym większa ilość info

3.Dane jest źródło o alfabecie X = {a,b,c,d} oraz prawdopodobieństwami p(a) = 0,5; p(b) = 0,25; p(c) = 0,125; p(d) = 0,125. Oblicz entropię tego źródła.

H= -1/2log₂1/2-1/4log₂1/4-1/8log₂1/8-1/8log₂1/8=1/2+1/2+2*3/8=1,75

5. Przepustowość informacji to stosunek przekazywanych ilości informacji do czasu: $L = \frac{I}{t}$ =$\ \frac{\log_{2}\frac{1}{\text{pi}}}{t}$ [ $\frac{\text{bit}}{s} = \text{bod}$]

Pojemność informacyjna to maksymalna ilość informacji (mierzonej w bitach), jaka może być przesyłana przez dany kanał telekomunikacyjny lub łącze w jednostce czasu (mierzonej w sekundach) C=$\frac{\text{Imax}}{t}\ \lbrack\frac{\text{bit}}{s}\rbrack$

6. LEJEK INFORMACYJNY – ograniczenie przepustowości informacji; obserwowane dla wszystkich zmysłów

DŁUGOŚĆ (fizyczna) — to miara fizyczna odległości pomiędzy dwoma punktami, liczona zgodnie z metryką euklidesową: w linii prostej albo po krzywej (np. długość drogi przebytej przez ciało). MASA – wielkość fizyczna określająca bezwładność (masa bezwładna) i oddziaływanie grawitacyjne (masa grawitacyjna) obiektów fizycznych. Jest wielkością skalarną. Potocznie rozumiana jako miara ilości materii obiektu fizycznego.

CZAS – skalarna wielkość fizyczna określająca kolejność zdarzeń oraz odstępy między zdarzeniami zachodzącymi w tym samym miejscu.

7. TEMPERATURA – jedna z podstawowych wielkości fizycznych i parametrów stanu w termodynamice, będąca miarą stopnia nagrzania ciał. LICZNOŚĆ MATERII – wielkość fizyczna określająca ilość materii poprzez podanie stosunku liczby dowolnych cząstek tworzących dany obiekt fizyczny do liczby atomów zawartych w 12 g czystego izotopu węgla C12

NATĘŻENIE PRĄDU ELEKTRYCZNEGO – wielkość fizyczna charakteryzująca przepływ prądu elektrycznego zdefiniowaną jako stosunek wartości ładunku elektrycznego przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku. ŚWIATŁOŚĆ – wielkość charakteryzująca wizualną jasność źródła światła. KĄT PŁASKI – każda z dwóch części płaszczyzny zawartych między dwiema półprostymi, nazwanymi ramionami, o wspólnym początku, zwanym wierzchołkiem (część wspólna dwóch półpłaszczyzn wyznaczonych przez dwie nierównoległe proste, wraz z ich brzegami nazywanymi ramionami; ich punkt przecięcia to wierzchołek). KĄT BRYŁOWY – część przestrzeni trójwymiarowej ograniczona przez powierzchnię stożkową, czyli wszystkie półproste wychodzące z pewnego ustalonego punktu, zwanego wierzchołkiem, przechodzące przez pewną ustaloną krzywą zamkniętą. METR – długość drogi przebytej w próżni przez światło w czasie 1/299792458 s. KILOGRAM – masa międzynarodowego wzorca przechowywanego w Międzynarodowym Biurze Miar w Severs.SEKUNDA – czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania odpowiadającego przejściu pomiędzy dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego 133Cs. KELWIN – 1/273,16 część temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody. MOL – liczność materii występująca, gdy liczba cząstek jest równa liczbie atomów zawartych w masie 0,012 kg węgla 12C. AMPER - taki prąd, który płynąc w dwóch równoległych, prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o znikomo małym przekroju kołowym, umieszczonych w próżni w odległości 1 m od siebie, spowodowałby wzajemne oddziaływanie przewodów na siebie z siłą równą 2·10-7 N na każdy metr długości przewodu. KANDELA - światłość z jaką świeci w określonym kierunku źródło emitujące promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 5,4·1014 Hz i wydajności energetycznej w tym kierunku równej 1/683 W/sr. RADIAN – jednostka miary łukowej kata płaskiego, równa stosunkowi łuku do promienia.

STERADIAN - kąt bryłowy o wierzchołku w środku kuli, wycinający z powierzchni tej kuli pole równe kwadratowi jej promienia

7.TEMPERATURA TERMODYNAMICZNA T –parametr stanu; wielkość fizyczna, opisująca stan termiczny ciała; to miara średniej energii kinetycznej elementarnych składników ciała. Jednostka KELWIN [K]. Dla gazów jednoatomowych Ek=3/2kT, gdzie 𝑘 −𝑠𝑡𝑎ł𝑎 𝐵𝑜𝑙𝑡𝑧𝑚𝑎𝑛𝑛𝑎,𝑘=1,38∙10−23𝐽𝐾. KELWIN – 1/273,16 część temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody (punktu, w którym faza ciekła, stała i gazowa występują w równowadze termodynamicznej) 𝐸𝑘=32𝑘𝑇 TEMPERATURA A ENERGIA CZĄSTEK 𝐸𝑘=3/2𝑘𝑇, bo 𝐸𝑘=1/2𝑚(𝑣^2 ) 𝑣 ^2=3𝑘𝑇/𝑚 ->Rozkład Maxwell

8. I zasada termodynamiki Zmiana energii wewnętrznej układu zamkniętego jest równa energii, która przepływa przez jego granice na sposób ciepła lub pracy ΔU=W+Q ΔU- zmiana energii wew układu W-praca wykonana w układzie Q-energia przekazana do układu jako ciepło Energia wewnętrzna (oznaczana zwykle jako U lub E_w) całkowita energia układu będącą sumą: energii potencjalnej i kinetycznej makroskopowych części układu, energii kinetycznej cząsteczek, energii potencjalnej oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych, etc.Ciepło  jeden z dwóch, obok pracy, sposobów przekazywania energii wewnętrznej układowi termodynamicznemu. Jest to przekazywanie energii chaotycznego ruchu cząstek(atomów, cząsteczek, jonów). Jednostką ciepła w układzie SI jest dżul [1J]. Tradycyjnie we wzorach fizycznych ciepło oznacza się literą Q. Q=ΔU+W Praca – skalarna wielkość fizyczna, miara ilości energii przekazywanej między układami zycznymi w procesach mechanicznych, elektrycznych, termodynamicznych i innych W=F*s W-praca F-siła S-przemieszczenie Jednostką jest dżul [J]

9. Entalpia (H) (zawartość ciepła) H=U+pV H-entalpia ukł U-energia wew układu p-ciśnienie V-objętość Z powyższego wzoru wynika sens fizyczny entalpii. Entalpia jest równa sumie energii wewnętrznej, czyli energii jaka jest potrzebna do utworzenia układu gdy jest on tworzony w otoczeniu próżni oraz iloczynu pV, który jest równy pracy jaką należy wykonać nad otoczeniem by w danych warunkach uzyskać miejsce na układ

10. Termodynamika w proc biologicznych Organizm wykonuje pracę: • wewnętrzną Wi (kosztem entlapii ΔH, pochodzącej z utlenienia substancji odżywczych), która ostatecznie zamienia się w ciepło Qm, zwanym ciepłem metabolizmu •zewnętrzną We (praca wykonana kosztem wysiłku mięśniowego).ΔH=W+Q Jeśli organizm nie wykonuje pracy zewnętrznej, to cała pobrana energia równa jest ciepłu produkowanemu w organizmie: ΔH = Qm

11. Druga zasada termodynamiki – jedno z podstawowych praw termodynamiki, stwierdzające, że w układzie termodynamicznie izolowanym istnieje funkcja stanu, która z biegiem czasu nie maleje. Funkcja ta zwana jest entropią i oznaczamy ją symbolem  S ENTROPIA jest termodynamiczną funkcją stanu, zależną tylko od początkowego i końcowego stanu układu, a nie od drogi przejścia pomiędzy tymi stanami. Entropia jest funkcją określoną dla stanu równowagi. ΔS=ΔQ/T ΔQ-cieło dostarczane w proc odwracalnym

12. Prawdopodobieństwo termodynamiczne W=N!/n1!*n2! N – liczba wszystkich cząsteczek n1 – liczba cząsteczek w stanie 1 n2 – liczba cząsteczek w stanie 2 W stanie równowagi najbardziej prawdopodobny jest stan o największym nieporządku Entropia w ujęciu statystycznym Jeśli liczba możliwych konfiguracji dla rozważanego stanu układu jest równa W (suma statystyczna), entropia S układu w tym stanie jest dana wzorem ΔS=klnW W – prawdopodobieństwo, że układ znajdzie się w danym stanie (w odniesieniu do wszystkich pozostałych stanów) k – stała Boltzmanna

13. Entalpia swobodna – potencjał termodynamiczny zwany funkcją Gibbsa lub energią swobodną Gibbsa, oznaczany przez G, a zdefiniowany następująco: G=U+pV-TS U-energia wew ukł S-entropia p-ciśnienie V-obj T-temp co jest równe G=H-TS=A+pV H-entalpia A-energia swobodna Energia swobodna Helmholtza - w termodynamice to funkcja stanu i potencjał termodynamiczny - odpowiada tej części energii wewnętrznej, która może być w danym procesie uwolniona na zewnątrz układu w formie pracy lub ciepła przy stałej temperaturze i objętości. A=U-TS PROCES EGZOERGICZNY – proces przebiegający z wydzieleniem ciepła do otoczenia i stratą energii układu dF<0 lub dG<0 PROCES ENDOERGICZNY – proces przebiegający z pobraniem ciepła z otoczenia i wzrostem ciepła układu dF>0 lub dG>0

14. POTENCJAŁ CHEMICZNY μi – pochodna cząstkowa energii wewnętrznej po liczbie cząstek, przy stałej objętości i entropii układu. Może być również definiowany jako pochodna cząstkowa innej funkcji stanu: entalpii, energii swobodnej czy entalpii swobodnej po liczbie cząstek, przy czym pochodna jest obliczona przy zachowanych innych parametrach np. ciśnieniu czy też temperaturze. 𝜇𝑖=(𝜕𝐺/𝜕𝑛) =RTln𝑥𝑖[ 𝐽/𝑚𝑜𝑙]

μi – potencjał chemiczny substancji i w mieszaninie

𝜕𝐺 – bardzo mała zmiana entalpii swobodnej wywołana niewielką zmianą ∂ni liczby moli substancji w warunkach niezmienności ciśnienia p, temperatury T i ilości pozostałych składników n j≠i

xi – ułamek molowy substancji w mieszaninie

lub POTENCJAŁ CHEMICZNY – entalpia swobodna G przypadająca na 1 mol danego składnika, pod warunkiem, że temperatura, ciśnienie i masa wszystkich składników, oprócz składnika rozważanego są ustalone. Jak zmienia się entalpia swobodna, gdy Δni moli jakiejś substancji przenosi się z obszaru o potencjale chemicznym μi’ do obszaru, gdzie ma ona potencjał chemiczny μi’’?

Δ𝐺1=−𝜇𝑖′Δ𝑛𝑖

Δ𝐺2=+𝜇𝑖′′Δ𝑛𝑖

Δ𝐺=Δ𝐺1+Δ𝐺2=(−𝜇𝑖′+𝜇𝑖′′)Δ𝑛𝑖

sens fizyczny potencjału chemicznego miara pracy dWi wykonanej przez układ przy zmianie liczby moli i-tego składnika mieszaniny o 1 w warunkach izotermiczno-izobarycznych 𝜇𝑖 𝑑𝑛𝑖=𝑑𝐺𝑖=𝑑𝑊𝑖

PROCES KWAZISTATYCZNY – proces, w którym nieskończenie mała zmiana wartości parametrów wystarczy do odwrócenia jego kierunku

STANY NIERÓWNOWAGI - STRUMIENIE

Dwie fazy mogą współistnieć w stanie równowagi termodynamicznej wtedy gdy ich potencjały chemiczne są jednakowe; brak przepływów 𝜇1=𝜇2 ;przepływ 𝜇1≠𝜇2

Procesy nieodwracalne prowadzą układ od stanu bardziej zorganizowanego do mniej zorganizowanego, aż znajdzie się on w stanie równowagi -> przepływy ustaną 𝑆=𝑆𝑚𝑎𝑥

(Stan równowagi dla układów biologicznych to śmierć)
przepływy: Odstępstwo od stanu równowagi jest czynnikiem fizycznym, który stanowi bodziec termodynamiczny do zaistnienia przepływu. Rozważamy 4 podstawowe przepływy: materii, energii, ładunku i pędu.

15. Równanie ciągłości i prawo Bernoulliego.Równanieciągłości:opisuje przepływ cieczy o gęst.przez strugę rurki o zmiennym przekroju,sztywnychścianach.V=cons./sw dowolnym miejscu strugi V przepływu jest odwrotnie prop.do pola przekroju poprzecznego.PrawoBernoulliego:suma ciśnień statycznego,hydrostat.idynamicznego,wywieranych z dowolnego poziomu,na poziom odniesienia jest stała. P+pgh+1/2pv^2=const.,gdy przepływa przez rurkę poziomo-> p+1/2pv^2=const.

16. Sens fizyczny współczynnika lepkości dynamicznej oraz jego własności.liczbowo jest równy sile F działającej między dwoma warstwami cieczy o pow.S = 1 m2każda,oddalonych od siebie o x = 1 m i poruszających się względem siebie z v = 1 m/s

17. Prawo Hagena-Poiseuille’a:średniapręd.przepływu cieczy w strudze jest wprostprop.do spadku ciśnienia statycznego(deltaP),kwadratu promienia przekroju strugi,a odwrotnie prop.dowspółcz.lepkości cieczy(n) i dł.strugi(deltaX)

18. Ruch ciał w ośrodku lepkim. Prawo Stokesa: dla niewielkich ciał o kszt.kulistympor.się z małymi pręd.w ośrodku lepkim siła oporu F jest wprost prop.dopręd., współczynnika lepkości(n) i promienia kulki.F=6R - siła Stokesa, =(2r^2g(-1)t)/(9s),d- gęst.kulki,d1- gęst.cieczy

19. Ciepło i proces jego wymiany.ciepła jest formą przekazywania energii i zachodzi wówczas, gdy istnieje różnica temp. W przyrodzie spotykamy trzy rodzaje ruchu ciepła: konwekcja, promieniowanie, przewodzenie

20. Mechanizm transportu ładunków elektrycznych w ciałach stałych oraz płynach:transport na drodze: różnicy pot. elektrycznych(przew.w metalach i półmetalach),różnicy pot.elektrochemicznych(przew w rozt. elektrolitycznych i zjonizowanych.

21.Opór elektr. i jego wł.=rezystywność-wielkość charakter. przewodnictwo elektr. Materiału, różne wart. dla różnych mat.=ρ). Jednostka - (Ω·m).wiąże gęstość prądu elektr z natężeniem pola elektr w materiale, zależy od temp-rośnie przy jej wzroście, ze względu na opór włciała dzielimy na metale, półprzewodniki i izolatory

22.Potencjał czynnościowy -przejściowa zmiana potencj. Bł. Kom., związana z przekazywaniem inform. Bodźcem do jego powstania jest zmiana potencjału elektr. wśrodow. Zew. kom.. Wędrujący potencjał czynnościowy=t impulsem nerwowym; Potencjał spoczynkowy-różnicapotencjałów (napięcie) między obiema stronami bł. Plazmat. niepobudzonej kom. Pobudliwej,ma wartości ujemne.

23.Moment siły-siłyF względem punktu O – iloczyn wektor. promienia wodzącego r, o początku w punkcie O i końcu w punkcie przyłożenia siły, oraz siły F: , jednostka to niutonometr [Nm]; Wdźwigni dwustronnej o nierównych ramionach, pozostanie ona w równowadze, gdy wart. momentów sił przyłożone do obu ramion będą równe, ściślej: gdy suma wektorów momentów będzie równa 0;

24.Środek ciężkości-ciała lub ukł. ciał jest pkt, w którym przyłożona jest wypadkowa siła ciężkości danego ciała.Dla ciała znajdującego się w jednorodnym polugrawitacyjnym śr. Ciężkości pokrywa się ze śr. masy.

25. Dźwignia- maszyna prosta, jejzadaniem jest uzyskanie działania większej siły przez zastosowanie mniejszej, sztywna belka zawieszonej na osi,wyróżniamy :punkt podparcia, ramię siły, ramię oporu; rodzaje dźwigni :jednostronna i dwustronna-w postawie stojącej ciężar tułowia(główne obciążenie kręgów)jest równoważony napięciem mm.prostowników grzbietu ; Zysk mech.-w stanie równowagi stosunek sił działających na dźwignię=odwrotności stosunku długości ramion działania tych sił,stan równowagi można osiągnąć dla dowolnych sił poprzez zmianę ramion działania tych sił;Fo/Fm=m/o

26.Moment pędu punktu materialnego o pędzie p, którego położenie opisane jest wektorem wodzącym r względem danego układu odniesienia (wybranego punktu, zwykle początkuukładu współrzędnych), definiuje się jako wektor (pseudowektor) będący rezultatem iloczynu wektorowego wektora położenia i pędu,L=r*p [kg*m2/s]Zasada zachow. momentu pędu-Dla dowolnego izolowanego układupktówmaterial. całkowita suma ich L jest stała.

27. Fala mech. – rozchodząca się w ośr.sprężystych poprzez rozprzestrzenianie się drgań tego ośr., przenoszenie energii bez przenoszenia masy, Przykładami fal mechanicznych są fale morskie, dźwiękowe, sejsmiczne; rodzaje :ze względu na kier.drgań:podłużne-kierunek drgań zgodny z kierunkiem fali np. dźwiękowa,poprzeczne-kierunek drgań prostopadły do kierunku fali np. fala powstała na linie; ze wzgl na kształt pow falowej na:kuliste, elipsoidalne,płaskie, kołowe,eliptyczne;zewzgl na liczbę wymiarów przestrzeni:1D,2D,3D

28. Rownanie fali mech: y (x, t)= A sinus (omega*t - k*x), gdzie t- czas wzbudz. fali, k-odl. między badanymi pkt, x- odl. od źródła fali. Podstawowe parametry charakteryzujące falę to wychylenie, szybkość, DŁUGOŚĆ FALI λ [m] – odległość pomiędzy dwoma najbliższymi punktami leżącymi na powierzchni fali i mającymi te same fazy drgań. 𝜆=𝑣𝑇=𝑣/𝑓 AMPLITUDA FALI A[m] – wysokość grzbietów lub głębokość dolin względem położenia równowagi (dla fali poprzecznej); największa różnica (odległość) pomiędzy zagęszczeniem (lub rozrzedzeniem) i stanem normalnym (dla fal podłużnych)

.CZĘSTOTLIWOŚĆ f[Hz] – liczba grzbietów przechodzących przez dany punkt w jednostce czasu 𝑓=1/𝑇=𝜔/2𝜋 OKRES T [s] – czas, w którym fala przebiega odległość równą λ. 𝑇=𝜆/𝑣=2𝜋/𝜔 LICZBA FALOWA k[𝒓𝒂𝒅/𝒎]k=2𝜋/𝜆 PRĘDKOŚĆ FALI 𝒗[𝒎/𝒔] 𝑣=𝜆/𝑇=𝜆𝑓=𝜔/𝑘 CZĘSTOŚĆ KOŁOWA ω[𝒓𝒂𝒅/𝑺]wielkość określająca, jak szybko powtarza się zjawisko okresowe 𝜔=2𝜋/𝑇=2𝜋𝑣/𝜆=𝑘𝑣

(szybkość i przyspieszenie fali jest charakterystyczne dla ośrodka, w którym się rozchodzi; przy przejściu z ośrodka do ośrodka szybkość fali ulega zmianie – im gęstszy ośrodek tym fala porusza się szybciej, w próżni fale mechaniczne nie rozchodzą się) oraz długość (odległość między najbliższymi częstotliwościami, które drgają w tej samej fazie).

29. Fala akustyczna – rozchodzące się w ośrodku zaburzenie gęstości (i ciśnienia) w postaci fali podłużnej, któremu towarzyszą drgania cząsteczek ośrodka. Ośrodki, w których mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz, gaz). Zaburzenia te polegają na przenoszeniu energii mechanicznej przez drgające cząstki ośrodka (zgęszczenia i rozrzedzenia) bez zmiany ich średniego położenia.Dźwięki ze względu na częstotliwość f dzielimy na:

infradźwięki – poniżej 16 Hz,

dźwięki słyszalne 16 Hz – 20 kHz – słyszy je większość ludzi,

ultradźwięki – powyżej 20 kHz,

hiperdźwięki – powyżej 10¹⁰ Hz.

Dźwięki można klasyfikować ze względu na widmo:

* dyskretne

-proste – dźwięki, których częstotliwość, a zatem i wysokość, jest ściśle określona

-harmoniczne – składające się z wielu tonów prostych, przy czym widmo to ma charakter okresowy (np. mowa, śpiew, muzyka); ich wysokość jest również ściśle określona i zgodna z wysokością tonu podstawowego

* o widmie ciągłym – szum, hałas

30. Prostym zjawiskiem piezoelektrycznym nazywamy zjawisko powstawania

indukcji elektrycznej w ciele stałym pod wpływem naprężeń. Zjawisko to powstaje tylko w

pewnych ciałach stałych, mających uporządkowaną budową atomową i wykazujących

właściwą budowę tej symetrii.

Odwrotnym zjawiskiem piezoelektrycznym nazywamy zjawisko powstawania

odkształceń kryształu pod wpływem pola elektrycznego.

Zjawisko piezoelektryczne jest zjawiskiem nieparzystym i liniowym z uwagi na

proporcjonalność między polem elektrycznym a naprężeniem mechanicznym.

31. Fale powstające w ośrodkach sprężystych (np. fale dźwiękowe) nazywamy falami mechanicznymi. Powstają w wyniku wychylenia jakiegoś fragmentu ośrodka z położe-nia równowagi co w następstwie powoduje drgania fragmentu wokół tego położenia. Drgania te (dzięki właściwościom sprężystym ośrodka) są przekazywane na kolejne części ośrodka. Sam ośrodek nie przesuwa się, a jedynie jego elementy wykonują drga-nia w ograniczonych obszarach przestrzeni. Np. fale na powierzchni wody: przedmioty pływające wykonują ruch drgający natomiast same fale poruszają się ruchem jednostaj-nym. Fala dobiegające do danego przedmiotu wprawiają go w ruch drgający przekazu-jąc mu energię. Można za pomocą fal przekazywać więc energię na duże odległości. Energia fal to energia kinetyczna i potencjalna cząstek ośrodka.

Cechą charakterystyczną fal jest to, że przenoszą energię poprzez materię dzięki prze-suwaniu się zaburzenia w materii a nie dzięki ruchowi postępowemu samej materii.

Do rozchodzenia się fal mechanicznych potrzebny jest ośrodek. To właściwości spręży-ste ośrodka decydują o prędkości rozchodzenia się fali.

Ze względu na kierunek drgań cząstek względem kierunku rozchodzenia się fali

• fale poprzeczne (np. lina)

• fale podłużne (np. sprężyna, głos)

Okres T jest czasem, w którym fala przebiega odległość równą λ więc:

λ = vT

32. Prędkość fali zależy od sprężystości ośrodka i jego bezwładności.

v = ω/k = pierwiastek F/μ

33. Interferencja - zjawisko powstawania nowego, przestrzennego rozkładu amplitudy fali (wzmocnienia i wygaszenia) w wyniku nakładania się (superpozycji fal) dwóch lub więcej fal. Warunkiem trwałej interferencji fal jest ich spójność, czyli korelacja faz i częstotliwości.

Fala stojąca – fala, której grzbiety i doliny nie przemieszczają się. Fala stojąca powstaje na skutek interferencji dwóch takich samych fal poruszających się w przeciwnych kierunkach. Zwykle efekt ten powstaje np. poprzez nałożenie na falę biegnącą fali odbitej.Fala stojąca to w istocie drgania ośrodka, nazywane też drganiami normalnymi. Idealna fala stojąca rożni się od fali biegnącej tym, że nie ma tu propagacji drgań, nie występuje zatem np. czoło fali. Miejsca gdzie amplituda fali osiąga maksima nazywane są strzałkami, zaś te, w których amplituda jest zawsze zerowa, węzłami fali stojącej.

34. Zjawisko Huygensa - każdy punkt ośrodka, do którego dotarło czoło fali można uważać za źródło nowej fali kulistej. Fale te zwane są falami cząstkowymi i interferują ze sobą. Wypadkową powierzchnię falową tworzy powierzchnia styczna do wszystkich powierzchni fal cząstkowych i ją właśnie obserwujemy w ośrodku. Zasada Huygensa nie określa amplitudy fali. W ogólnym przypadku amplituda ta będzie zależała od geometrii układu i kierunku, w którym fala się porusza. Na przykład, jeżeli na drodze fali znajdzie się przeszkoda z pojedynczym otworem, wówczas, amplituda fali będzie największa w tym kierunku, w którym fala pierwotnie się rozchodziła. Zjawisko uginania się fali na przeszkodach, wynikające wprost z zasady Huygensa, nazywa się dyfrakcją.

35. Odbicie i załamanie fali na granicy ośrodków.

Gdy na granicę dwóch ośrodków pada fala akustyczna z prędkością V1, pewna część tej fali ulegnie odbiciu od granicy ośrodków (przy czym kąt odbicia jest równy kątowi padania), a część wiązki padającej ulegnie załamaniu (ugięciu) i wniknie do ośrodka drugiego.

Prawo Snelliusa (dla fali załamanej)

Stosunek sinusa kąta padania (alfa) do sinusa kąta załamania (beta) równy jest stosunkowi prędkości fali tych ośrodków.

Stosunek sinusów kątów (stosunek prędkości w ośrodkach) wyznacza tzw. Współczynnik załamania ośrodka 2 wzglądem 1 (n2/1)

Jeżeli fala dźwięk. Z ośrodka szybkiego do wolnego (sinα/sinβ)>1 ;α>β

Jeżeli fala dźwięk. Z ośrodka wolnego do szybkiego (sinα/sinβ)<1 ;α<β

W tej 2 sytuacji dalsze zwiększanie kąta padania spowoduje że kąt załamania = 90*(wtedy fala nie wnika do 2 ośrodka)

Kat padania dla którego kat załamania =90* - kąt graniczny

Propagacja fali wieksza niż kąt graniczny = całkowite wew. Odbicie

Dla padania pod kątem granicznym α= α(gr); (n2/1)= sin α(gr)

36. Opór akustyczny i jego wpływ na rozchodzenie się fal ultradźwiękowych.

opór akustyczny, ujmowany także jako impedancja akustyczna jest iloczynem prędkości (v) fali w danym ośrodku i gęstości (d, ρ):
z = v · d (jednostka: Pa · s/m³ (1 Pa · s/m³ = 1 rayl))
Przy stosunkowo niewielkiej różnicy oporów, jak to mam miejsce w tkankach ciała, część fal zawsze ulega odbiciu, część zaś załamaniu i przeniknięciu do drugiego ośrodka, gdzie podąża już z inną prędkością. Ultradźwięki powyżej 20kHz

37. Efekt Dopplera (gdy źródło fali dźwiękowej lub jego odbiornik poruszają się względem siebie ). Gdy źródło zbliża się z prędkością Vn do odbiornika zbliżającego się z prędkością Vo, Fn = częstotliwość fali nadanej, to Fo częst. Fali odebranej=

38. Natężenie dźwięku– średnia moc dźwięku (P) przypadająca na jednostkę powierzchni ustawionej prostopadle do kierunku ruchu fali (S)

Jednostka W/m(wat/metr)

Poziom natężenia dźwięku (lambda)- stosunek dźwięku (I) do tzw. Dźwięku odniesienia (Io)=10⁻¹²W/m

39. Głośność dźwięku charakteryzuje subiektywne odczuwanie natężenia dźwięku przez człowieka. Zależy od natężenia i częstotliwości dźwięku. Najgłośniej przy stałym natężeniu częst. 3-4kHz

POZIOM GŁOŚNOŚCI – wielkość wyrażona w fonach, będąca porównawczą miarą głośności dźwięku w odniesieniu do głośności tonu wzorcowego.

𝐿=10𝑙𝑜𝑔10𝐼𝐼0[𝑓𝑜𝑛]

Dwa dźwięki o takim samym I ale różnym f mają różną głośność.

Dźwięki o tej samej liczbie fonów wywołują to samo wrażenie głośności, ale nie muszą być to dźwięki identyczne w sensie barwy

39. Zgodnie z zasadą dualizmu korpuskularno-falowego. Światło jest cząstką, ponieważ:

ilość emitowanych elektronów jest proporcjonalna do natężenia padającego promieniowania.

•dla każdego metalu istnieje pewna częstotliwość graniczna ν0, poniżej której zjawisko nie zachodzi (dla żadnej wartości natężenia oświetlenia)

•energia emitowanych elektronów zależy od częstotliwości fali, nie zależy natomiast od jej natężenia, a więc jej energii

39. Fala elektromagnetyczna

Drgające pola, które wzajemnie się wzbudzają, nazywamy promieniowaniem elektromagnetycznym. Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodzi się w przestrzeni jak fala o częstotliwości równej częstotliwości drgań ładunku elektrycznego, który jest jej źródłem, i dlatego promieniowanie to nazywamy falą elektromagnetyczną.

Prawa Maxwella:

I – zmienne w czasie pole elektryczne wytwarza wirowe pole magnetyczne

II - zmienne w czasie pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne

III – strumień wektora natężenia pola elektrycznego przez dowolną powierzchnię zamkniętą równa się całkowitemu ładunkowi zawartemu wewnątrz tej powierzchni

IV – strumień wektora indukcji magnetycznej przez dowolną powierzchnię zamkniętą równa się 0

42.widmo promieniowania:ultrafiolet <350nm; bliski ultrafiolet350-400nm; widzialne400-700; bliska podczerwień bliska podczerwień700-100; podczerwień>1000nm zakres widzialny: fioletowe 400-450, nieb450-475,ziel 475-560,żółta 560-600,pomar 600-620,czerw 620-700 widmo prom(inaczej) fale dlugie>radiowe>podczerwień>zakr. Widzialny>nadfiolet>prom rentgenowskie>prom gamma

43. polaryzacja- zmiana kierunku oscylacji rozchodzącego się zaburzenia w określony sposób. Wektory E tworzą z kierunkiem ruchu fali płaszczyznę zwaną płaszczyzną drgań.
rodzaje polaryzacji: POLARYZACJA LINIOWA - wektory E są do siebie równoległe we wszystkich punktach fali (radiowe).

POLARYZACJA KOŁOWA – E ma zawsze taką samą wartość, a kierunek zmian jest taki, że koniec wektora zatacza okrąg w czasie jednego okresu fali. POLARYZACJA ELIPTYCZNA – E zmienia swoją wartość, a koniec wektora zatacza elipsę. Jest wynikiem złożenia fali spolaryzowanej liniowo i fali spolaryzowanej kołowo, lub dwóch fal spolaryzowanych liniowo w kierunkach wzajemnie prostopadłych.

44. metody polaryzacji1.płytka polaryzująca(polaroid)obraz polaryzator przepuszcza tylko te fale, które mają kierunek drgań pola elektromagnetycznego zbliżony do kierunku wyznaczanego przez szczeliny polaryzatora, pozostałe fale są zatrzymywane 2. ODBICIE OD DIELEKTRYKA(obraz)- Promień odbity jest całkowicie liniowo spolaryzowany w kierunku prostopadłym do płaszczyzny padania, a kąt między promieniem odbitym i załamanym wynosi 90(𝛼+𝛽=90° )3. WIELOKROTNE ZAŁAMANIE W DIELEKTRYKU Po przejściu przez każdą kolejną płytkę, w promieniu załamanym będzie coraz mniej drgań prostopadłych do płaszczyzny padania, czyli będzie on coraz bardziej spolaryzowany. Natężenie tego światła jest znacznie większe od natężenia światła odbitego również całkowicie spolaryzowanego, lecz o drganiach wektora E prostopadłych do płaszczyzny padania. ˚ 4. DWÓJŁOMNOŚĆ(obraz) np. kalcyt (szpat islandzki), turmalin lub mika. Promień światła padający na taki kryształ 

ulega podwójnemu załamaniu i rozdziela się na dwa promienie, załamujące się pod różnymi kątami zwane promieniem zwyczajnym i nadzwyczajnym. Promienie: zwyczajny (o ) i nadzwyczajny (e) są spolaryzowane liniowo w płaszczyznach prostopadłych względem siebie. 5. DICHROIZM- Właściwość materiałów polegająca na różnym pochłanianiu światła, w zależności od jego polaryzacji np. dla światła spolaryzowanego liniowo w kierunkach wzajemnie prostopadłych czy też spolaryzowanego kołowo prawo- i lewoskrętnie. 6. Pryzmat nicola

45.Subst. Optycznie czynne skręcanie płaszczyzny polaryzacji - substancje skręcające kierunek polaryzacji przenikającego je światła, POLARYZACJA – zjawisko polegające na uporządkowaniu fal. Do polaryzacji służą polaryzatory i analizatory, a można dokonać tego przez odbicie od przeźroczystego dielektryka lub załamanie w krysztale.

46. Doświadczenie younga –dyfrakcja na podwójnej szczelinie, światło przechodzi przez 2 szczeliny w przesłonie, fale uginają się i interferują za szczelinami. Dają obraz jasnych prążków-nanoszenie się fal i ciemnych-znoszenie

47. Interferencja w cienkich warstwach – różnica dróg optycznych promieni odbitych od górnej i dolnej granicy ośrodków – nowy przestrzenny rozkład amplitudy fali w wyniku nakładania się fal

48. Dyfrakcja na poj szczelinie min i max dyfrakcyjne – uginanie się fali na przeszkodzie na boki i rozproszenie światła. Im większa szerokość szczeliny do długości fali większe tym max węższe minima na odwrót

49. Siatka dyfrakcyjna – układ równych równoległych i jednakowo rozmieszczonych szczelin na jednej płaszczyźnie przedzielonych przesłoną. Wzmacnia fale sumując efekty optyczne służy do analizy widmowej światła. Stala siatki-rozstaw szczelin siatki

50. Widzenie barwne –wynika z wrażliwości na długość fali lub częstotliwość światla, które są odbijane lub emitowane przez przedmiot. Kolor widziany to kolor który nie został pochłonięty tylko odbity