1,Omów współczesny pogląd na naturę światła. Omów skrótowo zjawiska, w których światło zachowuje się jak korpuskuła.

Nazwa optyka odnosi się do nauki o promieniowaniu widzialnym i o niektórych promieniowaniack niewidzialnych. Korpuskuła - bardzo drobna cząsteczka (teoria Newtonowska)

-w określonych ośrodkach światło ma ustaloną prędkość i pęd

-na granicy dwóch ośrodków

korpuskuły

ulegają częściowo odbiciu i

załamaniu

∗ odbicie odbywa się zgodnie z prawami odbicia dla kul sprężystych

*załamanie wiąże się z tym, że przy przejściu korpuskuł do drugiego ośrodka następuje zmiana ich prędkości wskutek innego oddziaływania cząsteczek tego drugiego osrodka

zmiana

*zmianie predkosci towarzyszy

kierunku ruchu

Z teorii HUYGENSA wyniklo ze w osrodkach takich jak woda światlo powinno rozchodzić się z predkościa mniejszą jak w powietrzu.Z teorii Niutona wypływał wniosek przeciwny. Doswiadczenie pomiaru predkości rozchodzenia się światła w wodzie wykonane zostalo dopiero w polowie XIXw. Otrzymane wyniki potwierdzily przewidywania Huygensa.

2.Omówić zjawisko w którym światło zachowuje się jak fala.

-fale swietlne są falami poprzecznymi

-Faraday odkryl skręcenie płaszczyzny polaryzacji w polu magnetycznym

-Maxwel stwierdzil że fale elektromagnetyczne rozchodza się w prózni zpredkością światła

-Planck stwierdzil że atomy wysyłaja energie promieniowania nie w sposób ciagły lecz w postaci okreslonych porcji zwanych kwantami

*pojedynczy kwant ma energje E proporcjonalną do czestotliwosci promieniowania V

E=hv

-Eistain ustalił zwiazek miedzy masą i energią E=mc²

każdemu kwantowi energii promieniowania można przypisać pewnąmase i pęd p=hv/c

3. podaj i wyprowadź prawo załamania światła na granicy dwóch ośrodków wychodząc z zasady Farmata.

Zasada Farmata - światło biegnie z punktu A do B po najkrótszej drodze.

gdzie: n- współczynnik załamania światła

ds.- element przesunięcia wzdłuż toru promienia

- oznacza wariację tego toru

Przy padaniu światła na granicę dwóch ośrodków przezroczystych różniących się prędkościami rozchodzenia światła część energii promienistej przechodzi do drugiego ośrodka w postaci promienia załamanego

PRAWA:

a). kąt padania i kąt załamania leżą w jednej płaszczyźnie

b). n_2/1= sinα/sinβ= V₁/V₂ - współczynnik załamania pierwszego ośrodka względem drugiego

ZASADA Farmata- promień świetlny biegnie od dowolnego punktu A do innego punktu B taką drogą, by czas potrzebny na jej przebycie był najkrótszy lub najdłuższy z możliwych.

WYPROWADZENIE:

p_x= psinα

p'_x= p'sinβ

p_x=p'_x

psinα= p'sinβ

sinα/sinβ= p'/p

p= mV₁'' p'= mV₂

sinα/sinβ= mV₁/mV₂= n_1/2

4. Omów prawo odbicia światła na granicy dwóch ośrodków wychodząc z zasady Farmata.

Zasada Farmata- światło biegnie z punktu ą do B po najkrótszej drodze.

gdzie: : n- współczynnik załamania światła

ds.- element przesunięcia wzdłuż toru promienia

- oznacza wariację tego toru

PRAWA:

a). kąt padania i kąt odbicia leżą w jednej płaszczyźnie

b). kąt padania i kąt odbicia są sobie równe

Prawa odbicia są spełnione niezależnie od kształtu odbijającej powierzchni.

Po odbiciu od powierzchni chropowatej z wiązki promieni równoległych powstaje wiązka promieni biegnących w najrozmaitszych kierunkach. Ten przypadek odbicia nazywamy rozproszeniem.

5.Omówić zjawisko interferencji światła.

Jnterferencja fal-superpozycja dwóch fal harmonicznych o jednakowej częstotliwości nie wykazujących podzczas rozchodzenia się zadnych przeskoków fazowych (maja tzw. cech spójności)wywołujacych wychylenia cząsteczek od połozenia równowagi skierowane wzdłóż tej samej prostej.Ten przypadek superpozycji nazywamy zjawiskiem interferencji fal.

-interferencja fal może prowadzic do wzmocnienia, osłabienia i wygaszenia nakładajacych się fal

Zjawisko interferencji światła występuje wtedy gdy w określonym punkcie przestrzeni nakładaja się dwie jednakowe monochromatyczne fale świetlne, fale o jednakowej częstotliwości

-fale o fazach zgodnych wzmacniają się a przeciwnych osłabiają

6.Omówić interferencje światła na podanych przykładach

Te zmienne barwy cienkich warstw tłumaczymy nakładaniem się fal z których jedna odbija się od zewnętrznej a druga od wewnętrznej powierzchni cienkiej warstwy.

Fale odbite od zewnetrznej i wewnętrznej powierzchni warstwy przebywają różne drogi, mogą więc spotykać się z różnymi fazami.Zależy to od kąta padania światła na warstwę i od grubości warstwy.Jeśli w którymś miejscu grubośc ścianki jest taka że wygaszeniu ulega np.światło żółte , to pozostałe barwy wchodzace w skład światła białego dają barwe dopełniającą niebieską.W innym zaś miejscu grubość ścianki może być taka że wygaszeniu ulegnie barwa niebieska .Wówczas pozostałe barwy światła białego dają barwę żółtą.

Aby długie fale świetlne wygaszały się wzajemnie , grubość cienkiej warstwy musi być większa niż w przypadku wygaszania fal krótszych.W efekcie końcowym ,jeśli warstwa w poszczególnych miejscach ma nie jednakową grubość, przy oświetleniu światłem białym na powierzchni zobaczymy różne barwy.

Nakładające się promienie fal odbitych od zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni warstwy mogą mieć różne fazy.

7. Omówić zjawisko dyfrakcji światła na pojedyńczej szczelinie.

Dyfrakcja światła zjawisko ugięcia światła przy przechodzeniu w pobliżu ośrodka nieprzezroczystego.

Na szczelinę pada fala płaska. Poza szczelinę przedostaje się fala o powierzchni lekko zakrzywionej rozchodząca się w obszarze szerszym niż wynikało by to z prawa prostoliniowego rozchodzrnia światła.

Efekt ugięcia światła jest tym wyraźniejszy im mniejsza jest szerokość szczeliny w stosunku do długości fali.

8. Zjawisko dyfrakcji światła na dwóch szczelinach.

Na ekranie II otrzymujemy prążki ciemne i jasne.

Różnica dróg światła wychodzących z poszczególnych szczelin

-dla prążków jasnych różnica dróg δ musi być równa całkowitej wielokrotności długości

faliλ
, gdzie m=1,2,3

-prążki ciemne powstają wtedy gdy odległość δ równa się nieparzystej wielokrotności λ/2, czyli
gdzie k=0,1,2,3. Ich odległość l_k od prążka centralnego wynosi

gdzie k=0,1,2,3

9. Omówić działanie siatki dyfrakcyjnej. Zdolność rozdzielcza, a dyspersja.

Siatka dyfrakcyjna - nazywamy układ n równoległych szczelin do siebie rozmieszczonych w odstępach

d = a+b, d - stała siatki dyfrakcyjnej

-wszystkie szczeliny działając łącznie dają wspólny obraz interferencyjny

Jeżeli różnica dróg sąsiednich promieni od miejsca spotkania na ekranie δ = λm (gdzie m oznacza liczbę całkowitą), to promienie 1,2 wzmacniają się przy interferencji. Z zależności geometrycznych wynika δ/2=sinα ⇒δ = d sinα. A zatem warunek wytworzenia prążka jednego przy współdziałaniu wszystkich szczelin można wyrazić w postaci wzoru: dsinαm=mλ dla m = 0,1,2,3. Wartość m=0 odpowiada centralnemu prązkowi jasnemu na ekranie. Dla prążka centralnego mamy największą energię promienist. Wszystkie fale spotykają się w fazach zgodnych. Amplituda fali wypadkowej jest sumą amplitud składowych czyli równa się nA gdzie n oznacza liczbę szczelin. Energia fal jest proporcjonalna do kwadratu amplitud a zatem n²A². Dyspersja - (rozszczepienie światła białego na barwy widoczne) wielkość charakteryzująca zdolność przyżądu spektralnego do rozdzielania przestrzennego fal o różnej długości. Przez zdolność rozdzielczą mikroskopu rozumiemy odwrotność najmniejszej odległości dwóch punktów które jeszcze rozróżniamy czyli
Im większa zdolność rozdzielcza tym więcej szczegułów rozróżniamy na obserwowanym preparacie.

10. Polaryzacja światła.

Zjawisko świadczące o poprzecznym charakterze fal świetlnych.

Polaryzacja światła - uporządkowanie kierunków drgań fali świetlnych np. przez jej podwójne załamanie czy odbicie.

Promieniowanie niespolaryzowane

Kierunek rozchozenia się promienia świetlnego wektora k jest prostopadły w tym przypadku do płaszczyzny rysunku.

Jeżeli potrafimy zmiany wektora E (wektor natężenia pola elektrycznego fali) we wszystkich falach składowych sprowadzić do jednej płaszczyzny zawierającej wektor k mamy doczynienia ze światłem liniowo spolaryzowanym.

W przypadku fali spolaryzowanej liniowo zmiany E odbywają się stale w tej samej płaszczyźnie zawierającej wektor k.

Światło spolaryzowane kołowo można otrzymać przez nałożenie się na siebie dwóch promieniowań spolaryzowanych liniowo (wniosek można podeprzeć przez efekt składania dwóch fal harmonicznych prostopadłych do siebie).

Polaryzacja podczas odbicia swiatła - jeśli promień pada na płaszczyznę rozgraniczającą np. woda szkło ulega częściowo odbiciu, a częściowo załamaniu. Zarówno promień odbity jak i załamany są częściowo spolaryzowane. Wykazano że jeżeli między promieniem odbitym i załamanym istnieje kąt 90^o to promień odbity jest całkowicie liniowo spolaryzowany.

Całkowita polaryzacja podczas odbicia zachodzi wtedy gdy tangens kąta padania równy jest współczynnikowi załamamia.

11. Zjawisko dwójłamności w kryształach.

Zjawisko podwójnego załamania występuje w ciałach anizotropowych optycznie (np. w kryształach). Anizotropia - zależność makroskopowych własności fiz. Oraz właściwości chemicznych od kierunku przestrzennego. Anizotropia kryształów jest konsekwencją uporządkowanej struktury krystalicznej. Zjawisko dwójłamności polega na rozdzieleniu promienia padającego na kryształ na dwa promienie.

BO - promień zwyczajny, BE - promień nadzwyczajny, BD - kierunek osi głównej

Oś optyczna kryształu - jest to wyróżniony kierunek taki, że światło biegnie wewnątrz płytki w tym kierunku nie ulegnie podwójnemu załamaniu. Podczas obracania kryształu jedna plamka jest nieruchoma czyli wiązka powodująca jej powstanie zachowuje się zgodnie z prawami załamania. Druga wiązka ruchoma nie zachowuje się zgodnie z prawami odbicia. Dla pr zwyczajnego

Dla prnadzwyczajnego stosunek sinusów nie ma określonej wartości lecz zależy od kąta padania. W ośrodkach anizotropowych promień nie jest na ogół prostopadły do powierzchni falowej (jego kierunek tworzy kąt z kierunkiem normalnej do czoła fali (prędkość promienia jest inna niż prędkość fali. W środowisku izotropowym promień jest prostopadły do czoła fali prędkość promienia równa się prędkości fali.

12. Omówić promieniowanie ciała doskonale czarnego.

Ciało doskonale czarne - w każdej temp. T>0 pochłania wszelkie padające nań promieniowanie o dowolnej długości fali (wsp. absorpcji=0). Promieniowanie cieplne - strumień energii fal elektromagnetycznych emitowane w T>0. Prawo Plancka - prawo opisujące emisję i absorpcję światła przez ciało doskonale czarne. Zgodnie z nim emisja (absorpcja) światła odbywa się w porcjach (kwantach) hν. Prawo Wiena określa zmianę położenia max rozkładu natężenia promieniowania cieplnego przy zmianie temp. Zgodnie z tym prawem iloczyn λ_max natężenia promieniowania cieplnego ciała doskonale czarnego znajdującego się w określonej temp. bezwzględnej i tej temp jest stały. λ_maxT=const Także stosunek częstotliwości ν_max w danej temp bezwzględnej i tej temp jest stały ν_max/T=const.

Prawo Stefana - Boltzmana określa zależność całkowitej zdolności emisyjnej ε ciała doskonale czarnego od jego temp bezwzględnej T. ε=δT⁴ gdzie δ- stała Boltzmana.

13. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Emisja elektronów z danej substancji pod wpływem światła opuszczające substancję na skutek zjawiska fotoelektrycznego elektrony nazywa się ftoelektronami, a powstały przy ich uporządkowanym ruchu w zewnętrznym polu elektrycznym prąd - prądem elektrycznym.

Zjawisko fotoelektryczne - ogół zjawisk spowodowany oddziaływaniem substancji z promieniowaniem świetlnym związana jest z przekazywaniem energii fotonów pojedyńczym elektronom.

-całkowity strumień promieniowania Φ_e wyraża moc danego źródła tzn. ogólną ilość energii promienistej wysyłanej przez źródło we wszystkich kierunkach w jednostce czasu

-gęstość kątową strumienia energii promieniowania I_e w danym kierunku rozumiemy stosunek strumienia energii promieniowania I_e w danym kierunku. Wyraża się przez

ω- wartość kąta bryłowego któremu odpowiada promieniowanie. Jednostką

14.Efekt Comptona.

Rozproszenie wysokoenergetycznego promieniowania elektromagnetycznego (gamma lub rendgenowskiego) na słabo związanych elektronach. W wyniku rozproszenia elektron otrzymuje część pędu i energii padającego kwantu promieniowania przez co rozproszony kwant promieniowania ma mniejszą energię (większą dł fali). Dla zderzenia kwantu promieniowania z elektronem, gdy oba obiekty traktowane są jak sprężyste kulki można zapisać wzór: Δλ=2Πλ_o(1-cosθ), E=hν, λ_o-comptonowska dł fali.

15. Omówić model atomu Bohra. Wykazać że moment pędu jest skwantowany.

Postulaty Bohra:

-w atomie istnieją pewne dozwolone stacjonarne tory po których elektron może dążyć bez straty energii

-elektron na n - tej orbicie stacjonarnej posiada ściśle określaną wartość energii E_n

-w stanie normalnym elektron znajduje się na najbliższych jądra orbitach. Wzbudzenie atomu wiąże się z przeskokiem elektronu na wyższą orbitę odpowiadają większej energii. Jeżeli elektron przeskakuje z orbity wyższej na niższą towarzyszy wydzielenie kwantu energii.Moment pędu na orbicie

Zgodnie z tym warunkiem moment pędu jest całkowitą wielokrotnością stałej Plancka dzielonej przez 2Π.

16.Omówić model atomu Bohra. Wyprowadź wzór na całkowitą energię elektronu na orbicie n.

Energia elektronu - całkowita energia elektronu na orbicie n składa się z energii kinetycznej i energii potencjalnej. Energię kinetyczną możma wyrazić następująco:

Czynnik mv²/r - przedstawia siłę dośrodkową, a więc może być zastąpiony wyrażeniem

A zatem energia kinetyczna na orbicie n

ε_o-przenikalność magnetyczna próżni.

Energia potencjalna - może być wyznaczona w stosunku do określonego poziomu:

Całkowita energia elektronu na orbicie n wynosi

17.Omówić doświadczenie Franka - Hertza.

-w lampie znajdują się opary rtęci

-ciśnienie musi być takie aby doszło co najmniej do jednego zderzenia elektronów z atomami rtęci

-lampa jest termostatowana w celu utrzymania stałej temperatury

-między anodą a siatką przykłada się ujemne napięcie które ma zapobiec emisji wtórnej elektronów.

Przy małych napięciach siatki prąd jest przez ład przestrzenny. W początkowym wzroście natężenia wzrasta ona zgodnie z prawem Ohma. Po osiągnięciu przez elektrony określonej energii kinetycznej w tym przypadku odpowiadająca napięciu 488eV. Po przekroczeniu tego napięcia elektrony zderzają się z atomami rtęci nie sprężyście przez co energia kinetyczna elektronów zamienia się na energię wzbudzenia atomów. Elektrony przez utratę energii nie są w stanie dotrzeć do anody przez hamujące działanie siatki. W skutek czego natężenie prądu anodowego maleje. Warstwa pary w której zachodzi przekazywanie energii wmiare wzrostu napięcia siatkowego przesówa się w stronę katody. Elektrony które ją straciły zbliżając się do anody mogą ją odzyskać i dochodzą do siatki z energią wystarczającą do jej pokonanie co się wyjaśnia kolejnym wzrostem napięcia na siatce.

18. Jak są zapełnione elektrony w atomach podaj zasadę Pauliego.

Zasada Pauliego - w atomie nie mogą istnieć dwa elektrony o jednakowych wszystkich liczbach kwantowych.

Liczba kwantowa - oznaczana tradycyjnie literą n numeruje kolejno poziomy energetyczne o określonym momencie pędu danym orbitalną liczbą kwantową l przyczym n=1,2,3.

Dzięki zasadzie Pauliego można określić rozbudowę kolejnych powłok elektronowych KLMN

Liczba kwantowa główna 1 2 3 4 symbol powłoki L M N K, l-liczba kwantowa poboczna l=0,1,2,3,...,n-1 (związana jest z momentem pędu na orbicie i kształtem elipsy), m-liczba kwantowa magnetyczna m=-1, (-l+1),0,+l (związana z rzutem spinu elektronu na kierunek pola), s-liczba kwantowa spinowa s=(+1/2,-1/2) (związana z rzutem spinu elektronu na kierunek pola).

W powłoce elektronowej K mogą występować tylko elektrony l=0 m=0, a spinowa liczba kwantowa przyjmuje dwie wartości -1/2,+1/2, a więc w powłoce elektronowej mogą znaleźć się max 2 elektrony.

Wn	1	2			3				4
Wl	0	0	1	0	1	2	0	1	2	3
Sp	K	l			M				N
Spd	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f

Podpowłoka p l=1 m=-1,0,1 +2możliwości spinowe

19. Falowe właściwości marerii.

W 1944r fizyk de Braj założył że nie tylko fatomy mają dwa oblicza

1)cząsteczkowe, 2)falowe

ale również cząsteczkowe materialne mają dwa oblicza, a min.

falowe - nie są falami elektromagnetycznymi

• częstotliwość ich drgań oraz długość ich fali określają te same wzory które dotyczą kwantu świetlnego mc²=hν, p=h/λ, p=mV, mV=h/λ, h=λmV⇒λ=h/mV.

Częstotliwość fal de Brajda

Prędkość fazowa fali de Broglie'a

Ψ(x,y,z,t) - funkcja falowa

-opisuje ona prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w danej chwili w określonym punkcie przestrzeni

-znaczenie fizyczne ma nie funkcja Ψ a kwant jej module IΨI² określa ona prawdopodobieństwo znajdowania się cząstki w danym punkcie w przestrzeni

ζ_w- gęstość prawdopodobieństwa

IΨI² - natężenie fali Beglie'a (które nazywa się także falami prawdopodobieństwa)

λ=h/p - wzór ten mówi że kdej cząsteczce posiadającej pęd można przypisać określoną długość fali. Dotyczy to cząsteczek o małych masach.

20. Omówić zasadę nieoznaczoności Heizenberga.

W mechanice kwantowej nie można określić współrzędnych cząsteczki oraz jej pędu. Stosując klasyczne pojęcia pędu i położenia. Każdy ciąg fal ma ograniczony czas trwania w przestrzeni (związany ze skończoną długością jego promieniowania).

*ΔxΔk≥1⇒ zależność ta jest prawdziwa dla wszystkich zjawisk falowych,

k - liczba falowa

zależność * można przedstawić w postaci

1)
a względem osi y iż

2)

3)

Wzory 1,2,3 wyrażają tzw zasadę niepewności Heizenberga

oznaczają przedziały współrzędnych w których może znajdować się cząsteczka opisująca falę de Brogle'a

oznaczają przedziały w której zawarte są odpowiednio rzuty pędu cząsteczki na osie x,y,z

Podane wzory pokazują że nie mogą być jednocześnie dokładnie znane wielkości x,y,z i p_x,p_y,p_z

Wartości

związane z zależnościami 1,2,3 nie mogą być równocześnie równa 0

21. Podać stacjonarne równanie Shrodlingera oraz interpretację funkcji falowej.

-równanie spełnione jest w ujęciu nierelatywistycznym,

-stała Plancka, m-masa cząsteczki, U energia potencjalna cząsteczki w polu sił w którym cząsteczka porusza się

Ψ(x,y,z,t) - szukana funkcja falowa cząsteczki, W - pełna energia cząsteczki, (W-U) - energia kinetyczna cząsteczki

W równaniu stacjonarnym Shrodlingera f-a nie zależy od czasu. Opisuje ono zjawisko w którym energia potencjalna (U) jest niezależna od czasu U(x,y,z). Funkcja falowa opisuje prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w danej chwili w określonym punkcie. Mnożąc Δx i Δp_x, Δx i Δp_x≥h, Δx=λ/sinα,

22. Co to są orbitale atomowe.

Orbital - jednoolektronowa funkcja falowa opisująca stan elektronu w atomie (orbital atomowy), lub w cząsteczce (orbital cząsteczkowy, molekularny).

Orbitalen atomowy - nazywamy funkcję zależną od współrzędnych jednego elektronu opisującego ten elektron w atomie. Funkcję falową opisującą stan wszystkich (n) elektronów układu można opisać w postaci wyznacznika:

Każdemu orbitalowi atomowemu odpowiadają charakterystyczne liczby kwantowe od których zależy jego kształt i energia:

*orbital typu S - o pobocznej liczbie kwantowej I=0, symetryczny sferycznie

*orbital typu P - przyjmuje figurę otrzymaną przez obrót ósemki dookoła osi podłużnej

23. Zjawisko absorpcji światła przez cząsteczki.

Światło - promienie elektromagnetyczne można opisywać dwojako jako fale i jako strumień fotonów

-promieniowanie o danej długości fali można przypisać określoną energię

-energia fotonu określana jest wzorem

* związek energi fotonu z częstością i długością fali świetlnej

Każdy kwant promieniowania świetlnego (fotonu) padając na cząsteczkę może być przez nią zaabsorbowany.

Foton i cząsteczka muszą spełniać warunek Bohra: ΔE_nm=E_n-E_m=hν

-energia jaką niesie foton musi pasować do różnicy energii ΔE_nm pomiędzy stanami energetycznymi m,n cząsteczki

-jeśli warunek Bohra jest spełniony to promieniowanie świetlne może zostać pochłonięte (zaabsorbowane). Cząsteczka przechodzi wtedy do stanu o wyższej energii, lub mówimy, że zostaje wzbudzona.

24. Wyjaśnić powstawanie barwy ciał w świetle przechodzącym i odbitym w oparciu o schemat poziomów energetycznych cząsteczek.

Światło definiowane jako fala elektromagnetyczna posiada określoną energię. Światło napotykając na swej drodze ciało przezroczyste ulega pochłonięciu, rozproszeniu (odbiciu) oraz przejściu J=J_p+J_r+J_e. Absorpcja światła przez cząsteczki zależy od: struktury cząsteczek.

Za absorpcję fal optycznych w zakresie widzialnym i ultrafiolecie są odpowiedzialne głównie elektrony walencyjne Π i δ. W spektroskopi molekularnej wprowadza się dodatkową liczbę kwantową λ opisującą elektron w cząsteczce.

-dla cząsteczki dwuatomowej wektor całkowitego momentu pędu elektronu walencyjnego może ustawić się pod różnymi kątami do prostej łączącej jądra atomów. Rzut momentu pędu na tę prostą jest skwantowany zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej może przyjmować wartości 0,1,2,3... Jeżeli elektron jest opisany λ=0 to nazywamy go δ dla λ=1. Pod wpływem świetlnych ulegają zmianie energie elektronów Π i δ, cząsteczki (E_e), energia oscylacji (E_osc) atomów w cząsteczce i energia rotacji cząsteczki (E_rot). Energie te są skwantowane czyli mogą przyjmować tylko określone wartości energii. E_e>E_osc>E_rot

Jeżeli cząsteczka pochłonie kwant energii

E₁=E_o+hν przechodzi na wyższy poziom co oznaczono na schemacie.

25. Zjawisko fluorescencji cząsteczek.

Fluorescencja - emisja energi promienistej następująca po bardzo krótkim czasie od momentu wzbudzenia, stąd zjawisko określone jest jako świecenie następujące tylko w czasie naświetlenia. Jest to przejście cząsteczki z poziomu zerowego wzbudzonego E₁ na dowolny poziom oscylacyjno rotacyjny stanu podstawowego E_o. Widmo fluorescencji jest przesunięte w kierunku fal dłuższych w stosunku do widma absorpcji.

Czas życia fluorescencji wynosi ok. 10^-8s po naświetleniu. Fluorescencją nazywamy nadwyżkę promieniowania badanego ciała ponad jego promieniowanie termiczne. Fluorescencje wykazują takie substancje jak antracen i anilina. LUMINESENCJA - wszelkiego rodzaje promieniowania, do których nie stosuje się prawa Kirchoffa i w którym energia nie powstaje kosztem energii cieplnej lecz kosztem innych rodzajów energii.

26. Omówić zasadę działania lasera.

-skondensowana wiązka światła

-wzmocnione światło przez wymuszoną emisję promieniowania

-urządzenie wytwarzające spójne promieniowanie elektromagnetyczne (z zakresu od ultrafioletu do podczerwieni włącznie)

ZASADA DZIAŁANIA LASERA

-składa się z substancji czynnej w której uzyskuje się akcję laserową dzięki umieszczeniu jej w rezonatorze optycznym

-warunkiem wstępnym zaistnienia akcji laserowej jest inwersacja obsadzeń poziomów energetycznych atomu. Typowo uzyskuje się ją w układzie trzech poziomów energetycznych podstawowego, wzbudzonego i leżącego pomiędzy nimi poziomu metatrwałego, to jest charakteryzującego się względnie długim czasem życia

-elektrony doprowadza się do poziomu wzbudzonego (w tzw pompie laserowej) na kilka sposobów np.za pomocą błysku flesza, czy wyładowania elektrycznego

-atomy przechodząc do poziomu metatrwałego emituje fotony które powodują emisję wymuszoną dające światło monochromatyczne o zgodnej fazie i spolaryzowane rozchodzącej się w wiązce równoległej

27. Właściwości wiązki laserowej i do czego je się stosuje.

-skondensowana wiązka światła o małej rozbierzności (działanie wiązki laserowej ogranicza się małym obszarem)

-spójna wiązka światła i spolaryzowana

-wiązka ściśle monochromatyczna (światło o jednej określonej częstotliwości

-możliwość uzyskiwania olbrzymiej ilości energii w sposób kontrolowany

ZASTOSOWANIE:

-w holografii-otrzymywanie obrazów trójwymiarowych

-telekomunikacja-przenoszenie informacji

-laser jako żródło światła

-zastosowanie w technologii.

28. Jak powstaje i jakie ma właściwości promieniowanie Róentgena.

-lampa rendgenowska zasilana jest prądem rzędu 20-250kV

-w lampie katoda charakteryzuje się dużą zdolnością termoemisji. Gęstość prądu jest bardzo duża

-pod wpływem napięcia anodowego powstaje między anodą itodą pole elektryczne w którym siły działające na elektrony nadają im dużych pszyspieszeń (wzrost energii kinetycznej). Przy anodzie uzyskują one bardzo dużą prędkość (1/3c)

-elektrony o tak dużej energii po dojściu do anody podlegają dwum procesom

*rozproszeniu na materialne anody

Elektron zdeżając się z materiałem anody doznaje dużych przyspieszeń skierowanych przeciwnie do kierunku ruchu i ulega rozproszeniu pod bardzo dużym kątem na skutek czego jest emitowane promieniowanie elektromagnetyczne przez rozproszone elektrony. Ponieważ elektrony docierając do anody ulegają rozproszeniu pod różnymi kątami emitują widmo ciągłe. Promieniowanie tozależy od wartości napięcia anodowego. Energia w postaci fotonu emitowana jest na skutek wyhamowania elektronu który traci energię i wydziela foton.

*zderzenie z elektronami atomów anody

Elektrony o dużej energii wnikają w głąb materiału anody i dochodzi do niesprężystych zderzeń z atomami anody. Elektrony dla których została dostarczona energia, uwalniają się z wiązań jądra i opuszczają macierzysty atom. Na jego miejsce wchodzi elektron z wyższego poziomu energetycznego wypromieniowując przy tym kwant energii.

WŁAŚCIWOŚCI:

-pr. rozchodzi się po liniach prostych

-pr. nie niesie ze sobą ładunków

-pr. ma cechy ruchu falowego

-są falami poprzecznymi

-są falą elektromagnetyczną

-wykazują dużo zdolność jonizującą

-są bardzo przenikliwe

-wywołują zjawisko fotoelektryczne we wszystkich ciałach

-działają szkodliwie na organizmy żywe.

---