background image

 

      Wykład nr 1   20 luty 1996r. Początek godzina 8

15

 wykładowca dr Janicki.  

 
KONDENSATOR    ELEKTRYCZNY
-układ  dwóch  okładek  rozdzielony 
warstwą dielektryku ,służący do gromadzenia ładunku elektrycznego. 
-wypadkowy ładunek na kondensatorze równa się zero. 
POJEMNOŚĆ  KONDENSATORA  -  to  stosunek  ładunku  zgromadzonego  na 
okładkach do potencjału. 


 

pojemność  kondensatora  zależy  od  kształtu  ,rozmiarów  i  wzajemnego 
położenia  



 

przewodników oraz od względnej przenikalności dielektrycznej 

-  w układzie SI jednostką pojemności jest C/V .Jednostka ta nazywa się faradem 

                                    

C=Q/U   [C/V]=[F]   

POJEMNOŚĆ gdy przestrzeń między okładkami wypełnia próżnia - 

                                    

C=

εεεε

oS/d 

wyprowadzenie: 
E=

σ

/

ε

o=Q/

ε

oS 

E=U/d 
U/d=Q/

ε

oS 

Q/U=

ε

oS/d 

C=

ε

oS/d 

Połączenie szeregowe (pojemność zastępcza) 
 
     Q C1             Q C2                            C1=Q/U1   
                                                               C2=Q/U2 
           +   -    +   -                                   C=Q/U 
                                                               U=U1+U2 
                                                               Q/C1+Q/C2=Q/C 
                  U                          

                                     zastępcza pojemność wynosi    

C=C1C2/C1+C2 

Połączenie równoległe (pojemność zastępcza) 
   Q1 C1     
             
            +  -                                               Q=Q1+Q2 
          Q2 C2                                            C1=Q1/U 
                                                                C2=Q2/U 
                                                                C=Q/U 
            +  -                                               CU=C1U+C2U       
   
              U 

                                  zastępcza pojemność wynosi       

C=C1+C2 

ENERGIA POLA ELEKTRYCZNEGO 

background image

 

 
POLE ELEKTRYCZNE -stan przestrzeni w otoczeniu elektrycznie 
naładowanego ciała polegający na tym  , że na umieszczony  w niej nieruchomy 
ładunek elektryczny działa siła elektrostatyczna. 
 
Ładujemy kondensator-aby naładować kondensator należy wykonać pracę. 
 
dW=Udq 
        

Qo              Qo                                 Qo                                 Qo 

W=

o

∫Udq=

o

∫q/C dq =1/C 

o

∫ q dq=1/C[q

2

/2]

 

                                                        

W=Qo

2

/2C 

 
Praca jest równa energii Zgromadzonej w kondensatorze. 
 
  E

kon

.=Q

2

/2C=U

2

C

2

/C=CU

2

/2 

 

                                             

E

kon   

=CU

2

/2 

 

Przestrzeń  między  płytkami  kondensatora  może  być  wypełniona  dielektrykiem 
(np.parafina). 
Pojemność 

kondensatora 

wypełnionego 

dielektrykiem 

to 

pojemność 

kondensatora wzrośnie 

ε

 razy. 

      

C=

ε

C

Co - pojemność kondensatora wypełnionego próżnią 
C  - pojemność kondensatora wypełnionego dielektrykiem 

ε

 

- względna przenikalność ośrodka 

 

     C=

εεεε

o

S

εεεε

/d          

Pojemność kondensatora wypełnionego dielektrykiem. 

 
POLE MAGNETYCZNE 


 

to pole w którym na poruszający ładunek magnetyczny działa siła. 



 

jedna z postaci , w jakiej przejawia się pole elektromagnetyczne . Działające 
tylko  na  poruszające  się  ciała  obdarzone  ładunkiem  elektrycznym  oraz  na 
ciała mające moment magnetyczny ,niezależnie od ich stanu ruchu. 

        

        

   

 

     F=q(V

×β

)

 

 
                                 

background image

 

                                                            

F=qVBsin

α

 

                                                                        

      

 

                   F          

β

                           

V

B

 

α

 

                                     F

max

=qVB

 

 V                     

                                               B=F

max

/qV       [T]=[Ns/Cm]                                    

 
                                                   indukcja magnetyczna 
Wektory indukcji magnetycznej znaczymy w następujący sposób: 
 
                                                                       

                  

 

  
     prostopadle                                              prostopadle 
      za kartkę                                             w naszym kierunku           
 
 
 
PRĘDKOŚĆ KĄTOWA (CZĘSTOŚĆ CYKLOMETRYCZNA) 
 
F=qVB 
mV2/r = qVB 
V=

ω

m

ω

=qB 

                                       

ω

ω

ω

ω

=qB/m 

 
Jeżeli wektor prędkości jest równoległe do wektora indukcji to nie działa siła. 

Promień spirali  

r = mV

p

/qB 

 

Odległość między okresami spirali  

h = V

r

2

Π

m/qB 

 
ŁADUNEK PORUSZA SIĘ PO: 
 


 

linii prostej jeśli wektor prędkości   do wektora indukcji 



 

helisie  jeśli  wektor  prędkości  jest  skierowany  pod  pewnym  kątem 

α

  do 

wektora indukcji

 



 

po okręgu jeśli wektor prędkości jest prostopadły do wektora indukcji 

 

PRAWO AMPERA - prawo przedstawiające zależność wartości całki okrężnej 
wektora  natężenia  pola  magnetycznego  od  wartości  natężeń  stałych  prądów 
elektrycznych płynących przez powierzchnię objętą całką.

 

background image

 

                                                                                                                                                                                                                                   

                  I                                  LINIE SIŁ POLA -możemy wyznaczyć                                                             
                                                     metodą korkociągu lub regułą prawej dłoni. 
 

                     

                       

B

  

                        

dl 

 
 
          ∫∫∫∫Bdl=

µµµµ

o

 

dl - wektor elementarny długości 
B - wektor indukcji styczny do lini pola 
 
B∫U= 

B2

Π

R=

µ

o

                            B=

µµµµ

o

I/2

Π

Π

Π

Π

µ

o - przenikalność magnetyczna próżni = 4

Π•

10

-7

 [Tm/A] 

 
     Wykład nr 2   - 27 lutego początek godzina 8

15

  wykładowca dr Janicki   

 
PRAWO  BIOTA  -  SAWARTA  -  
prawo  określające  wielkość  i  kierunek 
wektora  indukcji  magnetycznej  w  dowolnym  punkcie  pola  magnetycznego 
wytwarzanego  przez  prąd  elektryczny  ,  pozwalające  znaleźć  rozkład  pola 
magnetycznego wytworzonego przez dowolny układ przewodników z prądem. 
 
dB=UoI(dl

×

r)/4

Π

r

 

 

                    I                                                      
 
              dl                       A                                        dl               r                  
                                                                                                                    dB 
     
 
 
 
dB=

µ

o

I/4

Π

r

2

  

         2

Π

r     2

Π

r                                                        2

Π

r                                 2

Π

r

 

background image

 

B= ∫dB=∫

µ

o

I/4

Π

r

  dl =

µ

o

I/4

Π

r

2

∫dl=

µ

o

I/4

Π

r

2

 [ l ] =

µ

o

I

2

Π

r/4

Π

r

2

  = 

µ

o

I/2r 

         0          0                                                         0                                        0 

H=I/2r   [A/m.]  natężenie pola magnetycznego 

                                                                

                 

 

                               B=

µµµµ

o

••••

H  

 

               

 

B=

µ

r

µ

o

µ

r

<

1   ;   

µ

r

>

1   ;   

µ

r

>>

Wartość 

µ

r   

uzależniona jest od zewnętrznego pola magnetycznego albo od pola 

indukcji. 
DIAMAGNETYKI-gazy szlachetne , a także cynk,błoto,rtęć,krzem 
PARAMAGNETYKI-metale w wysokich temperaturach ,tlenki kobaltu , sole                                                
                                 żelaza . 
FERROMAGNETYKI-rudy żelaza. 
 
 
 
         POLE MAGNETYCZNE A PRZEWODNIK PRZEZ , KTÓRY  

         

   

                              BIEGNIE PRĄD. 

F=q(V

×

B) 

 
PR
ĄD-to uporządkowany przepływ ładunków elektrycznych w jednostce czasu.                                                    
 
NAT
ĘŻENIE  PRĄDU  ELEKTRYCZNEGO-wielkość  skalarna  równa 
ładunkowi  elektrycznemu  przepływającemu  przez  poprzeczny  przekrój 
przewodnika. 

                                          

I=dQ/dt 

 
Na  przewodnik  z  prądem  znajdujący  się  w  polu  magnetycznym  działa  siła 
elektrodynamiczna wyrażona wzorem : 

       

  

                 

         

  

 

F=I(l

×

B)   ;   dF=I(dl

×

B) 

F jest równoległa do natężenia pola magnetycznego. 
 
REGUŁA  LEWEJ  DŁONI-linie  sił  wchodzą  do  wewnętrznej  strony  dłoni  , 
palce pokazują kierunek prądu. 
 
 
   
                          I 
                                                       F=IlB sin ( l , B ) 

background image

 

                                                       F=BIlsin

α

 

        F                                            

 F=B I l 

 
                                                        l - długość przewodnika 
                                                        B-indukcja natężenia prądu 
                                                        I -natężenie 
POLE  MAGNETYCZNE  -  to  przestrzeń  w  której  na  ładunki  działa  siła 
magnetyczna. 
                       
                     I 
 
                                I

 
 
 
 
Tworzymy  układ  złożony  z  miernika  i  solenoidu.Do  solenoidu  będziemy 
wsuwali  magnez.Gdy  będziemy  poruszali  magnez  ,  miernik  będzie  się 
wychylał.Prąd  płynie  wtedy  gdy  będzie  się  zmieniała  ilość  linii  sił  ,  które 
przenikają przez ten zwój. 
STRUMIEŃ  MAGNETYCZNY-to  iloczyn  skalarny  indukcji  magnetycznej  i 
wektora powierzchni. 
Jeśli  pole  jest  jednorodne  tzn.  Że  przez  powierzchnię  S  przepływa  taka  sama 
ilość linii sił ,wartość jest stała. 
                                                                                                                                                                   
 
                                                            

Φ

=BS 

                                                                 

                     n                                     

Φ

Φ

Φ

Φ

=BScos (B,n)    [Wb]=[Tm

2

] 

                                                                 
 
S  
 
Wektory indukcji są prostopadłe do powierzchni. 
Jeśli pole nie jest jednorodne: 

             

     

 

d

Φ

=B dS

    

                                                                          

       

 

                              

Φ

Φ

Φ

Φ

=∫∫∫∫B dS 

 

background image

 

W polu magnetycznym jednorodnym linie sił są równoległe do siebie a indukcja 
ma stałą wartość.                                                                                                                                                 
                                     dx 
 
 
 
                      F 
 
                                 F

                             A 

                                      
 
 
 
Przeciwko sile elektrodynamicznej F przeciwstawia się siłę zewnętrzną Fz . 

                  

          

            

      

 

          F

z

= -F = -I( l 

×

 B )                            

 
Siła zewnętrzna wykonuje pracę przy przesunięciu tego przewodnika o dx . 
dW=F

z

 dx = -Fdx  

dW= -I B l dx 
ds= l dx 
dW= -I B ds 

                              dW= -I d

Φ

Φ

Φ

Φ

      

                    

Elementarny strumień magnetyczny. 

dW= -E

 

I dt 

E I dt = -I d

Φ

 

                              E= -d

Φ

Φ

Φ

Φ

/dt 

                          Siła elektromotoryczna indukcji . 
 
d

Φ

/dt  - szybkość zmian strumienia magnetycznego 

 
PRAWO  INDUKCJI  FARADAYA
  (elektromotorycznej)  -  indukowana  siła 
elektromotoryczna  jest  proporcjonalna  do  szybkości  zmian  strumienia 
magnetycznego. 
REGUŁA  PRZEKORY  LENCA  - kierunek prądu indukowanego jest zawsze 
taki  że  pole  magnetyczne  przezeń  wytworzone  przeciwstawia  się  zmianie 
strumienia magnetycznego zewnętrznego. 
                                 B

L

 

 

Φ

 

 E

in 

 I 

 B

in

 

 
     
 Wykład 3   - 5 marca  wykładowca dr Janicki  

background image

 

 
Wyindukowane pole magnetyczne przeciwdziała zmianom , które go wywołują. 
 
                             N 
 
                                               N     S 
           I 
 
 
 
                              S 
 
           I                                  N      S 

                                                                                                                                
 
                      

 

                               s                                    E

ind

 = d

Φ

/dt = d(Bs)/dt

 

                                                                     S = ls        
                                        V                          E

ind

 = Bl ds/dt = B l V 

                   

l                                             

E

ind

 = B l V sin 

αααα

 

 
 
 
 
STRUMIE
Ń SKOJARZONY - jest wprost proporcjonalny do przepływającego 
w czasie prądu. 
 
N

Φ

 = LI 

L=N

Φ

Φ

Φ

Φ

/I  

[ H ] [henr]       Indukcyjność 



 

N dQ/dt = - L dI/dt 

                                        

E

sin

 = - L dI/dt       

 
                          Siła elektromotoryczna samoindukcji 


 

zależy od szybkości zmian natężenia prądu w cewki

 

                               L = 

µµµµ

o

 N

2

 S/l 

                        

Indukcyjność cewki (solenoidu)

 

                                  L = 

µµµµ

r

 

µµµµ

o

 N

2

 S / l 

                        Indukcyjność cewki z ferromagnetykiem

 

l - długość solenoidu 

 

background image

 

 
 
  

   U 

                                           

dW = U dq 

       +                                                    W = CU

2

/2 

      -                                            

U = L dI / dt

 

                                 L                          dW = (L dI / dt) dq 
                                                             dW = L dI  dq/dt

 

                                   

                   dW = (L I) dI

 

                                                              
                                                             dW = ∫ (L I) dI = L ∫ I dI = L I

o

2

/2  

                               dW = L I

o

2

/2 

                                

W = L I

o

2

/2 

 
                                     Praca                      
                                E

m

 = W              

                                

E

m

 = L I

2

/2   

 

 
                      Energia pola magnetycznego 
 
 

 

                                                   Eind =d

Φ

/dt

                    

                                          

Φ

 = B S 

                                                  

Φ

 = B S cos (B,S)

 

                                                  

Φ

 = B S cos 

ω

                                                  Eind = -B S (-sin 

ω

t)

ω

   

                                                  Eind = B S 

ω

(sin 

ω

t)

 

                                                  Eind = Em sin 

ω

t

  

 

ω

 

 
 
 
 
 
 
 
 

Prąd zmienia się w sposób sinusoidalny. 

background image

 

10 

   I = Im sin 

ω

ω

ω

ω

  U = Um sin 

ω

ω

ω

ω

 

 
Dla kondensatora
 
 
                   C                                   U = Um sin 

ω

                                                         U = q/C 
                                                         dU/dt = (1/C) dq/dt                  I = dq/dt 
                                                         Um(cos 

ω

t) = I/C 

                                                         I = 

ω

CUm (cos 

ω

t)                 Xc = 1/

ω

                      

                                 Um/Xc = Im 

                                                       
                                                         I = Im(sin 

ω

ω

ω

ω

t + 90

o

                                  I 
 
         Uc  
 
 
 
 
 
Dla cewki
 
                                                            
         UL.

                                                                       

U = - Eind = L dI/dt 

    

 

                                                         Um sin 

ω

t = L dI/dt 

                                                         1/2 Um sin 

ω

t = dI  

                                    I                    I = ∫ 1/L Um sin 

ω

t dt 

                                                         I = (1/L

ω

)  (-cos 

ω

t)Um 

                                                         I = (-Um/

ω

L)cos 

ω

t  

                                                         I = (Um/

ω

L)sin(

ω

t-90

0

                                                         X

L

 = 

ω

                                       

I = Im sin (

ω

ω

ω

ω

t-90

o

)

       

 
 
 
 
 
                         L                                     U

L

  

background image

 

11 

   

                                                                          U

R

 

_                                                                          

γ

 

                          C                                                  
                                                                                    U 
                                                                U

C           

U

L

 

                          R 
 
 
 
U

=(U

C

 - U

L

.)

2

 +U

R

U = I Z 
U

R

 = I R 

U

C

 = I X

C

 

U

L

 = I X

L

 

                        Z = 

√√√√

(X

C

 - X

L

)2 + R

2

 

       ZAWADA-wypadkowy opór poszczególnych oporów 
 
 
      

ω

L                                            Z = 

(

ω

L

-1/

ω

C

)

2

+R

2

 

                                                       tg 

γ

 = U

C

 - U

L

./U

R

 

                    R              I                    

                                                      

 tg 

γγγγ

 = (1/

ω

ω

ω

ω

C

 - 

ω

ω

ω

ω

L

)/R

 

   1/

ω

 
Wykład 4   - 12 marca   8

15

 wykładowca dr Janicki . 

 
 
                                                                  U = q/C 
                                                                  Eind = (-L) dI/dt 
     +                                                        I=dq/dt 
      C            L                                        q/C = (-L) dI/dt 
      -                                                        q/C + L  d

2

q/dt2 = 0 

                                                               

ω

2 = 1/LC 

                                                               d2q/dt2 + q/LC = 0 
                                                               d2q/dt + 

ω

2q = 0          q = qo sin 

ω

t  

Obwód  drgań  elektromagnetycznych  nietłumionych  -  polega  na  okresowej 
zmianie ładunku , który znajduje się na kondensatorze. 
 
RÓWNANIA MAXWELLA 

             

    

 

1.  

s

∫ E ds = 1/

ε

 ∑Q                                       Prawo Gaussa dla elektryczności 

background image

 

12 

       

  

   

 

2.  

L

∫ E dl = 0                                                Prawo indukcji Faradaya 

              

    

 

3.  

s

∫ B ds = 0                                                Prawo Gaussa dla magnetyzmu    

               

   

 

4. 

 

L

∫ B dl = 

µ

o

I                                              Prawo Ampere’a 

 
W równaniu (1) zamiast ∑Q można zapisać ∫ 

ρ

 dV 

                 

   

 

1’.  

s

∫ E ds = 1/

ε

o ∫ 

ρ

 dV 

 
2’. 
                        I 
                                                                      E

ind

 = -d

Φ

/dt 

                                                                        

    

 

                                                                      ∫ E dl = -dQ/dt 
                           L                                            

              

     

      

                                                                       

Φ

 = 

s

∫ B dS 

                                                                         

   

                          

    

 

                                                                       ∫ E dl = -d/dt 

s

∫ B dS 

                                     

   

               

             

 

                                 

L

∫∫∫∫ E dl = -∫∫∫∫ (

δδδδ

B/

δδδδ

t) ds    

L

∫ - kontur zamknięty                                                                         

Zmienne pole magnetyczne wywołuje pole elektryczne. 

                  

     

 

3’.   

s

∫ B dS = 0 

                  

     

                                              

             

 

4’.   

L

∫ B dl = 

µ

o

 I + 

µ

o

 

ε

o ∫ (

δ

E/

δ

t) dS  

 
Zmienne pole elektryczne wywołuje pole magnetyczne. 
   Zmiana  w  czasie  wektora  pola  elektrycznego  E  spowoduje  powstanie  wiru 
pola  magnetycznego    lecz      powstanie    wiru      pola    magnetycznego    stanowi  
zmianę  w    czasie    tego    wektora    więc  zmiana    wektora    B    spowoduje  
powstanie  wiru wektora E. 
 
 
 
 
  E                                                          Zmienny w czasie strumień elektryczny 
                                                                             

 

                                B                                          E = dE/dt 

background image

 

13 

 
 
                                E 
  B 
 
 
 
Wykład 5   -19 marca  wykładowca dr Janicki 
 
FALA ELEKTROMAGNETYCZNA 
 
       C = 

λλλλνννν

   prędkość rozchodzenia się wszystkich fal elektromagnetycznych 

λ

 - długość fali 

ν

 - częstość 

 
 
                E 
 
                                                                    x 
 
         B 
 
 
 
                E 

 

                                                                    x 
 

            

B

 

 
WEKTOR POYNTINGA - sens fizyczny : moduł jest liczbowo równy energii 
przenoszonej  przez  falę elektromagnetyczną w  jednostce czasu przez jednostkę 
powierzchni prostopadłej  do kierunku rozchodzenia się fali. 

                              

       

       

 

                  S = E 

××××

 H 

 

                      

 

B = 

µ

o

 

µ

r

 H 

MODUŁ  WEKTORA  POYNTINGA-  jest  równy  liczbowo  energii 
przenoszonej  przez  fale  energii  w  jednostce  czasu  do  jednostki  powierzchni 
prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali. 
 
Średnie natężenie fali                   S

sr 

= E

o

H

o

/2 

background image

 

14 

 
FALE ELEKTROMAGNETYCZNE : 
- promieniowanie kosmiczne 
- promieniowanie 

γ

 

- promieniowanie rendgenowskie 
- ultrafiolet 
- energia fotonów 
- światło widzialne 
- podczerwień 
- mikrofale 
- fale radiowe 
 
Wykład 6     26 marzec 1996  wykładowca dr Janicki. 
Siatka dyfrakcyjna: 
 
              d 
             
                
                               

λ

 

 
 
                                  

  

d -stała siatki dyfrakcyjnej (odległość między szczelinami) 

 - różnica dróg optycznych 

ŚWIATŁO MONOCHROMATYCZNE -światło o wyznaczonej długości fali. 
DYFRAKCJA  -  ugięcie  światła  ,  najogólniej  mówiąc    jeśli  na  drodze  wiązki 
świetlnej  znajduje  się  przeszkoda  ,  to  dyfrakcja  przejawia  się  uginaniem  się 
światła przy przejściu obok krawędzi przeszkody. 
W wyniku dyfrakcji : 

/d = sin 

α

 

 = n

λ

                    n

λλλλ

 = d sin 

αααα

     

                        

równanie siatki dyfrakcyjnej 

λ

f

 = d sin 

α

f

 

λ

c

 = d sin 

α

c

 

λ

>

 

λ

f

 

d sin 

α

c

 

>

 d sin 

α

                                      

Kąty ugięcia promieni czerwonych są 

                                                 bardziej ugięte niż promieni fioletowych. 
 
Znając kąt 

α

 można określić długość fali.

 

Światło jest falą elektromagnetyczną. 
Przykładem interferencji światła monochromatycznego są Pierścienie Newtona. 

background image

 

15 

Przyrządem 

do 

badania 

interferencji 

fali 

jest 

INTERFEROMETR 

MAICKELSONA. 
 
Hologram  to  przykład  interferencji  fal  ,  poprzez  padanie  dwóch  promieni 
świetlnych powstaje obraz trójwymiarowy. 
 
PROMIENIOWANIE  TERMICZNE  CIAŁ
-  to  emitowanie  energii  przez 
ciała  w  postaci  fal  elektromagnetycznych  ,  ma  długości  większe  niż  światło 
widzialne , leży w zakresie podczerwieni. 
 
ZDOLNO
ŚĆ  EMISYJNA  -  to  energia  promieniowania  wysyłanego  w 
jednostce  czasu  z  jednostki  powierzchni  pozostającej  w  temperaturze  T  ,  w 
postaci  fal  elektromagnetycznych  o  częstościach  zawartych  w  przedziale  (

ν

  , 

ν

+d

ν

). 

                                          

e( 

νννν

, T ) d

νννν

 

ν

 - częstotliwość 

e - zdolność emisyjna 
 
ZDOLNOŚĆ 

ABSORPCYJNA- 

określa 

jaka 

część 

energii 

fali 

elektromagnetycznej  o  częstościach  zawartych  w  przedziale    (

ν

  , 

ν

+d

ν

padających na jednostkę powierzchni ciała zostaje przez nie pochłonięta. 
 

                                          

a( 

νννν

 , T ) 

a - zdolność absorpcyjna

 

 
 
CIAŁO  DOSKONALE  CZARNE-    ciało  pochłaniające  całkowicie  padające 
nań promieniowanie świetlne , niezależnie od długości fali , stanowi doskonałe 
źródło  promieniowania  ,  tzn.  w  danej  temperaturze  promieniuje  największą 
możliwą  ilością  energii  ,  widmo  promieniowania  ciała  doskonale  czarnego  jest 
ciągłe , przy czym w miarą wzrostu temperatury ciała maksimum natężenia jego 
promieniowania przesuwa się w kierunku fal krótkich. 
 

                         

e( 

νννν

,T )/a( 

νννν

,T ) = 

εεεε

νννν

,T )

      

                   zdolność emisyjna ciała doskonale czarnego 
Wykład 7  wykładowca dr Janicki 
PRAWO  PROMIENIOWANIA  KIRCHOFFA-  prawo  zrównoważonego 
promieniowania  temperaturowego  głoszące  ,  że  stosunek  zdolności  emisyjnej 
ciała  do  jego  zdolności  absorpcyjnej  nie  zależy  od  rodzaju  ciała  i  jest  równy 
zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego. 
 

background image

 

16 

                       

εεεε

νννν

,T ) = (2

Π

Π

Π

Πνννν

2

/C

2

) U( 

νννν

,T )

 

U-uśredniona w czasie energia  
U = kT 
 

                            

εεεε

νννν

,T ) = (2

Π

Π

Π

Πνννν

2

/C

2

) kT  

 
zdolność emisyjna jest funkcją kwadratową częstotliwości 
 
PRAWO  WIENA-  iloczyn  częstotliwości  maksymalnej  razy  pewna  stała  da 
nam temperaturę. 
 

                                  

νννν

max     

const. = T

 

 
PRAWO BOLTZMANA STEFANA - prawo wyrażające zależność całkowitej 
zdolności  emisyjnej  E  ciała  doskonale  czarnego  od  jego  temperatury 
bezwzględnej. 
 

                                E = 

σσσσ

 T

 

STAŁA BOLTZMANA                          

σσσσ

 = 5,6  10

-8

  W/m

2

K

4

 

 
Max Planck powiedział że energia może się zmieniać porcjami. 
PRAWO PLANCKA - prawo rozkładu energii w widmie promieniowania ciała 
doskonale czarnego 

                        
                       E

n

 = nh

νννν

                        E = n 

εεεε

                 

                                     energia najmniejszego kwantu 

U( 

ν

,T ) = 

ε

o

/ (e

ε

o/kT

 -1) 

E ( 

νννν

,T ) = (2

Π

Π

Π

Πνννν

2

/C

2

)(h

νννν

/e

h

νννν

/kT

 -1) 

                                               

 

                       E = ∫∫∫∫ 

εεεε

νννν

,T ) d

νννν

 

                                                            o 

STAŁA PLANCKA                        

 h = 6,62  10

-34

  J/s

 

 
Dla każdego metalu istnieje graniczna częstotliwość gdzie zaczyna się zjawisko 
fotoelektryczne. 
Energia elektronu zależy od częstotliwości światła. 
Ilość wybijanych elektronów ( prąd anodowy ) zależy od natężenia padającego 
światła. 

background image

 

17 

Każdy foton posiada energię którą możemy określić wzorem:  

                                            

 Ef = h

νννν

 

        h

ν

 = W + E

k

 

        W - praca wyjścia 
        h

ν

o

 = W 

        Ek = eU

n

 

 
PRACA WYJŚCIA  
     - to energia którą musimy dostarczyć aby elektron opuścił metal. 

- to energia jaką musimy dostarczyć do elektronu aby przenieść go z 
poziomu    
  Ferniego do nieskończoności. 

POZIOM FERNIEGO -najwyżej położony poziom. 
Każdy foton posiada pęd  

p = mV

 

Fotony nie posiadają masy spoczynkowej więc energię fotonu wiążemy z masą: 
E

f

 = h

ν

 

E = mC

      

w ten sposób fotonowi przypisujemy masę 
p

 = mC 

m. = E

f

/C

2

        

p = mC = ( E

f

/C

2

 ) C = h

ν

/C     

p = h

ν

/C 

ν

 = C/

λ

 

                                  p

f

 = h/

λλλλ

                

                                         pêd fotonu              
Światło  padające  na  powierzchnię  wywiera  odpowiednie  ciśnienie  ,  które  jest 
mierzalne. 
ZJAWISKO  COMPTONA  -  rozpraszanie  promienia  elektromagnetycznego  
(głównie  rendgenowskiego  )  na  swobodnych  elektronach  ,  polega  na  tym  że w 
wyniku  zderzenia  pojedynczego  fotonu  z  elektronem  ,  część  energii  fotonu 
zostaje  przekazana  elektronowi    ,  co  powoduje  zwiększenie  się  długości  fali 
rozproszonego promieniowania i odrzucenie elektronu. Zjawisko Comptona jest 
jednym ze zjawisk świadczących o nieciągłej strukturze promieniowania.  

 

 
                                                                   Ek 
            

λ

 

                                            elektron        
                                                        
 

background image

 

18 

                                                       

λ

 

                  

  

                                                                           h

ν

o

 

 
Wpadający foton ma energię  h

ν

 ,a elektron posiada E

k

  

ZASADA  ZACHOWANIA ENERGII 

                      

h

νννν

o

 = h

νννν

’ + ( m - m

o

 )C

2

 

( m - m

)C

2

 - energia kinetyczna elektronu ( gdy prędkości są porównywalne z   

                     prędkością światła 
 
ZASADA ZACHOWANIA P
ĘDU  
                     

                      

p

p

 = p

f

 + p

e

 

p

p

 - pęd początkowy 

                                                                             
                                                    p

e                                                

p

p

 = h/

λ

o

 

                                                                                    p

f

 = h/

λ

’ 

          p

p

  

 

                                              

p

f

 

 

                        

∆∆∆∆λλλλ

 = 

λλλλ

’ - 

λλλλ

o

 = h/m

o

C ( 1 - cos

θθθθ

 )

 

 
 
DUALIZM FALOWO KORPUSKULARNY - właściwość materii polegająca 
na  tym  ,  że  w  pewnych  zjawiskach  ujawnia  się  natura  falowa  (interferencja  , 
dyfrakcja) , w innych korpuskularna (efekt Comptona). 
ATOM WODORU -   
 
STAŁA RYTBERGA                      R = 1,097  10

7

  1/m            

 
                          1/

λλλλ

 = R( (1/K

2

)-(1/n

2

 )) 

k,n - kolejne liczby naturalne 

>

 k 

jeśli     k = 1        Seria Lymana 
jeśli     k = 2        Seria 
jeśli     k = 3        Seria Paschena 
MODEL  BOHRA  -  elektrony  mogą  zmieniać  się  na  określonych  orbitach 
stacjonarnych  dla  których  model  pędu  elektronu  jest  wartością  stałej  Plancka 
podzielonej przez 2

Π

background image

 

19 

PIERWSZY POSTULAT BOHRA - atom nie promieniuje energii , jeżeli atom 
porusza się po orbicie , na której jego kręt jest całkowitą wielokrotnością h/2

Π

 

(są to tzw. orbity dozwolone , stacjonarne) 

                            mVr = nh/2

Π

Π

Π

Π

 

ћ = h/2

Π

 

ћ - h kreślne 
 
Wykład 8  23 kwietnia     wykładowca dr Janicki. 
 
DRUGI POSTULAT BOHRA - jeśli elektron przechodzi z niższej powłoki na 
wyższą to foton otrzymuje energię.

 

                           E

n

 - E

m

 = h

νννν

 

 
E

n

 

>

 E

m

                emisja fotonu 

E

n

 

<

 E

m

                pochłanianie fotonu 

 
                    K       L         M 
   + 
                                                            k(e

2

/r

n

2

) = mV

2

/r

n

 

         r

n

                                                 k(e

2

/2r

n

) = mV

2

/2 

                                                            E

k

 = mV

2

/2 

                                                            E = E

k

 + E

p

 

                                                            E

p

 = -ke

2

/r

n

                      

                                                            Ek =  ke

2

/2r

n

 

                                                            E = ke

2

/2r

n

 - ke

2

/r

n

 

                                                            

E = -ke

2

/2r

 

 

Wykład    23 kwiecień  , wykładowca dr Janicki. 
 
Uzależnienie energii od numeru orbity
mVr = nђ 
V = nђ / mr 
m/2 = n

2

ђ

2

/m

2

r

2

 = ke

2

/2r 

r = n

2

ђ

2

/mke

2

  

                         

 r

ђ

2

/mke

2

  · n

                   PROMIEŃ KOLEJNEJ ORBITY 
n - numer kolejnej orbity 
k = 1/ 4

Πε

o

 

                          r

o

 = ђ

2

/mke

2

   

background image

 

20 

          PROMIEŃ BOHRA ATOMU WODORU 
dla  n = 1 wynosi r = 5,28 · 10

-11

 m  

 

                 En = -k

2

e

4

m/2ђ

2

  ·  1/n

2

 

 
  ENERGIA W ZALEŻNOŚCI OD NUMERU ORBITY   n . 
 

E

o

 = 13,6 eV 

  energia stanu podstawowego w atomie wodoru. 

 
         E [eV] 
 
 
 
   

0

                                                                                   n=

 

 
 

-1,5

                                                     seria Paschena       n=3 

                                      seria Balmera 
 

-3,4                                                                                                                                        

n=2 

                     seria Lymana 
 

-13,6                                                                                                                                                     

n=1 

 
   - Drugi Postulat Bohra graficznie 
 
 
h

ν

 = E

2

 - E

1

 = 10,2 eV     przejście z drugiej orbity na pierwszą daje nam foton   

                                       o energii równej  10,2 eV 
- natomiast przejście z nieskończoności na pierwszą orbitę daje foton o  
  energii 13,6 eV 
 
 
Doświadczenie FRANCKA HERTZ’A 
 
 
 
  katoda            siatka                anoda                     Lampa wypełniona oparami   
                                                                               rtęci przy bardzo małym  
                                                                               ciśnieniu. 
 
 
 
 
- do katody przyłożony był potencjał ujemny 

background image

 

21 

 

 
            I

o

 

 
 
 
 
 
                                                           Us 
               

 4,81        9,62 

Spadek  prądu anodowego zaobserwujemy przy 4,81 a następnie przy krotności 
tej wartości. 
Przyspieszone  elektrony  tylko  przy  odpowiednich  energiach  zderzają  się 
sprężyście z atomami rtęci i wtedy elektrony nie docierają do anody i wówczas 
obserwujemy duży spadek napięcia. 
WNIOSEK Z DOŚWIADCZENIA : 
Tylko pewne wartości energii są dozwolone dla każdego atomu. 
 
WIDMO  ABSORPCYJNE  -  to  widmo  optyczne  odpowiadające  rozłożeniu 
światła po przejściu przez daną substancję . 
 

                   

WSTĘP DO MECHANIKI KWANTOWEJ

 

 
HIPOTEZA  de BROGLI’A - mówi ze dualizm falowo-korpuskularny wykryty 
w  związku  z  badaniem  natury  światła  ,  jest  właściwy  także  innym  cząstkom  
materii. Między pędem p cząstki i długością 

λ

 fal de Broglie zachodzi związek 

λ

=h/p.  Natężenie  fal  de  Broglie  w  danym  punkcie  przestrzeni  jest  wprost 

proporcjonalne  do  gęstości  prawdopodobieństwa  znalezienia  cząstki  w  tym 
punkcie. 
Bezpośrednim  potwierdzeniem  hipotezy  de  Broglie’a  byl  wynik  Davissona  i 
Germera , którzy zaobserwowali ugięcie wiązki elektronów przez monokryształ. 
Od  tego  czasu  przebadano  szczegółowo  własności  różnych  cząstek 
elementarnych  oraz  atomów  i  nie  znaleziono  żadnych  odstępstw  od  fal  de 
Broglie,a. 
  
FUNKCJA FALOWA - nie ma żadnego sensu fizycznego. 

- to opis matematyczny. 

Ψ

(x,y,z,y) 

KWADRAT AMPLITUDY FUNKCJI FALOWEJ 

ΨΨ

* = 

Ψ

(X,Y,Z,T)

2

 



 

określa prawdopodobieństwo znalezienia cząstki w chwili t w punkcie (x,y,z) 

SUPERPOZYCJA FUNKCJI FALOWEJ 

Komentarz:  

background image

 

22 

Ψ

=

Ψ

1

+

Ψ

2

 

GĘSTOŚĆ PRAWDOPODOBIEŃSTWA   d

ω

 

d

ω

 = 

Ψ

2

 dV    - określa nam że cząstka znajduje się w elemencie objętości dV 

 
∫∫∫

Ψ

2

 dV = 1 

 
Wykład 9   30 kwietnia 1996  wykładowca dr Janicki. 
 
Funkcja falowa nie może być falą płaską. 

Ψ

 = Ae

i(kx-

ω

t)

 

Ψ

 = A sin (

ω

t-kx) + i B cos(

ω

t-kx) 

PACZKĘ FAL - otrzymujemy poprzez nałożenie funkcji sinusoidalnej o                                                                    
                          niewielkiej częstotliwości. 

 - „reprezentuje” cząstkę 

ZASADA  NIEOZNACZONOŚCI  HEISENBERGA  -  jeżeli  cząstka  jest 
zlokalizowana  w  przestrzeni  z  odchyleniem  standartowym     

x      to  nie  ma 

określonego pędu lecz pewien rozkład pędów. 
-im  dokładniej  określamy  położenie  cząstki  tym  z  mniejszą  dokładnością 
określamy pęd cząstki. 
-z fizycznego punktu widzenia niemożliwe jest jednoczesne dokładne określenie 
położenia i pędu cząstki. 

p

x

 

 ђ 

p

y

 

 ђ 

p

z

 

 ђ 

x -nieoznaczoność położenia 

p

x

 - nieoznaczoność pędu 

∆∆∆∆

∆∆∆∆

≥≥≥≥

 ђ   

- nieoznaczoność energii w czasie 

RÓWNANIE SCHRÖDINGERA 

ђ/T  

δδδδΨ

Ψ

Ψ

Ψ

/

δδδδ

T = -ђ

2

/2m.  

∆∆∆∆Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

 + U(x,y,z,t)

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

 

 = 

δ

2

/

δ

x

2

 +

δ

2

/

δ

y

2

 + 

δ

2

/

δ

z

2

 

Równanie zależy od czasu i od współrzędnych  
 
UPROSZCZONE RÓWNANIE SCHRÖDINGERA 

d

2

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

/dx

2

 = -2m/ђ

2

 [E - U(x)]

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

 

Vg = d

ω

/dk 

= h

ν

 = h2

Πν

/2

Π

 = ђ

ω

ω

ω

ω

 

k = 2

Π

/

λ

 

p = h/

λ

 = h2

Π

/2

Πλ

 = ђ

E = p

2

/2m. 

ђ

ω

 = (ђ k)

2

/2m. 

ђ d

ω

/dk =ђ

2

 2k/2m. 

background image

 

23 

d

ω

/dk = ђk/m. 

ђk = p 
Vg = d

ω

ω

ω

ω

/dk = p/m. = V 

Prędkość grupowa paczki fal jest równa prędkości poruszającej się cząstki. 
 
CZĄSTKA STUDNI POTENCJAŁÓW . 
 
          U                 U=

                   

 

 
 
 

     
       o                  L

              

 

Na odcinku oL może się mieścić całkowita połówka długości fali. 

 
D2y/dx2 = -ђ

2

E

Ψ

/2m. 

Ψ

 = A

ikx

 +B

-ikx

 

Ψ

(o) = 

Ψ

(L) = 0                            -warunki brzegowe 

Ψ

(x) =C sin kx 

Ψ

(L) = C sin kL = 0 

k L = n 

Π

 

k

n

 = n 

Π

/L 

więc funkcja falowa przyjmuje postać : 

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

(x) = C sin (n

Π

Π

Π

Π

x/L)

 

           

Ψ

 

 

                       
      

o                            L                x

                                         

 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 

24 

Amplituda zawsze taka sama. 
L = n(

λ

/2) 

p

n

 = ђkn = ђn

Π

/L 

p

= ђ

Π

n/L 

E = p

2

/2m. 

                  En = ђ

2

Π

Π

Π

Π

2

n

2

/L

2

2m 

 
dla n = 1    En = ђ

2

Π

2

/L

2

2m 

                  L = 10

-10

 m.                     E

1

 = 37,2 eV 

dla n = 2                                            E

= 37,3

2

2

 = 149,2 eV 

dla n = 3                                            E

= 335,7 eV 

 
Są to pewne dopuszczalne wartości energii. 
 
 E                                                     E                     E

3

 

 

                                                                             E

2

                                                         

                                                              

                                                                         E

1

   

                                       

p.                                                          p. 

 

n

” - główna liczba kwantowa , określa dozwolone wartości energii. 

 
  
 
RÓŻNICE MIĘDZY OSCYLATOREM KWANTOWO-MECHANICZNYM A  
                           OSCYLATOREMREM KLASYCZNYM. 
Oscylator klasyczny: 
U(x) = kx

2

/2 = m

ω

kl

2

x

2

/2 

 
                             E 
 
 
 
 
                                                   x 
 
E

n

 = (n - 1/2)ђ

ω

             oscylator kwantowo-mechaniczny 

d

2

Ψ

/dx

2

 = -2m/ђ

2

   [E - U(x)] 

Ψ

 

d

2

Ψ

/dx

2

 = -2m/ђ

2

   [E - 

ω

kl

2

x

2

/2m.]

Ψ

 

Ψ

(x) = e

-ax2

 

background image

 

25 

d

Ψ

/dt = (-2ax)e

-ax2

 

d

2

Ψ

/dt

2

 = -2a e

-ax2

 + (-2ax)(-2ax)e

-ax2 

d

2

Ψ

/dt

2

 = -2a e

-ax2

 + 4a

2

x

2

 e

-ax2 

-2a e

-ax2

 + 4a

2

x

e

-ax2

 = -2m/ђ

2

  [E - 

ω

2

x

2

/2m.] 

-2a + 4a

2

x

2

 = [-2m.E/ђ

2

  + 2m

2

ω

2

x

2

2

-2a +4a

2

x

2

 = 2m. E/ђ

+ m

2

ω

2

x

2

2

 

 -2a =-2m E/ђ

2

                          ha

2

 = m

2

ω

2

2

 

 
Wykład  10      14 maja 1996   wykładowca dr Janicki. 
 
4a

2

 = m

2

ω

kl

2

2

   

-2a = -2m. E/ђ

2

 

 
 
a = m

ω

kl

/2ђ 

E = aђ

2

/m. 

 
 

E

 = m

ω

kl

ђ

2

/2ђm = 

ω

ω

ω

ω

kl

ђ/2 

 
E

n

 = (n - 1/2) ђ

ω

 

 
 
 

Ψ

1

(x) =e

-ax2

 

E = ђ

ω

/2 

Ψ

1

(x) = exp (-m

ω

n

x

2

/2h) 

Ψ

2

 = xe

-ax2 

E

2

 = 3ђ

ω

/2 

E

n

 = (n - 1/2)h

ω

 

 
          E 
 
 
                                                                 3/2  ђ

ω

 

 

                                                                 1/2   ђ

ω

 

 

 
                           

Ψ

1

 

 

background image

 

26 

 
 
 
                                                               x 
 
 
 
                            

Ψ

2

 

 
 
 
                                                                             x 
 
  
 
 
 
ATOM WODORU W UJĘCIU KWANTOWO-MECHANICZNYM. 
 
(x,y,z) współrzędne kartezjańskie zmienione są na współrzędne kuliste ( 

Γ

,

θ

,

ϕ

 ) 

 
 
 
 
                                 z 
 
 
 
                                                              p 
                                                  r 
                                        
                                     

θ

 

                                                                             y 
                                 

ϕ

 

 
                                                              
              x                                             p’ 
 
                                          r sin 

θ

  

x = r sin 

θ

 cos 

ϕ

 

y = r sin 

θ

 sin 

ϕ

 

z = r cos 

θ

 

background image

 

27 

 
RÓWNANIE SCHRÖDINGERA 

δδδδ

2

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

/d

δδδδ

2

 + 

δδδδ

2

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

/

δδδδ

y

2

 + 

δδδδ

2

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

/

δδδδ

z

= -2m.(E-U)

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

/ђ

2

  

 
1/r

2

 

 

δ

/

δ

 (

δΨ

/

δ

r) + 1/r

2

 sin 

θ

 

δ

 

θ

 

 (sin 

θ

 

⋅δΨ

/

δθ

) + 1/r

2

 sin

2

ϕ

 

⋅δ

2

Ψ

/

δϕ

2

 = 

                                                    =  -2m/ ђ

2

 

 (E-U)

Ψ

 

 
ograniczamy  się  tylko  do  rozwiązania  zależności  energi  od  odległości  jednej 
cząstki od drugiej 
U = -ke

2

/r 

Ψ

 = e

r/a

 

1/r

2

 

 

δ

/

δ

 

r

2

 

⋅δ

/

δ

 e

-r/a

= 1/r

2

 

 

δ

/

δ

r

r

2

 e

-r/a

 (-1/a)

=1/r

2

(-2r/a  e

-r/a

 + 

+(-r

2

/a)e

-r/a

(-1/a) = 2r/ar

2

  e-r/a + r2/ra

2

  e

-r/a

 = (-2/a  1/r +1/a

2

)e

-r/a 

(-2/a  1/r +1/a

2

)e

-r/a

 = (-2mE/ђ

2

 - 2mke

2

2

  1/r)e

-r/a

 

warunki jakie muszą być spełnione : 
-2/a + -2mke

2

1/a

2

 = -2mE/ђ

2

 

a = ђ

2

/mke

2

 = 5,29 · 10

-11

 m.                 E = ђ

2

/2ma

2

 

promień dla atomu wodoru 
a podstawiamy do wzoru na E 
E = -ђ

2

/2m.(ђ

4

/m

2

k

2

e

4

) = -mk

2

e

4

/2ђ 

E = -mk

2

e

4

/2ђ

2

 = -13,6 eV        energia dla atomu wodoru 

Ψ

1

 = e

-r/a

 

Jest to fala stojąca najniższego rzędu i nie ma węzłów  

Ψ

2

 = (1 - r/2a)e

-r/2a

                                  E

2

 = -mk

2

e

4

/8ђ

2

 

Ψ

3

 = (1 - 2r/3a - 2r

2

/27a

2

)e

-r/3a

                 E

3

 = -mk

2

e

4

/18ђ

2

 

                                   E

n

 = -mk

2

e

4

/n2ђ

2

  ·  1/n

2

 

  

Ψ

1

 

                                                     

                   

Ψ

Ψ

Ψ

Ψ

(r,

θθθθ

,

ϕϕϕϕ

)

 

 
  

                            1              2               3

                             10

-10

 m

 

  

Ψ

2

 

 
 
 

  

Ψ

3

 

 
 
 

background image

 

28 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

       

     

 

L = r 

×

 p 

L

z

 = r 

 p 

p. = ђ 

 k 

L

z

 = r 

 ђ 

 k 

 r   całkowita liczba 

L

= m

L

 

 ђ 

L

z

 = 0

L

 , +/- ђ , +/- 2ђ , +/- 3ђ ...... 

m

L

≤

 l 

                               Lz = 

√√√√

l(l+1) ђ                 

całkowity moment pędu

 

„ l ” - orbitalna liczba kwantowa (może przyjmować wartości 0,1,2,3, ... , n-1 
„ m

” - magnetyczna liczba kwantowa 

  
Wykład 11  , 21 maja 1996 ,  wykładowca  dr Janicki. 
 
m

L

  - rzut momentu pędu na wybrany kierunek , wymuszony najczęściej polem   

        magnetycznym 
                                          Lz = m

L

 

 ђ 

 

                    Z

 

 

                   2ђ                    m.=2

 

  
                     ђ                              m.=1 
 
                                                        m

L

=0      

 
 
                    - ђ                             
 
                   - 2ђ 
 
 
 

Jeśli chcemy określić kąt 

θ

  to  cos 

θ

 = L

z

/L = mL 

 ђ/

l(l+1)  

background image

 

29 

m

L

 = +/- l 

 
„ m

s

 ” - spinowa liczba kwantowa , związana z ruchem obrotowym wokół osi  

             elektronu 

                                      L

s

 = ђ

⋅⋅⋅⋅√√√√

s(s+1) 

s - przyjmuje zawsze wartość  1/2 
L

sz

 = m

s

ђ 

 

 
                     Z 
 

                       ђ/2                      Ls

 

 
                                                            m

s

 = 1/2       m

s

 = -1/2 

 

                      - ђ/2

 

 
 
 
ZASADA  PAULINIEGO  -  w  atomie  nie  mogą  istnieć  2  elektrony  o 
identycznych wszystkich liczbach kwantowych. 
n = 2                                   s    p  d   e    
l = 0 , 1                         L = 0 , 1 , 2 , 3 
m

L

 = -1 , 0 , 1 

m

s

 = -1/2 , 1/2 

jeśli n = 1  to l = 0 i jest to stan  1s 
jeśli n = 2      l = 0 i jest to stan  2s

2

2p

6

  

 
 

Ψ

n,l,ml

(r,

θ

,

ϕ

) = R

n,l

(r)

θ

l,ml

(

θ

)

ϕ

ml

(

ϕ

 
n = 1  , l = 0 
 
  

ρ

( r ) 

 
 
 
 
                                                   r/r

o

 

                                  1                  2                 3

 

gęstość prawdopodobieństwa znalezienia elektronu 
 
n = 2 , l = 0     (2s) 

background image

 

30 

 
  

ρ

(r) 

 
 
 
 
 
                                                              r/r

 
n = 2 , l = 1    (2p.) 
 

ρ

(r) 

 
 
 
 
 
                                                                   r/r

o

  

 
 
l = 0 , m

L

 = 0 

                                       Z 
 
                                                                     Prawdopodobieństwo znalezienia 
                                      

θ

                             elektronu jest wszędzie takie samo.   

                                                                    y               
 
 
 
 
l = 1 , m

L

 = 0 

 
                                      Z 
 
                                              

θ

Lm

                Są różne prawdopodobieństwa  

                                                                          znalezienia elektronu     
                                                                     y 
 
 
 
l = 1 , m

L

 = 1 

 

background image

 

31 

                                      Z 
 
 
 
                                                                        y  
 
 
 

 
                             PROMIENIOTWÓRCZO
ŚĆ  

  X    -  jądro atomowe 

Z

 

z - liczba atomowa , określa liczbę protonów w jądrze 

A

 - liczba masowa , określa całkowitą liczbę nukleonów w jądrze 

( A - Z ) -ilość neutronów w jądrze 
MASA ATOMOWA - podaje masę jądra w jednostkach atomowych masy  
                                  ( Junitach ). 
 

1         4          7       235 

 H , He , Li ,   U 

1        2           3         92 

1

 

 p - proton 

1

 

1

 

 n - neutron 

0

 

masy protonu i neutronu nie są identyczne 
IZOTOPY - to odmiany jąder atomowych o tym samym ładunku ale o różnych  
                   masach. 

 1                  2                  3                                                                12           13             14 

  H    ,    H    ,    H                                      C   ,   C   ,   C 

 1                  1                  1                                                                  6              6              6 

wodór  deuter   tryt                                  - izotop węgla C14 (czas  
                                                                 połowicznego zaniku 5700 lat) , za  
                                                                 pomocą tego izotopu określa się 
                                                                 wiek wykopalisk. 

238               235 

   U    ,     U  - wykorzystywany w reaktorach atomowych 

  92                 92

 

IZOBARY - jądra o takich samych masach , a o różnych ładunkach 

background image

 

32 

- mają takie same liczby masowe , a różne liczby atomowe. 

Przemiany jąder atomowych zależą od liczby masowej. 
              Ro = 1,2 

 10

-15

 m                       promień atomu wodoru 

Promień nie rośnie wprost proporcjonalnie tylko według wzoru : 
              R = Ro 

⋅⋅⋅⋅

 A

1/3

                        

gdzie A to liczba masowa 
MODEL JĄDRA KROPLOWY - porównuje jądro do kropli , w podobny jak z 
kroplą sposób zmieniają się jądra podczas rozszczepienia. 
MODEL  JĄDRA  POWŁOKOWY  -który  nawiązuje  do  budowy  atomu  , 
zajmuje się energetyką strony jądra atomowego. 
Jeżeli  jądro  jest  wzbudzone  to  zajmuje  wyższy  poziom  energetyczny.  Jądro 
wzbudzone 

emituje 

energię 

przez 

jądro 

atomowe 

(kwant 

energii 

(promieniowanie

γ

)) i przechodzi w stan spoczynkowy. 

Dlaczego  jądro  atomowe  składające  się  z  dodatnich  protonów  i  obojętnych 
neutronów jest jądrem trwałym ? 
odp. Protony (dodatnie) odpychają się co wynika z tw Kulomba , więc powinno 
się  rozlecieć  ,  ale  widocznie  istnieją  inne  siły  które  to  trzymają  razem. 
Przyczyną trwałości jąder są siły jądrowe. 
Siły jądrowe - to siły krótkiego zasięgu , które działają na odległość 10

-15

 m. 

Aby  można  było  rozłożyć  jądro  na  nukleony  trzeba  wykonać  określoną  pracę 
(jest ona równa energii nukleonów) 
ENERGIA NUKLEONÓW - to energia potrzebna na usunięcie nukleonu z jądra 
bez nadania mu energii kinetycznej. 
CAŁKOWITA  ENERGIA  WIĄZANIA  JĄDRA  ATOMOWEGO  -  praca 
potrzebna  na  rozłożenie  jądra  atomowego  na  składowe  nukleony  bez  nadania 
energii kinetycznej. 
Masa wolnych protonów i neutronów jest większa od masy jądra atomowego. 
DEFEKT  MASY  (deficyt  masy)  to  różnica  między  łączną  masą  protonów  i 
neutronów a łączną masą jądra atomowego. 

m. = (Z 

 m

p

) - (A - Z)

mn - mj 

Z - całkowita masa protonów 

                                Ew = 

∆∆∆∆

m. 

⋅⋅⋅⋅

 C

2

 

                       całkowita energia wiązania 
Jeśli  podzielimy  energię  wewnętrzną  przez  ilość  nukleonów  to  otrzymamy 
energię wewnętrzną na jeden nukleon , jest ona różna dla różnych jąder.