FIZYKA
FIZYKA
• Ogólne informacje na temat fizyki
• Wielcy Fizycy
• Rozpad promieniotwórczy
Fizyka (z gr. φύσις physis – "natura") – nauka o przyrodzie w
najszerszym znaczeniu tego słowa. Fizycy badają właściwości i
przemiany materii i energii oraz oddziaływanie między nimi.
Do opisu zjawisk fizycznych używają wielkości fizycznych,
wyrażonych za pomocą pojęć matematycznych, takich jak
liczba, wektor, tensor. Tworząc hipotezy i teorie fizyki, budują
relacje pomiędzy wielkościami fizycznymi.
Fizyka jest ściśle związana z innymi naukami przyrodniczymi,
szczególnie z chemią jako nauką o cząsteczkach i związkach
chemicznych, które masowo występują w naszym otoczeniu.
Chemicy przyjmują teorie fizyki dotyczące cząsteczek i
związków chemicznych (mechanika kwantowa,
termodynamika) i za ich pomocą tworzą teorie w ich własnych
dziedzinach badań. Fizyka zajmuje szczególne miejsce w
naukach przyrodniczych, ponieważ wyjaśnia podstawowe
zależności obowiązujące w przyrodzie.
Ogólne informacje na temat
Fizyki
Kultura badań fizycznych różni się od innych nauk tym, że
istnieje w niej fundamentalny i powszechnie uznawany
podział na teorię i doświadczenie. Od początku XX wieku
większość fizyków pozostaje specjalistami albo w fizyce
teoretycznej, albo w fizyce doświadczalnej. Zaskakująco
mało fizyków odnosi sukcesy w obu rodzajach badań. Dla
porównania, większość wybitnych teoretyków chemii i
biologii z powodzeniem pracuje też eksperymentalnie.
Mówiąc ogólnie, praca fizyków-teoretyków polega na
rozwijaniu teorii, za pomocą których można opisać i
interpretować wyniki doświadczeń oraz możliwie dokładnie
przewidzieć wyniki przyszłych doświadczeń. Z drugiej
strony, fizycy doświadczalni wykonują eksperymenty, żeby
zbadać nowe zjawiska i sprawdzić przewidywania
teoretyczne. Ważną częścią pracy fizyka doświadczalnego
jest też często budowanie własnej aparatury, szczególnie
w pionierskich lub wysoce ezoterycznych gałęziach fizyki,
gdzie potrzebny sprzęt jest niedostępny komercyjnie. Mimo
że teoretyczne i doświadczalne części fizyki są rozwijane w
dużym odosobnieniu, są ze sobą ściśle powiązane i od
siebie zależne. Postęp w fizyce teoretycznej często
zaczyna się od doświadczeń, których nie potrafi
uwzględnić – i na odwrót, nowatorskie przewidywania
teoretyczne często przynoszą nowe pomysły
doświadczalne. Gdy dla danego zagadnienia brakuje jednej
z części, drugie z łatwością błądzi. Taki jest jeden z
argumentów krytycznych przeciw M-teorii, popularnej teorii
w fizyce wysokich energii, dla której nie wymyślono jeszcze
żadnego testu eksperymentalnego.
Isaac
Newton
Sir Isaac Newton (ur. 4 stycznia 1643, zm. 31 marca
1727)[1] – angielski fizyk, matematyk, astronom, filozof,
historyk, badacz Biblii i alchemik.
W swoim słynnym dziele Philosophiae naturalis principia
mathematica (1687 r.) przedstawił prawo powszechnego
ciążenia, a także prawa ruchu leżące u podstaw
mechaniki klasycznej. Niezależnie od Gottfrieda Leibniza
przyczynił się do rozwoju rachunku różniczkowego i
całkowego.
Jako pierwszy wykazał, że te same prawa rządzą ruchem
ciał na Ziemi jak i ruchem ciał niebieskich. Jego
dociekania doprowadziły do rewolucji naukowej i
przyjęcia teorii heliocentryzmu. Podał matematyczne
uzasadnienie dla praw Keplera i rozszerzył je
udowadniając, że orbity (w większości komety) są nie
tylko eliptyczne, ale mogą być też hiperboliczne i
paraboliczne. Głosił, że światło ma naturę korpuskularną,
czyli że składa się z cząstek. Był pierwszym, który zdał
sobie sprawę, że widmo barw obserwowane podczas
padania białego światła na pryzmat jest cechą
padającego światła, a nie pryzmatu, jak głosił 400 lat
wcześniej Roger Bacon.
Rozwinął prawo stygnięcia. Sformułował twierdzenie o
dwumianie i zasady zachowania pędu oraz momentu
pędu. Zajmował się też pomiarami prędkości dźwięku w
powietrzu i ogłosił teorię pochodzenia gwiazd. Był twórcą
rachunku wariacyjnego. Jako pierwszy opisał
matematycznie zjawisko pływów morskich (1687).
Albert
Einstein
Albert Einstein urodził się w piątek 14 marca 1879 r. o godzinie
11:30 w domu przy Bahnhofstrasse B nr 135 w mieście Ulm
położonym w Wirtembergii na południu Niemiec . Jego matką
była Paulina Einstein (z domu Koch), a ojcem Hermann Einstein.
Oboje byli Żydami . Hermann handlował pierzynami, dopóki jego
brat Jacob nie namówił go do wspólnego założenia zakładu
produkującego instalacje gazowe i wodno-kanalizacyjne. W 1881
r. cała rodzina przeniosła się do Monachium, gdzie powstał
zakład, tam też 18 listopada 1881 r. urodziła się Maria, jedyna
siostra Einsteina.
Albert pierwszy raz zetknął się z nauką, gdy miał pięć lat. Jego
ojciec pokazał mu kompas, którego działanie wywarło na
Albercie ”głębokie i trwałe wrażenie”. W tym czasie Albert
rozpoczął naukę w domu. Ponieważ jego matka była muzyczką,
Albert w wieku sześciu lat zaczął uczyć się gry na skrzypcach.
Lekcje gry pobierał do trzynastego roku życia, a później grał do
późnej starości, dopóki nie zaczęło mu to sprawiać zbyt dużej
trudności . W 1886 r. zaczął uczęszczać do szkoły powszechnej,
gdzie był jednym z najlepszych uczniów. Od 1888 r. chodził do
katolickiego Gimnazjum Luitpolda w Monachium, gdzie również
szło mu dobrze. Firma Einsteinów zaczęła podupadać, więc w
1894 r. państwo Einsteinowie przenieśli się do Mediolanu we
Włoszech, a nie chcąc, by ich syn przerwał naukę, pozostawili go
w Monachium pod opieką członków dalszej rodziny . Według
Marii w tym okresie jej brat stał się nerwowy, pojawiły się nawet
objawy depresji . Pół roku po wyjeździe rodziców Einstein wypisał
się ze szkoły i dołączył do rodziców w Mediolanie, gdzie sam
przygotowywał się do wstąpienia na uniwersytet . Gdy w
październiku po przyjeździe do Zurychu 1895 r. przystępował do
egzaminu wstępnego na tamtejszą politechnikę (przemianowaną
później na Eidgenössische Technische Hochschule Zürich –
ETHZ), potrzebował specjalnego pozwolenia, gdyż brakowało mu
dwóch lat do minimalnego wieku
Józef
Rotbrat
Józef Rotblat (ur. 4 listopada 1908 w Warszawie[1],
zm. 31 sierpnia 2005 w Londynie) – polski fizyk i
radiobiolog żydowskiego pochodzenia,
współzałożyciel i lider pacyfistycznego ruchu
naukowców Pugwash, laureat Pokojowej Nagrody
Nobla w 1995.
Urodził się jako piąte z siedmiu dzieci w rodzinie
polskich Żydów. Interes ojca, który był dobrze
prosperującym kupcem papierniczym, upadł po I
wojnie światowej. Rodzina w tych czasach czerpała
dochody z nielegalnej sprzedaży własnoręcznie
pędzonego bimbru. Rotblat dostał darmowe
miejsce na Uniwersytecie Warszawskim, pomimo
tego, że nie odebrał formalnej edukacji, a zarabiał
jako domowy elektryk; ucząc się wieczorami, a
pracując w dzień. W 1932 zdobył tytuł magistra w
Wolnej Wszechnicy Polskiej na Wydziale
Matematyczno-Przyrodniczym z zakresu fizyki,
uprawniający do podjęcia pracy w charakterze
nauczyciela i do zdobywania stopni naukowych
oraz podjął pracę w pracowni radiologicznej
Towarzystwa Naukowego Warszawskiego.
Następnie w 1938 obronił doktorat na
Uniwersytecie Warszawskim[2]. Stypendium
zagraniczne uzyskał prawie zaraz po doktoracie.
Dużo zawdzięcza Wszechnicy Naukowej w
Warszawie i promotorom, prof. Pieńkowskiemu i
Białobrzeskiemu. Wyjazd do Anglii nieco się
przeciągał, tak że wylądował na wyspie 30 sierpnia
1939 roku.
Pojęcie rozpadu
promieniotwórczego
Czas połowicznego zaniku charakteryzuje dany izotop promieniotwórczy niezależnie
od czynników zewnętrznych (np. temperatura, ciśnienie, postać chemiczna, stan
skupienia itp.). Czas połowicznego zaniku jest pojęciem stosowanym dla każdego
rodzaju rozpadu promieniotwórczego.
Czasami ze względów praktycznych i tylko w technice przyjmuje się w przybliżeniu,
że całkowity rozpad danego radionuklidu następuje po czasie równym pięciu czasom
połowicznego zaniku (tj., gdy aktywność spadnie do poziomu 1/32 aktywności
początkowej).
Wszystkie rozpady w przyrodzie można opisać za pomocą trzech powiązanych ze
sobą parametrów:
λ – stała rozpadu promieniotwórczego (określa prawdopodobieństwo zajścia rozpadu
jednego jądra w jednostce czasu),
T1/2 – okres połowicznego zaniku,
τ – średni czas życia (czas, po którym średnio pozostaje 1/e początkowej liczby
cząstek).
Przypuśćmy, że początkowo jest N0 cząstek nietrwałych, po czasie t ich ilość
zmniejsza się do N(t).
Prawdopodobieństwo przeżycia przez cząstkę czasu t jest opisywane przez funkcję
postaci
.
Rodzaje
rozpadów
•
Rozpad Alfa
•
rozpady beta (beta plus lub beta minus)
•
wychwyt elektronu
•
rozszczepienie jądra atomowego
•
i inne, np. rozpad protonowy, hipotetyczny rozpad
podwójny beta itp.
Co to jest
promieniowanie
Promieniowanie to wysyłanie i przenoszenie energii na
odległość. Energia może być wysyłana w postaci ciepła,
światła, fal elektromagnetycznych oraz w postaci cząstek.
W naszym otoczeniu znajduje się wiele różnych źródeł
promieniowania. Są źródła naturalne, jak Słońce i sztuczne,
jak lampa, grzejnik, nadajnik telewizyjny czy radiowy.
Promieniowanie jest wszędzie. Jesteśmy zanurzeni w morzu
promieniowania.
Atomy, z których składa się cała materia,
zbudowane są z jądra otoczonego chmurą
elektronów.
Jądro zawiera nukleony dwóch rodzajów: protony, obdarzone dodatnim
ładunkiem elektrycznym oraz neutrony nie mające ładunku. O trwałości jądra
decyduje odpowiednia proporcja liczby neutronów do liczby protonów - dla
najlżejszych jąder wynosi ona 1:1, dla ciężkich jąder rośnie do około 1,5:1.
Promieniotwórczość jest procesem spontanicznej emisji energii z jąder
nietrwałych. Atomy określonego pierwiastka mogą mieć różną liczbę
neutronów - mówimy wówczas o izotopach.
ały nasz wielki świat zbudowany jest z atomów. Atomy składają się z trzech
rodzajów cząstek: protonów, neutronów i elektronów. Protony i neutrony
upakowane są w jądrze, które zajmuje w atomie pozycję centralną, elektrony
zaś krążą wokół niego. Często wyobrażamy sobie atom jak na rysunku obok.
Przeciętna jego średnica wynosi jedną lub dwie dziesięciomiliardowe części
metra. Taki planetarny model atomu, chociaż niezbyt wiernie
odzwierciedlający rzeczywistość, jest wystarczający dla naszych celów. Patrząc
na ten schematyczny rysunek pamiętajmy, że średnica jądra atomowego jest
naprawdę około 10 000 razy mniejsza od średnicy orbity elektronu, a
rozmiarów przestrzennych elektronu w ogóle nie znamy!
Jądro atomowe to centralna część każdego atomu, w której skoncentrowana
jest niemal cała masa atomu. Istnienie masywnych jąder atomowych o
objętości stanowiącej tylko niewielką część objętości całego atomu zostało
stwierdzone w 1911 roku przez E. Rutherforda i jego współpracowników. Nie
znamy kształtu jądra, ale najczęściej przyjmujemy, że jest on kulisty.
Jądro składa się z protonów (ich liczbę Z nazywa się liczbą atomową) i
neutronów. Składniki jądra czyli protony i neutrony nazywamy nukleonami
(liczba A nukleonów w jądrze zwana jest liczbą masową tego jądra. Jądra
atomowe o tej samej liczbie protonów a różnej liczbie neutronów nazywamy
izotopami (jądra tego samego pierwiastka).
Rodzaje
promieniowania
•
Promienia gamma - mają dużą przenikliwość i łatwo
przenikają przez ciało ludzkie. Przed tego typu
promieniowaniem chroni odpowiedniej grubości warstwa
ołowiu, betonu lub wody.
•
Promienie alfa - ciężkie i powolne jądra helu - łatwo
zatrzymać kartką papieru lub dłonią.
•
Promienie beta - szybko poruszające się elektrony -
zatrzymuje płytka aluminium.
•
Promieniowanie neutronowe - to strumień neutronów o
dużej przenikliwości - głównie pochodzi z reaktorów.
Osłonę przed nim stanowi gruba warstwa ołowiu lub
betonu.
Korzyści z
promieniowania
Promieniotwórczość może być także
użyteczna. Materiały radioaktywne bywają
również naszymi sprzymierzeńcami, na
przykład gdy używa się ich do walki z
chorobami nowotworowymi. Ilość
promieniowania używanego w radioterapii
jest ściśle kontrolowana, by nie uszkodzić
zdrowych komórek.
Wady
promieniowania
1. Promieniowanie jonizujące jest bardzo szkodliwe i niebezpieczne dla
organizmu człowieka.
2. Występują wysokie koszty budowy elektrowni jądrowych
3. Ryzyko skażenia środowiska poprzez składowanie odpadów
promieniotwórczych
4. Zmiany w ekosystemach spowodowane odprowadzeniem do rzek ciepłej
wody
5. Emitowanie promieniotwórcze wywołane po próbach jądrowych
6. Broń jądrowa wykorzystuje energię, w wyniku której powstaje ogromna fala
uderzeniowa, o wielkiej sile rażenia i burzenia, wywołująca promieniowanie
cieplne tworząca oparzenia i pożary, promieniowanie jonizujące,
promieniotwórcze i zostawiająca ogromne spustoszenie i zatrucie terenu.
7. Podczas rozmów przez komórkę emitowane jest szkodliwe promieniowanie ,
na które jest nie narażony nasz mózg.
8. Druty wysokiego napięcia wytwarzają szkodliwe promieniowanie.
9. Istnieje również ryzyko katastrofy w elektrowni jądrowej.
10. W napędzie statków wykorzystuje się promieniowanie. W wypadku
zatopienia potencjalne źródło poważnego skażenia środowiska pierwiastkami
promieniotwórczymi może stanowić ich paliwo.
W każdej chwili jesteśmy wystawieni na
działanie promieniowania jonizującego
tzw. promieniowania tła.
12,00%
51,00%
14,00%
10,00%
1,00%
12,00%
wewnętrzne-
jedzenie,picie
oddychanie
Radon wnętrz domów
ziemskie-
promieniowanie
gamma ze skał
promieniowanie
kosmiczne
przemysłowe
medyczne
Koniec
prezentacji
Dziękuję za uwagę !!!
Wojtyła
Dominika