Mm r

F = − G

G

⋅

Q ⋅ q r

r 2

r Pole grawitacyjne ; F = k c

⋅

pole elektrostatyczne

r 2

r

Doświadczenie Michelsona-Marleya c=c’ Transformacja Lorentza:

 2 

v



2

2 2

2

2

2 2



 2 2

x'= x − vt

x + v t + y + z − c t −

c x = 0



 2 

 c 

 2

x +

2

y + 2

z = 2 2

c t ( )1  y'= y





)

1

(



2 



2 

Mm r

Q ⋅ q r

 2

2

2

2 2

v

v

k

⋅

 x' + y' + z' = c t' (2) z'

 = z

2

x 1



2

2

2

−

+ y + z − c 1

 2

−

t = 0

− G

2



r 2 r

M

r natężenie pola grawi.;

r

r

Q

r natężenie elektrostatyczne

t'



2 



2 

Ec =

= k

⋅

 = t + f



c 



c 

E = γ =

= − G

G

⋅

m

r 2

r

q

r 2

r

rB

rB

rB

rB

Mm

1

WAB = ∫ F ⋅ dr ⋅ cosα ( f , dr)



x − vt

= ∫ Fdr = ∫ − G

dr = − GMm ∫

dr = − GMm

2

2



x'=

rA

rA

rA

r

rA r

2

2

2

2 2



 x' + y' + z' = c t'



2

rB

praca w

v

rB

 1 



1

1 

 1

1 

G

F

 (



− 2









x − vt)2 + 2

y + 2

z = 2

c ( t + fx)2

1−

∫ r dr = − GMm −



= − GMm −

+

= − GMm

−





2

c









rA

 r 

r

r

r

r





 rA



B

A 

 A

B 

2

2 2

2

2

2 

x − 2 vxt + v t + y + z −

2

c t + 2 tfx + 2 2

f x 



= 0

 y'= y











(2)

 z'= z

 1

1 

Mm

Mm

 2

x − 2 vxt + 2 2

v t + 2

y + 2

z − 2 2

c t −

2

2 c tfx − 2 2 2

f c x = 0



W ∞ = − GMm

−

 = G

A

−

− G





v



1

1 





W

M

W

= kQq −

+

Praca w polu elektrostatycznym;

r

r

r

;

r

Potencjał

AB

A



∞ 

V

A

=

∞ =

= − G

 − 2 vxt =

2

2 c txf



t −

x

 r

r



A

B

2





m

r

r



 t'=

c



v



 f = −

2

v



2

c



1−

Qq

2

Qq

k

∑

Q



c

W

k

;

W

Q

E ⋅ ds = − 4Π G m

∫ Eds =

1

⋅

A∞ =

r

potencjał pola elektosta; ∫

∑

Prawo Gaussa;

pole

r

V

A

=

∞ =

= k

s

ε 0 ε

q

q

r

s

r

Konsekwencje transformacji Lorentza

 x'= γ ( x − vt)

 x = γ ( x +

' vt')







x

v

1

1

 t =

β =

 y' = y

y =

,γ =

=



y'

2

2

2

2







V cos

0

α

c





s = x + y + z

x( t) = V 0 x ⋅ t x( t) = V t cos

0

α

2

2

v

1− β

 z'= z

→ → → →  z = z'







2

1−





2

2

2

2

s' = x' + y' + z'



2

gt



2

gt





x



2

g



c





v







v



y( t) = V

;

;

0 y ⋅ t −

y( t) = V t sin

0

α −







 V cosα 

 t'= γ  t −

x

t

γ t

x



2



2



2



 =  −

'

'

2



x

 0







c







c



 y( x) = V 0 ⋅

⋅ sin α −



V cos α

2

0

Niezmienniki transformacji Lorentza. Dowód: ds 2 = ds 2'

dx'= γ ( dx − vdt)

)

1 c' = c

2

gx



gx



V

2

2 0 cos α ⋅ tgα

V

2 2 sin

0

α cosα

V 2 sin

0

α

2

2

2

2

2

2

2

dy'= dy

2) ds = dx + dy + dz − c dt y( x) = xtgα ⋅

równanie paraboli ; gdy y(x)=0; x tgα −

= 0 ; x =

; x =

= x

2

2

=

dz'= dz

2

2

2



V

α 

g

g

g

0

V cos α

2

cos

0

2

2

2

2

2

2





ds' = dx' + dy' + dz' − c dt'



v



dt'= γ  dt −

dx

2

2

g

2



V sin

0

α

V sin

0

α

∆



c



Zasięg: z = x − x =

− 0

a =

2

1

=

; hmax yω = −

;

; b = tgα ; c=0

g

g

4 a

2

2

2 0

V cos α

tg 2α

2 tg 2α V 2 cos2 α

V 2 sin2

0

0

α

2

h

=

=

=

V

V

2

max





4 g

2 g

0 x = cosα

0 y

2

v

v

v

Rzut ukośny wzory:

;

= sinα ;

ds' = [γ ( dx − vdt)]

 

 

2 +

2

dy +

2

dz − 2

c  γ dt −

dx

2

2

2

2 

2

2

2 2 

2

2 

= γ  dx − 2 vdt + v dt  + dy + dz − c γ dt 2

dxdt

dx

g





V

 

V

2 

4 −

0

c









−

+

2

4



0

 

 



c

c





V

2 2 cos2



0

α





2



2 



2 

2

2

2

2 2

2

2

2

2 2

2

2

v

2

2

2

v



 2

2

2

2

v



 2 2

= γ dx − 2γ vdxdt + γ v dt + dy + dz − c γ dt + 2γ vdxdt −

γ dx = γ 1−

dx + dy + dz − c 1−

γ dt =

2



2 



2

c

c

c 









2

2

2

2

2

2

= dx + dy + dz − c dt = ds dx'

γ ( dx − vdt)

dx'

2

2

dx'= γ ( dx − vdt)

V ' x =

=

dV



d x

dV

d x

V ' x =

dt'



v



Ruch harmoniczny prosty:

2

3

F = k x − k x − k x ; T=?;

= V ;

x



=

;Z II zasady dynamiki: m ⋅ a = − kx ; m ⋅

= − kx ; m ⋅

= − kx ; mx = − kx ; dt'

1

2

3

2

2

dy'= dy

γ dt −

dx



dt

dt

dt

dt

2



dy'



c



V ' y =

dz'= dz

k

k

k

dt'

dx

dt

x

 =

x

2

; x

 +

x = 0 ;

:= ω

; 



2

x + ω x 0 ; x( t) = A sin(ω t + ) ;sprawdzenie: x( t) = ω

A

sin( t − ) ; x(

 t)

2

= ω

A

sin(ω t + ϕ )



0

ϕ

0

ϕ

v



− V

m

m

m

0

=

0

0

dz'

Vx − V

dt

dt

V ' z =

dt'= γ  dt −

dx

V ' x =

=

2



dt

v dx

v

dt'



c



−

1−

Vx

2

dt

c 3 dt

c 2

L = x+ 2

ω x

k

2

 2Π 

k

4Π 2

k

m

0

= − A 2

ω sin(ω t

0

0 + ϕ ) + ω A sin(ω t

0

0 + y) = 0 = P ;wyliczenie T: ω 0 =

; 

 =

;

=

; T = 2Π



 → Okres

m

 T 

m

2





T

m

k

x

kx

1







2

Ruch harmoniczny tłumiony :





















γ

t

F = γ υ ; mx = − kx − γ υ ; mx = − kx − γ x ; mx + γ x + kx = 0 /÷ m ; x +

+

= ;

0 x +

x + ω x 0 ;

I Bohra: elektrony w atomie wodoru krążą po orbitach kołowych nie emitują promieniowania 0

=

m

m

τ

II Bohra: elektrony w atomie wodoru krążą po orbitach kołowych takich dla których spełniony jest warunek mvr = nh

1

x t

( ) = x ⋅ e− β t sin







2

x =

x + ω x

− β t

0

ω t ;

0

0

=

; x t

( ) = x 0 ⋅ e

sin ω t − podstawiamy ;

τ

III Bohra: Elektrony przeskakują z orbity wyższej na niższą emitują kwant promieniowania o wartości

∆ E = hν

elektrony przeskakują z orbity niższej na wyższą pochłaniają kwant promieniowania=h*v h

− 34

= 6,62*10

Js

e 2

Fc = Fr

Fc = k



2

x t

( ) = x ⋅ (

−

−

−

−

0

− β e β t

)

sinω t

0 + ω x e β t

0

⋅ ω cosω t = − β x e β t sin 0

ω t + ω x e β t cos 0

ω t

2



2

e

e 2

mv 2

 mv = k

ke 2 1

Wyprowadzenie wzoru Vn i

r

n

r >>

 k

=



r >> Vn =

mv 2

 r 2

r

h n





2

− β t

− β t

− β t

2

− β t

Fr =

 mvr = nh

x( t) = β x ⋅ e

sinω t − β x ω e

⋅ cosω t − ω x ⋅ e

cosω t − ω x e

sin ω t;

0

0

0

0

r

 mvr = nh

1

2

−

β x e β t sinω t −

−

β x ω e β t cosω t −

−

ω x β e β t cos

2

ω t −

−

ω x e β t sinω t +

 −

−

β x e β t sinω t +

−

ω x e β t cos 

2

ω t  +

−

ω x e β t sinω t = 0

nh

nh

n 2 h 2

h 2

0

0

0

0

0

0

0

0

τ 



r =

⇒ r =

=

=

n 2 =

mvr=nh >>

n

r

mv

ke 2 1

mke 2

mke 2

m h n

 2

β

2



β − ω −

+ ω 0 = 0

2

2

2

β

2 



ω 

β

ω

− ω −

+ ω



1

sinω t + − 2β ω +

cosω t = 0

τ

 1 

1

0









; 

; − 2β ω = −

; β =

;

2

2



 − ω −

+ ω = 0 ;



τ





τ 



ω

0

2





−

τ

τ

2

2τ

τ

2β ω +

= 0

2





Energie elektronu na n-tej orbicie



τ

mv 2

e(− e)

2

e 2

E = E + E =

+ k

c

k

p

mv = k

2

r

r

1



2 

2

2

1

2

2

1

1

2

2

2

1





1







1



mv 2

ke 2

e 2

ke 2

− ω −

+ ω = 0

0

; − ω

= −

+

− ω 0 ; ω = ω 0 −

;

2

2

ω = ω 1 



−



 → ω = ω

1 



−

;

E

2

2

τ

τ

2

2

4τ

2τ

2

4τ

0 



0

c =

−

E = k

−

4

2

 2τ ω 

 2τ ω 

2

r

c

2 r

r



0



 

0









Serie widmowe w atomie wodoru

mx

 = Fh + Ft + F

∆ E = hv

( t)

x t

( ) = x 0ω cos ω

( τ + ϕ )





2 4

2 4

e

mx + γ υ + kx = F sin ω t / : m mk e

1

mk e

1

E = hv = h

0





2

∆

x t

( ) = − xω sin ω

( t + ϕ )

E = E

F = − kx

j − El = −

+

λ

h

2

2

2

2

γ

k

2 h

j

2 h

l

x

 +

x +

x = F / m sin ω t 1

sin α

( + β ) = sin α cos β + cosα sin β

2

2 4 



F = − γ ⋅ υ

0







2

2 M mk e

1

1

D: t

Sz:

m

m

; x +

x + ω x

;

0

= α sinω t

cos α

( + β ) = cosα cos β − sin α sin β

2 4





mk e

V =

−

τ

 1

1 

F( t) = F s

0 ω t

∆

1

E =

2

 2

2 

h

l

j







2

x =

x + ω x = α sin ω τ

2



−

2

2 





1

2 h

0

2

2

 l

j 

τ

− x 0ω sin ω

( t + ϕ ) +

x 0ω cos ω

( t + ϕ ) + ω x sin

0 0

ω

( t + e) = α sinω t

x( t) = x sin(ω τ + ϕ ) τ

0

l=1 seria Leymana, l=2 Balmera, l=3 Pashena, l=4 Brachetta, l=5 Pfunola



ω



α

( I )  2

ω 0 − 2

ω 



cosϕ −

sinϕ  x 0 = α ; x 0 =











ω

2

2

ω



t



( II) ω







 2

ω 0 − 2

ω 



cosϕ −

sinϕ

0 − ω

 sinϕ +

cosϕ  x 0 = ;

0 x 0 = 0 

←  nie _ fizyczne





t







t



ω

ω

studnia potencjałów

 2

2

ω

lub ω







−

0 − ω

 sinϕ +

cosϕ = 0





t



t

t

−

tgϕ = −



 →

ϕ

ϕ

h 2

^

d 2

^



sin

cos

2

2

2

2

H =

+ V ( x)

 2

2

ω



2

2



ω 0 − ω

ω 0 − ω

2 m dx 2

(

 ω 0 − ω  sinϕ = −

cosϕ / : cosϕ (ω 0 − ω )







2

2

I )

2

d Ψ I ( x)

2

→

+ mE Ψ I ( x)

t

2

2

ω 0 − ω



= 0



− 2



d 2Ψ

2

2

ω

ω

sin ϕ + cos ϕ = 1 

 → sinϕ

I ( x)



dx





I

+ 0Ψ

−

−

1

I

2

( x) = Ψ E I( x)

 2 m



dx

2

d Ψ

x

2 m E

t

t



2  2

II

− V



(

2

II )

( )

( 0)

→

+

Ψ II x =

tgϕ =



 → ϕ = arctg



 ω 

2

2

2

2

  2

2 



2

2

( ) 0



− 2

 ω 0 − ω  +



d 2Ψ

ω − ω

ω − ω



 





 

II ( x)

dx



0

0

II

+ 0Ψ

 t 

II





2

( x) = Ψ E II( x)







2 m

dx







( I)

2

d Ψ I ( x)

2

→

+ kI Ψ I x =

2

( ) 0

ik x

− k x

dx

Ψ I( x)

I

I

= A e

1

+ B e

1

(

Ψ II( x)

ik x

− k x

II

II

= A e

2

+ B e

II )

2

d Ψ II ( x)

2

→

+ k

2

II Ψ II x =

α

2

( ) 0

dx

x 0 =

ω

2

2

2

ω 0 − 2



ω

ω

ω

t

0 − ω





−





1

1

t



2  2



2  2



2

 ω 

 2

2 





2

 ω 

 2

2 



  ω 0 − ω  +

ω

ω







 

  0 −

 +

t







 





 



 t  









cdn ruch harmoniczny z siła



ω



α

α



t



x 0 =

x( t) = x 0 sin(ω t + ϕ ) x( t) =

sin ω t arctg

1

1



+

−

2

2 

ω 0 − ω



2  2



2  2







 ω 

 2

2 





 ω 

 2

2 







  ω 0 − ω  +

ω

ω



 

 

  0 −

 +

t



 

 





 



 t  







