Fizyka Teoria Opracowane pytania sem. II
1. Prąd przesunięcia
2. Powstawanie fali elektromagnetycznej
3. Polaryzacja fali
4. W oparciu o prawo Fermata wyprowadzić wzór na prawo ODBICIA
5. W oparciu o prawo Fermata wyprowadzić wzór na prawo ZAA
AMANIA
6. Jak współczynnik załamania zależy od własności elektrycznych i magnetycznych materii ?
7. III postulaty Bohra
8. Zjawisko powstawania widma atomowych w oparciu o postulaty Bohra
9. Prawo Kirchoffa promieniowania termicznego
10. Obliczyć całkowitą zdolność skupiającą układu zwierciadła wklęsłego o promieniu R
wypełnionego cieczą o wsp. załamania n znajdującego się w powietrzu
11. Na podstawie modelu powłokowego wyjaśnić rozpad beta
12. Omówić rozpad Beta +/�
13. Dowieść słuszności II postulatu Einsteina ( o niezmienności prędkości światła w próżni we
wszystkich układach odniesienia )
14. Transformacja Lorentza ( pewnie wypisać x y z i t itp. i coś tam opisać lekko )
15. Wyjaśnić zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia + zastosowanie
16. Jakie zjawiska świadczą o falowej naturze zaburzenia elektromagnetycznego ?
17. Na czym polega zjawisko tunelowania ?
18. Czym jest fala materii ? Dowód potwierdzający postulat de Bajgla
19. W oparciu o postulat Bohra wyjaśnić zjawisko powstawania widm atomowych
20. Warunek dla którego soczewka rozpraszająca zmienia się w skupiającą
21. JAKIEGO RZ
DU POWINNY BYĆ OCZKA W SIATCE FARADAYA, ABY MOŻNA BYA
O
USA
YSZEĆ GRAJ
CE RADIO PRZYKRYTE SIATK
?
22. Czy fala elektromagnetyczna jest falą podłużną czy poprzeczną ? Uzasadnić
23. Trzy zjawiska potwierdzające kwantową naturę światła
24. Trzy zjawiska potwierdzające falową naturę światła
25. Trzy sposoby uzyskania siły elektromotorycznej. Obliczyć siłę elektromotoryczną w
przewodniku wygiętym w okrąg o promieniu r, jeśli wektor indukcji pola magnetycznego jest
prostopadły do powierzchni koła i maleje wykładniczo z czasem B=B0 exp (�at)
26. Jak w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B rozróżnić pozyton i elektron? Jeśli jest
ta sama prędkość skierowana prostopadle do Wektora B
27. Wyprowadzić zależność pomiędzy długością orbity Bohrowskiej w atomie wodoru a dł. fali
elektronu krążącego po tej orbicie
28. Ile wzrosła gęstość ciała poruszającego sie z 0,9 c ?
29. W oparciu o doświadczenie Michelsona Morleya wyprowadzić wzór na dylatację czasu
30. Po jakim czasie ulegnie rozpadowi 75 % pierwiastka jeśli stałą rozpadu jest równa lambda.
Podać sens fizyczny stałej rozpadu.
31. Def. kąta Brewstera. Znając kąt Brewstera 'alfa B' obliczyć współczynnik załamania światła
materiału.
1. Prąd przesunięcia
Z III Prawa Maxwella � prawo Ampere a rozszerzone
o prąd przesunięcia. Prąd jest wytwarzany nie tylko przez
poruszające się ładunki (prąd przewodzenia), ale także przez zmianę strumienia pola
elektrycznego w czasie. Wielkość fizyczna o wymiarze prądu elektrycznego zależna od
szybkości zmian natężenia pola elektrycznego w dielektryku.
Pozwala na zachowanie ciągłości prądu w przestrzeni, gdzie nie jest przenoszony ładunek.
2. Powstawanie fali elektromagnetycznej
Zmienne w czasie pole magnetyczne o indukcji B powoduje powstanie pola elektrycznego o
natężeniu E, gdzie wektor natężenia jest prostopadły do wektora indukcji. Z kolei pole
elektryczne dalej wytwarza pole magnetyczne itd. w wyniki czego powstaje fala
elektromagnetyczna, a iloczyn wektorowy ExB wyznacza kierunek rozchodzenia się fali.
3. Polaryzacja fali
Właściwość fal poprzecznych (np. światła). Działanie polegające na uporządkowaniu drgań
wektora elektrycznego fali w jednej płaszczyz
nie.. Fala spolaryzowana oscyluje tylko w pewnym
obranym kierunku.
4. W oparciu o prawo Fermata wyprowadzić wzór na prawo ODBICIA
5. W oparciu o prawo Fermata wyprowadzić wzór na prawo ZAA
AMANIA
6. Jak współczynnik załamania zależy od własności elektrycznych i magnetycznych
materii ?
, gdzie
to względna przenikalność dielektryczna, zaś
to względna przenikalność magnetyczna ośrodka.
Bierze się to z równania falowego, które otrzymujemy z równań Maxwella po uwzględnieniu
równań materiałowych
7. III postulaty Bohra
I. Elektron w atomie wodoru porusza się po orbicie kołowej i podlega prawom fizyki klasycznej.
Siłą dośrodkową jest siła oddziaływania coulombowskiego.
II. Dozwolone są jedynie te orbity, z punktu widzenia mechaniki klasycznej, na których
elektron ma moment pędu skwantowany.
III. Elektron przy przejściu z jednej orbity na drugą może emitować bądz
absorbować kwant
światła.
8. Zjawisko powstawania widm atomowych w oparciu o postulaty Bohra
Bohr założył, że klasyczne równania ruchu dla poruszającego się elektronu są słuszne tylko w
przypadku gdy cząstki te będą poruszać się po pewnych dozwolonych orbitach
(tzw.dyskretnych) o energiach E . Poza tym ruch ten odbywać się będzie bez
wypromieniowywania energii, więc orbity będą stacjonarnymi poziomami energetycznymi
atomu. lch kształt i wielkość, determinuje warunek, według którego moment pędu elektronu
ma przybierać tylko dozwolone wartości będące całkowitymi wielokrotnościami '
:
9. Prawo Kirchoffa promieniowania termicznego
Stosunek zdolności emisyjnej do zdolności absorpcyjnej w danej temperaturze dla
danego ciała jest wilkością stałą i równą zdolności emisyjnej ciała doskonale
czarnego w tej temperaturze.
10. Obliczyć całkowitą zdolność skupiającą układu zwierciadła wklęsłego o promieniu R
wypełnionego cieczą o wsp. załamania n znajdującego się w powietrzu
Wiązka dwa razy przechodzi przez
soczewkę i raz zostaje odbita przez
zwierciadło. Korzystamy z zastępczej
zdolności skupiającej.
11. Na podstawie modelu powłokowego wyjaśnić rozpad beta
I. Na początku mamy jądro nieparzysto � nieparzyste, bardzo nietrwałe.
II. Następuje rozpad �� (emisja elektronu) � neutron przechodzi w proton i mamy jądro
parzysto � parzyste.
III. Może też nastąpić rozpad �+ (emisja pozytonu) � proton przechodzi w neutron i mamy
jądro parzysto � parzyste.
12. Omówić rozpad Beta +/�
Właściwości B� :
� słabe oddziaływanie
� dla zachowania spinu powstaje antyneutrino elektronowe
� powoduje w jądrze przemianę n �> p + p � � /! + V/!
� mniej jonizuje niż ą, lepiej przenikliwe niż ą
� zasięg kilka metrów
Właściwości B+ :
� strumień pozytonów
� dla zachowania spinu powstaje neutrino elektronowe
� p �> n + p � � /! + V/!, gdzie p � � /! to pozyton a V/! to neutrino
13. Dowieść słuszności II postulatu Einsteina ( o niezmienności prędkości światła w
próżni we wszystkich układach odniesienia )
14. Transformacja Lorentza
Z transformacji Lorentza mamy:
� prosta � odwrotna
15. Wyjaśnić zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia + zastosowanie
Występuje przy przejściu z ośrodka gęstszego optycznie do rzadszego. Ważnym aspektem dla
tego zjawiska jest kąt graniczny, ponieważ dla kątów większych niż kąt graniczny* nie
obserwujemy promienia załamanego w drugim ośrodku � następuje całkowite wewnętrzne
odbicie. Znajduje ono zastosowanie np. w światłowodach. *Kąt graniczny jest to kąt padania, dla
którego kąt załamania jest kątem prostym.
16. Jakie zjawiska świadczą o falowej naturze zaburzenia elektromagnetycznego ?
1. Ulega dyfrakcji.
2. Interferują zaburzenia (dla których różnica faz jest stała w czasie).
3. Ulega polaryzacji.
17. Na czym polega zjawisko tunelowania ?
Zjawisko przejścia cząstki przez barierę potencjału o wysokości większej niżenergia cząstki,
opisane przez mechanikę kwantową. Z punktu widzenia fizyki klasycznej stanowi paradoks gdyż
cząstka przez pewien czas przebywa w obszarze zabronionym przez zasadę zachowania
energii.
18. Czym jest fala materii ? Dowód potwierdzający postulat de Bajgla
Louis de Broglie stwierdził, że materia jest falą.  Fala materii o masie m, poruszającej się z
prędkością v ma długość h/mV . Zależność ta jest wykorzystywana w mikroskopach
elektronowych.
Dowód doświadczalny. Fale materii są bardzo małe. Do pokazania ich dyfrakcji użyto
kryształów. Dokonano tego np. dla elektronu, jednak potrzebne były duże prędkości. Było to
możliwe, ponieważ elektrony oddziaływały z cząstkami wewnątrz sieci krystalicznej, a poza tym
relatywistycznie zmieniała się ich masa. Najpierw jednak udało się przeprowadzić
doświadczenie z neutronami.
19. W oparciu o postulat Bohra wyjaśnić zjawisko powstawania widm � zad 8
20. Warunek dla którego soczewka rozpraszająca zmienia się w skupiającą
Soczewkę skupiającą można łatwo zmienić w rozpraszającą i na odwrót poprzez umieszczenie
jej w odpowiednim środowisku, takim, by ogniskowa zmieniła znak. Ogniskowa jest uzależniona
od rodzaju padającego światła, bo jej wartość zmienia się wobec zmian współczynnika
załamania, który jest z kolei uzależniony od długości fali.
21. JAKIEGO RZ
DU POWINNY BYĆ OCZKA W SIATCE FARADAYA, ABY MOŻNA BYA
O
USA
YSZEĆ GRAJ
CE RADIO PRZYKRYTE SIATK
?
Nie większe niż 1/10 długości fali
22. Czy fala elektromagnetyczna jest falą podłużną czy poprzeczną ? Uzasadnić
Jest falą poprzeczną ponieważ kierunek drgań fali jest prostopadły do kierunku jej rozchodzenia
się (np. fale świetlne, czy radiowe).
23. Trzy zjawiska potwierdzające kwantową naturę światła
1. Efekt fotoelektryczny � powierzchnia przedmiotu emituje elektrony
2. Efekt Comptona � długość fali rozproszonej jest większa niż fali padającej i zależy od kąta
rozproszenia
3. Ze wzoru Plancka � emitowane promieniowanie ma nieciągły rozkład, jest emitowane
pewnymi porcjami zwanymi kwantami
24. Trzy zjawiska potwierdzające falową naturę światła
1. Dyfrakcja
2. Interferencja
3. Odbicie światła
25. Trzy sposoby uzyskania siły elektromotorycznej. Obliczyć siłę elektromotoryczną w
przewodniku wygiętym w okrąg o promieniu r, jeśli wektor indukcji pola magnetycznego
jest prostopadły do powierzchni koła i maleje wykładniczo z czasem B=B0 exp (�at)
3. Zmiana w czasie strumienia pola magnetycznego
26. Jak w jednorodnym polu magnetycznym o indukcji B rozróżnić pozyton i elektron?
Jeśli jest ta sama prędkość skierowana prostopadle do Wektora B
Torem po jakim będą się poruszały te cząstki będą okręgi o równych promieniach.
Rolę siły dośrodkowej pełni siła Lorenza � jej zwrot wyznaczamy stosując regułę lewej ręki.
Cząstki będą odchylały się w przeciwne strony.
27. Wyprowadzić zależność pomiędzy długością orbity Bohrowskiej w atomie wodoru a
dł. fali elektronu krążącego po tej orbicie
28. Ile wzrosła gęstość ciała poruszającego sie z 0,9 c ?
29. W oparciu o doświadczenie Michelsona Morleya wyprowadzić wzór na dylatację
czasu
Światło wysłane z początku układu współrzędnych dociera do zwierciadła umieszczonego na
końcu pręta i po odbiciu wraca do punktu O. W układzie  primowanym światło przebywa tę
drogę w czasie
�������������������������������>
Czas określa wzór ���������������>
Przekształcając powyższy wzór otrzymujemy �������������������>
Dzieląc stronami znajdujemy �������>
Istotnie �>� . Zatem czas trwania zjawiska, zachodzącego w pewnym punkcie w przestrzeni jest
dłuższy niż czas trwania tego zjawiska w układzie odniesienia, w którym punkt spoczywa.
30. Po jakim czasie ulegnie rozpadowi 75 % pierwiastka jeśli stałą rozpadu jest równa
lambda. Podać sens fizyczny stałej rozpadu.
31. Def. kąta Brewstera. Znając kąt Brewstera 'alfa B' obliczyć współczynnik załamania
światła materiału.
Kąt padania światła na powierzchnię
dielektryka, przy którym promień odbity
jest całkowicie spolaryzowany liniowo.
32.Zasada działania cyklotronu.
Cyklotron składa się z elektromagnesu wytwarzającego pole magnetyczne i komory próżniowej,
w której umieszczono dwie półkoliste elektrody zwane duantami. Między elektrodami
wytwarzane jest za pomocą generatora wysokiej częstotliwości zmienne pole elektryczne.
Jeżeli częstotliwość generatora jest równa częstotliwości obiegu cząstek, to są one
przyspieszane podczas przelotu między duantami. Cząstki o innym czasie przelotu są
okresowo przyspieszane i hamowane i w końcu uderzają w duanty.
33.Metody polaryzacji fali elektromagnetycznej.
1. Załamanie
2. Odbicie
3. Rozpraszanie
4. Selektywne pochłanianie
34.Prawo Wiena i zastosowanie.
Prawo opisujące promieniowanie elektromagnetyczne emitowne przez ciało doskonale czarne.
Wraz ze wzrostem temperatury widmo promieniowania ciała doskonale czarnego przesuwa się
w stronę fal krótszych, zgodnie ze wzorem:
Prawo Wiena jest wnioskiem z rozkładu Plancka promieniowania ciała doskonale
czarnego. Znajduje ono zastosowanie przy badaniu temperatur gwiazd, przy przybliżeniu, że
promieniują one jak ciało doskonale czarne.
35.Dlaczego linie sił pola elektrostatycznego nigdy się nie przecinają?
Linie sił pola wyznaczają kierunek siły wypadkowej. Jeżeli by się krzyżowały, to siła wypadkowa
miałaby dwa kierunki, co jest niemożliwe.
36.Jakie zjawiska fizyczne osłabiają natężenie promieniowania elektromagnetycznego
przy przejściu przez materię?
1. Efekt fotoelektryczny zewnętrzny
2. Efekt Camptona
3. Kreacja par pozyton � elektron
37. Zakaz Pauliego
Istnieją istotne różnice między własnościami fermionów i bozonów. W szczególności, dla
układów identycznych cząstek będących fermionami (np. dla układu elektronów) obowiązuje
zakaz Pauliego: w danym stanie kwantowym, scharakteryzowanym określonymi wartościami
wszystkich liczb kwantowych, może znajdować się co najwyżej jedna cząstka. Zasada ta została
sformułowana przez W. Pauliego w 1925 r. na podstawie analizy widm atomów
wieloelektronowych. Ma ona podstawowe znaczenie dla wyjaśnienia ich własności.
38. Omówić prawo rozpadu promieniotwórczego
Jest to samorzutne przekształcanie się � z towarzyszeniem emisji cząstek elementarnych �
jednych jąder atomowych w inne. Przekształceniom takim ulegają jedynie jądra nietrwałe.
39. Jądro atomowe, defekt masy, izotopy, energia wiązania atomowego.
Budowa jądra atomowego
Jądro atomowe składa się z dodatnio naładowanych protonów i obojętnych neutronów. To w nim
skupiona jest prawie cała masa atomu
(mp = 1840*me). Protony i neutrony są również zwane nukleonami, a siły działające między
nimi, tak zwane siły jądrowe są powodem trwałości jądra atomowego
Defekt masy (niedobór masy)
Różnica między sumą mas poszczególnych składników
układu fizycznego, a rzeczywistą masą tego układu. Dotyczy
głównie różnicy między sumą mas nukleonów danego jądra,
a masą jądra. Brakująca masa odpowiada energii wiązania
uwalnianej w trakcie włączania się nukleonów w jądro.
Izotopy
Są to jądra o jednakowych Z (takich samych liczbach protonów), ale różnych A. Większość
pierwiastków ma po kilka stabilnych izotopów. Izotop to odmiana danego pierwiastka otrzymana
sztucznie lub w wyniku rozpadu promieniotwórczego różniąca się liczbą neutronów w jądrze, a
przez to liczbą masową. Różnica w liczbie neutronów powoduję inne właściwości fizyczne i
chemiczne danego izotopu od pierwiastka bazowego i są one tym większe im większa różnica
w tej liczbie.
Energia wiązania jądra
Średnio na jeden nukleon �>
Energia wiązania jest równa pracy, jaką należy wykonać, aby rozdzielić jądro na składające
się nań nukleony i odsunąć je na takie odległości, przy których praktycznie nie oddziałują one
ze sobą.
***
Izobary � Są to jądra o jednakowych liczbach masowych A.
Izotony � Jądra o jednakowych liczbach neutronów.
Izomery � Promieniotwórcze jądra o jednakowych liczbach A i Z , ale różniące się czasem
połowicznego zaniku
40. Co to jest, do czego służy i na jakiej zasadzie działa spektrometr masowy.
Działanie tradycyjnego spektrometru mas opiera się na odchylaniu strumienia jonów badanej
substancji w polu elektrycznym. Wszystkie cząsteczki analizowane w spektrometrze mas
muszą mieć ładunek elektryczny. Wewnątrz spektrometru mas panuje próżnia, dzięki czemu
ruch jonów nie jest zakłócany przez zderzenia z cząsteczkami gazów.
Budowa i działanie: Komora przygotowywania preparatu �> obszar wytwarzania plazmy �>
obszar przejściowy �> analizator jonów
41. Własności sił jądrowych.
Tak zwane siły jądrowe (najpotężniejsze siły znane człowiekowi � jednak bardzo krótkiego
zasięgu (10^�15 m)) są powodem trwałości jądra atomowego.
� Krótkozasięgowość
� Niezależność ładunkowa (oddziaływanie silne nie zależy od ładunku nukleonów)
� Zależność od orientacji spinów (siły jądrowe zależą od wzajemnej orientacji spinów nukl.)
� Niecentralność (siły jądrowe nie są skierowane wzdłuż prostej łączącej środki nukleonów)
� Wysycanie (każdy nukleon w jądrze oddziałuje z ograniczoną liczbą nukleonów)