notatka, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Semestr 2, StudiaII cz1, fizyka ciała stałego


  1. Fizyka ciała stałego (zakres, definicja) - dzia

  2. ł zajmujący się

  3. ciałami stałymi (w danych warunkach zachowują swój

  4. kształt makroskopowy).

  5. Atomy mogą drgać w swojej sieci krystalicznej

  6. . Jeśli at. Sąu ułożone z pewnymi regułami to są kryształy.
    Kwazikryształy - at. Tworzą nieperiodyczną sieć

  7. o symetrii

  8. 5 kątnej. Struktura faz periodyczna lecz gdy

  9. liczba wymiarów

  10. większa od 3. Mogą wykazać np. 5 kątną oś symetrii.
    Ciała amorficzne - forma ciała stałego (bezpostaciowa).

  11. Własności zbliżone do ciała krystalicznego, cząsteczki

  12. ułożone chaotycznie (podobnie jak w cieczach). Wiązania

  13. natury

  14. chem.
    2. Materia - określenie minimum 3 różnych kategorii obiektów

  15. fizycznych.
    a) - materia to wszystkie obiekty o różnej od zera masie

  16. spoczynkowej
    b) - materia to wszystkie obiekty złożone z elementarnych

  17. fermionów
    c) - materia to wszystkie obiekty złożone z dwu (identyczne masy,

  18. czas życia, przeciwny znak ładunku el., addytywne wszystkie liczby

  19. kwantowe) odmian cząstek elementarnych, która przeważa we

  20. wszechświecie.
    d) - materia to wszystkie obiekty wytwarzające grawitację i jej

  21. podlegające czyli o niezerowej en.
    3. Budowa atomu - at to podstawowy składnik materii.

  22. Złożony z elementarnych cząstek materii: i elektrony i

  23. Nukleony = neutrony + protony. Masy w U: p-1; n-1; e-1/1840

  24. . Ładunek: p 1; n 0; e -1. Atomy różnią ilością protonów w jądrze

  25. (liczba atomowa = Z). Liczba protonów i neutronów to

  26. liczba masowa = A.
    Izotopy - ta sama liczba protonów a różna neutronów.
    4. Liczby kwantowe - są 4 liczby: n- główna liczba kwantowa-

  27. kwantuje en. el. (1,2,…,7) lub (K ,L ,…,Q) - oznaczenie powłok;

  28. l- poboczna liczba kwantowa- określa podpowłokę (s,p,d,f,g,h),

  29. którą zajmuje el. I wyznacza kształt orbitali; m- magnetyczna liczb

  30. a kwantowa- określa wzajemne położenie orbitali w przestrzeni i ilość

  31. orbitali na danym poziomie, wartości: -1, 0, 1; spin s- kręt elektronu

  32. wokół własnej osi, s=+- ½. (fermiony - cząstki o spinie połówkowym.

  33. Najczęściej sptykane to protony, elektrony i neutrony)
    5. Zakaz Pauliego. Rozmieszczenie elektronów w atomie - w atomie

  34. nie mogą znajdować się dwa elektrony mające te same wart. Wszystkich

  35. 4 liczb kwantowych.| W stanie podstawowym atomu każdy elektron dąży

  36. do zajęcia najniższego z możliwych poziomów energetycznych.

    grupy - kolumny o podobnych własnościach, okresy - wiersze ukł.

  37. okresowego, nr okresu informuje ile powłok ma at., nr gr.= ilość elektronów na

  38. ostatniej walencyjnej powłoce
    6. Elementarny model atomu wodoru Bohra. Postulaty Bohra-

  39. model opracowany na podstawie wyników doświadczenia Rutherforda.

  40. Z Eksperymentu wynikało że w at. musi być mała masywna bryła materii

  41. (masa centralna która odbijała uderzające w jądro cząsteczki α). Na każdej

  42. orbicie jest inny stal energetyczny el. Gdy jest na dozwolonej orbicie to nie

  43. promieniuje en. Postulaty:
    a)elektron nie może krążyć po dowolnej orbicie, ale tylko tych dla których

  44. moment pędu (kręt) el. jest wielokrotnością stałej Plancka h /2π. mevr=nh/2π

  45. (n- główna liczba kwantowa, r- prom, v- prędk.)
    b) Pomimo że el ma przyspieszenie to nie wypromieniowuje en., więc en jest

  46. stała.
    Dozwolone poziomy energetyczne at wodoru. en-liczba kwantów

  47. (-13.59- n=1; -3.44 - n=2; -1.56 - n=3) c) promieniowanie elektromagnetyczne

  48. zostaje wtedy wysyłane gdy elektron poruszający się po orbicie o całkowitej

  49. en Ej zmienia swój ruch skokowo, tak że porusza się następnie po orbicie o en Ek.

  50. Częstotliwość emitowanego lub pobieranego prom v =|Ej-Ek|/h (h*v - foton)

  51. Kwant - porcja en., jaką at/ jądro może pobrać/oddać. Gdy emisja to at „idzie”

  52. na niższy stan energetyczny i odwrotnie. Gdy są oddziaływania elektromagnetyczne

  53. to kwant nazywa się fotonem.
    7. Mechanika klasyczna a kwantowa- stała Plancka - W klasycznej h=0, w

  54. kwantowej h= 6,62*10-34 J*s

8. Rys historyczny powstania mechaniki kwantowej i jej podział na relatywistyczną i

nierelatywistyczną

Od 1900r. Planck, Einstein, Bohr i inni rozwijali teorie kwantowe próbując wyjaśnić wyniki

róznych eksperymentow poprzez wprowadzenie dyskretnych poziomow energetycznych.

W 1925 Heisenberg i Schrodinger sformułowali mechanike kwantowa, która wyjaśnił

poprzedzające ja teorie kwantowe.

W mechanice kwantowej wynik pomiaru fizycznego jest z natury rzadzony prawdopodobieństwe,

a teoria pokazuje jak obliczyc to prawdopodobieństwo. Mechanik kwantowa opisuje zachowanie

materii w malych odległościach.

9. Hipoteza de Broglie,a

De Broglie zapostulował odwrócenie zależności wyrażającej pęd fotonu stowarzyszonego z falą

elektromagnetyczną (zależności znanej z teorii fotonowej), czyli długość fali materii stowarzyszonej

z cząstką miała wyrażać się przez pęd cząstki.

0x01 graphic
λ - długość fali, h - stała Plancka (6,62*10-34 J*s), p - pęd cząstki

Każdej cząsteczce o energii E można również przyporządkować inną częstotliwość fali: f=E/h


10. Falowa natura materii

Fale materii, zwane też falami de Broglie'a jest to, alternatywny w stosunku

do klasycznego, (czyli korpuskularnego), sposób postrzegania obiektów

materialnych

. Według hipotezy dualizmu korpuskularno-falowego każdy obiekt może

być opisywany na dwa sposoby: jako cząstka/obiekt materialny albo jako

fala (materii). Pomysł opisu cząstek za pomocą fal pochodzi

od Louisa de Broglie'a, który w 1924 roku uogólnił teorię fotonową

. W tym czasie wiedziano już, że na potrzeby opisu niektórych

zjawisk fizycznych, z każdą falą elektromagnetyczną można

stworzyć pewną cząstkę -foton. Propozycja De Broglie'a

polegała na tym, aby każdej cząstce o różnym od zera pędzie

przypisać falę, o określonej długości i częstości.

Propozycja ta wychodziła naprzeciw wynikom eksperymentalnym,

które świadczyły, że w pewnych sytuacjach każda cząstka może

zachowywać się jak fala.


11. Prędkość falowa i grupowa fali

Prędkośc fazowa - prędkość pojedynczej fali.

Vf = E/ћk = h/2mS

Prędkość grupowa - prędkośc z jaka można przesłac sygnał lub energie w ośrodku.

Vg = dω/dk = ϛ/m

Dla falowodu:

a-szrokość fali

λ-długośc fali w próżni

0x01 graphic

0x01 graphic

Dla ośrodka niedyspersyjnego Vf=Vg=const. W prózni Vf=Vg=C

12. Doświadczalne potwierdzenie istnienia fal materii

????????????????


13. Prawo Bragga

Prawo Bragga sformułowano w 1913 roku przez W.L. Bragga. Jest to

równanie określające kierunek, w którym następuje tzw. Interferencyjne

odbicie promieni rentgenowskich od płaszczyzny sieciowej hkl

monokryształu (dyfrakcja fal).

W myśl równania Bragga odbicie promieni rentgenowskich o 

długości fali λ zachodzi jedynie w takich kierunkach, określonych

przez kąt odbłysku Θ, dla których różnica dróg ΔS promieni odbitych

od dwóch sąsiednich równoległych płaszczyzn sieciowych jest równa

całkowitej wielokrotności długości fali.

0x01 graphic

n=1,2,3.. jest to tzw. rząd odbicia, czyli liczba długości fali, które mieszczą się w

różnicy dróg ΔS

d(hkl) - odległość między płaszczyznami

Równanie Bragga jest spełnione również podczas dyfrakcji cząstek.


14. Dualizm korpuskularno- falowy

Cecha wielu obiektów fizycznych (np: światła czy elektronów) polegająca na tym

, że w pewnych sytuacjach, zachowują się one jakby były cząstkami (korpuskułami),

a w innych sytuacjach jakby były falami.

Wg mechaniki kwantowej właściwie całą materie charakteryzuje ten dualizm. Każdej

cząstce, a nawet każdemu obiektowi makroskopowemu można przypisać

charakterystyczną dla niego funkcję falową, z drugiej strony każde oddziaływanie

falowe można opisać w katego

riach cząstek.

Jest on w sformalizowanym języku mechaniki kwantowej opisany równaniem

Schrodingera.


15. Transformacja Lorentza

Została utworzona w 1904 r. przez Henryka Antona Lorentza. Zauważył,

że nie tylko światło wyłamuje się z transformacji Galileusza. Również masa

nie jest wielkością stałą ani taką samą dla wszystkich obserwatorów, ale zależy

od układu odniesienia, z jakiego jest obserwowana i jest równa masie spoczynkowej

m0 kiedy ciało jest w spoczynku w układzie odniesienia, z którego jest ono obserwowane:

m=γ*m0 (γ=0x01 graphic
- nazywamy czynnikiem Lorentza)

Fundamentalna jej cechą jest oparcie się na szczególnej teorii względności Einsteina,

czyli że prędkość światła nie zależy od układu odniesienia.

Równania transformacji Lorentza:0x01 graphic

y2=y1

0x01 graphic

0x01 graphic

Niezmienniki transformacji Lorentza:

- prędkość światła jest nie zależna od układu odniesienia

- interwał - odległość zdarzeń w czasoprzestrzeni

- masa spoczynkowa


16. Lorentzowskie dodawanie prędkości

Definicja prędkości:
V = dr/dt

Składowe prędkości:

Vx = dx/dt; Vy; Vz


17. Prawo złożenia prędkości

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Dla v/c ->0 transformacja prędkości Lorentza przechodzi w

transformacje prędkości Galileusza:
V2x=V1x - V; V2y=V1y; V2z=V1z

0x01 graphic

18. Masa i pęd w mechanice relatywistycznej

Masa chwilowa ciała o masie spoczynkowej mo

poruszającego się z prędkościa v jest równa:

0x01 graphic

Rozważając szczególny przypadek zderzeń można wykazać,

że pęd newtonowski (nierelatywistyczny) nie jest zachowany

przy zderzeniach cząstek mających prędkości v duże, tzn., że

v/c nie zmierza do zera.

0x01 graphic

0x01 graphic

Równanie zachowania pędu izolowanego układu cząsteczek

0x01 graphic


19. Siła relatywistyczna

????????


20. Relatywistyczna energia kinetyczna

Energia kinetyczna (wzór relatywistyczny)

0x01 graphic


21. Relatywistyczna energia całkowita

Wiąże się z Ogólną Teorią Względności Alberta Einstein..

Zdefiniowana jest jako energia całkowita ciała izolowanego

od otoczenia, a więc nie znajdującego się pod wpływem ża

dnych potencjałów zewnętrznych. Einstein odkrył, że nawet

ciało znajdujące się w idealnym spoczynku ma pewien zasób

energii. Dla takiego nieruchomego ciała energia relatywistyczna

jest nazywana energią spoczynkową i definiuje ją słynny wzór

na równoważność masy i energii:

E = mc2

Energia (całkowita) ciała

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Pytania i odpowiedzi FCS ost, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, S
Pstrona MO., POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Semestr 2, StudiaI
MiBM III, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Semestr 3, StudiaIII
Produkcja cegły czerwonej, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Seme
Bazy Danych wyklady sem III, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Se
TM2.x, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Semestr 2, StudiaII cz1,
CHEMIA FIZYCZNa v 2 1SCIAGA, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Se
Zagadnienia Matematyka2, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Semest
powierzchniowa, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Semestr 3, Stud
Pstrona MD., POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Semestr 2, StudiaI
MiBM III, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Semestr 3, StudiaIII
mechana i mechana doświadczalna - tematy, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - M
Opracowane zagadnienia, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM POLSL, Semestr

więcej podobnych podstron