wiadomosci na egzamin-wazne!!!!, Fizyka


Przyspieszenie w ruchu krzywoliniowym. Wektor przyspieszenia, w takim ruchu nie ma kierunku stycznego do toru (jak w przypadku ruchu prostoliniowego). Tym niemniej możemy rozłożyć go na dwie składowe, z których jedna, as, będzie styczna do toru, natomiast druga, an, będzie prostopadła (normalna) do toru.

0x01 graphic

W ruchu krzywoliniowym przyspieszenie ciała nie jest styczne do toru. Wektor przyspieszenia ciał w ruchu krzywoliniowym można rozłożyć na składowe: styczną do toru as (jest odpowiedzialna za zmianę wartości prędkości), zwaną przyspieszeniem stycznym ciała i prostopadłą do toru an (wiąże się ze zmianą kierunku wektora prędkości) zwaną przyspieszeniem normalnym. Wektor przyspieszenia wypadkowego:

aw=as+an

 

Ruch punktu materialnego po okręgu

Prędkość kątową ciała poruszającego się po okręgu definiujemy jako:

0x01 graphic

 

.0x01 graphic
,

gdzie ”± - przesunięcie kątowe.

Ruch jednostajny po okręgu występuje wtedy, gdy É=const. Droga kątowa przebyta przez ciało w ruchu jednostajnym po okręgu wynosi:

0x01 graphic

Ponieważ É=const, to prędkość kątową możemy wyrazić jako stosunek kąta pełnego, 2Ŕ, do czasu jednego pełnego obiegu ciała po okręgu - czyli okresu T:

0x01 graphic
.

Odwrotność okresu T nazywamy częstotliwością f, która jest równa liczbie obiegów ciała po okręgu w jednostce czasu. Jednostką częstotliwości jest Hz [1/s].

W ruchu jednostajnym po okręgu prędkość v jest stała, ale kierunek wektora prędkości ulega zmianie. Istnieje, więc przyspieszenie prostopadłe (normalne) do toru, które w tym przypadku nazywamy przyspieszeniem dośrodkowym an (jest zawsze skierowane do środka okręgu). Jego wartość wynosi:

0x01 graphic

gdzie R jest promieniem okręgu.

Ruch jednostajnie zmienny po okręgu to ruch, w którym przyspieszenie kątowe jest wielkością stałą i określoną w następujący sposób:

0x01 graphic
.

0x01 graphic

Prędkość kątowa i przyspieszenie kątowe są wielkościami wektorowymi. Wektory te są skierowane prostopadle do płaszczyzny obrotu wyznaczonej przez tory punktów materialnych obracającej się bryły. Zwrot wektorów można określić korzystając z reguły śruby prawoskrętnej.

 

 

0x01 graphic

Interferencja jest to zjawisko nakładania się na siebie dwu lub więcej fal w danym punkcie przestrzeni, przy czym źródła tych fal muszą być monochromatyczne i spójne Oznacza to, że muszą mieć jednakową długość fal i stałą w czasie różnicę faz. Obraz interferencyjny można uzyskać za pomocą siatki dyfrakcyjnej. Jest to, w szczególnym przypadku, układ równoległych do siebie szczelin rozmieszczonych w równych odstępach Jeżeli oznaczymy szerokość szczeliny jako a, odstęp między nimi jako b, wówczas odległość środków dwóch sąsiednich szczelin d = a + b i nazywa się stałą siatki dyfrakcyjnej .

Zasada Huygensa. Jeżeli na siatkę dyfrakcyjną pada fala płaska, wówczas każdą powierzchnie szczeliny możemy traktować jako źródło wtórnych fal. Dzięki temu zjawisku możemy zaobserwować za siatką obraz interferencyjny. Warunek na wystąpienie maksimów interferencyjnych możemy zapisać w postaci:

0x01 graphic

gdzie m nazywamy rzędem widma i m=0,1,2,....

Nowe pojęcia, definicje i wyrażenia

przyspieszenie dośrodkowe

przyspieszenie ciała będącego w ruchu krzywoliniowym, skierowane do środka krzywizny; w ruchu obrotowym skierowane do osi obrotu 

przyspieszenie Coriolisa

dodatkowe przyspieszenie, którego doznaje ciało poruszające się ruchem postępowym w układzie będącym w ruchu obrotowym

siła odśrodkowa

siła bezwładności działająca na ciało będące w ruchu krzywoliniowym skierowana od środka krzywizny toru

siła Coriolisa

siła bezwładności działająca na ciało poruszające się w układzie będącym w ruchu obrotowym

0x01 graphic

Widać, że siła ta pojawia się  jedynie, gdy ciało porusza się w układzie, który sam jest w ruchu obrotowym. Znak minus oznacza, jak i w poprzednich przypadkach, że siła ta jest skierowana przeciwnie do kierunku przyspieszania; jest bowiem siłą reakcji. Przyspieszenie to zależy jednak  od relacji pomiędzy kierunkiem ruchu ciała w układzie ruchomym i kierunkiem prędkości kątowej układu ruchomego względem nieruchomego. Kiedy kierunki te są równoległe, siła Coriolisa wynosi zero, co wynika z własności iloczynu wektorowego.  

0x08 graphic

Rys.7.5. Siła Coriolisa dla dwóch różnych kierunków prędkości w układzie ruchomym.

Rysunek 7.5 ilustruje omawiany przypadek dla dwóch przeciwnych kierunków wektora prędkości 0x01 graphic
(kolor niebieski) oznaczonych indeksami 1a i 1b. W pierwszym przypadku siła Coriolisa 0x01 graphic
skierowana jest do środka okręgu, w drugim, 0x01 graphic
na zewnątrz. Warto zwrócić uwagę, że siła odśrodkowa skierowana jest zawsze na zewnątrz, w związku z czym siła Coriolisa w pierwszym przypadku odejmuje się od niej, w drugim - do niej dodaje. Warto przypomnieć jeszcze raz, że siła odśrodkowa występuje niezależnie od ruchu ciała w obracającym się układzie, także wtedy, kiedy ciało w tym układzie nie porusza się, a siła Coriolisa nie występuje dla ciał będących w spoczynku w układzie ruchomym.

0x08 graphic

Rys.7.6. Siła Coriolisa na kuli ziemskiej.

Klasycznym przykładem występowania siły Coriolisa jest ruch na powierzchni Ziemi. Ciało spadające swobodnie, którego prędkość skierowana jest pionowo  (patrz Rys.7.6, strzałka fioletowa) doznaje działania siły Coriolisa w kierunku wschodnim (strzałka czerwona). Kiedy poruszmy się wzdłuż równika w kierunku wschodnim lub zachodnim doznajemy siły działającej odpowiednio w górę lub w dół. (Porównaj Rys. 7.5.)  Przy ruchu w kierunkach na północ lub południe, kierunek odchylenia zależeć będzie od tego na której półkuli, północnej czy południowej się znajdujemy. Jeden z takich przypadków pokazany jest na Rys. 7.6. Inne przypadki rozpatrz samodzielnie posługując się rysunkiem 7.6.

0x08 graphic
 

Podstawowym elementem interferometru Jamina jest zespół dwóch zwierciadeł wykonanych z grubych, płaskorównoległych, identycznych płytek szklanych P1 i P2 nachylonych względem siebie pod niewielkim kątem (patrz rysunek obok). Tylna strona płytek jest metalizowana. Promień światła padający pod pewnym kątem  na powierzchnię płytki P1 rozdziela się na dwa równoległe promienie 1 i 2. Różnica dróg optycznych, po których poruszają się te promienie wynosi 0x01 graphic
(czy możesz to udowodnić?), gdzie d jest grubością płytek, n współczynnikiem załamania światła w materiale płytki, P1 jest kątem załamania światła w płytce P1, a γ jest skokiem fazy na granicy szkło-powietrze.

    Padając na płytkę P2 każdy z promieni 1 i 2 ponownie rozdziela się na dwa równoległe promienie. Różnica dróg optycznych  pomiędzy promieniami 1 i 2 po odbiciu od płytki P2 jest niewielka, gdyż opóźnienie jakiemu podlega promień 1 w płytce P1 jest prawie takie samo jak opóźnienie któremu podlega promień 2 w płytce P2. Wypadkowa różnica dróg optycznych  może zostać opisana następującym równaniem

0x01 graphic
.             ( 1 )

Z równania ( 1 ) wynika, że jeżeli płytki P1 i P2 są dokładnie równoległe to wypadkowa różnica dróg optycznych jest równa zeru. Jeżeli kąt  pomiędzy płytkami jest niewielki to wzór ( 1 ) można uprościć. Zakładając, że δ oraz  otrzymamy

0x01 graphic
          ( 2 )

Korzystając z prawa załamania światła sin = n sin, gdzie  jest katem padania, otrzymamy po zróżniczkowaniu obu stron

0x01 graphic
.    ( 3 )

Wstawiając równanie ( 3 ) do równania ( 2 ), zastępując δ przez , oraz korzystając z tożsamości trygonometrycznej

0x01 graphic
        (3a)

otrzymamy

0x01 graphic
.       ( 4 )

Zakładając, jak to ma typowo miejsce w interferometrze Jamina, że kąt padania   , oraz n  1.5 wzór ( 4 ) można uprościć do ostatecznej postaci

0x01 graphic
.                 ( 5 )

Jak więc widać, każdemu kierunkowi promieni padających na płytkę P1 (każdemu kątowi ), przy zadanej orientacji wzajemnej płytek P1 i P2 (określony kąt ) odpowiada określona różnica dróg optycznych . Jeżeli spełnione są warunki spójności czasowej i przestrzennej to w wyniku interferencji promieni z wiązki 1 i 2 powstanie stabilny obraz.

Teoria pasmowa ciał stałych przewiduje istnienie szeregu pasm energetycznych os kończonych szerokościach, oddzielonych od siebie pewnymi przerwami energetycznymi. Najważniejsza jest przerwa pomiędzy wierzchołkiem pasma walencyjnego a dnem pasma przewodnictwa, zwana przerwą energii wzbronionej (Eg).

Poziom Fermiego

Energia odpowiadająca poziomowi, który rozgranicza stany obsadzone od nieobsadzonych w temperaturze 0K nosi nazwę energii Fermiego - EF. W temperaturze większej niż 0K zawsze istnieją elektrony o energiach większych niż E. Fermi jako pierwszy ustalił funkcję opisującą rozkład elektronów w paśmie energetycznym. Wykazał on, że prawdopodobieństwo, iż dany poziom o energii E zostanie obsadzony, dane jest wzorem

0x01 graphic

gdzie f(E) zwana jest funkcją Fermiego. Na poniższym rysunku przedstawiono wykres funkcji f(E) dla dwóch różnych temperatur. Można zauważyć, że w dowolnej skończonej temperaturze, f(E)=1/2 dla E=EF; oznacza to, że poziom Fermiego można również zdefiniować jako poziom, dla którego prawdopodobieństwo znalezienia elektronu jest równe 1/2.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
wiadomości na egzamin-ważne!!!!, Studia, Ogólne, Fiyzka, od romka, fizykaa, fizyka, fizyka
wiadomości na egzamin ważne!!!!
Zagadnienia na egzamin poprawkowy, fizyka
Fizyka zagadnienia na egzamin, UZZM, fizyka
fizyka - sciaga na egzamin, Szkoła, Fizyka 2
Pytania na egzamin inżynierski, Fizyka
Chemia ogólna i nieorganiczna wszystkie wiadomosci na egzamin
zagadnienia na egzamin wazne
CHARAKTERYSTYKA-karta techniczna, WÓZKI WIDŁOWE WIADOMOŚCI TESTY 2009 NA EGZAMIN, DOKUMENTY UDT
sciaga na egzamin. z fizy, PWR, Chemia, Fizyka II, Egzamin
nie ważne jest ustalenie odbiorników I kategorii i dopuszcza, SGSP, SGSP, cz.1, elektroenergetyka, e
Fizyka opracowanie na egzamin, wersja 2
Fizyka pytania na egzamin
KOMPLETOWANIE DOKUMENTACJI, WÓZKI WIDŁOWE WIADOMOŚCI TESTY 2009 NA EGZAMIN, DOKUMENTY UDT
STOLBUD CHWYTAK, WÓZKI WIDŁOWE WIADOMOŚCI TESTY 2009 NA EGZAMIN, DOKUMENTY UDT
pytania na egzamin fizyka
Fizyka ściąga na egzamin
fizyka pytania na egzamin bez 8
04 K Wózka widłowego, WÓZKI WIDŁOWE WIADOMOŚCI TESTY 2009 NA EGZAMIN, DOKUMENTY UDT

więcej podobnych podstron