1. Zasada zachowania pędu i momentu pędu

Zasada zachowania pędu - Jeżeli na ciało nie oddziaływają żadne siły zewnętrzne lub wypadkowa sił równa się 0 to pęd ciała pozostaje stały. F=0 => ∆p=0 i p=const.

Np. Wyskakując z łódki stojącej przy brzegu jeziora uzyskujemy pęd skierowany w stronę lądu. Równocześnie łódka - zgodnie z zasadą zachowania pędu - oddala się nieco od brzegu uzyskując pęd równy co do wartości, lecz przeciwnie skierowany. Wypadkowy pęd układu łódka-człowiek pozostaje nadal równy zeru. Na zasadzie zachowania pędu opiera się działanie śruby okrętowej i śmigła samolotu. Śruba odrzuca wodę do tyłu, statek uzyskuje pęd skierowany ku przodowi. Podobnie śmigło odrzuca do tyłu masy powietrza, a samolot przesuwa się naprzód. (startująca rakieta, gra w bilard).

Zasada zachowania momentu pędu - Jeżeli na ciało nie działają żadne momenty sił zewnętrznych, to moment pędu ciała nie ulega zmianie. M=0 => ∆k=0 i k=const.

Np. łyżwiarz, który jak rozprostowuje ręce, to się obraca wolniej (piruet), a jak trzyma ręce przy sobie, to szybciej - czyli moment bezwładności maleje to prędkość kątowa rośnie; trzymając coś na nitce i obracając, jak skracasz nitkę, to zaczyna się to szybciej obracać. (piruety łyżwiarzy, żyroskop, jazda na rowerze, skoki do wody-przewroty).

2. Ruch drgający harmoniczny, cechy ruchu.

Każdy ruch powtarzający się w regularnych odstępach czasu nazywany jest ruchem okresowym. Jeżeli ruch ten opisywany jest sinusoidalną funkcją czasu to jest to ruch harmoniczny. Ciało porusza się ruchem harmonicznym prostym, jeżeli znajduje się pod wpływem siły o wartości proporcjonalnej do wychylenia z położenia równowagi i skierowanej w stronę położenia równowagi: F = - kx (F-siła, k-współczynnik proporcjonalności, x-wychylenie z położenia równowagi)

Ruch jest harmoniczny gdy okres drgań jest stały (instrumenty wydają drgania harmoniczne).

Okres drgań jest to czas, po którym ruch się powtarza (T=2Π/ω₀).

Częstość jest to ilość drgań w jednostce czasu (ϑ=1/T).

Amplituda jest to maksymalne wychylenie ciała z położenia równowagi (A).

3. Energia ruchu drgającego

Energia w ruchu drgającym zależy od kwadratu amplitudy E = ½ k A² (E-energia, k-współczynnik sprężystości, A-amplituda)

Energia potencjalna sprężystości E_PS = ½ k x² (x-wychylenie)

Energia kinetyczna E_K = ½ k A² - ½ k x²

4. Drgania tłumione

Ruch harmoniczny tłumiony występuje wtedy, gdy na ciało działa dodatkowo siła oporu (tarcia) ośrodka proporcjonalna do prędkości.

W drganiach tłumionych amplituda maleje wykładniczo w funkcji czasu A = A₀ e ^-βt
(A₀-amplituda na początku, β-współczynnik tłumienia)

Tłumienie jest to iloraz następujących po sobie wychyleń.

Tłumienie (gaśnięcie) drgań, to stopniowe zmniejszenie się amplitudy drgań swobodnych wraz z upływem czasu, związane ze stratami energii układu drgającego.

Dekrement tłumienia jest to stosunek dwóch kolejnych amplitud w ruchu tłumionym. λ=A_n/A_n+1 = e^BT (A_n - amplituda n-tego drgania, A_n+1 - amplituda następnego drgania).

Logarytmiczny dekrement tłumienia jest to logarytm naturalny dekrementu tłumienia

δ=ln λ=BT f/m=2B (f-współczynnik oporu, β-współczynnik tłumienia)

5. Ruch drgający wymuszony, rezonans

Jeżeli na drgający układ ma wpływ inny drgający układ (siła wymuszająca), to drgania nazywa się wymuszonymi. Oprócz siły sprężystej i siły oporu, działamy na układ dodatkową siłą - okresowo zmienną siłą wymuszającą, bo drgania są okresowo zmienne. F=F₀cos ωt

W drganiach wymuszonych amplituda jest stała.

Rezonans - Jest to proces przekazywania jednemu ciału przez drugie o okresie równym okresowi drgań własnych.

Częstość rezonansowa jest to częstość siły wymuszającej która jest tak dobrana aby amplituda była maksymalna. ω_r=√ω_o²-2B² (ω_o-częstość drgań własnych) ω_o²=k/m
(k-współcz. sprężys) Opóźnienie fazowe ciał wynosi Π/2 względem siły wymuszającej.

6. Ruch falowy

Ruch falowy polega na przekazywaniu energii; na transporcie energii bez transportu masy. Cząsteczki przekazują sobie drgania lecz zostają w tym samym miejscu.

Fale dzielimy na: podłużne - w których cząsteczki drgają równolegle do kierunku rozchodzenia się fali (np. fala dźwiękowa) i poprzeczne - w których cząsteczki drgają prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali.

Długość fali to jest iloczyn prędkości i czasu. λ=V*T

W ruchu falowym zachodzą zjawiska: dyfrakcji fal (ugięcia), dyspersji fal ( rozszczepienia), interferencji fal (rozchodzenie).

7. Interferencja fal

Zjawisko interferencji (nakładaniu) polega na powstawaniu fali wypadkowej w wyniku oddziaływania dwóch fal składowych. Zjawisko to możemy obserwować w wyniku fal spójnych. Są to takie fale, dla których występuje stała niezależna od czasu różnica faz.

(np. dwie fale na łódce) Fale mogą być wzmocnione (różnica faz musi się równać 2Π) lub osłabione (różnica faz musi być nieparzysta). Fale mogą się wygaszać jeżeli spotkają się fazami przeciwnymi.

8. Fale dźwiękowe

Fala dźwiękowa jest falą podłużną. Prędkość fali w powietrzu (ok. 340 m/s) zależy od sprężystych właściwości ośrodka (moduł Yanga) i od pierwiastka z temperatury.

Cechy dźwięków: natężenie (głośność) - zależy od amplitudy drgań, wysokość - zależy od częstości drgań, barwa - zależy od ilości, rodzaju i wzajemnego natężenia tonów harmonicznych towarzyszących tonowi podstawowemu.

Ton podstawowy to drganie o najniższej częstości. Tony harmoniczne są to tony wyższej częstości, wielokrotności tonu podstawowego.

Prawo Webera-Fechnera: Głośność dźwięku (λ)jest proporcjonalna do logarytmu jego natężenia (I) do natężenia tego samego dźwięku na progu słyszalności (I₀). λ=10 log I/I₀

Poziom głośności dźwięków określa się w decybelach.

9. Pole elektryczne, natężenie i potencjał pola

Natężenie pola jest to iloraz siły
, z jaką pole elektrostatyczne działa na ładunek elektryczny, do wartości q tego ładunku. E=F/q [V/m]

Potencjał pola jest to stosunek energii potencjalnej ładunku do tego ładunku.

V=E_p/q [J/C=1V]

Dany punkt pola elektrycznego ma potencjał 1V jeżeli przesunięcie ładunku 1C z tego punktu pola do nieskończoności wymaga pracy 1J.

Praca w polu elektrycznym jest równa iloczynowi ładunku i różnicy potencjałów
W=q(V₁-V₂) Praca w polu zamkniętym, wracająca do tego samego punktu równa się 0.

10. Pole magnetyczne

Pole magnetyczne jest polem wektorowym. Wielkościami fizycznymi używanymi do opisu pola magnetycznego są: indukcja magnetyczna B oraz natężenie pola magnetycznego H. Między tymi wielkościami zachodzi związek
(μ - przenikalność magnetyczna ośrodka).

Indukcja pola magnetycznego definiowana jest przez siłę(Lorentza) z jaką oddziałujemy na poruszający się z prędkością V ładunek q. B=F_L/qVsinα [Wb/m²] (F_L-Siła Lorentza - siła jaka działa na cząstkę obdarzoną ładunkiem elektrycznym poruszającą się w polu elektromagnetycznym).

Natężenie pola magnetycznego jest wielkością charakteryzującą pole magnetyczne niezależną od własności materiału [A/m].

11. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej - prawo Faradaya

Indukcja elektromagnetyczna - zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w przewodniku na skutek zmian strumienia pola magnetycznego. Zmiana ta może być spowodowana zmianami pola magnetycznego lub względnym ruchem przewodnika i źródła pola magnetycznego.

Zjawisko indukcji opisuje prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya:

to indukowana siła elektromotoryczna (SEM) w woltach;

Φ_B to strumień indukcji magnetycznej przepływający przez powierzchnię objętą przewodnikiem.

Strumień indukcji magnetycznej - Strumień przepływający przez powierzchnię S jest zdefiniowany jako iloczyn skalarny wektora indukcji magnetycznej i wektora powierzchni S.

[Wb]

12. I zasada termodynamiki - przemiany gazów

Zamiana energii wewnętrznej jest równa sumie ciepła i pracy. ∆U=Q+W

Energia wewnętrzna jest to suma energii cząsteczek danego ciała

Jaka jest różnica między ciepłem a pracą ? - Nie ma. Ciepło to energia przekazywana od cząsteczki do cząsteczki (skala mikro) a praca to energia całościowa (skala makro).

Przemiany gazowe:

Adiabatyczna - przemiana zachodzi bez wymiany ciepła z otoczeniem.

Przebieg przemiany adiabatycznej określa się prawem Poissona: pV^κ=const. Q=0

κ = c_p/c_v c_p- ciepło właściwe w stałym ciśnieniu, c_v - ciepło właściwe w stałej objętości

Ciepło właściwe jest to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1kg ciała o 1 stopień. c_p>c_v

Izotermiczna - przemiana zachodząca przy określonej, stałej temperaturze.

T=const. => pV=const. ∆U=0

Izobaryczna - przemiana podczas której ciśnienie układu nie ulega zmianie.

P=const. => V/T=const.

Izochoryczna - przemiana zachodząca przy stałej objętości.

V=const. => p/T=const.

13. Obieg kołowy Carnota

Cykl Carnota - obieg termodynamiczny, złożony z dwóch przemian izotermicznych i dwóch przemian adiabatycznych. Cykl Carnota jest obiegiem odwracalnym. Do realizacji cyklu potrzebny jest czynnik termodynamiczny, który może wykonywać pracę i nad którym można wykonać pracę, np. gaz w naczyniu z tłokiem, a także dwa nieograniczone źródła ciepła, jedno jako źródło ciepła (o temperaturze T₁) - górne źródło ciepła obiegu (grzejnica), a drugie jako chłodnica (o temperaturze T₂) - dolne źródło ciepła obiegu.

1. Rozprężenie izotermiczne - gaz uzyskuje pracę kosztem pobranego ciepła z grzejnicy W₁=Q₁

2. Rozprężanie adiabatyczne - gaz wykonuje pracę kosztem energii wewnętrznej W₂=∆U

3. Sprężanie izotermiczne - gaz pobiera pracę i kosztem pobranej pracy oddaje ciepło do chłodnicy. W₃=Q₂

4. Sprężanie adiabatyczne - praca idzie na wzrost energii wewnętrznej gazu w skutek czego rośnie temperatura. W₄=∆U₀

Praca użyteczna W= Q₁- Q_2. Zysk z pracy jest przy przemianach izotermicznych.

14. Wzór Clausiusa-Clapeyrona

Równanie Clausiusa-Clapeyrona opisuje zależność między zmianą ciśnienia a zmianą temperatury wzdłuż krzywej fazowej przemiany fazowej - opisuje ciepło przemian fazowych.

Q=T(V-V₀)*dp/dT

Jeśli substancja zmienia stan skupienia to jest to przemiana fazowa.

Wnioski z równania: Ze wzrostem ciśnienia temperatura wrzenia rośnie a temperatura topnienia maleje (np. lód).

15. Model atomu wodoru wg. Bohra

Bohr przyjął model atomu, w którym elektron krąży wokół jądra jako naładowany punkt materialny, przyciągany przez jądro siłami elektrostatycznymi. Przez analogię do ruchu planet wokół Słońca model ten nazwano "modelem planetarnym atomu".

Atom wodoru według Bohra składa się z dodatnio naładowanego jądra skupiającego prawie całą masę atomu i z elektronu krążącego po orbicie kołowej. Aby elektron nie mógł przyjmować dowolnej odległości od jądra, Bohr wprowadził ograniczenia w postaci postulatów.

I postulat Bohra : Elektron może krążyć wokół jądra tylko po takich torach kołowych na których jego moment pędu (mVr) jest całkowitą wielokrotnością ħ (ħ - stała Plancka podzielona przez 2π). mVr=n ħ (n=1,2,3… -główna liczba kwantowa).

II postulat Bohra : Gdy elektron przeskakuje z toru n-tego na tor i-ty bliższy jądru w skutek czego energia atomu zmniejsza się z E_n na E_i to różnica E_n- E_i jest wysyłana w przestrzeń w postaci promieniowania o energii kwantu hυ= E_n- E_i

16. Liczby kwantowe, zakaz Pauliego

Liczby kwantowe opisują stan energetyczny elektronów w atomie

- główna(n) - określa energie elektronu, numeruje powłoki energetyczne (1,2,3…)

- orbitalna(poboczna)( l) - określa kształt orbity i orbitalny moment pędu(ħ) (0,…n-1)

- magnetyczna(m_l) - określa rzut wektora orbitalnego momentu pędu na kierunek zewnętrznego pola magnetycznego (jedn. ħ) (-l,…,0,…, l) razem wartości: 2 l +1

- spinowa(s) - określa własny moment pędu elektronu (-½, +½)

Zakaz Pauliego - w atomie nie mogą występować elektrony, które miałyby wszystkie 4 liczby kwantowe takie same.

17. Promieniowanie Roentgena

Promieniowanie rentgenowskie(promienieX) -rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, którego długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy ultrafioletem i promieniowaniem gamma.

Promieniowanie rentgenowskie jest wytwarzane przez hamowanie na metalowych elektrodach lub szklanych ekranach strumienia elektronów rozpędzanych uprzednio w silnym polu elektrycznym, zazwyczaj w odpowiedniej komorze próżniowej.

Promieniowanie rentgenowskie uzyskuje się w praktyce (np. w lampie rentgenowskiej) poprzez wyhamowywanie rozpędzonych elektronów na materiale o dużej (ponad 20) liczbie atomowej (promieniowanie hamowania), efektem czego jest powstanie promieniowania o charakterystyce ciągłej, na którym widoczne są również piki pochodzące od promieniowania charakterystycznego anody (rozpędzone elektrony wybijają elektrony z atomów anody). Luki po wybitych elektronach na dolnych powłokach elektronowych pozostają puste do czasu, aż zapełnią je elektrony z wyższej powłoki. Elektron przechodząc z wyższego stanu emituje kwant promieniowania rentgenowskiego - następuje emisja charakterystycznego promieniowania X. Promieniowanie X powstaje także w wyniku wychwytu elektronu, tj. gdy jądro przechwytuje elektron znajdujący się na powłoce K, w wyniku czego powstaje wolne miejsce, na które spadają elektrony z wyższych powłok i następuje emisja kwantu X.

18. Falowe własności materii

Fale materii, zwane też falami de Broglie'a jest to sposób opisu obiektów materialnych. Według hipotezy de Broglie'a każdy obiekt materialny może być opisywany na dwa sposoby: jako zbiór cząstek, albo jako fala (materii).

Długość fali materii dla cząstki o określonym pędzie λ=h/p

(λ-długość fali cząski, h-stała Plancka, p-pęd cząsteczki)

Cząsteczki posiadają właściwości falowe co oznacza, że mogą podlegać zjawiskom dyfrakcji i interferencji.

Prędkość fazowa jest to prędkość, z jaką rozchodzą się miejsca fali o tej samej fazie.

u= λ/T =υ/k=E/p (k=1/ λ -liczba falowa, υ=1/T - częstość kątowa drgań fali, E - energia kinetyczna cząstki, p - pęd) Prędkość fazowa(u) > prędkość światła(c)

Prędkość rozchodzenia się modulacji, czyli prędkość grupowa, odpowiada prędkości przenoszenia informacji i energii przez falę. Pojęcie prędkość grupowa wprowadzono w celu odróżnienia od prędkości przemieszczania się grzbietów fali nazywanej prędkością fazową. W próżni prędkość grupowa światła jest równa prędkości fazowej i jest równa prędkości światła. W ośrodkach materialnych prędkość grupowa światła jest mniejsza od prędkości światła w próżni.

g=dυ/dk=dE/dp (g - prędkość grupowa, E - energia kinetyczna cząstki, p - pęd cząsteczki)

Foton - najmniejsza cząstka energii promienistej. Jest cząstką elementarną nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m₀ = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami)

19. Promieniotwórczość pierwiastków

Promieniotwórczość (radioaktywność) jest to zdolność emitowania przez pewne pierwiastki promieniowania jądrowego wskutek rozpadu promieniotwórczego ich jąder atomów. Promieniotwórczość pierwiastków występujących w przyrodzie jest nazywana promieniotwórczością naturalną, otrzymywanych zaś w wyniku reakcji jądrowych - promieniotwórczością sztuczną.

Promieniowanie naturalne jest to promieniowanie, które normalnie i stale istnieje na Ziemi i jest niezależne od działalności człowieka. Pochodzi głównie z dwóch źródeł: z przestrzeni kosmicznej oraz ze źródeł ziemskich, którymi są naturalne pierwiastki promieniotwórcze.

Rodzaje promieniowania:

Promieniowanie α
Jest to strumień cząstek złożonych z 2 neutronów i 2 pro-tonów (jądra helu) wysyłanych w następstwie przemian zachodzących w jądrze. Jeżeli atom emituje cząstkę α, to z jego jądra ubywają 4 nukleony. Cząstka α traci swą energię głównie wskutek jonizacji atomów ośrodka przenikanego. Zasięg promieniowania α zależy od energii cząstek oraz od rodzaju ośrodka. Wynosi on od kilku do kilkunastu mg/cm2.

Promieniowanie β
Jest to strumień cząstek β (elektronów dodatnich lub ujemnych) emitowanych przez jądra atomów promieniotwórczych. Emisja cząstki β minus występuje przy przemianie neutronu w proton. Przemianie tej towarzyszy emisja antyneutrino. Pierwiastek pochodny ma więc tę samą liczbę masową A, a liczbę atomową Z większą o 1. Emisja cząstki β plus występuje przy przemianie protonu w neutron z emisją neutrino. Pierwiastek pochodny ma wtedy tę samą liczbę masową A, natomiast liczbę atomową Z mniejszą o 1. Cząstki β przenikając materię tracą swą energię kinetyczną wskutek jonizacji lub wzbudzania atomów przenikanego ośrodka oraz w wyniku hamowania w polach elektrostatycznych jąder.

Promieniowanie γ
Jest to promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez jądra wzbudzonych atomów promieniotwórczych. W przeciwieństwie do promieniowania cząstkowego, zasięg promieniowania elektromagnetycznego jest duży. Kwanty promieniowania γ przenikając ośrodek materialny tracą swą energię w wyniku zjawiska fotoelektrycznego, zjawiska Comptona, zjawiska tworzenia par, a dla dużych energii wskutek występowania reakcji jądrowych. Promieniowanie gamma pochodzi z jądra Y które powstało w wyniku rozpadów: α, β^-, β⁺ lub wychwytu K.
Promieniowanie α zatrzymuje nawet cienka kartka papieru, przeszkodą dla promieni β jest blacha aluminiowa, natomiast za-porę dla promieni γ stanowi dopiero gruba płyta ołowiana.

Rozpad alfa (przemiana α) - reakcja jądrowa rozpadu, w której emitowana jest cząstka α (jądro helu ⁴₂He²⁺). Strumień emitowanych cząstek alfa przez rozpadające się jądra to promieniowanie alfa. W wyniku tej reakcji powstające jądro ma liczbę atomową mniejszą o 2, a liczbę masową o 4 od rozpadającego się jądra.

Rozpad beta minus, przemiana β^- - reakcja jądrowa, w której emitowany jest elektron e^- (promieniowanie beta) oraz antyneutrino elektronowe. W wyniku tej przemiany liczba masowa pozostaje bez zmian a liczba atomowa wzrasta o 1. W czasie tej przemiany 1 neutron w jądrze rozpada się na 1 elektron, 1 proton i 1 antyneutrino elektronowe. Elektron i antyneutrino opuszczają jądro atomowe. Rozpadowi beta minus towarzyszy promieniowanie gamma oraz dla niektórych jąder emisja protonów lub neutronów.

Rozpad beta plus (przemiana β⁺) - reakcja jądrowa, w której emitowana jest cząstka β⁺ (zwana pozytonem lub antyelektronem) oraz neutrino elektronowe. Podczas tej przemiany 1 proton przemienia się na 1 neutron, 1 pozyton (antyelektron) i 1 neutrino elektronowe. W wyniku tej przemiany liczba atomowa jądra maleje o 1, a liczba masowa pozostaje bez zmian.

Wychwyt K (zwany też odwrotną przemianą beta) - reakcja jądrowa, w której jeden z elektronów atomu jest przechwytywany przez proton z jądra atomowego, w wyniku czego powstaje neutron (pozostający w jądrze) i neutrino elektronowe, które jest emitowane. W konsekwencji tej reakcji liczba protonów w jądrze maleje, a liczba neutronów rośnie o 1. Tak więc nowo powstały atom ma również liczbę atomową mniejszą o 1, ale jego masa atomowa pozostaje bez zmian.

20. Reakcje jądrowe

Siły jądrowe - siły, które wiążą ze sobą protony i neutrony w jądrze atomowym. Są siłami przyciągającymi się nukleonów, wymieniając ze sobą mezon. (są większe od sił odpychania elektrostatycznego). Energia wiązania jądra wydziela się kosztem defektu masy. E_w=∆mc²

Reakcje jądrowe polegają na zmianie składu jądra atomowego. W ich wyniku powstają jądra atomowe innych pierwiastków, innych izotopów tego samego pierwiastka lub jądra tego samego izotopu w innym stanie energetycznym.

Reakcje jądrowe można ogólnie podzielić na:

- reakcje syntezy, w których powstają jądra o większej liczbie atomowej,

- reakcje rozpadu, gdy liczba atomowa produktów reakcji jest mniejsza; do reakcji tych zalicza się również rozpad gamma, w którym liczba atomowa pozostaje stała, natomiast zmniejsza się energia jądra.

Energia jądrowa to energia wydzielana podczas przemian jądrowych. Uwalnianie się energii podczas tych przemian związane jest z różnicami w energii wiązania poszczególnych jąder atomowych.

21. Promieniowanie kosmiczne

Promieniowanie kosmiczne jest to promieniowanie docierające do Ziemi z otaczającej ją przestrzeni kosmicznej. Promieniowanie to składa się z protonów - 84%, cząstek alfa - 15%, oraz 1% to jądra innych ciężkich pierwiastków.

10¹² GeV - energia protonów tego promieniowania

4*10² GeV - Tyla najwięcej się udało uzyskać w warunkach laboratoryjnych

Promieniowanie izotopowe nie zależy od warunków atmosferycznych.

Promieniowanie docierające bezpośrednio z przestrzeni kosmicznej nazywamy promieniowaniem kosmicznym pierwotnym. Cząstki docierające do Ziemi w wyniku reakcji promieniowania kosmicznego pierwotnego z jądrami atomów gazów atmosferycznych, to promieniowanie wtórne, które składa się z mezonów.

Jest to promieniowanie jonizujące, bardzo szkodliwe, lecz ochrania nas przed nią atmosfera oraz pole magnetyczne ziemi.

Cząstki promieniowania na biegunach nie są zatrzymywane przez pole magnetyczne i w związku z tym atmosfera silnie się jonizuje przez co powstaje zorza polarna.

Pasy Van Allena - pasy wzmocnionej radiacji, obszar intensywnego promieniowania jonizującego będącego strumieniem cząstek, otaczającego Ziemię. Składa się z naładowanych cząstek o wielkiej energii - głównie elektronów i protonów - schwytanych w pułapkę przez ziemskie pole magnetyczne. Pasy te wyłapują promieniowanie kosmiczne.

22. Budowa ciał stałych

O budowie: - amorficznej (bezpostaciowej) - uporządkowania dalekiego zasięgu nie ma (np. szkło, ceramika, smoła)

- krystalicznej(wysoka symetria w budowie) -uporządkowanie bliskiego i dalekiego zasięgu.

Uporządkowanie dalekiego zasięgu - regularne uporządkowanie cząsteczek, atomów lub jonów w materiałach, występujące w obszarze, którego rozmiar w najdłuższym kierunku jest wielokrotnie większy od rozmiarów porządkujących się cząsteczek.

Ciało krystaliczne - rodzaj ciała stałego, w którym cząsteczki, atomy lub jony nie mają pełnej swobody przemieszczania się w objętości ciała i zajmują ściśle określone miejsca w sieci przestrzennej - mogą jedynie drgać wokół położenia równowagi.

Rodzaje wiązań: - kowalencyjne - w atomach tego samego rodzaju, atomy wymieniają się elektronami z powłoki walencyjnej (wspólnej), tworzą się pary elektronów o przeciwnych spinach antyujemnych,

- jonowe - w atomach różnego typu Na⁺Cl^-

- metaliczne - występuje bezpośrednio między atomami metali, zbliżone do kowalencyjnego ale elektrony się nie łączą

-van derWaalsa-słabe wiązanie,występuje w skroplonych gazach i w gazach dwuatomowych

23. Półprzewodniki

Półprzewodniki są to substancje zachowujące się w pewnych warunkach tak jak dielektryk, czyli przedmiot nie przewodzący prądu elektrycznego, ze względu na brak wolnych elektronów, a w pewnym zakresie półprzewodnik staje się przewodnikiem, czyli posiada małą oporność i wolne elektrony, które umożliwiają przepływ prądu elektrycznego.

Półprzewodniki dzieli się na:

-samoistne(bez domieszek)-koncentracja elektronów i dziur są sobie równe (krzem i german)

-domieszkowe: typu n - z przewagą elektronów w paśmie przewodnictwa i typu p - z przewagą nośników dodatnich (dziur). Dziura - brak elektronu w wiązaniu.

Wzrost temperatury powoduje wzrost nośników co powoduje zwiększenie przewodnictwa.

Rodzaje węgla : grafit - przewodnik, węgiel zwykły - półprzewodnik, diament - izolator

W półprzewodnikach wraz ze wzrostem temperatury przewodnictwo rośnie a w przewodnikach opór rośnie czyli przewodnictwo maleje.

Aby uzyskać półprzewodnik domieszkowy typu n trzeba dodać domieszkę z wyższego pasma przewodnictwa, natomiast dla typu p trzeba dodać domieszkę z poziomu niższego pasma przewodnictwa.

24. Złącze p-n i tranzystor

Złączem p-n nazywane jest złącze dwóch półprzewodników niesamoistnych o różnych typach przewodnictwa: p i n. Jeśli do złącza zostanie przyłożone napięcie zewnętrzne, wówczas równowaga zostanie zaburzona. W zależności od biegunowości napięcia zewnętrznego rozróżnia się dwa rodzaje polaryzacji złącza:

- w kierunku przewodzenia, wówczas dodatni biegun napięcia jest dołączony do obszaru p;

- w kierunku zaporowym, wówczas dodatni biegun napięcia jest dołączany do obszaru n.

Tranzystor - wzmacniacz napięcia i mocy, posiada dwa złącza. Składa się z trzech warstw półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa. Istnieją dwa rodzaje tranzystorów: pnp i npn

Współczynnik wzmocnienia prądowego (α)- stosunek zmian natężenia prądu na złączu kolektorowym do zmian natężenia prądu na złączu emiterowym.

Współczynnik napięcia (K_u) - stosunek spadku napięcia na złączu kolektorowym do spadku napięcia na złączu emiterowym.

Współczynnik wzmocnienia mocy (K_p) - stosunek zmiany mocy na złączu kolektorowym do zmian mocy na złączu emiterowym. K_p = K_u α

9

---