1. Zewnętrzne zjawisko fotoelektr.
Po oświetleniu płytki cynkowej listki wracają do położenia równowagi.
Światło wyrzuca elektrony z metalu.
Przy oświetleniu promieniowaniem podczerwonym zjawisko nie zachodzi.
światło
Zn
2. Fotokomórka
Fotokomórka - bańka szklana opróżniona z powietrza. Część wewn. ściany pokryta jest cienką warstwą metalu stanowiącą katodę. Anoda jest zwykle cienkim drutem zakończonym pętlą.
Ze względu na przerwę między katodą i anodą prąd nie może płynąć. Po oświetleniu katody elektrony wyrzucone z niej przyciągne są przez anodę ->prąd płynie.
K
A
światło
3. Charakterystyka prądowo-napięciowa fotokomórki.
n - liczba elektronów w 1 sekundzie
liczba elekt. Docierających do anody w ciągu sek. nie może przekroczyć liczby elektr. Wyrzuconych w tym czasie z katody.
Przy ujemnym napięciu pole elektry. działa na elektrony siłą skierowana w stronę katody =>hamuje ich ruch.
(…)
Natężenie prądu wynosi 1A, jeżeli ładunek 1C przechodzi przez poprzeczny przekrój przewod w ciągu 1s.
4. Charakterystyka prądowo-napięciowa fotokomórki.
(…)
Praca wykonana przeciw siłom tego pola wynosi:
W=qU
q=e => W=eU
(
)
anodę mogą osiągnać tylko elektrony, których
Przy napięci hamowania do anody dochodzi elektron o maksymalnej en. kinetycznej.
Uh jest niezależne od natężenia promienio. monochromatycznego to samo dotyczy Ekmax
5. Zjawisko fotoelektryczne
Zmieniając długość fali stwierdzamy, że Uh ulega zmianie.
Energia fotonu.
h-stała Pancka
h=6,62*10-34J
Foton w zderzeniu z elektronem przekazuje mu swoją energię samemu znikając. Dzięki tej energii elektron zostaje wyrzucony z metalu. Praca wyjścia W jest to praca, którą elekt. wykonuje by opuścić metal.
Zjawisko fotoel. może zajść jeżeli:
(…)
6. Zjawisko fotoelektryczne
(…)
W -zależy od metalu
Ef=W+Ekmax
7. Pochłanianie promieniowania gamma
Natężenie fali jest to energia padająca w ciągu sekundy na jeden metr kwadrat. powierzchni prostop. do kierunku rozchodzenia się fal.
dN~N
dN~dx
8. Ładowanie kondensatora
indukcja elektroskopu
przy zbliżaniu laski do przewodnika wskazówka elektroskopu wychyla się.
Elektrony zostają przyciągnięte przez laskę - na listkach elektroskopu powstaje nadwyżka ładunku dodatniego.
Zewnętrzna siła elektrostatyczna jest stałą, a wewnętrzna rośnie w miarę separacji ładunków. W stanie równowagi Fz=Fw.
Natężenie pola wewnętrznego jest równe 0
9. Kondensator płaski
elektrony wypływające z ujemnego bieguna źródła gromadzą się na jednej płytce konden. Działają one siłą odpychania na elektrony drugiej płytki, które odpływają do dodatniego bieguna.
W wyniku straty elektronów prawa płytka ładuje się dodatnio.
10. Krzywa ładowania kondensatora
11. Laser (Light Amplification by Stimulated Emission Radiation)
elektron przechodząc z wyższej orbity na niższą traci energię, którą wypromieniowuje w postaci fotonów. En-Ek=hv, n>k
W laserze zachodzą następujące zjawiska:
1) emisja spontaniczna -elektron przebywa w stanie wzbudzonym bardzo krótko, a przechodząc na niższy poziom energetyczny emituje foton.
2) absobcja - foton o energii równej energii przejścia z niższego na wyższy poziom zostaje przez atom pochłonięty, a elektr. przerzucony na wyższą orbitę. Atom zostaje wzbudzony. (…)
12. Laser
(…)
3) istnieją tzw. poziomy energetyczne zwane meta-trwałymi, na których elektron może przebywać (średnio) kilka dni.
Emisja wymuszona może zajść, gdy energia fotonu jest dokładnie równa en. przejścia elektronu z wyższej orbity na niższą.
Ośrodek czynny znajduje się między zwierciadłami całkowicie odbijającymi i częściowo przepuszczającymi.
Rodzaje laserów:
Rubinowy,helowo-neonowy.
Własności światła laserowego:1.równoległe.2.monochromatyczne.3.spójne.4.liniowo.spolaryzowane.
13. Efekt Halla
14. Prawo Ohma
natężenie prądu jest wprostproporcjonalne
do napięcia
Model gazu elektronowego- elektrony swobodne w przewodnikach poruszają się od zderzenia do zderz.
Pole elektryczne w przewodniku:
Siła pola elektrycznego nadaje wszystkim elektronom swobodnym identyczne przyspieszenie. =>uporządkowany ruch ze średnią prędkością dryfu vD
(…)
15. Prawo Ohma
(…)
różniczkowe prawo Ohma:
Prędkość ruchu chaotycznego jest o 10 rzędów większa niż prędk. ruchu uporządkowanego. O czasie przelotu decyduje więc tylko ruch chaotyczny.
20. Praca w polu elektrostatycznym
Praca jaką siła elektryczna wykonuje nad ładunkiem próbnym +q przy jego przejściu A->B
16. Siła elektrodynamiczna
indukcja magnetyczna jest równa jednej Tesli jeżeli na przewodnik o długości 1 metra, przez który płynie prąd 1A działa siła 1N
Reguła lewej dłoni - pole magnetyczne wnika do wnętrza dłoni (N → S)
- cztery palce - kierunek prądu (+→-)
- kciuk - zwrot siły
17. Siła Lorentza
Sła działająca na przewodnik z prądem w polu magnetycznym wiąże się z ruchem uporządkowanym elektronów.
Wniosek: Na ruchomą cząstkę w polu magnetycznym działa siła - siła Lorentza.
Q' - ładunek elektronów przepływających przez poprzeczny przekrój S2
Q - ładunek elektronów zawartych we fragmencie przewodnika o dł. L
F=QvB
na pojedynczą cząstkę:
FL=qvB
(…)
18. Ruch ładunku w polu magnetycznym
(…)
1) α=0 => FL=0
2) α=90° => FL=qvB
siła Lor. Jest w każdym punkcie toru prostopadła do prędkości (podobnie jak siłą dośrodkowa w ruchu po okręgu)
2) =>ruch po okręgu
3)
=>
składowa vII-ruch jednostajny po linii prostej, vI-ruch po okręgu. Złożenie daje ruch po linii śrubowej.
Pole magnetyczny zwojnicy
19. Oscyloskop jest lampą próżniową, której ekran pokryty jest luminoforem świecącym pod wpływem uderzających elektronów. Z ogrzanej katody zachodzi termoemisja elektronów rozpędzonych w polu elektrycznym. Równoległa wiązka przechodzi przez płytki odchylenia pionowego (y) oraz poziomego (x).
Odchylenie poziome
x~Ux
oś x może być uznana za oś czasu, bo plamka świecąca porusza się poziomo ruchem jednostajnym
Do płytek odchylenia pionowego przykładamy badane napięcie. y~f(t)
->Na ekranie obserwujemy zależność napięcia od czasu.
Jeżeli częstotliwość zmian badanego napięcia jest całkowitą wielok. podstawy czasu to krzywa na ekranie jest stożkowa
22. Napięcie
+ -> -
- umowny kierunek prądu
-elektrony płyną w przeciwnym kierunku.
Napięcie między dwoma punktami A, B jest liczbowo równe pracy, jaką pole elektrostat. wykonuje na ładunku próbnym +1C przy przejściu z A do B
21. Energią potencjalna - w danym punkcie pola elektro. nazywamy pracę jaką siła tego pola wykonuje na ładunku próbnym dodatnim przy jego przejściu z tego punktu do nieskończ.
Potencjał w danym punkcie pola wynosi 1V, jeżeli siła pola elektry. na ładunku próbnym +1C przy jego przejściu z tego punktu do nieskończ. wykonuje pracę 1J.
Powierzchnia ekwipotencjalna zawiera punkty o tym samym potencjale.
23. Natężenie Pola
z def.
Wektor natężenia pola elektrostatycznego ma kierunek i zwrot siły działającej na ładunek próbny dodatni.
Związek między natężeniem pola elektrostatycznego a potencjałem
24. Zjawisko termoelektryczne (termoemisja)
W wysokich temperaturach niektóre elektrony mają energię kinetyczną wystarczającą na wykonanie pracy wyjścia. Im wyższa temp. Tym więcej elektronów opuszcza w ciągu sekundy metalu.
Ogrzana katoda do wysokiej temperatu. emituje elektrony, które są przyciągane przez anodę.
Dioda jest lampą elektronową, która miedzy katodą i anodą ma 3 elektrodę, zwaną siatką. Znajdująca się blisko katody.
25. Drgania relaksacyjne
Neonówka ma napięcie zapłonu Uz=110 V oraz napięcia gaśnięcia Ug=84V.
ze względu na bardzo krótki czas rozładowania kondensatora przez neonówkę okres drgań relaksacyjnych jest praktycznie równy czasowi ładowania kondensatora.
T=T2-T1
26. Półprzewodniki
W ciele stałym następuje rozszczepienie poziomów energetycznych na podpoziomy, których ilość jest równa liczbie atomów ×2.
Podpoziomy leżą tak blisko, że mówimy o paśmie energetycznym.
Warunki przewodnictwa w ciałach stałych:
1)muszą istnieć elektrony swobodne (walencyjne)
2)elektrony muszą mieć możliwość zmiany energii
Na podpoziomie mogą wystąpić tylko dwa elektr.
W zerze Kelvina wszystkie podpoziomy pasma walencyjnego są zajęte. Przewodnictwo nie jest zatem możliwe. Materiał jest idealnym izolatorem.
Elektron z atomu B przeszedł na skutek drgań cieplnych do pasma przewodnictwa stając się nośnikiem prądu. Pod wpływem siły pola elektrycznego porusza się w lewo.
27. Półprzewodniki
(…) Atom B po utracie elektronu uzyskał przewagę ładunku dodatniego - powstała dziura.
1elektronowolt to praca jaką pole elektryczne wykona na elektronie przy jego przejściu między punktami o napięciu 1V.
ΔE>3eV - izolator
ΔE<3eV - półprzewodnik
1. Zewnętrzne zjawisko fotoelektr
2. Fotokomórka
3. Charakter. prądowo-napięci. fotokomórki
5. Zjawisko fotoelektryczne
7. Pochłanianie promieniowania gamma
8. Ładowanie kondensatora
9. Kondensator płaski
10. Krzywa ładowania kondensatora
11. Laser
13. Efekt Halla
14. Prawo Ohma
16. Siła elektrodynamiczna
17. Siła Lorentza
18. Ruch ładunku w polu magnetycznym
19. Oscyloskop
20. Praca w polu elektrostatycznym
21. Energia potencjalna ładunku, potencjał
22. Napięcie
23. Natężenie Pola
24. Termo-emisja, trioda.
25. Drgania relaksacyjne
26. Półprzewodniki