I Elementy fizyki cząsteczkowej

Założenia teorii kinetyczno-molekularnej:a) materia ma budowę nieciągłą, składa się z cząsteczek i atomów, b)atomy i cząsteczki są w ciągłym rychu,c) między cząsteczkami i atomami występują wzajemne oddziaływania - siły, d) średnia prędkość cząsteczek zależy od temp. e) wraz ze zmianą stanu skupienia ciała odległość pomiędzy cząstecz. Się zmienia.

Siły Van der Walsa- są to siły międzycząsteczkowe siły grawitacji, siły elektromagnetyczne siły jądrowe. Ich cechą charakterystyczną jest ich szybki zanik wraz ze wzrostem odległości pomiędzy oddziaływującymi na siebie cząsteczkami. Wielkość tych sił ulega zmianie wraz ze wzrostem temp:a) orientacyjne- występują między cząstecz. Polarnymi, b)indukcyjne-występują pomiędzy trwałym dipolem a dipolem indukowanym(wzbudzonym), c) dyspersyjne- występują zawsze bez względu na to czy cząsteczki mają budowę dipolową czy niepolarną.

Przy pewnej odległości siła jest równą 0 nie istnieją oddziaływania między cząst. Jest to stan równowagi układu. Ta odległość odpowiada minimum Ep. Co jest warunkiem trwania układu. Wraz ze wzrostem odległości siły przyciągania gwałtownie rosną co powoduje użycie nadmiaru Ep. Po zwiększeniu do nich międzycząsteczkami, rosną też siły przyciągania które później szybko maleją aż do zera. Równocześnie Ep stopniowo rośnie do swojej minimalnej wartości, rośnie do zera.

Gaz idealny- jest to abstrakcyjny, matematyczny model gazu, spełniający następujące warunki: brak oddziaływań międzycząsteczkowych z wyjątkiem odpychania w momencie zderzeń cząsteczek, objętość cząsteczek jest znikoma w stosunku do objętości gazu ,zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste, cząsteczki znajdują się w ciągłym chaotycznym ruchu.nie ma obj. Przyjmuje obj. Naczynia w którym się znajduje, ruch bezwładny.

Równanie Clapeyrona- pV=nRT. Wzrost ciśnienia powoduje że zmniejszają się odległości między cząsteczkami oraz powoduje pojawienie się oddziaływań międzycząsteczkowych.

Pv=RT- dla 1mola gazu dosk., pV= nRT- dla n moli, pv= const.

Gaz rzeczywisty- gaz, który nie zachowuje się ściśle zgodnie z prawami ustalonymi dla gazu doskonałego. W praktyce są to wszystkie gazy istniejące w realnym świecie, aczkolwiek przybliżenie gazu doskonałego może w wielu warunkach być do nich z powodzeniem zastosowane. Przybliżenie to zawodzi jednak w skrajnych warunkach, oraz gdy istnieje potrzeba dokonania bardzo dokładnych obliczeń w warunkach zbliżonych do normalnych.

Równanie Van der Walsa-(p+a/v²m)(vm-b)=RT [T-temp. bezwzgl., vm-obj. Molowa, a-stan gazu, p-ciśnienie, R-stała gazowa]

2.Gaz - stan skupienia materii, w którym ciało fizyczne łatwo zmienia kształt i zajmuje całą dostępną mu przestrzeń. Właściwości te wynikają z własności cząsteczek, które w fazie gazowej mają pełną swobodę ruchu. Wszystkie one cały czas przemieszczają się w przestrzeni zajmowanej przez gaz i nigdy nie zatrzymują się w jednym miejscu.

Dyfuzja -jest to transportem masy(proces przenoszenia cząst. Jakiejś subst od miejsca o większym stężeniu do miejsca o mniejszym) dyfuzja zachodzi gdy jest różnica gęstości gazów.(
)- wpół. Dyfuzji zależy od rodzaju cieczy temp., ciśnienia.

∆M=-D∆ρ/∆x ∆s∆t

- prawo Ficka- zwrot gradiantu stężeń jest przeciwny do kierunku stężenia subst.C1>C2

p=
współ. Przepuszczalności dla danej subst.

Lepkość, (tarcie wewnętrzne) - właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia.Siła lepkości jest proporcjonalna do pow. Warstw i radientu prędkości. Współ. lepkościJest to stosunek siły do gradiantu.Jest liczbowo równy sile lepkości działającej, przyłożonej do pow. Przy jednostkowym gradiancie prędkości. Współ lepkości dla cieczy maleje wraz ze wzrostem temp.

Wzór:

3.Przemiany Fazowe: a) topnienie- przemiana ciała stałego w ciecz dot. Tylko ciał krystalicznych ∆t= const., zmniejsza się ogj. Zmniejszają się odległości między cząst. Burzenie sieci krystalicznej. Podczas topnienie zmienia się objętość. Ciepło topnienia- jest to ilość ciepła potrzebna do stopienia 1kg ciała. Λ=Q/m[J/kg].b) parowanie-wychodzenie ponad pow. Cieczy. Aby cząst. Mogły unieść się ku górze muszą pokonać siły spójnośći, napięcie pow., ciśnienie atmosferyczne. Proces przechodzenia z fazy ciekłej w faze gazową.

c) sublimacja- (lód w parę) proces przejścia subst. Ze stanu stałego w stan gazowy z pominięciem stanu ciekłego.d) wrzenie- zjawisko przemiany cieczy w gaz, ciśnienie pary nasyconej w pęcherzykach = energii zew.. Temp. wrzenia zależy od ciśnienia

Wykres charakt. Dla wody:

Para- stan materii powyżej temp. krytycznej.

Warunki skraplania gazu: a) izotermiczne zmniejszenie obj, b) izohoryczne oziębienie, c) izobaryczne obniżenie temp. d) adiabatyczne rozprężenie

Izoterma gazu:

p-f (v) T= const. T=const- izotermiczne, P=const-izobaryczne, V=const-izohoruczne

T4>T1

Powyżej Tk -gaz, poniżej para

4Zjawiska powierzchniowe w cieczach:

W cieczy działają siły:na cząsteczkę działają siły spójności których sfera działania znajduje się w cieczy, równoważą się i ich wypadkowa równa się zeru, na cząsteczkę w całej warstwie pow. O grubości r działają niezrównoważone siły międzycząsteczkowe skierowane do wnętrza cieczy. W polu ich działania cząsteczki mają energię potencjalną, na cząsteczki cieczy znajdujące się na pow, cieczy swobodnej cieczy działają niezrównoważone siły międzycząsteczkowe, których wypadkowa jest skierowana prostopadle do pow. Cieczy i ma zwrot do wnętrza cieczy.

napięcie pow.-im dłuższa jest krawędź do której prostopadle działa siła rozciągająca tym większej siły trzeba użyć do rozerwania błony powierzchniowej siła ta jest wprost proporcjonalna do długości krawędzi błony powierzchniowej.F=δL Zjawisko nap. Pow.- przedstawia siłę działającą stycznie do pow. Cieczy a prostopadle do krawędzi błony pow., przypadającej na jednostkę długośći tej krawędzi. Współ. nap. Pow-stosunek siły napięcia pow. Do długości brzegu pow. Swobodnej cieczy.δ=F/L, zalezy od rodzaju cieczy, temperatury, rodzaju rozpuszczonej subst., i jesj stężenia. Współ nap. Pow.- równa się stosunkowi pracy jaką należy wykonać aby zwiększyć pow swobodną cieczy do przyrostu tej pow.δ=W/∆a.

ciśnienie pod pow. cieczy(równanie la placea)-ciśnienie pod piw. Cieczy na zakrzywionej( wklęsłej lub wypukłej) pow. Cieczy można wyrazić wzorem:

p=p₀+δ(1/R₁+1/R₂). Jednak jeśli pow jest kulista:p=p₀+2δ/R

Włoskowatość-podniesienie się poziomu cieczy zwilżającej w rurkach włoskowatych( gdy siły przylegania między cząst. Ścian naczynia są większe od sił spójności następuje podniesienie się poziomu cieczy).W kapilarze o promieniu r zanurzonej w cieczy zwilżającej pow. Cieczy utworzy menisk wklęsły o promieniu R. ciecz w kapilarze podniesie się na taką wysokość przy której podciśnienie zrównoważy się z ciśnieniem hydrostatycznym słupka cieczy. Rurki włoskowate- im mniejszy przekrój cieczy tym wyżej podniesie się poziom cieczy. Jest to wynikiem oddziaływania między wodą a ściankami naczynia oraz działaniem nap. Pow w mienisku hpg-2δ/r

Hydrostatyka:

Statyka płynów-dział mechaniki płynów zajmujący się płynami nie poruszającymi się.

Element płynu - niewielka część płynu. Jest to objętość płynu na tyle mała, by można było przyjąć iż wszystkie własności płynu są w niej jednakowe, a jednocześnie na tyle duża, by można było stosować metody statystyczne (wobec chaotycznego ruchu molekuł) do ich wyznaczania.

Płyn-to każda substancja, która może płynąć, lecz nie ma określonego kształtu(postaci). Ciecz przyjmuje kształt określonego naczynia, do którego jest wlewana. Ciecz ma powierzchnię swobodną.

Ze względu na charakter zależności naprężeń ścinających i szybkości ścinania wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje płynów:

płyny anizotropowe (ciekłe kryształy)

płyny izotropowe (pozostałe)

Ciecz doskonała-cechuje ja brak lepkości, ściśliwości, rozszerzalności cieplnej i napięć powierzchniowych. Ma stałą gęstość niezależną od temperatury i ciśnienia.

Napór hydrostatyczny- Wypadkowa siła jaką wywiera płyn znajdujący się w stanie równowagi (względnego spoczynku) na ściankę układu lub inną dowolną powierzchnię stykającą się z płynem.

Ciśnienie hydrostatyczne- ciśnienie, jakie wywiera na otaczające ciała ciecz niebędąca w ruchu dzięki jej ciężarowi. Wzór: p=hgρ gdzie: ρ- gęstość cieczy

h- głębokość zanurzenia w cieczy

g- przyspieszenie ziemskie

Siły działające w płynach:

Siły masowe-siły działające na całą masę płynu i są proporcjonalne do tej masy. Do sił masowych dolicza się bezwładność i ciężkość.Siły powierzchniowe-działają na powierzchnie ograniczające części np. parcie cieczy na ściankę zbiornika, siła wyporu unosząca ciało.Ciśnienie to wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:

gdzie: p - ciśnienie (Pa),

Fn - składowa siły prostopadła do powierzchni (N),

S - powierzchnia (m²).

Prawa:

Prawo Eulera - wartość ciśnienia nie zależy od orientacji (położenia) elementu.

powierzchniowego, do którego „wektor” ciśnienia jest prostopadły.

Liczba Eulera - w hydrodynamice wielkość bezwymiarowa określona wzorem:

gdzie: Δp - różnica ciśnienia w dwóch charakterystycznych punkatach przepływu

ρ - gęstość płynu

v - prędkość przepływu

Prawo Archimedesa- na ciało zanurzone w płynie działa skierowana ku górze siła wyporu, wartość siły jest równa ciężarowi wypartej cieczy(gazu).

Prawo Pascala - jeżeli na płyn (ciecz lub gaz) w zbiorniku zamkniętym wywierane jest ciśnienie zewnętrzne, to ciśnienie wewnątrz zbiornika jest wszędzie jednakowe i równe ciśnieniu zewnętrznemu. Wersja uproszczona: Ciśnienie zewnętrzne wywierane na ciecz lub gaz znajdujące się w naczyniu zamkniętym rozchodzi się jednakowo we wszystkich kierunkach.

P=P₂-P₁= -ρg(h₂ - h₁)

Gdzie: ρ (ro) to gęstość płynu,

g to przyspieszenie ziemskie,

h₁, h₂ to wysokości.

Dynamika płynów to dział mechaniki płynów zajmujący się ruchem płynu (czyli cieczy lub gazu), a w szczególności siłami powodującymi ten ruch.

przepływ stacjonarny (ustalony)- przepływ w każdym punkcie obszaru zajętego przez ciecz nie zmienia się w czasie.

Linia Prądu-wektorowe linie pola prędkości, które przebiegają w ten sposób, że wektory prędkości wszystkich elementów płynu położonych na tej linii w danej chwili są do tej linii styczne.

Natężenie przepływu - miara ilości płynu, substancji, mieszaniny, przepływającego przez wyodrębnioną przestrzeń, obszar lub poprzeczny przekrój w jednostce czasu.

gdzie: p1 i p2-ciśnienie statyczne wkońcach przewodu

r- promień przewodu

l- długość przewodu

η- współczynnik lepkości dynamicznej cieczy

υ -objętość przepływającej cieczy

t- czas przepływu

Prędkość przepływu

po przekształceniu:

w ustalonych warunkach fizycznych
, więc:

Prawo ciągłości strugi wyraża zasadę że przy przepływie stacjonarnym masa cieczy(M1,M2,….Mn) przepływająca w jednostce czasu przez dowolny przekrój poprzeczny(S1,S2,….Sn)przewodu jest wielkością stałą:

M1=M2=….Mn=const

Przy gęstości cieczy niezmieniającej się w czasie przepływu prawo ciągłości strugi wyraża związek między prędkością przepływu i przekrojem przewodu.S1v1= S2v2= const

Prawo Bernoulliego- odnosi się do cieczy idealnej i wyraża zasadę zachowania energii dla układu otwartego. Jest to zmiana energii kinetycznej ΔEk i potencjalnej ΔEp przepływającej objętości cieczy (jeżeli przewód jest nachylony do poziomu pod pewnym kątem) lub tylko kinetycznej(dla przewodu poziomego) jest równa pracy W ciśnień p1 i p2.

ΔEk+ΔEp=W

Dalej równanie Bernoulliego przyjmuje postać:

Gdzie: ρ-gęstość cieczy, g- przyspieszenie ziemskie.

Istnieją 3 interpretacje równania Bernoulliego:

1. ciśnieniowa:

1/2ρν²- ciśnienie dynamiczne(ciśnienie spowodowane parciem przepływającej cieczy na ciało stałe znajdujące się w niej)

ρgh- ciśnienie hydrostatyczne(ciśnienie spowodowane przyciąganiem ziemskim)

p- ciśnienie statyczne(ciśnienie panujące między elementami cieczy)

2) energetyczna:

1/2ρν²- en kinetyczna właściwa(odniesiona do jednostki objętości cieczy)

ρgh- en potencjalna właściwa w polu sił ciężkości

p- en potencjalna właściwa w polu sił pochodzących od ciśnienia statycznego

3)wysokościowa:

Dzieląc powyższe równanie przez ciężar właściwy(γ=ρg) otrzymamy:

gdzie:

ν²/2g- wysokość prędkości(wysokość, z której ciało swobodnie spadając uzyska prędkość ν)

h- wysokość niwelacyjna(wysokość położenia danego punktu na linii prądu względem danego punktu odniesienia)

p/γ-wysokość ciśnieniowa(wysokość pionowego słupa cieczy o ciężarze właściwym γ, w którym przy podstawie panuje ciśnienie p)

W cieczy płynącej przez przewód poziomy ciśnienie hydrostatyczne jest stałe i równanie przyjmuje prostszą postać:

Ciecz rzeczywista - model płynu, który w odróżnieniu od płynu doskonałego pod wpływem działania siły zewnętrznej może zmienić swoją objętość (ściśliwość), a płynięcie wywołuje opór wewnętrzny (lepkość).

Siły lepkości- siły tarcia wewnętrznego(pomiędzy sąsiadującymi warstwami cieczy) powstają na skutek przemieszczania się, przemieszczania warstw cieczy.

Newton określił wartość liczbową sił lepkości następująco:

Działanie siły lepkości F stycznie do powierzchni S rozgraniczającej warstwy cieczy jest przyczyną powstawania w cieczy wewnętrznego naprężenia (ciśnienia) stycznego τ.

Ciecze spełniające równanie Newtona, czyli takie, dla których współczynnik lepkości nie zależy od prędkości ruchu cieczy nazywamy cieczami newtonowskimi. Natomiast ciecze dla których współczynnik lepkości zależy od prędkości ruchu cieczy nazywamy cieczami nienewtonowskimi.

Współczynnik lepkości dynamicznej:

Współczynnik lepkości kinematycznej: stosunek lepkości dynamicznej do gęstości cieczy.

Ruch laminarny- uwarstwiony ruch płynu, w którym można wyodrębnić przesuwające się względem siebie warstwy cieczy.

Ruch turbulentny-występowanie wyraźnych poprzecznych ruchów cząstek cieczy.

Równanie Poiseuille'a:

Gdzie:

ω- objętość cieczy wypływającej w ciągu 1s

η_c- współczynnik lepkości dynamicznej cieczy

r- promień kapilary

L- długość kapilary

-różnica ciśnień w końcach rurki

Liczba Reynoldsa: wartość liczbowa określa charakter ruchu cieczy. Graniczna jej wartość wynosi około 2300. Można ją uważać za wielkość charakteryzującą stosunek sił bezwładności do sił lepkości.

Przy prędkościach mniejszych od v_g przepływ będzie miał zawsze charakter laminarny, natomiast przy prędkościach większych od v_g ruch będzie turbulentny. Przy ustalonym przekroju przewodu ruch turbulentny rozwinie się przy wyższej wart v_g w cieczy o większym kinetycznym współczynniku lepkości

. Otrzymamy więc:

Do proporcjonalności wprowadzamy liczbę niemianowaną, zwaną liczbą Reynoldsa, dla której wartość liczbowa określa charakter ruchu cieczy. Dla prędkości granicznej będzie to wartość graniczna Liczby Reynoldsa (Re_g).

Dla wart Re<Re_g uzyskuje się ruch laminarny, natomiast dla wart Re>Re_g ruch jest turbulentny.

Przekształcając wcześniejszy wzór otrzymuje się:

Drgania i fale

Drgania-zjawiska, w których coś się powtarza, są to zjawiska, w których parametry opisujące to zjawisko przyjmują co pewien przedzial czasu takie same wartości lub zbliżone.

Drgania dzielimy na:

a) mechaniczne-wychylenie x, prędkość drgań v, i przyśpieszenia a

b)elektromagnetyczne-natężenie pola elektrycznego
, natężenie pola magnetycznego
.

Drgania te opisane są funkcjami trygonometrycznymi sinus lub cosinus.

Drgania można nazwać ruchem harmonicznymi.

Drgania własne- nie wyst w przyrodzie, odbywają się tylko dzięki sile sprężystości.

Ciężarek o masie m na sprężynie

ad A- sprężyna zwolniona

Ad B- sprężyna ściśnięta

Ad C- rozciągnięta sprężyna. Fs- siła sprężystości(siła przekory) Fs=-kx - siła sprężystości jest proporcjonalna do wychylenia o przeciwnym zwrocie.Wychylenie punktu materialnego przechodzi w sinusoidę.

Równanie drgań własnych: w ruchu harmonicznym, przyśpieszenie jest wprost proporcjonalne do wychylenia.

Ek ruchu drgającego

Ep_{sprężystości} ruchu drgającego

Ec energia całkowita ciała poruszającego się ruchem drgającym:

Objaśnienia:

=(
) - częstość kołowa

x - wychylenie

A - amplituda(max wychylenie położenia równowagi)

T - okres drgań

k - współczynnik hamujący.

Drgania rzeczywiste tłumione:

Wywołują je siły tłumiące

Fs=-kx siła sprężystości

Ft~ -v siła tłumienia jest proporcjonalna do prędkości i ma zwrot przeciwny

Ft= -bv b-stała tłumienia

Fs+Ft=F

ma=Fs+Ft II zasada dynamiki Newtona

ma=-kx-bv

ma+kx+bv=0 podstawiamy a=
i

m
+b
+kx=0 /:m

+

+
x=0
=
i
=2σ

+2σ
+
x=0 - Równanie różniczkowe drgań tłumionych

- rozwiązanie tego równania (e- maxymalne pierwotne wychylenie)

, e - 2,72…

A=
- amplituda

Wykresu amplitudy w czasie i wychylenia w czasie nie ma wiec proszę to uzupełnic na własną rękę.

Przybliżenie drgań własnych do drgań tłumionych:

Logarytmiczny dekrement tłumienia

- stała tłumienia szybkość zanikań w czasie 1s.

2

W miarę upływu czasu dekrement maleje. Siła wymuszająca-podtrzymuje siły żeby nie wygasły.

Drgania wymuszone

Fs=-kx , Ft= -bv

F=
- siła wymuszająca [Ω-pulsacja siły wymuszającej]

ma=Fs+Ft+F

ma+kx+bv=

m
+b
+kx =
/:m

+

+
x=

Równanie różniczkowe drgań tłumionych wymuszonych:

+2σ
+
x=

Rozwiązanie równania

x=BcosΩt B - amplituda drgań tłumionych wymuszonych

Drgania tłumione wymuszone odbywają się z częstotliwością(pulsacją) siły wymuszającej.

- pulsacja czynnika wymuszonego

- pulsacja ciała prawionego w ruch

Rezonans:

Zakładamy że nie ma tłumienia:

δ=0 to wtedy:

- częstotliwość rezonansowa kiedy nie możemy pominąć drgań tłumienia.

Rezonans- zachodzi pulsacja czynnika wymuszającego jest równa pulsacji drgań własnych. W wyniku tego uzyskuje się duży wzrost amplitudy drgań.

δ=0

Fale:

Ruch falowy- rozchodzenie się energii ruchu drgającego w ośrodku i transport energii drgań bez transportu masy.

Długość fali- jest to odległość na jaką przemieści się czoło fali w czasie okresu T.

Ruch falowy- rozchodzenie się zaburzenia stanu ośrodka materialnego, któremu towarzyszy przenoszenie energii od źródła fali w przestrzeń.

Równanie fali

=

-
=2π /:2π

-
=1 /*vT

=vT vT=λ

-najmniejsza odległość między punktami, które mają równe wychylenie.

=ω
=k- liczba falowa

-równanie fali

Fala akustyczna- fala materialna podłużna do rozchodzenia fali musi być ośrodek materialny, fala nie rozchodzie się w próżni. Ma prędkość w powietrzu 330m/s, a w wodzie 1400m/s.

Natężenie fali- jest to energia przenoszona w czasie 1s przez pow 1m² ustawioną prostopadle do kierunku przenoszenia…….

W=wat

…… zależy więc od amplitudy drgań, im większa jest amplituda tym mniejsze jest nat fali.

Poziom natężenia dźwięków.

gdzie:I=10^-11W/m2, to

Poziom ciśnienia akustycznego

gdzie: p₀=2*10^-5 Pa(faza którą słyszymy)

Hałas- poj subiektywne, zależy od osobowości człowieka. Głównym źródłem hałasu jest głośna muzyka, środki komunikacyjne np:

-samochód ciężarowy(80-95dB)

-autobus(80-90dB)

-mercedes(77dB)

Skutki hałasu zależą od: czasu powtarzania, natężenia. Hałas powoduje bezsenność, bóle głowy.

Ultradźwięki v>20000Hz są wytwarzane i odbierane przez zwierzęta.

Zastosowanie:

-echolokacja- namierzanie obiektów w pewnej odległości

-echosondy- do opisywania kształtów i głębokości zbiorników wodnych

-defektroskopia- badanie defektów materiałów

-do obróbki materiałów

Infradźwięki- v<20Hz nie słyszymy ich powstają przy dużych przyrządów. Towarzyszą zjawiskom atmosferycznym(burza, trzęsienie ziemi, wodospady)

Wpływ na organizm człowieka:szybkie zmęczenie, bóle i zawroty głowy, uczucie chwiania się skłonność do omdleń, wybuchowość, wrażliwość stany lękowe już rzedziej.

Efekt piezoelektryczny- zjawisko fizyczne polegające na mechanicznej deformacji kryształu pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego (zjawisko piezoelektryczne odwrotne), a także: na powstawaniu na przeciwległych ścianach kryształów ładunków elektrycznych przeciwnego znaku w wyniku deformacji kryształu (zjawisko piezoelektryczne proste). Piezoelektryczność występuje w tych kryształach, które nie mają swojego środka symetrii, np. w kryształach kwarcu. Materiały takie nazywane są piezoelektrykami.

Kryształ kwarcu: kwarc jest niezwykły wyróżniamy w nim oś optyczną, mechaniczną, elektryczną.

optyczna Y- oś mechaniczna X-oś elektryczna

jeżeli z kwarcu wytniemy płytkę, o po nacisku płytka ta staje się cieńsza ale szersza. Nacisk sprawia, że jest w niej pole(prosty efekt piezoelektryczny).

przy rozciąganiu jest ładunek ujemny i dodatni.

Degradacja ulega podczas odwrotnego efektu piezoelektrycznego.

Częstość drgań własnych płytki można zapisać:

gdzie: lx- grubość płytki wzdłuż osi x

Ex- moduł Younga wzdłuż osi x

ρ- gęstość płytki

Fala elektromagnetyczna- rozchodzenie się w przestrzeni wzajemnie indukowanych pól elektrycznych i magnetycznych o wzajemnym natężeniu. Źródłem fali jest ładunek elektryczny poruszający się ruchem zmiennym. Mają ja ciała o temp wyższej niż 0stopni.Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodząc się objawia swe własności falowe zachowując się jak każda fala, ulega interferencji, dyfrakcji, spełnia prawo odbicia i załamania.Rozchodzenie się fali w ośrodkach silnie zależy od ośrodków oraz częstotliwości fali. Fala rozchodząc się w ośrodku pobudza do drgań cząsteczki, atomy i elektrony zawarte w ośrodku, które są źródłami fal wtórnych, zmieniając tym samym warunki rozchodzenia się fali w stosunku do próżni.Powstawanie i pochłanianie promieniowania elektromagnetycznego wiąże się ze zmianą ruchu ładunku elektrycznego.Własności promieniowania elektromagnetycznego silnie zależą od długości fali (częstotliwości promieniowania) i dlatego dokonano podziału promieniowania elektromagnetycznego ze względu na jego częstotliwość.

Widmo fal elektro magnetycznych:

Pasmo Długość	[m]
Fale radiowe	>10^4
Mikrofale	10^4 - 3*10^-1
Podczerwień	7*10^-7 - 2*10^-3
Światło widzialne	4*10^-7 - 7*10^-7
Ultrafiolet	4*10^-7 - 10^-8
Promieniowanie rentgenowskie	10^-13 - 5*10^-8
Promieniowanie gamma	<10

Fala elektromagnetyczna rozchodzi się w próżni i jest to prędkość graniczna w przyrodzie
ε₀- przenikalność elektryczna próżni

μ₀- przenikalność magnetyczna próżni

ε_r- względna przenikalność elektryczna próżni

μ_r- względna przenikalność magnetyczna próżni

Współczynnik załamania (współczynnik refrakcji) - wielkość charakteryzująca zjawisko fizyczne załamania fali elektromagnetycznej, zwykle światła, występujący w prawie Snelliusa(stosunek sinusa kata padania do sinusa kąta załamania
). Współczynnik załamania pozwala określić kierunek biegu promieni załamanych. Współczynnik zależy od materiałów, a dla danych materiałów także od długości fali. Dla materiałów dwójłomnych zależy też od kąta padania i polaryzacji światła, określa się wówczas współczynnik dla składowej normalnej i anormalnej.

Wyróżnia się:

bezwzględny współczynnik załamania - równy stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości fazowej fali w danym ośrodku

względny współczynnik załamania - równy ilorazowi bezwzględnych współczynników załamania dwóch ośrodków.
.

Dyspersja-zależność współczynnika załamania od częstotliwości.

IV

Kryterium Rayleigha - obrazy dwóch leżących blisko siebie oddzielonych punków świecących można uważać jeszcze za rozdzielone, jeżeli środek głównego maksimum dyfrakcyjnego jednego z nich leży w pierwszym minimum dyfrakcyjnym drugiego.

Zdolność rozdzielcza mikroskopu - odwrotność odległości dwóch punktów, które są widziane w okularze oddzielnie. Informuje ile elementów możemy zobaczyć oddzielnie na jednostce długości. ¹/_d = sin ^α/_λ.

Mikroskop elektronowy - mikroskop wykorzystujący do obrazowania wiązkę elektronów, który pozwala na dostrzeganie obiektów nawet milion razy cieńszych niż ludzki włos (0,1 nm). Mikroskop elektronowy pozwala badać strukturę materii na poziomie atomowym. Dzięki niemu możliwa jest obserwacja organelli komórkowych i wirusów. Próbka znajduje się w próżni i najczęściej jest pokrywana warstewką metalu. Wiązka elektronów przemiata badany obiekt i trafia do detektorów. Urządzenia elektroniczne odtwarzają na podstawie zmierzonych sygnałów obraz badanej próbki. Pierwszy mikroskop elektronowy skonstruował w 1931 roku Ernst Ruska razem z Maksem Knollem w Berlinie.

Polaryzacja - zjawisko charakterystyczne dla fali poprzecznej. Fala spolaryzowana oscyluje tylko w pewnym wybranym kierunku (jest uporządkowana). Jeśli drgania wektora świetlnego drgają tylko w jednej płaszczyźnie, światło takie nazywamy światłem spolaryzowanym liniowo (płasko). Jeśli koniec wektora świetlnego zatacza okrąg - światło spolaryzowane kołowo (w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara - prawostronnie, lub przeciwnym - lewostronnie).

Dwójłomność kryształów - zjawisko polegające na tym, że promień świetlny rozdziela się na dwa promienie. Oba promienie są liniowo spolaryzowane, lecz w kierunkach do siebie prostopadłych. Zjawisko wynika z faktu, że substancja jest anizotropowa, co oznacza że współczynniki przenikalności elektrycznej ε i wynikająca z niego prędkość światła, a co za tym idzie współczynnik załamania światła, w krysztale zależą od kierunku drgań pola elektrycznego fali elektromagnetycznej (polaryzacji fali). W krysztale takim istnieje oś optyczna, jest to kierunek w którym światło biegnąc nie rozdziela się na dwa promienie, ponieważ prędkość światła jest taka sama dla wszystkich możliwych polaryzacji fali biegnącej w tym kierunku. Kierunek tej osi nie zależy od kształtu kryształu. Istnieją kryształy jedno i dwuosiowe. Wprowadza się pojęcie: płaszczyzna główna, jest to płaszczyzna przechodząca przez dany promień światła i przecinającą go oś optyczną. Innymi słowy jest to płaszczyzna wyznaczona przez dwie proste - zawierającą promień światła oraz oś optyczną.

Kwantowa teoria promieniowania - energia promieniowania jest sumą bardzo małych porcji energii zwanych kwantami energii, czyli fotonami. Wartość energii fotonu jest określana częstotliwością promieniowania. Energia fotonu = hv. Gdzie h - stała Plancka (6,62 x 10^-34 [J x s]. Charakter kwantowy przejawia się, gdy rozpatrujemy zjawiska na poziomie molekularnym, czyli analizujemy oddziaływanie światła z poszczególnymi cząsteczkami substancji.

Absorpcja światła - proces pochłaniania energii fali przez ciało. W procesie absorpcji światło zachowuje się jak cząstka elementarna i może być pochłaniane tylko w porcjach zależnych od częstotliwości światła. Kwant energii fali przenoszony jest przez foton, który zderza się z cząstka, np. elektronem, czy jądrem atomowym. Cząstka pochłania zawsze całą energię fotonu i tylko wtedy, gdy pozwalają jej na to jej dopuszczalne stany kwantowe.

W wyniku absorpcji światła przechodzącego przez substancje (np. gaz) z widma światła zostają usunięte pochłaniane częstotliwości, na tej podstawie można stwierdzić przez jakie substancje przechodziło światło. Zjawisko to służy np.: do badania składu chemicznego mieszanin, związków chemicznych, jest to spektroskopia absorpcyjna.

Barwy ciał: barwa biała - barwnik odbija wszystkie długości fal, czarne - barwnik pochłania wszystkie długości fal, szary - wszystkie długości fal są jednakowo pochłaniane, niebieski - barwnik pochłania wszystkie długości fal, oprócz niebieskiej.

---