TERMIN 2

1. Niepewności

Np:

Wartość średnia:

Odchylenie standardowe:

L=(750,4+1,2) [mm]

2. Zdefiniować i przedstawić na wykresie wektory prędkości chwilowej i przyspieszenia chwilowego (prędkości średniej i przyspieszenia średniego).

Prędkość:

Rys.

Prędkość średnia (V_śr) - wartość zmiany położenia podzielona przez czas: V_śr=Dr/Dt; prędkość jest wielkością wektorową opisującą zmianę położenia wektroa w czasie. Mierzona jest w metrach na sekundę (m/s).

- wektor prędkości średniej

Prędkość chwilowa (V) - stosunek wektora przemieszczenia Dr zaistniałego w nieskończenie krótkim przedziale czasu Dt: V=Dr/Dt, gdzie Dt -> 0

- wektor prędkości chwilowej

- długość wektora

Przyspieszenie:

Rys.

Przyśpieszenie średnie (a_śr) - jest to wielkość fizyczna równa stosunkowi przyrostu prędkości DV do czasu, w którym ten przyrost nastąpił: a=DV/Dt

- wektor przyspieszenia średniego

Przyśpieszenie chwilowe (a) - stosunek zmiany prędkości zaistniałej w nieskończenie krótkim przedziale czasu do tego przedziału czasu: a=V/t dla t dążącego do zera (t -> 0).

- wektor przyspieszenia chwilowego

3. Opisać i podać przykład zasady zachowania pędu ( momentu pędu).

Pęd:

Jednorodność przestrzeni, czyli niezmienniczość względem przesunięcia tzn. suma pędów p_i=m_iv_i wszystkich ciał w układzie jest stała (gdzie m_i- masa i-tego ciała, v_i- prędkość i-tego ciała). Np. obrót wiatraczka.

Moment pędu:

Izotropowość przestrzeni czyli niezmienniczość względem obrotu przestrzennego tzn. suma momentów pędu L_i=r_i x p_i wszystkich ciał w układzie jest stała (gdzie p_i- pęd i-tego ciała, r_i- wektor wodzący i-tego ciała, x - iloczyn wektorowy). Np. utrzymanie równowagi przez akrobatę na linie, baletnica przyspieszająca swój ruch obrotowy w trakcie piruetu przez zbliżanie swoich rąk do osi symetrii ciała

4. Zdefiniować i opisać dyfrakcję (dyspersję).

Dyfrakcja:

W naszym sensie- zespól zjawisk następujących podczas rozchodzenia się fal w ośrodkach niejednorodnych. W innym znaczeniu, dyfrakcja- występuje podczas rozchodzenia się fal lokalnych płaskich w ośrodku jednorodnym. W wyniku dyfrakcji mogą pojawić się rożne kierunki rozchodzenie się fal. Dyfrakcja dotyczy wszystkich rodzajów fal

Rys.

Dyspersja:

-Zależność prędkości fazowej fal harmonicznych od ich długości fali. Zjawisko to obserwuje się w przypadku rozchodzenia się fal w takim ośrodku, którego właściwości zależą od długości fali.
- związek dyspersyjny.

5. Zdefiniować i opisać prędkość fazową fali (prędkość grupową fali).

Prędkość fazowa fali:

- prędkość z jaką przemieszcza się w przestrzeni faza monochromatycznej (nieskończonej) fali sinusoidalnej.
/

- prędkość fazowa

Rozprzestrzenianie się fal w różnych ośrodkach jest różne dla różnych częstotliwości, dlatego jest to wielkość wystarczająca do opisu rozprzestrzeniania się tylko fal monochromatycznych.

Prędkość grupowa fali:

-prędkość przemieszczania się tzw. pakietu falowego powstałego w wyniku nałożenia się fal harmonicznych (monochromatycznych) o zbliżonych częstościach (np. huku, dudnień, sygnałów świetlnych); między prędkością grupową v_g i prędkością fazową v_f zachodzi związekλ;
.W ośr. niedyspersyjnych, w których prędkość fazowa nie zależy od długości fali (dv_f/d λ=0), prędkość grupowa równa się prędkości fazowej (v_g = v_f ); wg teorii względności prędkość grupowa nie może przekroczyć prędkości światła c w próżni; jeśli nie występuje pochłanianie, prędkość grupowa jest równa prędkości propagacji energii fali.

- prędkość grupowa

6. Zdefiniować i opisać zjawisko załamania (odbicia) fali.

Odbicie:

Zmiana kierunku rozchodzenia się fali w tym samym ośrodku.

Prawo odbicia

Fala Fala

padająca

odbita

- kąt padania

- kąt odbicia

Kąt padania równa się kątowi odbicia i oba leżą w tej samej płaszczyźnie.
=

Rodzaje odbicia:

Odbicie regularne odbicie rozproszone, wiązka padająca

Wiązka padająca i odbita jest równoległa, a odbita jest wiązką rozproszoną

jest równoległa

Efekty odbicia fal: echo, pogłos, widzenie przedmiotów

Wykorzystanie: sonar, zwierciadła, radar

Załamanie:

-zmiana kierunku rozchodzenia się fali przy przejściu do innego ośrodka. Zmienia się prędkość i długość, stałe pozostają okres i częstotliwość; zwane jest prawem Snelliusa

- kąt padania
β - kąt załamania
V₁ - prędkość światła w ośrodku 1
V₂ - prędkość światła w ośrodku 2

n₁₂ - współczynnik załamania (względny) ośrodka 2 względem ośrodka 1

Iloraz sinusów kąta padania do kąta jest wielkością stałą i nosi nazwę współczynnika załamania ośrodka 2 względem 1.

Dla fal elektromagnetycznych im gęstszy ośrodek tym prędkość fali jest mniejsza, dla fal akustycznych im gęstszy ośrodek tym prędkość większa.

7. Określić kierunek, zwrot i wartość siły działającej na elektron (cząstkę alfa) w polu elektrycznym

Alfa - dodatni ładunek

Beta (elektron) - ujemny ładunek

Siła Lorentza:

W polu elektrycznym
; w polu magnetycznym

q - ładunek dodatni

w polu elektrycznym

- działa zawsze gdy
i

-

-zwrot zalezy od

(gdy jest to cząstka (-)beta to działa przeciwnie do do kierunku linii sił pola)

ładunek w p. elektrycz. Porusza się ruchem jednostajnie przyspieszonym.

w polu magnetycznym

- działa tylko na poruszający się ładunek

- siła ta jest
prostopadle do
i
prostopadle do

-zwrot określony przez
oraz znak ładunku

a)

b)

= max

Indukcja B prostopadła do kartki

8. Określić jak będzie działać siła Coriolisa na półkuli północnej na ciało poruszające się z północy na południe (z południa na północ)?

Efekt Coriolisa jest to efekt występujący w obracających się układach odniesienia. Polega ona na zaburzeniu toru ciał poruszających się w takim układzie. Zaburzenie to zdaje się być wywołane jakąś siłą (dlatego efekt Coriolisa nazywany jest najczęściej siłami Coriolisa), w rzeczywistości jest jednak spowodowany ruchem układu odniesienia.

Oznaczenia: m - masa ciała, v - jego prędkość, ω - prędkość kątowa układu, natomiast
- iloczyn wektorowy.

Efekt Coriolisa jest widoczny również na powierzchni Ziemi. Jak wynika ze wzoru - efekty Coriolisa są wprost proporcjonalne do masy i prędkości ciała, są także większe kiedy ciało jest bliżej bieguna, a na Równiku nie występują. Na północ od Równika powodują zbaczanie poruszających się obiektów w prawo, a na południe - w lewo.

Efekt ten nie jest zazwyczaj odczuwalny, objawia się jedynie przy długotrwałych procesach lub działa na poruszające się bardzo swobodnie ciała. A oto przykłady jego wpływu:

- na półkuli północnej wiatr ma tendencję do skręcania w prawo, a na południowej - w lewo;

- na półkuli północnej mocniej podmywane są prawe brzegi rzek (odpowiednio: na południowej - lewe);

- na półkuli północnej wiry wodne oraz antycyklony poruszają się zgodnie z ruchem wskazówek zegara (na południowej - przeciwnie)

Idąc z północy na południe będziemy zbaczać w prawo (siła rośnie) idąc z południa na północ będziemy zbaczać w lewo (siła maleje) Na półkuli północnej siła działa w prawo w stosunku do kierunku ruchu

9.Narysować wykres porównujący promieniowanie ciała podgrzanego z widmem emisyjnym (absorpcyjnym).

Rys

10. Promieniowanie rentgenowskie

Promieniowanie to, odkryte przez Rentgena (nazwane przez niego promieniowaniem X) jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długościach od 0.001nm do 10 nm. Powstaje ono w wyniku hamowania szybkich elektronów przez substancję. Otrzymać je można za pomocą lamp rentgenowskich, składających się z próżniowego naczynia szklanego lub metalowego, w którym w odpowiedniej odległości od siebie umieszczone są katoda i anoda podłączone do wysokiego napięcia, rzędu dziesiątek tysięcy woltów. W lampie panuje próżnia rzędu 10^-6mmHg. Z katody emitowane są elektrony, które są przyspieszane przez wytworzone wewnątrz lampy pole elektryczne. Elektrony przy anodzie uzyskują energie rzędu 10⁴-10⁵eV. Elektrony te uderzając w anodę (antykatodę) wykonaną z ciężkich metali zostają hamowane, w wyniku czego z anody emitowane jest promieniowanie rentgenowskie

Promieniowanie rentgenowskie jest promieniowaniem elektromagnetycznym emitowanym wskutek hamowania elektronu w polu jąder atomów materiału anody w lampie rentgenowskiej

Mała długość (duża twardość) promieniowania rentgenowskiego powoduje dużą zdolność przenikania tego promieniowania przez substancje oraz występowanie specyficznych praw pochłaniania, np. szkło ołowiowe przezroczyste dla promieniowania widzialnego, silnie pochłania promieniowanie X. Przy przechodzeniu przez materię natężenie promieniowania zmienia się dzięki dwom zjawiskom - pochłanianiu oraz rozpraszaniu.

11. Dualizm korpuskularno-falowy

Światło ma podwójną naturę - cząsteczkowo-falową, czyli może być traktowane jednocześnie jako zbiór cząsteczek i fala. W jednych zjawiskach uwidacznia się falowa natura światła, a w innych cząsteczkowa.

Zjawiska świadczące o falowej naturze światła:

- interferencja

- dyfrakcja

Zjawiska świadczące o cząsteczkowej naturze światła:

- zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

- zjawisko Comptona

Hipoteze de Broglie'a dla światła

dla materii

12. Główna orbitalna liczba kwantowa

Poboczną liczbę kwantową oznacza się literą (l) i może przyjmować n wartości:

od 0, 1, 2, .......do / n-1 /

Jest to liczba kwantowa opisująca niewielkie różnice energii elektronów danego poziomu energetycznego związane z różnicami ich orbitalnego momentu pędu.

Charakteryzuje ona podpowłokę elektronową, do której należy elektron i para liczb kwantowych (l, m) charakteryzuje składową kątową funkcji falowej. W przypadku atomów zawierających więcej niż jeden elektron, trzeba znać równocześnie liczbę n oraz l by określić poziom energetyczny odpowiadający orbicie elektronowej. Ponad to poboczna liczba kwantowa l uściśla wartość energii elektronu oraz charakteryzuje kształt orbitali atomowych.

13. Co oznacza i czym jest krzywa lissajous w kształcie cyfry "8"

Krzywe Lissajous (figury Lissajous) to w matematyce krzywe opisane przez równania parametryczne

Opisujące drgania harmoniczne. Kształt krzywych jest szczególnie uzależniony od współczynnika a/b. Dla współczynnika równego 1, krzywa jest elipsą, ze specjalnymi przypadkami okrąg (a = b, δ = π/2 radianów) oraz odcinek (δ = 0). Inne wartości współczynnika dają bardziej złożone krzywe, które są zamknięte tylko, gdy a/b jest liczbą wymierną. Ósemka jest dla a=1 i b=2

---