1. Potencjał elektryczny

Napięcie danego punktu A względem pewnego stałego punktu B, do którego odnosimy wszystkie napiecia punktow w polu elektrycznym nazywamy potencjałem.

Aby wyznaczyc roznice potencjałów miedzy punktami 1 i 2 pola elektrycznego musimy obliczyc prace W_1,2 jaka wykona ładunek probny przesuwany od punktu 1 do punktu 2. Praca i potencjał nie zaleza od drogi tzn. ze pole elektryczne jest polem zachowawczym a działające sily silami zachowawczymi.

F=qE - sila w polu elektrycznym

V=
- potencjał od ładunku punktowego

Jeżeli poruszamy się w polu elektrycznym wzdłuż linii prostej mierzac potencjał V to zmiana potencjału ze znakiem (-) przypadajaca na jednostke długości drogi daje nam skladowa pola E w tym kierunku. Znak (-) oznacza, ze kierunek pola E jest skierowany w strone zmniejszającego się potencjału.

U_AB - (napiecie)=V_A-V_B

2. Polaryzacja w dielektrykach

Dielektryk - izolator - materiał zdolny do gromadzenia ładunku, ale nie przewodzący prądu elektrycznego

Polaryzacja - jest to indukowany moment dipolowy na jednostke objetosci P=q`/s.

Po umieszczeniu w polu elektrycznym dielektryka powstaje rozne od zera pole elektryczne. Pole to dziala pewna sila na ładunki elektryczne znajdujące się wewnątrz dielektryka, wskutek czego ładunki dodatnie przesuwaja się w kierunku dzialania pola, a ładunki ujemne w przeciwnym.

3.Klasyczna teoria przewodnictwa

Ferroelektryki - kierunek ich polaryzacji może być zmieniony pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. Wystepuje zjawisko histerezy.Wszystkie ferroelektryki sa piezoelektrykami ale nie odwrotnie.

Piezoelektryki - to takie krysztaly elektryczne które pod wpływem deformacji mechanicznej wykazuja rozsuniecie ładunków elektrycznych np. kwarc, cukier, tlenek cynku. Zjawisko piezoelektryczne odwrotne - polega na mechanicznym odkształceniu krysztalu pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. Uzywa się do pomairow naprężeń.

Piroelektryki - sa to krysztaly dielektryczne którym zjawisko powstawania ładunków na powierzchniach kryształów zachodzi podczas ich ogrzewania lub ochładzania.

4. Zaleznosc oporu od temperatury

Opor właściwy: ς[Ωm]

ς=ς₀(1+βt+γt²)

t² - temp. w skali Celcjusza

ς=ς₀(1+βt)

β - temperaturowy wspolczynnik oporu

ς₀ - opor właściwy w temp. rownej zero stopni Celcjusza

ς=ς₀βT

T - temp. w skali Kelwina

Wraz z temperatura opór maleje.

Termistor - element półprzewodnikowy dla którego opor maleje z temp.

ς=ς₀e^A(

Nadprzewodnictwo

T

Nadprzewodniki - ciala w których nie ma oporu

Temperatura w ktorej zanika opor jest temp. krytyczna.

5.Ladunki i przewodniki w polu magnetycznym

Sila Lorentza - Jak na ładunek dziala sila odchylajaca jego tor to jest on w polu magnetycznym.

F=q(v x B)

B-wektor indukcji magnetycznej (T - tesle)

Najmniejszym elementem magnetycznym jest dipol magnetyczny, np. magnes, zamnkniety obwod z pradem

Dipolowy moment magnetyczny

Μ=NIs

N - Liczba zwojow

S-przekroj zwojnicy

Moment sily

M=μ x B

6. Prawo Ampere`a i Biota - Savarta

Prawo Ampera - wokół przewodnika z pradem powstaje pole magnetyczne

Definicja - jeżeli odległość pomiedzy dwoma przewodnikami wynosi 1… to prady w nich płynące sa tak dobrane ze sila przyciągania miedzy nimi wynosi 2⁷N/m to mowimy, ze w przewodniku plynie prad o natężeniu 1 Ampera.

Matematyczny zapis prawa Ampera

μ₀ - przenikalność magnetyczna prozni

Prawo Biota - Savarta - prawo to okresla jaka jest indukcja magnetyczna pochodzaca od elementu przewodu, w którym plynie prad, w określonej odległości tego elementu

Wedlug tego prawa indukcja dB jest proporcjonalna do natężenia pradu i, do długości tego elementu dl i do sinusa kata α, jaki tworzy odcinek r łączący elementy dl z punktu A, w którym okreslamy indukcje, zas odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości r.

IdBI=

Gdzie: kat α=katowi (r ze strzalka, dl ze strzalka w postaci wektorowej:

dB=

B=

7. Prawo indukcji Faradaya

Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya w zamkniętym obwodzie znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym, pojawia się siła elektromotoryczna indukcji równa prędkości zmian strumienia indukcji pola magnetycznego przechodzącego przez powierzchnię rozpiętą na tym obwodzie. Prawo to można wyrazić wzorem:

Minus z reguly Lenza: powstajacy prad indukcyjny ma taki kierunek ze przeciwdziała zmiana które go wywolaly

Gdzie

Ε - to indukowana sila elektromotoryczna w woltach

Φ_B - strumień indukcji magnetycznej,

szybkość zmiany strumienia indukcji magnetycznej,

B - indukcja magnetyczna.

8. Równanie Maxwella i ich interpretacja fizyczna.

1. Równanie jest uogólnieniem praw a faradaja wynika z niego, że chcą wytworzyć pole elektryczne nie musi istnieć prze wodnik i prądem wystarczy, że istnie je zmienne w czasie pole magnetyczne. W równaniu tym brak wyrazu odpowiadającego wyrazowi z prądem przewodzącym wiąże się to z tym że nie istnieje prąd magnetyczny prze wodny .brak jest bowiem swobodnych ładunków magnetycznych.

Postac calkowa:

Postac rozniczkowa:

rotE=-

2. Równanie jest uogulnieniem prawa Ampera mówi ono że wirowe pole magnetyczne powstaje wokół przewodnika z prądem przewodzenia czyli w wyniku ruchu ładunku oraz że pole magnetyczne powstaje w wyniku istnieniu zmiennego w czasie pola elektrycznego.

Postac calkowa:

Postac rozniczkowa:

rotB=μ₀*j+μ₀*ε₀

3. Jest równaniem Gausa dla pola elektrycznego i informuje że źródło elektycznego są ładunki elektryczne q o gęstości ładunku p

Postac całkowa:

Postac rozniczkowa:

divE=

4. Jest prawem Gausa dla pola magnetyczne go i mówi że pole magnetyczne jest polem bezwładnym. Jest ono wynikiem istnienia pola elektrycznego.

Postac całkowa:

Postac rozniczkowa:

divB=0

9. Widmo fal elektromagnetycznych

Fale elektromagnetyczne zależnie od długości fali (częstotliwości) przejawiają się jako (od fal najdłuższych do najkrótszych):

Fale radiowe- >10^-4

Mikrofale- 3·10^-1 - 3·10^-3

Podczerwien- 10^-3 - 7,8·10^-7

Światło widzialne- 7,8·10^-7 - 4·10^-7

Ultra fiolet- 4·10^-7 - 10^-8

Promieniowanie rentgenowskie- 10^-8 - 10^-11

Promieniowanie gamma- <10^-11

Granice poszczególnych zakresów promieniowania elektromagnetycznego są umowne i nieostre. Dlatego promieniowanie o tej samej długości może być nazywane falą radiową lub mikrofalą - w zależności od zastosowania. Graniczne promieniowanie gamma i promieniowanie rentgenowskie rozróżnia się z kolei ze względu na źródło tego promieniowania. Najdokładniej określone są granice dla światła widzialnego. Są one zdeterminowane fizjologią ludzkiego oka.

10. Zasada Fermata

Rzeczywista droga optyczna jaką przebywa światło między dwoma punktami jest najkrótsza spośród wszystkich możliwych dróg optycznych między tymi punktami

Σn_is_i=min - wzór na drogę optyczną

n-wspolczynnik zalamania swiatla

s-droga optyczna

11. Dyspersja i absorpcja swiatła

Dyspersja - rozszczepienie swiatla (zalamanie zalezy od długości fali)

n=f(λ) v=f(λ)

n=
dyspersja

>0 dyspersja normalna

dyspersja anormalna(w pobliżu pasm absorbcji)

n²=A+

absorbcja - pochlanianie swiatła

dI=-μIdl

μ-wspolczynnik absorpcji

12. Interferencja światła- jeżeli do jakiegoś punktu ośrodka docierają równocześnie dwie wiązki fal świetlnych, to podobnie jak w przypadku fal sprężystych fale to mogą ze sobą interferować. Warunkiem interferencji jest koherętność(spójność) spotykających się wiązek światła. Dwie wiązki są spójne jeżeli różnią się w fazie O stałą wielkość przynajmniej przez czas odpowiadający większej ilości okresu.

f=mλ max różnicy faz

f=(2m+1)
min różnicy faz

2ndcosβ=(2m+1)
- Pojawia się barwa

13. Polaryzacja światła przez odbicie

Światło odbite od powierzchni dielektryka jest spolaryzowane liniowo. Jeżeli kąt padania światła nie spolaryzowanego padającego na granicę dwóch dielektryków nie jest równy zeru, to wiązka odbita jest częściowo spolaryzowana.

Malus R =

Fresnel wzory:

R_II=
=

R_⊥=
=

Światło niespolaryzowane

Światło częściowo spolar.

Światło odbite całk. Spolar.

tg90°= dąży do nieskończoności

Jeżeli α+β=90° to R_II=0

P=
=1

Β=90°-α

sinβ= sin(90°-α)=cosα

=tgαp=η prawo Brewstera

14. Podwójne załamanie światła w kryształach anizotropowych

Ciała anizotropowe(kryształy, ciekłe kryształy)- różne właściwości w różnych kierunkach

Ciała izotropowe(szkło, ciecze, drewno)

Kryształ (o- orginali, e- ekstra orginali)

Oś optyczna kryształu - jeżeli światło biegnie wzdłuż niej to nie ulega załamaniu.

Jeżeli biegnie prostopadle do osi to odległość między „o” i „e” jest największa.

Współczynnik załamania światła

Δn=n_e-n_o -dwójłomność/załamanie podwójne

Δn>0 - optycznie dodatnie ciała

Δn<0 - optycznie mniejsze ciała

Szkło

15.Wspolczynnik zalamania swiatla

Współczynnik załamania ośrodka jest miarą zmiany prędkości rozchodzenia się fali w danym ośrodku w stosunku do prędkości w innym ośrodku (pewnym ośrodku odniesienia). Dokładniej jest on równy stosunkowi prędkości fazowej fali w ośrodku odniesienia do prędkości fazowej fali w danym ośrodku

n=

- prędkość fali w ośrodku, w którym fala rozchodzi się na początku,

- prędkość fali w ośrodku, w którym rozchodzi się po załamaniu.

Współczynnik załamania, jak sugeruje nazwa, istotny jest w zjawisku załamania, gdy fala rozchodząca się w ośrodku odniesienia pada na granicę z danym ośrodkiem i dalej rozchodzi się w tym ośrodku. Współczynnik ten wiąże się bezpośrednio z kątem padania i kątem załamania. Związek ten wyraża prawo Snelliusa

n=

α - kąt padania promienia fali na granicę ośrodków (kąt między kierunkiem promienia a normalną do powierzchni granicznej ośrodków),

β - kąt załamania (kąt między kierunkiem promienia załamanego w danym ośrodku a normalną do powierzchni).

16.Dwójłomnosc wymuszona

Ciało izotropowe może stac się anizotropem w skutek dzialania mechanicznego

Δn=kλp p-cisnienie

Efekt Kera-dwujlomnosc wymuszona przez pole elektryczne

Δn=kE²

Δ=BλdE²

B=k/λ-stala Kerra

17. Promieniowanie ciała doskonale czarnego

A(λ,T)=1, B(λ,T)= B(λ,T)

Prawo promieniowania Stefana-Boltzmanna

B=δT⁴ , δ=5,67*10^-8
stała Stefana-Boltzmanna

Prawo Wiena (przesunięć)

λ_max =
λ=
długość widma

Max Planck- założył, że promieniowanie jest wysyłane w postaci skończonych form energii które nazwał Kwanta

E=hν ν- częstotliwość h=6,62*10^-34 [J*s]- stała Planka

Ciało idealne czarne - absorbuje wszystko co na nie padnie

A(λ,T)=1 dla doskonale czarnego

B=(λ,T)=B(λ,T)

18. Zjawisko fotoelektryczne

Polega na wybijanie elektronów z metalu pod wpływem padającego światła.

gdzie:

h - stała Plancka;

ν - częstotliwość padającego fotonu;

W - praca wyjścia;

E_k - maksymalna energia kinetyczna emitowanych elektronów.

19. Model atomu Rutherford'a i Bora

1911- Rutherford odkrył jądro i proton

Wg Bora: I postulat. Elektron w atomie wodoru może się znajdować tylko na określonych orbitach, mianowicie takich na których jego moment pędu jest równy stałej planca przez 2π

mVr=n2π n=1,2,3….

Atom znajdujący się w wyróżnionym stanie kwantowym nie promieniuje wbrew klasycznej elektrodynamice jest to stan stacjonarny. W stanie stacjonarnym atom posiada energię.

20. Absorpcja i emisja promieniowania

Absorpcja - w optyce proces pochłaniania energii fali przez substancję. Na skutek absorpcji natężenie światła wiązki przechodzącej przez substancję ulega zmniejszeniu, przy czym część tego osłabienia spowodowania jest również rozpraszaniem światła.

B(T)=

Prawo Kirchofa

Wielkość stala przy duzej długości fali i temp.

A-absorbcja

A(λ,T)=energia zaabsorbowana/energia padajaca

Emisja promieniowania to wysyłanie przez wzbudzony układ fizyczny (np. atom, jądro atomowe, ciało makroskopowe) energii w postaci promieniowania zarówno fal (np. światła, fal radiowych, dźwięku), jak i korpuskularnego (np. elektronów, cząstek α).

21. Emisja wymuszona. Zasada dzialania laserow

W optyce emisja wymuszona (stymulowana, indukowana) to proces emisji fotonów przez materię w wyniku oddziaływania z innym fotonem. Warunkiem do tego, aby emisja wymuszona nastąpiła, jest równość energii fotonu z energią wzbudzenia atomu. Foton inicjujący emisję nie jest pochłaniany przez materię - pełni tylko rolę wyzwalającą proces. Foton emitowany przez atom ma częstotliwość (a więc również energię), fazę i polaryzację taką samą jak foton wywołujący emisję. Kierunek ruchu obu fotonów również jest ten sam. Światło złożone z takich identycznych fotonów nazywa się światłem spójnym. Zjawisko to jest podstawą działania laserów.

Laser to generator promieniowania, wykorzystujący zjawisko emisji wymuszonej.

Nazwa jest akronimem od Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Promieniowanie lasera ma charakterystyczne właściwości, trudne lub wręcz niemożliwe do osiągnięcia w innych typach źródeł promieniowania. Jest spójne w czasie i przestrzeni, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności. W laserze łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma. W laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie i bardzo krótki czas trwania impulsu (zob. laser femtosekundowy).

Dzialanie lasera:

hν=

22. Czastki elementarne

Cząstka elementarna - w fizyce, cząstka, będąca podstawowym budulcem, czyli najmniejszym i nieposiadającym wewnętrznej struktury.

Pojęcie cząstki elementarne wprowadzono w latach 1930-1935 i oznaczało ono elektron, proton, neutron i kwant gamma (foton). W tamtych czasach uznawano, że cała materia zbudowana jest z tych cząstek.

W latach późniejszych odkryto miony, mezony, kwarki i wiele innych cząstek oraz ich antycząstki, wszystkie je też uznano za elementarne; obecnie znanych jest ok. 400 takich cząstek.

Cząstkami elementarnymi są te wszystkie cząstki, które są niezbędne do wyjaśnienia własności wszystkich form materii, i tylko te, których nie można wyjaśnić przez inne cząstki. Z definicji tej wynika, że są one jednocześnie podstawowym budulcem materii i nie posiadają wewnętrznej struktury.

Elektron, mion, taon - ładunek elektryczny = -1

Neutrino elektronowe, mionowe i taonowe - ładunek=0

Kwark gorny, powabny, wysoki - ładunek elektryczny=+2/3

Kwark dolny, dziwny, niski - ładunek elektryczny=-1/3

1.Potencjał elektryczny

2.Polaryzcja w dielektrykach

3.Klasyczna teoria przewodnictwa metali

4.Zaleznosc oporu od temp. Nadprzewodnictwo

5.Ladunki i przewodniki w polu magnetycznym

6.Prawo Ampera i Biota-Savarta

7.Prawo indukcji Faradaya

8.Rownanie Maxwella

9.Widmo fali elektromagnetycznej

10.Podstawowe prawa optyki

11.Dyspersja i absorpcja

12.Interferencja

13,polaryzacja przez odbicie

14.Podwojne zalamanie swiatla

15.Wspolczynnik zalamania swiatla

16.Dwójłomnosc wymuszona

17.Promieniowanie ciala doskonale czarnego

18.Zjawisko fotoelektryczne

19.Model atomu Bohra i Rutherforda

20.Absorbcja i emisja promieniowania

21. emisja wymuszona lasery

22.Czastki elementarne

---