MODERNIA FYSIIKKAA, SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTTIÄ YO-TEHTÄVIEN LAAJENNUKSINA

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "MODERNIA FYSIIKKAA, SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTTIÄ YO-TEHTÄVIEN LAAJENNUKSINA"

Transkriptio

1 2009 pietarsaaren lukio Vesa Maanselkä MODERNIA FYSIIKKAA, SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTTIÄ YO-TEHTÄVIEN LAAJENNUKSINA Yo-kirjoituksissa usein kysyttyjen aiheiden kertausta Aiheittain niputettuja yo-tehtäviä ratkaisuaskelineen Kokeellista työskentelyä simulaatioilla

2 Sivu 2

3 Sisältö Ydinfysiikan tehtäviä yleisesti tehtävä S01 (Voimat, joiden ilmentymää kaikkeus on )... 5 Ratkaisemattomat mysteerit fysiikassa tehtävä S2000 (Ydinfysiikan alku) tehtävä K2001 (Ydinhajoaminen ts. radioaktiivisuus) tehtävä K2003 (Väitteitä näkymättömästä) tehtävä K2001 (Fotonin, eli gammakvantin emissio ja liikemäärän säilyminen) tehtävä S2001 (Radioaktiivisuus, puoliintumisaika)... 9 Ydinsäteilyn lajit lyhyesti... 9 β -hajoaminen...10 β+-hajoaminen...10 Elektronisieppaus (EC)...10 Neutronisieppaus tehtävä S2002 (Ydinhajoaminen, ydinkartan käyttö) tehtävä S96 (Ydinhajoaminen, ydinkartan käyttö) tehtävä S2003 (Ydinreaktio, massavaje, E = mc2) tehtävä kevät 2008 ( reaktioyhtälö, näytteen aktiivisuus, ainemäärä) tehtävä kevät 2007 (viritysenergia, liikemäärän säilyminen) tehtävä kevät 2006 (ydinvoimala, ydinten törmäys) tehtävä syksy 2007 (Radiohiilimenetelma, hajoamislaki, isotooppisuhde) tehtävä kevät 2006 (neutronisieppausreaktio, hajoamiskanavat) tehtävä syksy 2004 (fissio, puoliintumisaika, aktiivisuus) tehtävä kevät 2004 (ydinreaktioyhtälö, rekyyliytimien liike-energiat) tehtävä syksy 99 (säteilyn vaimeneminen väliaineessa) tehtävä syksy 98 (radon, säteilyn sovelluksia) tehtävä syksy 95 (ydinreaktio, Q-arvo, liike-energia) tehtävä syksy 94 (geigerlaskurin tulkinta, aktiivisuus) tehtävä syksy 93 (säteilyn ilmaiseminen) tehtävä syksy 92 (radiohiiliajoitus) Sivu 3

4 10. tehtävä syksy 89 (ytimien törmäys, liikemäärän säilyminen) tehtävä syksy 88 (Valon hiukkas- ja aaltoluonne) tehtävä syksy 88 (aktiivisuuden määrittäminen, mittausdatasta) tehtävä kevät 87 (säteilylajit) tehtävä syksy 87 (tehon tuotto ydinreaktiossa, fuusioreaktio) tehtävä syksy 87 (ytimen rakenne) tehtävä syksy 86 (puoliintumisajan määrittäminen) tehtävä kevät 86 (massakato, sidosenergia) Hiukkaskiihdyttimet ja sähkömagneettiset kentät...19 Syklotroni...20 Hiukkaskiihdyttimiin liittyvät fysiikan YO-tehtävät tehtävä syksy tehtävä syksy tehtävä syksy tehtävä kevät tehtävä syksy tehtävä kevät tehtävä kevät tehtävä syksy tehtävä kevät Hiukkaset ovat aaltoja ja aallot ovat hiukkasia...22 Joitakin aaltohiukkasdualismiin liittyviä simulaatioita...22 Käynnistä simulaatio!...23 Irrotustyö φ...24 Irrotustyön φ kokeellinen määrittäminen...25 Tehtäviä: Yo tehtävä 14, kevät Yo tehtävä 15, kevät Yo tehtävä 9, kevät Yo tehtävä 7, syksy Yo tehtävä 9, syksy Sivu 4

5 Ydinfysiikan tehtäviä yleisesti 1. tehtävä S01 (Voimat, joiden ilmentymää kaikkeus on ) a) Kaikki fysiikassa esiintyvät voimat aiheutuvat viime kädessä neljästä perusvuorovaikutuksesta. Luettele nämä vuorovaikutukset. b) Selitä, mikä perusvuorovaikutus on hallitseva seuraavissa ilmiöissä: 1. Paperisilppu tarttuu kampaan, jolla on juuri kammattu hiuksia. 2. Kuu kiertää Maata. 3. Atomiydin pysyy koossa. 4. Pallo pomppaa lattiasta. Ajattelun avuksi Sivu 5

6 Ratkaisemattomat mysteerit fysiikassa Jyväskylän yliopiston fysiikanlaitoksen rekyylierottelija, jolla tutkitaan superraskaiden ydinten hajoamista. Laite rakentuu sähkömagnetismin lainalaisuuksien perustalle Dipolimagneetti, kvadrupolit (Q1, Q1, Q3) ja fokaalitaso, jossa GREAT-spektrometri. Kohtion ympärille pallon muotoon asetetut germaniumilmaisimet gamma kvanttien ilmaisua varten (JUROGAM). Sivu 6

7 9. tehtävä S2000 (Ydinfysiikan alku) a. Rutherfordin koe b. Alfahiukkanen lentää kohti kultaydintä ja siroaa takaisin tulosuuntaansa. Kuinka suuri on α- hiukkasen ja kultaytimen keskipisteen välinen etäisyys pienimmillään, kun α-hiukkasen energia on 4,8 MeV? Pallosymmetrisen elektroniverhon vaikutus ytimen läheisyydessä on merkityksetön. Ajattelun avuksi 1. Alla olevista kuvista saat vihjeitä ensimmäiseen kohtaan 2. Toinen kohta on erikoistapaus, jossa α-hiukkanen siroaa täsmälleen kohtisuoraan taaksepäin kultaytimestä. 3. Kaksi samanmerkkistä varausta lähestyy toisiaan ja α-hiukkasen liike-energia alkaa muuttua sähköiseksi potentiaalienergiaksi kultaytimen sähkökentässä. 4. Pisteessä, jossa α-hiukkanen on lähimpänä kultaydintä, liike-energia on muuttunut kokonaan sähköiseksi potentiaalienergiaksi. 5. Tee energiaperiaatteen mukainen yhtälö ja ratkaise r min Simuloi Rutherfordin koetta osoitteessa hp?sim=rutherford_scattering Kuva 2 Kokeen tulos Jaksollisesta järjestelmästä selviää, että kultaytimessä on 79 protonia ja heliumatomin ytimessä on 2 protonia, joten varaukset ovat siis Kuva 1 Kokeen oletus Sivu 7

8 2. tehtävä K2001 (Ydinhajoaminen ts. radioaktiivisuus) Radioaktiivisten aineiden hajotessa pysymättömät ytimet hajoavat lähettäen ionisoivaa säteilyä. a. Mitkä ovat tämän säteilyn lajit? b. Erään jodinäytteen aktiivisuus riippuu ajasta oheisen kuvion mukaisesti. Konstruoi kuvaajaan aikaskaala, kun tiedetään, että tämän jodi-isotoopin puoliintumisaika on 25 min. Määritä sen jälkeen kuvaajasta aika, jonka kuluessa näytteen aktiivisuus on pienentynyt kymmenenteen osaan alkuperäisestä. Opastus: Täydennetty kuvaaja on piirrettävä vastauspaperiin, mutta kysytyn ajan mahdollisimman tarkka arvo kannattaa määrittää tehtäväpaperin kuvaajasta. Ajattelun avuksi 1. Aluksi Jodinäytteen aktiivisuus on 160kBq. Yhden puoliintumisajan (25 min) jälkeen 80 kbq. Tästä taas puolet ajan 50 min jälkeen jne 2. Merkitse aika-akselille sopiva jako ja katso vastaus kuvaajasta. 1. tehtävä K2003 (Väitteitä näkymättömästä) Perustele lyhyesti, mitkä seuraavista väitteistä pitävät paikkansa ja mitkä eivät: a) Luonnossa on aina jonkin verran ionisoivaa ("radioaktiivista") säteilyä. b) Röntgenkuvia otettaessa voidaan säteilylle herkkiä elimiä suojata lyijylevyillä. c) Radonytimistä lähtevät -hiukkaset voivat kulkeutua tuulen mukana pitkiäkin matkoja. d) Pääasiallinen syy ydinjätteen sijoittamiseen yli puolen kilometrin syvyydelle kallioperään on se, että jätteestä lähtevä säteily vaimenee kallioon. Sivu 8

9 9. tehtävä K2001 (Fotonin, eli gammakvantin emissio ja liikemäärän säilyminen) Mangaaniytimen hajotessa syntyvä 54Cr-ydin emittoi fotonin, jonka energia on 0,835 MeV. Minkä vuoksi fotoni emittoituu? Kuinka suuren rekyylienergian kromiydin saa emissiotapahtumassa? Ajattelun avuksi 1. PIIRRÄ AINA ENSIN KUVA! ja merkitse siihen positiivisen liikkeen suunta ja nopeudet. 2. Liikemäärä säilyy emissiossa, tämän pohjalta saat selville kromiytimen nopeuden. 3. Kromiytimen nopeuden selvitettyäsi pystyt laskemaan liike-energian, eli rekyylienergian. 4. Oleta, että Cr-ydin on aluksi levossa 5. Käytä fotonin liikemäärän kaavaa p γ = E γ c 13. tehtävä S2001 (Radioaktiivisuus, puoliintumisaika) a) Verraten yleisen käsityksen mukaan radioaktiivinen aine on säteilyturvallisuuden kannalta sitä hankalampaa, mitä pidempi on radioisotoopin puoliintumisaika. Kommentoi käsityksen paikkansapitävyyttä. b) Persianlahden ja Kosovon sodissa käytettiin panssarintorjunta-ammuksia, joiden läpäisykärki oli lähes puhdasta 238U-isotooppia. Tämän isotoopin, "köyhdytetyn uraanin", puoliintumisaika on 4, a. Oletetaan, että tällainen läpäisykärki leviää räjähdyksessä pölynä ilmaan. Laske yhteen kuutiometriin ilmaa sisältyvä 238U-aktiivisuus, jos uraania on ilmassa 10 mg/m³. Ajattelun avuksi Muista, että radioaktiivisen näytteen aktiivisuus A riippuu näytteen ydinten määrästä N sekä puoliintumisajasta T seuraavasti: A = λn = ln 2 N. T Ydinsäteilyn lajit lyhyesti Alfasäteilyssä atomin ytimestä poistuu alfahiukkanen, jonka jälkeen ytimen massaluku A pienenee neljällä ja järjestysluku Z kahdella. Esimerkiksi: Toisin kirjoitettuna: Sivu 9

10 β -hajoaminen Tässä hajoamisessa toimii heikkoydinvoima, neutroni muuttuu protoniksi. Ydin emittoi lisäksi elektronin ja anti-neutriinon: β+-hajoaminen Protoni muuntuu neutroniksi, positroniksi ja neutriinoksi: Esimerkkejä: (β - säteily) (β+- säteily) Elektronisieppaus (EC) Elektronisieppauksessa muodostuva uusi alkuaine on järjestysluvultaan aikaisempaa yhtä pienempi. esimerkkejä: Neutronisieppaus Neutronisieppauksessa atomiytimen massa kasvaa sen siepattua lähelle tulleen vapaan neutronin. Neutroni hajoaa protoniksi ja elektroniksi, jolloin ydin muuttuu seuraavaksi raskaamman alkuaineen ytimeksi. Rautaa raskaammat alkuaineet syntyvät yleensä tällä tavalla. Sivu 10

11 9. tehtävä S2002 (Ydinhajoaminen, ydinkartan käyttö) Neutronin aiheuttamassa 235 U:n fissiossa syntyy mm. nuklidia 90 Sr ja vapautuu kolme neutronia. a) Kirjoita reaktioyhtälö. b) Miksi alkuaineeksi Sr:n ohella syntyvä keskiraskas nuklidi muuttuu vuoden kuluessa? Ajattelun avuksi 235 U 90 Sr Tilanne on siis viereisen kuvan kaltainen ja sinun pitäisi selvittää mikä on toinen uraanista halkeava ydin. 1. Kun saat ytimen selville, etsi ko. ydin yllä olevasta ydinkartasta ja katso millä tavalla se hajoaa. 2. Muista, että β hajoamisessa neutroni muuttuu protoniksi! Lisäksi ydin emittoi elektronin (β-hiukkasen) sekä neutriinon. β + (tai β) hajoamisessa protoni muuttuu puolestaan neutroniksi. Sivu 11

12 Esimerkki 238 U hajoamisketjusta Yllä olevassa kartassa pystyakselilla on nyt massaluku A, joka on protonien Z ja neutronien N summa. Huomaa, että alfa-hajoamisessa protonien määrä putoaa kahdella ja massaluku neljällä. Isompi kuva ydinkartasta. 1. Hajoaminen tapahtuu aina stabiilisuuden laakson suuntaan. 2. Neutronirikkaat ytimet hajoavat β - emissiolla 3. Protonirikkaat ytimet hajoavat β + emissiolla. 4. Raskaat ytimet tulevat alas ensin alfoina ja jäävät usein viritettyyn tilaan, joka purkautuu gammasäteilynä. Sivu 12

13 10. tehtävä S96 (Ydinhajoaminen, ydinkartan käyttö) a) Radioaktiivisten ytimien hajoamistapoja ovat mm. -, ß - - ja ß + - hajoaminen sekä elektronisieppaus (ε). Elektronisieppauksessa ydin sieppaa yhden elektroniverhon sisimmäisistä elektroneista. Kirjoita ytimien 214 Po, 211 Pb ja 207 Bi hajoamisreaktiot alla olevan nuklidikartan avulla. b) 232 Th-ytimestä alkavassa hajoamisketjussa syntyy mm. 216 Po-ydin. Myös 216 Po-ytimen hajoamista seuraa useita peräkkäisiä hajoamistapahtumia, kunnes tuloksena on stabiili loppuydin. Mikä tämä ydin on? Ydinsäteily silminnähtäväksi simulaatioilla! Havainnoi ydinhajoamisen eri muotoja osoitteessa: Sivu 13

14 9. tehtävä S2003 (Ydinreaktio, massavaje, E = mc 2 ) Kahden deuteriumytimen törmäysreaktiossa voi syntyä yksi neutroni ja eräs nuklidi. a) Kirjoita reaktioyhtälö. b) Kuinka paljon energiaa vapautuu yhdessä tällaisessa reaktiossa? c) Tavallisen veden vetyatomeista on 0,015 % deuteriumatomeja. Kuinka paljon energiaa vapautuisi, jos yhden vesilitran sisältämä deuterium pystyttäisiin kokonaan käyttämään energian tuottamiseen em. reaktion avulla? Ajattelun avuksi Mitä palikoita jää jäljelle kahdesta deuterium ytimestä 2 1 H, kun toisena reaktiotuotteena ulos lentää 1 neutroni 0 n? Jäljelle jää 2 protonia ja 1 neutroni, joten reaktioyhtälö on Ydinreaktiossa vapautuvan energian Q saat massavajeen kaavalla: Q = (lähtöydinten massat reaktiotuotteiden massat)c 2 Helpottavana esimerkkinä olkoon reaktio, jossa litiumia 7 Li pommitetaan protonisuihkulla. Reaktiotuotteena syntyy kaksi α-hiukkasta 4 He. Lasketaan reaktioenergia: Reaktioyhtälö: H + 3Li 2He + 2He Kaikkien ydinten massat taulukkokirjasta A: 1 1 H 1, u C: 4 2He 4, u B: 7 3Li 7, u D: 4 2He 4, u 8, u 8, u Vapautuva energia: Q = M A + A B M c M D c 2 = 0, u 931,5 MeV u = 17,35 MeV Valonnopeudelle kannattaa käyttää yksikköä MeV/u, jolloin c 2 =931,5 Mev/u Vapautuva energia on siis 17,35 MeV suurempi kuin protonin ja litiumytimen liikeenergia ennen törmäystä (eksoenerginen reaktio). Huom! Jos Q on negatiivinen, kyseessä on endoenerginen reaktio. Tämä tarkoittaa sitä, että ammushiukkasella on oltava liike-energiaa kohtioytimen vallin läpi tunkeutumiseen, jolloin ammushiukkasen liike-energia muuttuu uuden syntyvän ytimen massaksi. Endoenergisiä reaktiota ovat tyypillisesti reaktiot, joissa syntyy uusia raskaita alkuaineita. Sivu 14

15 9. tehtävä kevät 2008 ( reaktioyhtälö, näytteen aktiivisuus, ainemäärä) Vuoden 2006 marraskuussa sai maailman tiedotusvälineissä suurta huomiota Lontoossa asuneen venäläisen Aleksandr Litvinenkon myrkytyskuolema, jonka uskottiin aiheutuneen α-radioaktiivisesta polonium isotoopista 210 Po. Tätä voidaan valmistaa tuottamalla ensin ydinreaktorissa luonnon vismutista lyhytikäistä radioisotooppia 210 Bi, jonka hajoamistuotteena sitten syntyy isotooppia 210 Po. a) Kirjoita 210 Bi:n tuottoreaktion yhtälö sekä 210 Bi:n ja 210 Po:n hajoamisreaktioiden yhtälöt. (3p.) b) Miksi 210 Po on vaarallista erityisesti vasta kehon sisälle joutuessaan? (1p.) c) Kuinka monta radioaktiivista hajoamista sekunnissa tapahtuu yhdessä mikrogrammassa 210 Poisotooppia (2p.) Ajattelun avuksi 1. Pitkästä tehtävänannossa täytyy nopeasti kerätä oleellinen tieto. Alleviivaa tärkeät kohdat! 2. Etsi taulukkokirjasta luonnon vismutin massaluku ja katso mitä siihen pitää lisätä, jotta saataisiin 210 Bi isotooppia ja kirjoita tuottoreaktioyhtälö. Yleensä kohdeydintä ammutaan jollakin hiukkasella ja tämä hiukkanen tulee osaksi ydintä, jonka massaluku nousee. Mikä on tämä hiukkanen? 3. Vertaa 210 Bi ja 210 Po isotooppeja ja katso minkä hajoamisen täytyy olla kyseessä kun vismutti hajoaa poloniumiksi. Kirjoita reaktioyhtälö. 4. Tehtävän annosta selviää, että polonium-210 on alfa-aktiivinen, joten kirjoita reaktioyhtälö. Mikä alkuaine ja mikä isotooppi saadaan kun poloniumista vähennetään kaksi protonia ja kaksi neutronia? 5. Kohdassa c) sinulle annetaan vain näytteen massa, joten sinun pitää vielä aktiivisuuden selville saamiseksi hakea taulukosta polonium-210 moolimassa ja puoliintumisaika. 6. Muista! Kun jaat näytteen massan ko. aineen moolimassalla, saat näytteen moolien lukumäärän. Kun kerrot moolien lukumäärän Avogadron vakiolla (hiukkasia/mol) saat selville näytteen ydinten määrän N. 9. tehtävä kevät 2007 (viritysenergia, liikemäärän säilyminen) Lyhytikäisen 12 N-isotoopin β + -hajoamisen tulosydin jää hajoamisen jälkeen viritettyyn tilaan. Ydin siirtyy perustilaan emittoimalla gammafotonin, jonka energia on 15,102 MeV. Laske 12 C-ytimen gammaemissiossa saama liike-energia (rekyylienergia). Oletetaan, että ydin ei liiku fotonin emissiosuunnassa ennen emissiota. Kuinka suuri on 12 C-ytimen viritysenergia? Ajattelun avuksi 1. Liikemäärä säilyy aina, oli sitten kyseessä biljardipallot tai atomin ytimet! 2. Liikemäärän yhtälöstä saat selville rekyyliytimen nopeuden, jolloin sen liike-energian laskeminen on sinulle tuttua juttua. 3. Viritystilan energia on yhtä suuri kuin reaktiossa vapautuva kokonaisenergia, eli Sivu 15

16 11. tehtävä kevät 2006 (ydinvoimala, ydinten törmäys) Fissioon perustuvassa ydinvoimalassa neutronit hidastetaan termisiksi joko veden tai grafiitin avulla. a) Mikä muu oleellinen tehtävä vedellä on ydinreaktorissa? (2 p.) b) Grafiittihidasteisessa reaktorissa neutroni menettää eniten energiaansa täysin kimmoisessa suorassa törmäyksessä hiiliytimen kanssa. Oletetaan, että fissiossa vapautuva neutroni törmää levossa olevaan hiiliytimeen. Kuinka suuri osa neutronin liike-energiasta on jäljellä yhden törmäyksen jälkeen? (4 p.) 9. tehtävä syksy 2007 (Radiohiilimenetelma, hajoamislaki, isotooppisuhde) a) Radiohiiliajoituksen periaate (C-14 menetelmä) b) Nykyisin radiohiiliajoitukseen käytetään useimmiten hiukkaskiihdytintä, jolla määritetään suoraan isotooppien 14 C ja 12 C atomien lukumääräsuhde (isotooppisuhde) tutkittavassa näytteessä. Vuonna 1991 Tirolista löydetyn muumion Jäämies Ötzin radiohiiliajoitus antoi isotooppisuhteeksi 6, Mikä olisi muumion ikä tämän tiedon perusteella, kun vastaava isotooppisuhde elävässä puussa on 1, ? Ajattelun avuksi 1. Merkitse isotooppisuhteen näkyviiin. 2. Isotooppisuhteet pienenevät samoin kuin radioaktiivisten ydinten määrä, jolloin voit käyttää hajoamislakia N = N 0 e λt 9. tehtävä kevät 2006 (neutronisieppausreaktio, hajoamiskanavat) Sädehoitoa varten on ydinreaktorissa tuotettu luonnon jodista 127 I neutronisieppausreaktiolla radioaktiivista jodi-isotooppia 128 I, jonka puoliintumisaika on 25,0 min. a) Kuinka suuri on näytteen aktiivisuus, kun radioisotooppia 128 I on 2,0 ng? (2p.) b) Kuinka suuri on näytteen aktiivisuus ajan 2 h 5 min kuluttua a-kohdan tilanteesta? (1p.) c) 128 I:n hajoaminen voi tapahtua kolmella eri tavalla: β -, β + ja EC (elektronisieppaus). Kirjoita vastaavat reaktioyhtälöt. (3 p.) 9. tehtävä syksy 2004 (fissio, puoliintumisaika, aktiivisuus) Laboratorion neutronilähteenä käytetään radioisotooppia 252 Cf, joka hajoaa mm. itsestään fissioitumalla siten, että puoliintumisaika on 2,64 a. a) Selitä käsitteen fissio ja puoliintumisaika. b) Lähteen neutronituotto on ostohetkellä 9, n/s. Kuinka monta neutronia sekunnissa lähteestä emittoituu 6,5 vuoden kuluttua ostohetkestä? 12. tehtävä kevät 2004 (ydinreaktioyhtälö, rekyyliytimien liike-energiat) Espoon Otaniemessä sijaitsevan ydinreaktorin yhteydessä toimii uusi lääketieteellinen yksikkö, joka antaa potilaille ns. boorisieppaushoitoa (BNCT). Tässä täsmähoidossa boori saadaan kerääntymään aivokasvaimeen, jolloin kasvaimen booria sisältävät solut voidaan tuhota seuraavan ydinreaktion avulla: n + Li + He Määritä litiumytimen ja α-hiukkasen liike-energiat olettaen, että booriytimen törmäävän neutronin liikeenergia on mitätön reaktiossa vapautuvaan energiaan verrattuna. B Sivu 16

17 9. tehtävä syksy 99 (säteilyn vaimeneminen väliaineessa) Oheisessa kuvassa on esitetty gammasäteilyn matkavaimennuskerroin lyijyssä ja alumiinissä fotonin energian funktiona. a) Lyijylevyistä halutaan rakentaa säteilysuoja, joka heikentää 2,6 MeV:n gammasäteilyn voimakkuuden kymmeneen prosenttiin alkuperäisestä. Kuinka paksu lyijykerros tarvitaan? b) Kuinka suuri osa säteilystä absorboituisi lasketun paksuisessa alumiinikerroksessa? Säteilyn intensiteetin vaimeneminen aineessa, jossa x on tunkeutumissyvyys ja μ on matkavaimennuskerroin. I = I 0 e μx 2. tehtävä syksy 98 (radon, säteilyn sovelluksia) Oheinen kuvio esittää suomalaisten elinaikanaan saaman säteilyannoksen jakautumista eri säteilylähteiden kesken. a) Kuvaile radonin kulkeutumista ja terveyshaittoja. b) Anna esimerkkejä säteilyn lääkinnällisen käytön ja luonnon taustasäteilyn aiheuttamasta altistuksesta. 9. tehtävä syksy 95 (ydinreaktio, Q-arvo, liike-energia) Suunnitellussa deuterium-tritium-fuusioreaktorissa vapautuvat neutronit karkaavat sydäntä ympäröivään litium-vaippaan, jolloin osa niistä tuottaa fuusiopolttoaineena tarvittavaa tritiumia reaktion n + 6 Li 4 He + 3 H mukaisesti. a) Määritä reaktiossa vapautuva energia (reaktion Q-arvo). b) Määritä reaktiossa syntyvien hiukkasten liike-energiat olettaen, että reaktion saa aikaan levossa olevaan Li-ytimeen törmäävä terminen neutroni. (Termisen neutronin liike-energia on mitätön vapautuvaan energiaan verrattuna.) Tritiumin ( 3 H) atomimassa on 3, u. 7. tehtävä syksy 94 (geigerlaskurin tulkinta, aktiivisuus) Radioaktiivista näytettä tutkittiin geigerlaskurilla. Laskentataajuus pieneni 825 1/min 520 1/min ajassa 20 min. Taustasäteilystä johtuva keskimääräinen laskentataajuus samalla ilmaisimella mitattuna oli 110 1/min. a) Mistä taustasäteily voi olla peräisin? b) Kuinka suuri on tutkitun isotoopin puoliintumisaika? Sivu 17

18 +12. tehtävä syksy 93 (säteilyn ilmaiseminen) Ionisoivan säteilyn ilmaisimet. Tarkastele asiaa erityisesti säteilysuojelun kannalta, ts miten saadaan selville säteilyn voimakkuus ja laatu sekä se, mistä radioisotoopista säteily on peräisin. 9. tehtävä syksy 92 (radiohiiliajoitus) a) Radiohiiliajoituksen periaate. b) Arkeologisesta löydöstä otetun 1,0 g massaisen hiilinäytteen aktiivisuudeksi mitataan (7500 ± 90) 1/d (hajoamista/vrk). Laske näytteen ikä virherajoineen, kun tuoreesta puusta saadun 1,0 g hiilinäytteen keskimääräinen aktiivisuus on /d. Radiohiilen puoliintumisaika on 5730 a. 10. tehtävä syksy 89 (ytimien törmäys, liikemäärän säilyminen) Eräissä fissioreaktoreissa nopeat neutronit hidastetaan grafiitin avulla. Tällöin neutroni menettää eniten liike-energiaansa täysin kimmoisessa suorassa törmäyksessä hiiliytimen kanssa. a) Kuinka monta törmäystä vähintään tarvitaan, jotta neutroni, jonka energia on 1,5 MeV, hidastuisi termiseksi, ts. jotta sen energia pienenisi alle 0,025 ev? Hiiliatomien oletetaan olevan levossa ennen törmäystä. 15. tehtävä syksy 88 (Valon hiukkas- ja aaltoluonne) Modernissa fysiikassa puhtaan sähkömagneettisen säteilyn (esim. valon) dualistisesta luonteesta. Mitä tällä tarkoitetaan? Anna sopivia esimerkkejä. 11. tehtävä syksy 88 (aktiivisuuden määrittäminen, mittausdatasta) Radioaktiivista isotooppia sisältävässä näytteessä tapahtuvien hajoamisten lukumäärä mitattiin minuutin välein 15 s ajan. Mittaustulokset on esitetty oheisessa taulukossa: aika/min hajoamisten lukumäärä Laadi tuloksista graafinen esitys siten, että kuvaajaksi tulee suora ja määritä sen avulla radioaktiivisen isotoopin puoliintumisaika. 15. tehtävä kevät 87 (säteilylajit) Radioaktiiviset aineet lähettävät hajotessaan ominaisuuksia. -, ß- ja -säteilyä. Tarkastele vertaillen näiden säteilylajien 7. tehtävä syksy 87 (tehon tuotto ydinreaktiossa, fuusioreaktio) Tähdissä tapahtuu mm fuusioreaktio, jossa kolmesta 4 He-ytimestä syntyy välivaiheiden kautta 12 C-ydin. Eräässä tähdessä tässä prosessissa vapautuu energiaa 0, W teholla. Kuinka monta kilogrammaa heliumia kuluu sekunnissa? Heliumin isotooppimassa on 4, u. 15. tehtävä syksy 87 (ytimen rakenne) Tarkastele atomin ja ytimen rakennetta ja mittasuhteita. 7. tehtävä syksy 86 (puoliintumisajan määrittäminen) Maasälpänäyte sisältää 1,76 µg 40 K-isotooppia, joka hajoaa ß- ja -emissiolla. Näytteen gamma-aktiivisuus on 50 Bq, ja sen osuus on 11 % kokonaisaktiivisuudesta. Laske 40 K-isotoopin puoliintumisaika. 15. tehtävä kevät 86 (massakato, sidosenergia) Massakato (massavaje) ja sidosenergia. Miten nämä liittyvät ydinenergian vapauttamiseen? Sivu 18

19 Hiukkaskiihdyttimet ja sähkömagneettiset kentät Homogeeninen sähkökenttä kohdistaa varattuun hiukkaseen voiman F = qe Tämä voima antaa hiukkaselle den a = qe m Homogeeninen magneettikenttä kohdistaa varattuun liikkuvaan hiukkaseen voiman F = qvb Muista, että nopeus, voima ja magneettikenttä suuntautuvat toisiinsa viereisen kuvan esittämällä tavalla! Jos hiukkanen ammutaan alla olevan kuvan mukaisesti sähkö- ja magneettikenttään, saadaan nopeus valitsin. Hiukkanen jolla on tietty m/q arvo pääsee kenttien läpi. Hiukkaselle, joka halutaan lentävän suoraan ristiin asetettujen magneettikentän ja sähkökentän läpi kokonaisvoima F y = 0, jolloin täytyy olla qe + qvb = 0, josta seuraa hiukkasen nopeudelle v = E B Hiukkanen menettää sähköistä potentiaalienergiaansa, vaikka lentääkin suoraan, sillä magneettikentän vaikutus on sähkökentälle vastakkainen. Hiukkasen kineettinen energia on yhtä suuri kuin sähköisen potentiaalienergian menetys, eli 1 2 mv2 = ev v = 2eV m jolloin E B = 2eV m e m = E2 2VB 2 Sivu 19

20 Syklotroni Syklotronissa hiukkasen radalla pitävä keskeisvoima F=qvB. Hiukkasen lentoradan säde suurenee, koska D- muotoisten homogeenisten magneettikenttien välissä on alla olevan kuvan mukainen rako, jonka yli on kiihdyttävä sähkökenttä. Hiukkasta siis tönäistään kaksi kertaa jokaisella kierroksella. Hiukkasen radan säde saadaan seuraavasti: F = qvb = m v2 r r = mv qb Syklotronin periaatekuva sivulta ja ylhäältä katsottuna Hiukkaskiihdyttimiin liittyvät fysiikan YO-tehtävät 11. tehtävä syksy 2007 Ensimmäisessä rakentamassaan syklotronissa vuonna 1931 Ernest Orlando Lawrence käytti magneettia, jolla hän sai aikaan 0,35 T:n suuruisen magneettivuon tiheyden. Kiihdytyskammion säde oli 11,4 cm. a) Kuinka suuri oli tällä syklotronilla kiihdytettyjen protonien energia? b) Kuinka suuri oli syklotronin kiihdytysjännitteen taajuus? 14. tehtävä syksy 2004 Syklotronilla kiihdytetään deuteroneja. Kun hiukkasten uloimman radan säde on 0,45 m, niiden liikeenergia on 9,6 MeV. Laske a) kiihdytysjännitteen taajuus ja b) hiukkasten ratatasoa vastaan kohtisuoran magneettikentän magneettivuon tiheys tehtävä syksy 2006 Sveitsiin on valmistumassa maailman suurin hiukkaskiihdytin LHC (Large Hardron Collider), jonka on suunniteltu käynnistyvän vuonna a) Mitä suurilla hiukkaskiihdyttimillä pyritään tutkimaan? b) Selosta hiukkasten kiihdyttämisen ja ohjaamisen yleisiä periaatteita. c) Miksi hyvin suuriin hiukkasenergioihin pyrittäessä rengaskiihdyttimen halkaisijan täytyy olla kilometrien suuruusluokkaa? d) Miksi kaikki suuret kiihdyttimet ovat ns. törmäyttimiä, joissa kaksi vastakkaisiin suuntiin etenevää samanmassaisten hiukkasten suihkua törmää toisiinsa? Sivu 20

21 8. tehtävä kevät 2006 Kiihdyttimestä tulevan 12 C + -ionisuihkun ionien energia on 65 kev. Ionit hidastetaan metallilevyjen A ja B välisellä sähkökentällä (kuva) sellaiseen nopeuteen, että niiden puoliympyrän muotoisen radan säde magneettikentässä (B=0,147 T) on 48 cm. Kuinka suuri on levyn A potentiaali, kun levyn B potentiaali on 0 V? Piirrä kuvio, josta ilmenee sähkökentän ja magneettikentän suunta. 12. tehtävä syksy 2005 Hiukkaskiihdyttimen ionilähdeyksikössä tulevien neon-ionien liike-energia on 18,5 kev. a) Kuinka suuri on 22 Ne + -ionien nopeus? b) Ioneja kiihdytetään vielä lisää 75,0 kv:n jännitteellä, minkä jälkeen ionisuihku osuu kohtisuorasti nopeudenvalitsimen magneettikenttään, jonka magneettivuon tiheys on 55,2 mt. Kuinka suuri tulee magneettikenttää vastaa kohtisuoran sähkökentän voimakkuuden olla, jotta 22 Ne-ionit kulkisivat suoraan nopeudenvalitsimen läpi? Piirrä kuvio, josta ilmenevät ionien nopeuden suunta sekä sähkö- ja magneettikenttien suunnat. 9. tehtävä kevät 2005 Vuonna 1984 valmistettiin Länsi-Saksassa hiukkaskiihdyttimellä ensimmäisen kerran alkuainetta 108 (hassium) pommittamalla lyijyisotooppia 208 Pb sisältävää kohtiota 58 Fe-ioneilla. a)kokeessa syntyi isotooppia 265 Hs. Kirjoita reaktioyhtälö. b) Isotooppi 265 Hs tunnistettiin yksiselitteisesti siitä alkavien kolmen peräkkäisen alfahajoamisen perusteella. Mikä on tämän alfahajoamisketjun tulosydin? c) Miksi lyijy- ja rautaytimen fuusioimiseen tarvitaan hiukkaskiihdytintä? 7. tehtävä kevät 2004 Alfahiukkasia (He 2+ ) kiihdytetään tyhjiössä van de Graaffin kiihdyttimellä. Jännitteellä 2,1 MV kiihdytetty α- hiukkassuihku osuu kohtisuorasti homogeeniseen magneettikenttään, jossa sen suunta muuttuu 90 siten, että hiukkasten ratakäyrän säde on 1,0 m. Kuinka suuri on magneettikentän magneettivuon tiheys? +16. tehtävä syksy 96 a) Hiukkasten kiihdyttäminen ja ohjaaminen hiukkaskiihdyttimissä. b) Syklotronin ja synklotronin toiminnan pääperiaatteet. c) Miksi hyvin suuriin hiukkasenergioihin pyrittäessä rengaskiihdyttimien halkaisijan täytyy olla kilometrien suuruusluokkaa? d) Mitä suurenergiakiihdyttimillä (törmäyttimillä) pyritään nykyisin tutkimaan? 10. tehtävä kevät 86 Parinmuodostus tapahtuu kuplakammiossa siten, että siinä syntyvän elektronin ja positronin alkunopeus on kohtisuorassa kammion magneettikenttää vastaan, jolloin hiukkasten ratakäyrän kaarevuussäde on aluksi 17 mm. Magneettivuon tiheys on 0,010 T. Laske materialisoituvan gammakvantin aallonpituus. Sivu 21

22 Hiukkaset ovat aaltoja ja aallot ovat hiukkasia Muistat varmaan valon difraktion, josta päättelit, että valon täytyy olla aaltoliikettä, koska valo käyttäytyy kuten veden aallot esteen kohdatessaan. Einstein väitti vuonna 1905 valolla olevan myös hiukkasluonteen. Kuinka me voimme varmistua siitä, että valo on hiukkasia? Valosähköinem ilmiö (Photoelectric Effect) on vastaan sanomaton todiste valon hiukkasluonteesta. Itse asiassa kaikilla liikkeessä olevilla kappaleilla on myös aaltoluonne, mutta vasta atomin mittakaavassa tämä aaltoluonne on merkittävä. Sama koe hiukkasilla (esim. elektroneilla tai neutroneilla) Kaksoisrakokoe valolla Joitakin aaltohiukkasdualismiin liittyviä simulaatioita Valosähköistä ilmiötä mallintava simulaatio: Kun valo ylittää tietyn kynnysenergian (alittaa tietyn aallonpituuden), joka vastaa elektronin sidosenergiaa atomissa, elektronit alkavat irrota sinkkilevystä. Kaasun atomien viritystä laserilla. Etsi sopiva väri, eli aallonpituus laseriin, jolla tyhjiöputkessa olevat atomit virittyvät. Säädä viritysenergioita ja viritysaikoja. Voit säätää valon aallonpituutta, sähkökentän jännitettä sekä valon intensiteettiä. Simulaatio alkuperäisestä Davisson- Germer Elektroni difraktiokokeesta, joka todisti elektronien käyttäytyvän kuin aallot. Sivu 22

23 Käynnistä simulaatio! Play with sims Physics Quantum phenomena Photo electric effect Tutustu kaikessa rauhassa tähän hyvin todellista tilannetta mallintavaan simulaatioon. Voit vaihtaa valossa olevaa metallia, muuttaa valon intensiteettiä (kirkkautta), levyjen välissä olevaa jännitettä ja tärkeintä eli metalliin osuvan valon aallonpituutta λ. Muista valon aallonpituuden λ ja valon taajuuden f välinen yhteys: Valon nopeus c = λf = 3.00x108 m/s. Klikkaa kohdassa Graphs olevia pieniä laatikoita ja saat kolme eri koordinaatistonäkymää: Sähkövirta jännitteen funktiona I(V) Sähkövirta valon intensiteetin funktiona I(I) Elektronin energia valon taajuuden funktiona E(f) Säteilytetään ensiksi hyvin reagoivaa natriumia (sodium). Säädä valon aallonpituutta kohtaan, jossa näet ensimmäisten elektronien irtoavan metallilevystä. Pienin aallonpituus, joka irrottaa natriumista elektronin λ = nm jolloin valon taajuus f = Hz ja väri. Fotonin energia maksimissaan on siis: E fotoni = J eli ev. Aseta seuraavaksi lamppuun aallonpituus 400 nm ja intensiteetti 50%. Virtamittarin lukema on tällöin I = A Miten intensiteetin kasvattaminen vaikuttaa sähkövirtaan? Aseta aallonpituudeksi 700nm. Entä nyt, miten intensiteetin kasvattaminen vaikuttaa (tällä aallonpituudella) sähkövirtaan? Miksi näin? Hahmottele elektronin energian kuvaaja taajuuden funktiona tähän Elektronivoltti ev on energian yksikkö. Elektroni vaatii yhden ev:n energian kiivetäkseen yhden voltin potentiaalieron yli, tai elektroni saa yhden ev:n jos elektronia kiihdytetään yhden voltin potentiaalierolla vastakkaissuuntaisessa sähkökentässä. 1eV = J Sivu 23

24 Etsi kynnys aallonpituudet ja taajuudet kaikille simulaation metalleille. Laske tämän jälkeen metalliin osuvien fotonien energia tällä taajuudella. Totuuksia Metalli λ (kynnys) nm f (kynnys) Hz E (J) E (ev) Na Zn Cu Pt Ca?? E hf E c KE max pc f hf t hf Irrotustyö φ Valosähköinen ilmiö voidaan tiivistää yhtälöön E max = ħf φ missä E max on valon irrottaman elektronin maksimiliike-energia ja φ on irrotustyö eli minimienergia, joka kykenee irrottamaan elektronin aineen pinnasta. Irrotustyö on kullekin materiaalille ominainen vakio. Valosähköilmiö. Säteily irrottaa katodista elektroneja, jotka jäljelle jääneellä energialla kulkevat kohti anodia saaden aikaan sähkövirran. Lisäämällä katodin positiivista potentiaalia anodiin nähden virta saadaan heikkenemään ja lopulta häviämään kokonaan. Tätä potentiaalieroa U 0 kutsutaan pysäytysjännitteeksi ja se riippuu lineaarisesti säteilyn taajuudesta. Siis, eräällä tietyllä (negatiivisella) jännitteen arvolla virta saa arvon nolla ja tätä jännitettä sanotaan pysäytysjännitteeksi U 0. Pysäytysjännite ja elektronin liike-energia liittyvät toisiinsa seuraavasti jolloin yllä olevista yhtälöistä saadaan E max = eu 0 eu 0 = ħf φ h 6.63x10 1V 1J 1C 1eV = J Tämän yhtälön kuvaaja on suora, jonka kulmakerroin on Planckin vakio ħ (ks. yo tehtävä 15 K02). Jos siis tiedät metalliin iskeytyvän fotonin energian (ev) ja jännitteen (pysäytysjännite U 0 ), jolla saat pysäytettyä sähkövirran kulun piirissä, eli estämään elektroneiden pääsyn anodille, voit laskea irrotustyön φ katodilla olevalle metallille, siis metallille johon valo osuu. 34 Js Sivu 24

Fysiikka 8. Aine ja säteily

Fysiikka 8. Aine ja säteily Fysiikka 8 Aine ja säteily Sähkömagneettinen säteily James Clerk Maxwell esitti v. 1864 sähkövarauksen ja sähkövirran sekä sähkö- ja magneettikentän välisiä riippuvuuksia kuvaavan teorian. Maxwellin teorian

Lisätiedot

Osallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai

Osallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai Jakso : Materiaalihiukkasten aaltoluonne. Teoriaa näihin tehtäviin löytyy Beiserin kirjasta kappaleesta 3 ja hyvin myös peruskurssitasoisista kirjoista. Seuraavat videot demonstroivat vaihe- ja ryhmänopeutta:

Lisätiedot

2. Pystyasennossa olevaa jousta kuormitettiin erimassaisilla kappaleilla (kuva), jolloin saatiin taulukon mukaiset tulokset.

2. Pystyasennossa olevaa jousta kuormitettiin erimassaisilla kappaleilla (kuva), jolloin saatiin taulukon mukaiset tulokset. Fysiikka syksy 2005 1. Nykyinen käsitys Aurinkokunnan rakenteesta syntyi 1600-luvulla pääasiassa tähtitieteellisten havaintojen perusteella. Aineen pienimpien osasten rakennetta sitä vastoin ei pystytä

Lisätiedot

Valosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo

Valosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo Valosähköinen ilmiö Vuonna 1887 saksalainen fyysikko Heinrich Hertz havaitsi sähkövarauksen purkautuvan metallikappaleen pinnalta, kun siihen kohdistui valoa. Tarkemmissa tutkimuksissa todettiin, että

Lisätiedot

Theory Finnish (Finland) Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä)

Theory Finnish (Finland) Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä) Q3-1 Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä) Lue erillisessä kuoressa olevat yleisohjeet ennen tämän tehtävän aloittamista. Tässä tehtävässä tarkastellaan maailman suurimman hiukkasfysiikan

Lisätiedot

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ

LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ LIITE 11A: VALOSÄHKÖINEN ILMIÖ Valosähköisellä ilmiöllä ymmärretään tässä oppikirjamaisesti sitä, että kun virtapiirissä ja tyhjiölampussa olevan anodi-katodi yhdistelmän katodia säteilytetään fotoneilla,

Lisätiedot

Luento Ydinfysiikka. Ytimien ominaisuudet Ydinvoimat ja ytimien spektri Radioaktiivinen hajoaminen Ydinreaktiot

Luento Ydinfysiikka. Ytimien ominaisuudet Ydinvoimat ja ytimien spektri Radioaktiivinen hajoaminen Ydinreaktiot Luento 3 7 Ydinfysiikka Ytimien ominaisuudet Ydinvoimat ja ytimien spektri Radioaktiivinen hajoaminen Ydinreaktiot Ytimien ominaisuudet Ydin koostuu nukleoneista eli protoneista ja neutroneista Ydin on

Lisätiedot

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!! FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!! 1. Vastaa, ovatko seuraavat väittämät oikein vai väärin. Perustelua ei tarvitse kirjoittaa. a) Atomi ei voi lähettää

Lisätiedot

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. KEMIA Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. Kemian työturvallisuudesta -Kemian tunneilla tutustutaan aineiden ominaisuuksiin Jotkin aineet syttyvät palamaan reagoidessaan

Lisätiedot

Radioaktiivinen hajoaminen

Radioaktiivinen hajoaminen radahaj2.nb 1 Radioaktiivinen hajoaminen Radioaktiivinen hajoaminen on ilmiö, jossa aktivoitunut, epästabiili atomiydin vapauttaa energiaansa a-, b- tai g-säteilyn kautta. Hiukkassäteilyn eli a- ja b-säteilyn

Lisätiedot

Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty.

Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty. Fysiikan laboratorio Työohje 1 / 5 Radioaktiivisen säteilyn läpitunkevuus. Gammasäteilty. 1. Työn tavoite Työn tavoitteena on tutustua ionisoivaan sähkömagneettiseen säteilyyn ja tutkia sen absorboitumista

Lisätiedot

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa.

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa. Valintakoe 2016/FYSIIKKA Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa. Boltzmannin vakio 1.3805 x 10-23 J/K Yleinen kaasuvakio 8.315 JK/mol

Lisätiedot

Lääketiede Valintakoeanalyysi 2015 Fysiikka. FM Pirjo Haikonen

Lääketiede Valintakoeanalyysi 2015 Fysiikka. FM Pirjo Haikonen Lääketiede Valintakoeanalyysi 5 Fysiikka FM Pirjo Haikonen Fysiikan tehtävät Väittämä osa C (p) 6 kpl monivalintoja, joissa yksi (tai useampi oikea kohta.) Täysin oikein vastattu p, yksikin virhe/tyhjä

Lisätiedot

Fysiikan lisäkurssin tehtävät (kurssiin I liittyvät, syksy 2013, Kaukonen)

Fysiikan lisäkurssin tehtävät (kurssiin I liittyvät, syksy 2013, Kaukonen) 1. Ylöspäin liikkuvan hissin, jonka massa on 480 kg, nopeus riippuu ajasta oheisen kuvion mukaisesti. Laske kannatinvaijeria jännittävä voima liikkeen eri vaiheissa. (YO, S 84) 0-4s: 4,9 kn, 4..10s: 4,7

Lisätiedot

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Kati Lassila-Perini Fysiikan tutkimuslaitos Miksi hiukkasia kiihdytetään? Miten hiukkasia kiihdytetään? Mitä törmäyksessä tapahtuu? Miten hiukkasia mitataan? Esitys hiukkasfysiikan

Lisätiedot

Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä

Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä Antti Haarto.5.13 Sähkövaraus Aine koostuu Varauksettomista neutroneista Positiivisista protoneista Negatiivisista elektroneista Elektronien siirtyessä

Lisätiedot

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1

Leptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1 Mistä aine koostuu? - kaikki aine koostuu atomeista - atomit koostuvat elektroneista, protoneista ja neutroneista - neutronit ja protonit koostuvat pienistä hiukkasista, kvarkeista Alkeishiukkaset - hiukkasten

Lisätiedot

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet

Hiukkaskiihdyttimet ja -ilmaisimet Kati Lassila-Perini Fysiikan tutkimuslaitos Miksi hiukkasia kiihdytetään? Miten hiukkasia kiihdytetään? Mitä törmäyksessä tapahtuu? Miten hiukkasia mitataan? Esitys hiukkasfysiikan näkökulmasta, vastaavia

Lisätiedot

Eksponentti- ja logaritmifunktiot

Eksponentti- ja logaritmifunktiot Eksponentti- ja logaritmifunktiot Eksponentti- ja logaritmifunktiot liittyvät läheisesti toisiinsa. Eksponenttifunktio tulee vastaan ilmiöissä, joissa tarkasteltava suure kasvaa tai vähenee suhteessa senhetkiseen

Lisätiedot

Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson

Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa. Tapio Hansson Suhteellisuusteoriasta, laskuista ja yksiköistä kvantti- ja hiukkasfysiikassa Tapio Hansson Laskentoa SI-järjestelmä soveltuu hieman huonosti kvantti- ja hiukaksfysiikkaan. Sen perusyksiköiden mittakaava

Lisätiedot

2. Fotonit, elektronit ja atomit

2. Fotonit, elektronit ja atomit Luento 4 2. Fotonit, elektronit ja atomit Valon kvanttiteoria; fotoni Valosähköinen ilmiö ja sen kvanttiselitys Valon emissio ja absorptio Säteilyn spektri; atomin energiatasot Atomin rakenne Niels Bohrin

Lisätiedot

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi Fysiikka 7 Sähkömagnetismi Magneetti Aineen magneettiset ominaisuudet ovat seurausta atomiydintä kiertävistä elektroneista (ytimen kiertäminen ja spin). Magneettinen vuorovaikutus Etävuorovaikutus Magneetilla

Lisätiedot

Hiukkaskiihdyttimet. Tapio Hansson

Hiukkaskiihdyttimet. Tapio Hansson Hiukkaskiihdyttimet Tapio Hansson Miksi kiihdyttää hiukkasia? Hiukkaskiihdyttimien kehittäminen on ollut ehkä tärkein yksittäinen kehityssuunta alkeishiukkasfysiikassa. Hyöty, joka saadaan hiukkasten kiihdyttämisestä

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Syksy 2009 Jukka Maalampi LUENTO 12 Aallot kahdessa ja kolmessa ulottuvuudessa Toistaiseksi on tarkasteltu aaltoja, jotka etenevät yhteen suuntaan. Yleisempiä tapauksia ovat

Lisätiedot

Sovelletun fysiikan pääsykoe

Sovelletun fysiikan pääsykoe Sovelletun fysiikan pääsykoe 7.6.016 Kokeessa on neljä (4) tehtävää. Vastaa kaikkiin tehtäviin. Muista kirjoittaa myös laskujesi välivaiheet näkyviin. Huom! Kirjoita tehtävien 1- vastaukset yhdelle konseptille

Lisätiedot

on hidastuvaa. Hidastuvuus eli negatiivinen kiihtyvyys saadaan laskevan suoran kulmakertoimesta, joka on siis

on hidastuvaa. Hidastuvuus eli negatiivinen kiihtyvyys saadaan laskevan suoran kulmakertoimesta, joka on siis Fys1, moniste 2 Vastauksia Tehtävä 1 N ewtonin ensimmäisen lain mukaan pallo jatkaa suoraviivaista liikettä kun kourun siihen kohdistama tukivoima (tässä tapauksessa ympyräradalla pitävä voima) lakkaa

Lisätiedot

Synkrotronisäteily ja elektronispektroskopia. Tutkimus Oulun yliopistossa

Synkrotronisäteily ja elektronispektroskopia. Tutkimus Oulun yliopistossa Synkrotronisäteily ja elektronispektroskopia Tutkimus Oulun yliopistossa Ryhmätyö Keskustelkaa n. 4 hengen ryhmissä, mitä on synkrotronisäteily ja miten sitä tuotetaan. Kirjoittakaa ylös ajatuksianne.

Lisätiedot

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3)

3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) + 3 ATOMIN MALLI 3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) Thomsonin rusinakakkumallissa positiivisesti varautuneen hyytelömäisen aineen sisällä on negatiivisia elektroneja kuin rusinat kakussa. Rutherford pommitti

Lisätiedot

elektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni

elektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni 3.1 Atomin rakenneosat Kaikki aine matter koostuu alkuaineista elements. Jokaisella alkuaineella on omanlaisensa atomi. Mitä osia ja hiukkasia parts and particles atomissa on? pieni ydin, jossa protoneja

Lisätiedot

Kvanttisointi Aiheet:

Kvanttisointi Aiheet: Kvanttisointi Luento 5 4 Aiheet: Valosähköilmiö Einsteinin selitys Fotonit Aineaallot ja energian kvantittuminen Bohrin kvanttimalli atomille Bohrin malli vetyatomille Vedyn spektri Mitä olet oppinut?

Lisätiedot

Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2)

Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2) Erityinen suhteellisuusteoria (Harris luku 2) Yliopistonlehtori, TkT Sami Kujala Mikro- ja nanotekniikan laitos Kevät 2016 Ajan ja pituuden suhteellisuus Relativistinen työ ja kokonaisenergia SMG-aaltojen

Lisätiedot

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina Jakso 1. iot-savartin laki, Ampèren laki, vektoripotentiaali Tässä jaksossa lasketaan erimuotoisten virtajohtimien aiheuttamien magneettikenttien suuruutta kahdella eri menetelmällä, iot-savartin lain

Lisätiedot

5B. Radioaktiivisen isotoopin puoliintumisajan määrittäminen

5B. Radioaktiivisen isotoopin puoliintumisajan määrittäminen TURUN AMMATTIKORKEAKOULU työohje 1(8) 5B. Radioaktiivisen isotoopin puoliintumisajan määrittäminen 1. TYÖN TAVOITE 2. TEORIAA 2.1. Aktivointi Työssä perehdytään radioaktiivisuuteen ja radioaktiivisen säteilyn

Lisätiedot

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut: MAB - Harjoitustehtävien ratkaisut: Funktio. Piirretään koordinaatistoakselit ja sijoitetaan pisteet:. a) Funktioiden nollakohdat löydetään etsimällä kuvaajien ja - akselin leikkauspisteitä. Funktiolla

Lisätiedot

&()'#*#+)##'% +'##$,),#%'

&()'#*#+)##'% +'##$,),#%' "$ %"&'$ &()'*+)'% +'$,),%' )-.*0&1.& " $$ % &$' ((" ")"$ (( "$" *(+)) &$'$ & -.010212 +""$" 3 $,$ +"4$ + +( ")"" (( ()""$05"$$"" ")"" ) 0 5$ ( ($ ")" $67($"""*67+$++67""* ") """ 0 5"$ + $* ($0 + " " +""

Lisätiedot

Mustan kappaleen säteily

Mustan kappaleen säteily Mustan kappaleen säteily Musta kappale on ideaalisen säteilijän malli, joka absorboi (imee itseensä) kaiken siihen osuvan säteilyn. Se ei lainkaan heijasta eikä sirota siihen osuvaa säteilyä, vaan emittoi

Lisätiedot

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET Kurssin esittely Sähkömagneettiset ilmiöt varaus sähkökenttä magneettikenttä sähkömagneettinen induktio virta potentiaali ja jännite sähkömagneettinen energia teho Määritellään

Lisätiedot

25A40B 4h. RADIOAKTIIVINEN SÄTEILY

25A40B 4h. RADIOAKTIIVINEN SÄTEILY TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/9 25A40B 4h. RADIOAKTIIVINEN SÄTEILY TYÖN TAVOITE Työn tavoitteena on tutustua radioaktiiviseen säteilyyn ja mahdollisuuksiin suojautua siltä. RADIOAKTIIVISEN SÄTEILYN

Lisätiedot

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö: A1 Seppä karkaisee teräsesineen upottamalla sen lämpöeristettyyn astiaan, jossa on 118 g jäätä ja 352 g vettä termisessä tasapainossa Teräsesineen massa on 312 g ja sen lämpötila ennen upotusta on 808

Lisätiedot

Säteily- ja ydinturvallisuus -kirjasarjan toimituskunta: Sisko Salomaa, Tarja K. Ikäheimonen, Roy Pöllänen, Anne Weltner, Olavi Pukkila, Wendla Paile, Jorma Sandberg, Heidi Nyberg, Olli J. Marttila, Jarmo

Lisätiedot

SMG KENTTÄ JA LIIKKUVA KOORDINAATISTO

SMG KENTTÄ JA LIIKKUVA KOORDINAATISTO SMG KENTTÄ JA LIIKKUVA KOORDINAATISTO LiikeJla vaiku5aa siihen, miten kentät syntyvät ja miten hiukkaset kokevat kenben väli5ämät vuorovaikutukset ja miltä kentät näy5ävät. Vara5u hiukkanen kokee sähkömagneebsen

Lisätiedot

FRANCKIN JA HERTZIN KOE

FRANCKIN JA HERTZIN KOE FRANCKIN JA HRTZIN KO 1 Atomin kokonaisenergian kvantittuneisuuden osoittaminen Franck ja Hertz suorittivat vuonna 1914 ensimmäisinä kokeen, jonka avulla voitiin osoittaa oikeaksi Bohrin olettamus, että

Lisätiedot

Virrankuljettajat liikkuvat magneettikentässä ja sähkökentässä suoraan, kun F = F eli qv B = qe. Nyt levyn reunojen välinen jännite

Virrankuljettajat liikkuvat magneettikentässä ja sähkökentässä suoraan, kun F = F eli qv B = qe. Nyt levyn reunojen välinen jännite TYÖ 4. Magneettikenttämittauksia Johdanto: Hallin ilmiö Ilmiön havaitseminen Yhdysvaltalainen Edwin H. Hall (1855-1938) tutki mm. aineiden sähköjohtavuutta ja löysi menetelmän, jolla hän pystyi mittaamaan

Lisätiedot

Ohjeita fysiikan ylioppilaskirjoituksiin

Ohjeita fysiikan ylioppilaskirjoituksiin Ohjeita fysiikan ylioppilaskirjoituksiin Kari Eloranta 2016 Jyväskylän Lyseon lukio 11. tammikuuta 2016 Kokeen rakenne Fysiikan kokeessa on 13 tehtävää, joista vastataan kahdeksaan. Tehtävät 12 ja 13 ovat

Lisätiedot

Oikeasta vastauksesta (1p): Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Oikeasta vastauksesta (1p): Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö: A1 Seppä karkaisee teräsesineen upottamalla sen lämpöeristettyyn astiaan, jossa on 118 g jäätä ja 352 g vettä termisessä tasapainossa eräsesineen massa on 312 g ja sen lämpötila ennen upotusta on 808 C

Lisätiedot

c) Missä ajassa kappale selvittää reitin b-kohdan tapauksessa? [3p]

c) Missä ajassa kappale selvittää reitin b-kohdan tapauksessa? [3p] Fysiikan valintakoe 11.5.2016 klo 9-12 1. Kappale lähtee levosta liikkeelle pisteessä A (0,3) ja liukuu kitkattomasti, ensin kaltevaa tasoa pitkin pisteeseen B (x,0) ja siitä edelleen vaakaatasoa pitkin

Lisätiedot

ELEKTRONIN LIIKE MAGNEETTIKENTÄSSÄ

ELEKTRONIN LIIKE MAGNEETTIKENTÄSSÄ FYSP105 /1 ELEKTRONIN LIIKE MAGNEETTIKENTÄSSÄ 1 Johdanto Työssä tutkitaan elektronin liikettä homogeenisessa magneettikentässä ja määritetään elektronin ominaisvaraus e/m. Tulosten analyysissa tulee kiinnittää

Lisätiedot

Hiukkasfysiikka. Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto

Hiukkasfysiikka. Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto Hiukkasfysiikka Katri Huitu Alkeishiukkasfysiikan ja astrofysiikan osasto, Fysiikan laitos, Helsingin yliopisto Nobelin palkinto hiukkasfysiikkaan 2013! Robert Brout (k. 2011), Francois Englert, Peter

Lisätiedot

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 LIIKE Jos vahvempi kaveri törmää heikompaan kaveriin, vahvemmalla on enemmän voimaa. Pallon heittäjä antaa pallolle heittovoimaa, jonka

Lisätiedot

4. Funktion arvioimisesta eli approksimoimisesta

4. Funktion arvioimisesta eli approksimoimisesta 4. Funktion arvioimisesta eli approksimoimisesta Vaikka nykyaikaiset laskimet osaavatkin melkein kaiken muun välttämättömän paitsi kahvinkeiton, niin joskus, milloin mistäkin syystä, löytää itsensä tilanteessa,

Lisätiedot

Muunnokset ja mittayksiköt

Muunnokset ja mittayksiköt Muunnokset ja mittayksiköt 1 a Mitä kymmenen potenssia tarkoittavat etuliitteet m, G ja n? b Mikä on massan (mass) mittayksikkö SI-järjestelmässäa? c Mikä on painon (weight) mittayksikkö SI-järjestelmässä?

Lisätiedot

CERN-matka

CERN-matka CERN-matka 2016-2017 UUTTA FYSIIKKAA Janne Tapiovaara Rauman Lyseon lukio http://imglulz.com/wp-content/uploads/2015/02/keep-calm-and-let-it-go.jpg FYSIIKKA ON KOKEELLINEN LUONNONTIEDE, JOKA PYRKII SELITTÄMÄÄN

Lisätiedot

, m s ) täytetään alimmasta energiatilasta alkaen. Alkuaineet joiden uloimmalla elektronikuorella on samat kvanttiluvut n,

, m s ) täytetään alimmasta energiatilasta alkaen. Alkuaineet joiden uloimmalla elektronikuorella on samat kvanttiluvut n, S-114.6, Fysiikka IV (EST),. VK 4.5.005, Ratkaisut 1. Selitä lyhyesti mutta mahdollisimman täsmällisesti: a) Keskimääräisen kentän malli ja itsenäisten elektronien approksimaatio. b) Monen fermionin aaltofunktion

Lisätiedot

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus) Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus) 1) MEKANIIKKA Vuorovaikutus vuorovaikutuksessa kaksi kappaletta vaikuttaa toisiinsa ja vaikutukset havaitaan molemmissa kappaleissa samanaikaisesti lajit: kosketus-/etä-

Lisätiedot

ψ(x) = A cos(kx) + B sin(kx). (2) k = nπ a. (3) E = n 2 π2 2 2ma 2 n2 E 0. (4)

ψ(x) = A cos(kx) + B sin(kx). (2) k = nπ a. (3) E = n 2 π2 2 2ma 2 n2 E 0. (4) 76A KIINTEÄN AINEEN FYSIIKKA Ratkaisut 4 Kevät 214 1. Tehtävä: Yksinkertainen malli kovalenttiselle sidokselle: a) Äärimmäisen yksinkertaistettuna mallina elektronille atomissa voidaan pitää syvää potentiaalikuoppaa

Lisätiedot

4) Törmäysten lisäksi rakenneosasilla ei ole mitään muuta keskinäistä tai ympäristöön suuntautuvaa vuorovoikutusta.

4) Törmäysten lisäksi rakenneosasilla ei ole mitään muuta keskinäistä tai ympäristöön suuntautuvaa vuorovoikutusta. K i n e e t t i s t ä k a a s u t e o r i a a Kineettisen kaasuteorian perusta on mekaaninen ideaalikaasu, joka on matemaattinen malli kaasulle. Reaalikaasu on todellinen kaasu. Reaalikaasu käyttäytyy

Lisätiedot

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho Luento 10: Työ, energia ja teho Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 1 / 23 Luennon sisältö Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 2 / 23 Johdanto Energia suure, joka voidaan muuttaa muodosta toiseen,

Lisätiedot

A Lausekkeen 1,1 3 arvo on 1,13 3,3 1,331 B Tilavuus 0,5 m 3 on sama kuin 50 l 500 l l C Luvuista 2 3, 6 7

A Lausekkeen 1,1 3 arvo on 1,13 3,3 1,331 B Tilavuus 0,5 m 3 on sama kuin 50 l 500 l l C Luvuista 2 3, 6 7 1 Tuotteen hinta nousee ensin 10 % ja laskee sitten 10 %, joten lopullinen hinta on... alkuperäisestä hinnasta. alkuperäisestä hinnasta. YLIOPPILASTUTKINTO- LAUTAKUNTA 23.3.2016 MATEMATIIKAN KOE PITKÄ

Lisätiedot

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA KEMIAA KAIK- KIALLA, KE1 Ulkoelektronit ja oktettisääntö Alkuaineen korkeimmalla energiatasolla olevia elektroneja sanotaan ulkoelektroneiksi eli valenssielektroneiksi.

Lisätiedot

a P en.pdf KOKEET;

a P  en.pdf KOKEET; Tässä on vanhoja Sähkömagnetismin kesäkurssin tenttejä ratkaisuineen. Tentaattorina on ollut Hanna Pulkkinen. Huomaa, että tämän kurssin sisältö on hiukan eri kuin Soveltavassa sähkömagnetiikassa, joten

Lisätiedot

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA NOT-tiedekoulu La Palma Kasper Honkanen, Ilona Arola, Lotta Loponen, Helmi-Tuulia Korpijärvi ja Anastasia Koivikko 20.11.2011 Ryhmämme työ käsittelee spektrometriaa ja sen

Lisätiedot

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka, luento Kari Sormunen

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka, luento Kari Sormunen VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka, 1.-2. luento Kari Sormunen Mitä yhteistä? Kirja pöydällä Opiskelijapari Teräskuulan liike magneetin lähellä

Lisätiedot

Kosmos = maailmankaikkeus

Kosmos = maailmankaikkeus Kosmos = maailmankaikkeus Synty: Big Bang, alkuräjähdys 13 820 000 000 v sitten Koostumus: - Pimeä energia 3/4 - Pimeä aine ¼ - Näkyvä aine 1/20: - vetyä ¾, heliumia ¼, pari prosenttia muita alkuaineita

Lisätiedot

6 Monen kappaleen vuorovaikutukset (Many-body interactions)

6 Monen kappaleen vuorovaikutukset (Many-body interactions) 6 Monen kappaleen vuorovaikutukset (Many-body interactions) 6.1 Newtonin III laki Voimme laskea kappaleen liiketilan Newtonin II lain avulla, jos tunnemme kaikki kappaleeseen vaikuttavat voimat. Jos kappaleita

Lisätiedot

Luento 11: Potentiaalienergia. Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Esimerkkejä ja harjoituksia

Luento 11: Potentiaalienergia. Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Esimerkkejä ja harjoituksia Luento 11: Potentiaalienergia Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Esimerkkejä ja harjoituksia 1 / 22 Luennon sisältö Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat

Lisätiedot

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos

Aine ja maailmankaikkeus. Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos Aine ja maailmankaikkeus Kari Enqvist Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos Lahden yliopistokeskus 29.9.2011 1900-luku tiedon uskomaton vuosisata -mikä on aineen olemus -miksi on erilaisia aineita

Lisätiedot

S Fysiikka III (EST) (6 op) 1. välikoe

S Fysiikka III (EST) (6 op) 1. välikoe S-114.1327 Fysiikka III (EST) (6 op) 1. välikoe 1.3.21 Ilkka Tittonen 1. Vastaa seuraaviin kysymyksiin perustellusti, mutta ytimekkäästi (esim. 5-1 lausetta) (2p per kohta). a) Mikä on sidottu tila? Anna

Lisätiedot

NUKLIDIEN PYSYVYYS. Stabiilit nuklidit

NUKLIDIEN PYSYVYYS. Stabiilit nuklidit VI NUKLIDIEN PYSYVYYS Stabiilit nuklidit Luonnon 92 alkuaineessa on kaiken kaikkiaan 275 pysyvää nuklidia. Näistä noin 60%:lla on sekä parillinen (even) protoniluku että parillinen (even) neutroniluku.

Lisätiedot

Neutriinofysiikka. Tvärminne Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto

Neutriinofysiikka. Tvärminne Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto Neutriinofysiikka Tvärminne 27.5.2010 Jukka Maalampi Fysiikan laitos, Jyväskylän yliopisto Neutriinon keksiminen Ongelma 1900-luvun alusta: beetahajoamisessa syntyvän neutriinon energiaspektri on jatkuva.

Lisätiedot

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi?

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi? Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi? Oleteaan tyhjiö: ei virtoja ei varauksia Muutos magneettikentässä saisi aikaan sähkökentän. Muutos vuorostaan sähkökentässä saisi aikaan magneettikentän....ja niinhän

Lisätiedot

Luento 8. Lämpökapasiteettimallit Dulong-Petit -laki Einsteinin hilalämpömalli Debyen ääniaaltomalli. Sähkönjohtavuus Druden malli

Luento 8. Lämpökapasiteettimallit Dulong-Petit -laki Einsteinin hilalämpömalli Debyen ääniaaltomalli. Sähkönjohtavuus Druden malli Luento 8 Lämpökapasiteettimallit Dulong-Petit -laki Einsteinin hilalämpömalli Debyen ääniaaltomalli Sähkönjohtavuus Druden malli Klassiset C V -mallit Termodynamiikka kun Ei ennustetta arvosta! Klassinen

Lisätiedot

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö.

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö. Yleistä sähkömagnetismista IÄLTÖ: ähkömagnetismi käsitekarttana ähkömagnetismin kaavakokoelma ähkö- ja magneettikentistä Maxwellin yhtälöistä ÄHKÖMAGNETIMI KÄITEKARTTANA: Kapasitanssi Kondensaattori Varaus

Lisätiedot

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus: K1. Onko väittämä oikein vai väärin. Oikeasta väittämästä saa 0,5 pistettä. Vastaamatta jättämisestä tai väärästä vastauksesta ei vähennetä pisteitä. (yhteensä 10 p) Oikein Väärin 1. Kaikki metallit johtavat

Lisätiedot

HALLIN ILMIÖ 1. TUTKITTAVAN ILMIÖN TEORIAA

HALLIN ILMIÖ 1. TUTKITTAVAN ILMIÖN TEORIAA 1 ALLIN ILMIÖ MOTIVOINTI allin ilmiötyössä tarkastellaan johteen varauksenkuljettajiin liittyviä suureita Työssä nähdään kuinka all-kiteeseen generoituu all-jännite allin ilmiön tutkimiseen soveltuvalla

Lisätiedot

määrittelyjoukko. log x piirretään tangentti pisteeseen, jossa käyrä leikkaa y-akselin. Määritä millä korkeudella tangentti leikkaa y-akselin.

määrittelyjoukko. log x piirretään tangentti pisteeseen, jossa käyrä leikkaa y-akselin. Määritä millä korkeudella tangentti leikkaa y-akselin. MAA8 Juuri- ja logaritmifunktiot 70 Jussi Tyni 5 a) Derivoi f ( ) e b) Mikä on funktion f () = ln(5 ) 00 c) Ratkaise yhtälö määrittelyjoukko log Käyrälle g( ) e 8 piirretään tangeti pisteeseen, jossa käyrä

Lisätiedot

yleisessä muodossa x y ax by c 0. 6p

yleisessä muodossa x y ax by c 0. 6p MAA..0 Muista kirjoittaa jokaiseen paperiin nimesi! Tee vastauspaperin yläreunaan pisteytysruudukko! Valitse kuusi tehtävää! Perustele vastauksesi välivaiheilla! Jussi Tyni Ratkaise: a) x x b) xy x 6y

Lisätiedot

763306A Johdatus suhteellisuusteoriaan 2 Kevät 2013 Harjoitus 1

763306A Johdatus suhteellisuusteoriaan 2 Kevät 2013 Harjoitus 1 763306A Johdatus suhteellisuusteoriaan 2 Kevät 2013 Harjoitus 1 1. Koordinaatiston muunnosmatriisi a) Osoita että muunnos x = x cos φ + y sin φ y = x sin φ + y cos φ (1) kuvaa x y tason koordinaatiston

Lisätiedot

Miltä työn tekeminen tuntuu

Miltä työn tekeminen tuntuu Työ ja teho Miltä työn tekeminen tuntuu Millaisia töitä on? Mistä tiedät tekeväsi työtä? Miltä työ tuntuu? Mitä työn tekeminen vaatii? Ihmiseltä Koneelta Työ, W Yksikkö 1 J (joule) = 1 Nm Työnmäärä riippuu

Lisätiedot

(1) (2) Normalisointiehdoksi saadaan nytkin yhtälö (2). Ratkaisemalla (2)+(3) saamme

(1) (2) Normalisointiehdoksi saadaan nytkin yhtälö (2). Ratkaisemalla (2)+(3) saamme S-446 Fysiikka IV (Sf) Tentti 3934 Oletetaan, että φ ja φ ovat ajasta riippumattoman Scrödingerin yhtälön samaan ominaisarvoon E liittyviä ominaisfunktioita Nämä funktiot ovat normitettuja, mutta eivät

Lisätiedot

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä: Mekaaninen energia Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa Suppea energian määritelmä: Energia on kyky tehdä työtä => mekaaninen energia Ei

Lisätiedot

Työssä mitataan välillisesti elektronien taipumiskulmat ja lasketaan niiden sekä elektronin energian avulla grafiitin hilavakioita.

Työssä mitataan välillisesti elektronien taipumiskulmat ja lasketaan niiden sekä elektronin energian avulla grafiitin hilavakioita. FYSA230/1 ELEKTRONIEN DIFFRAKTIO 1 Johdanto Elektronien diffraktio on interferenssi-ilmiö, joka osoittaa hiukkasilla olevan aaltoluonteen. Hiukkasten aaltoluonne on hyvin fundamentaalisesti fysiikan maailmankuvaan

Lisätiedot

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I Pynnönen 1/3 SÄHKÖTEKNIIKKA Kurssi: Harjoitustyö : Tehon mittaaminen Pvm : Opiskelija: Tark. Arvio: Tavoite: Välineet: Harjoitustyön tehtyäsi osaat mitata ja arvioida vastukseen jäävän tehohäviön sähköisessä

Lisätiedot

Muista, että ongelma kuin ongelma ratkeaa yleensä vastaamalla seuraaviin kolmeen kysymykseen: Mitä osaan itse? Mitä voin lukea? Keneltä voin kysyä?

Muista, että ongelma kuin ongelma ratkeaa yleensä vastaamalla seuraaviin kolmeen kysymykseen: Mitä osaan itse? Mitä voin lukea? Keneltä voin kysyä? Suomi-Viro maaotteluun valmentava kirje Tämän kirjeen tarkoitus on valmentaa tulevaa Suomi-Viro fysiikkamaaottelua varten. Tehtävät on valittu myös sen mukaisesti. Muista, että ongelma kuin ongelma ratkeaa

Lisätiedot

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson

Perusvuorovaikutukset. Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Tapio Hansson Perusvuorovaikutukset Vuorovaikutukset on perinteisesti jaettu neljään: Gravitaatio Sähkömagneettinen vuorovaikutus Heikko vuorovaikutus Vahva vuorovaikutus Sähköheikkoteoria

Lisätiedot

Jännite, virran voimakkuus ja teho

Jännite, virran voimakkuus ja teho Jukka Kinkamo, OH2JIN oh2jin@oh3ac.fi +358 44 965 2689 Jännite, virran voimakkuus ja teho Jännite eli potentiaaliero mitataan impedanssin yli esiintyvän jännitehäviön avulla. Koska käytännön radioamatöörin

Lisätiedot

Suomalainen tutkimus LHC:llä. Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos

Suomalainen tutkimus LHC:llä. Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos Suomalainen tutkimus LHC:llä Paula Eerola Fysiikan laitos ja Fysiikan tutkimuslaitos 2.12.2009 Mitä hiukkasfysiikka tutkii? Hiukkasfysiikka tutkii aineen pienimpiä rakennusosia ja niiden välisiä vuorovaikutuksia.

Lisätiedot

A-osio. Tehdään ilman laskinta ja taulukkokirjaa! Valitse tehtävistä A1-A3 kaksi ja vastaa niihin. Maksimissaan tunti aikaa suorittaa A-osiota.

A-osio. Tehdään ilman laskinta ja taulukkokirjaa! Valitse tehtävistä A1-A3 kaksi ja vastaa niihin. Maksimissaan tunti aikaa suorittaa A-osiota. MAA5.2 Loppukoe 24.9.2013 Jussi Tyni Valitse 6 tehtävää Muista merkitä vastauspaperiin oma nimesi ja tee etusivulle pisteytysruudukko Kaikkiin tehtävien ratkaisuihin välivaiheet näkyviin! A1. A-osio. Tehdään

Lisätiedot

RATKAISUT: Kertaustehtävät

RATKAISUT: Kertaustehtävät Physia 8 painos (5) Krtausthtävät : Krtausthtävät Luku Aallonpituus alu on 5 n < 45 n Irrotustyö siuissa on,8 V Fotonin nrgiat ovat väliltä Lasktaan suurin liik-nrgia E E W kax fax in 4, 9597 V,8 V 3,597

Lisätiedot

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016 Vanhoja koetehtäviä Analyyttinen geometria 016 1. Määritä luvun a arvo, kun piste (,3) on käyrällä a(3x + a) = (y - 1). Suora L kulkee pisteen (5,1) kautta ja on kohtisuorassa suoraa 6x + 7y - 19 = 0 vastaan.

Lisätiedot

Tehtävien ratkaisut. Heikki Lehto Raimo Havukainen Jukka Maalampi Janna Leskinen FYSIIKKA 8. Aine ja säteily. Sanoma Pro Oy Helsinki

Tehtävien ratkaisut. Heikki Lehto Raimo Havukainen Jukka Maalampi Janna Leskinen FYSIIKKA 8. Aine ja säteily. Sanoma Pro Oy Helsinki Tehtävien ratkaisut Heikki Lehto Raimo Havukainen Jukka Maalampi Janna Leskinen FYSIIKKA 8 Aine ja säteily Sanoma Pro Oy Helsinki Sisällys Johdantotehtävien ratkaisut... 4 1 Säteily ja kvantit... 6 Atomi

Lisätiedot

Magneettinen energia

Magneettinen energia Luku 11 Magneettinen energia 11.1 Kelojen varastoima energia Sähköstatiikan yhteydessä havaittiin, että kondensaattori kykenee varastoimaan sähköstaattista energiaa. astaavalla tavalla kela, jossa kulkee

Lisätiedot

Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin.

Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin. 1.2 Elektronin energia Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin. -elektronit voivat olla vain tietyillä energioilla (pääkvanttiluku n = 1, 2, 3,...) -mitä kauempana

Lisätiedot

Esimerkki - Näkymätön kuu

Esimerkki - Näkymätön kuu Inversio-ongelmat Inversio = käänteinen, päinvastainen Inversio-ongelmilla tarkoitetaan (suoran) ongelman ratkaisua takaperin. Arkipäiväisiä inversio-ongelmia ovat mm. lääketieteellinen röntgentomografia

Lisätiedot

Viikkotehtävät IV, ratkaisut

Viikkotehtävät IV, ratkaisut Viikkotehtävät IV, ratkaiut. 7,40 V (pariton napajännite) I 7 ma (lampun A ähkövirta rinnankytkennää) I 5 ma (lampun B ähkövirta rinnankytkennää) a) eitani on, joten lamppujen reitanit voidaan lakea tehtävää

Lisätiedot

KE1 Ihmisen ja elinympäristön kemia

KE1 Ihmisen ja elinympäristön kemia KE1 Ihmisen ja elinympäristön kemia Arvostelu: koe 60 %, tuntitestit (n. 3 kpl) 20 %, kokeelliset työt ja palautettavat tehtävät 20 %. Kurssikokeesta saatava kuitenkin vähintään 5. Uusintakokeessa testit,

Lisätiedot

YDIN- JA SÄTEILYFYSIIKAN PERUSTEET

YDIN- JA SÄTEILYFYSIIKAN PERUSTEET 1 YDIN- JA SÄTEILYFYSIIKAN PERUSTEET Jorma Sandberg ja Risto Paltemaa SISÄLLYSLUETTELO 1.1 Atomi- ja ydinfysiikan peruskäsitteitä... 12 1.2 Radioaktiivinen hajoaminen... 19 1.3 Ydinreaktiot ja vaikutusala...

Lisätiedot

Matematiikan taito 9, RATKAISUT. , jolloin. . Vast. ]0,2] arvot.

Matematiikan taito 9, RATKAISUT. , jolloin. . Vast. ]0,2] arvot. 7 Sovelluksia 90 a) Koska sin saa kaikki välillä [,] olevat arvot, niin funktion f ( ) = sin pienin arvo on = ja suurin arvo on ( ) = b) Koska sin saa kaikki välillä [0,] olevat arvot, niin funktion f

Lisätiedot

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen FYSIIKKA Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille - Laskutehtävien ratkaiseminen - Nopeus ja keskinopeus - Kiihtyvyys ja painovoimakiihtyvyys - Voima - Kitka ja kitkavoima - Työ - Teho - Paine LASKUTEHTÄVIEN

Lisätiedot

Seoksen pitoisuuslaskuja

Seoksen pitoisuuslaskuja Seoksen pitoisuuslaskuja KEMIAA KAIKKIALLA, KE1 Analyyttinen kemia tutkii aineiden määriä ja pitoisuuksia näytteissä. Pitoisuudet voidaan ilmoittaa: - massa- tai tilavuusprosentteina - promilleina tai

Lisätiedot