Kertaustehtävien ratkaisut

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "Kertaustehtävien ratkaisut"

Transkriptio

1 Kertaustehtävien ratkaisut Etsi tehtävissä 1 1 oikea vaihtoehto laskealla. 1. a) Kvantin energia on E hf , evs,3 1 Hz 1, ev.. a) Valosähköisessä iliössä osa valon energiasta kuluu fotoelektronien irrotustyöhön etallista. Loppuosa energiasta jää elektronin liike-energiaksi. rrotustyö koboltista on W 4,97 ev. Rajatilanteessa elektroni irtoaa, utta ei saa liike-energiaa eli kvantin energia kuluu kokonaan hc irrotustyöhön: E hf W. Säteilyn suurin ahdollinen aallonpituus on 15 8 hc 4, ev, /s 5 n. W 4,97 ev 1 3. b) Sähköisen voian tekeä työ uuntuu elektronin liike-energiaksi: E qu v qu on elektronin varauksen itseisarvo. Edellisestä yhtälöstä elektronin nopeus on v. qu Elektronin liikeäärä on p v qu. Mikroskoopin erotuskyvyn äärää elektronisuihkun de Broglien aallon aallonpituus h h. p qu Ratkaistaan tästä h kiihdytysjännite:, josta qu 34 6, Js h U 15 V. q , kg 1, C 1, jossa q 13,6eV 4. c) Vetyatoin energiatilat saadaan yhtälöstä E. Perustilan energia on E 1 = 13,6 ev. n 13,6eV ja viritystilan n = 3 energia E3 1,511eV. 3 Viritystilan purkautuessa eittoituu kvantti, jonka energia on E = E 3 E 1 = 1,511 ev (13,6 ev) = 1,9 ev. E 1,9eV Fotonin taajuus on f,9 PHz. 15 h 4, evs 5. b) Kun vetyatoi siirtyy tilasta tilaan n ( > n), eittoituvan fotonin aallonpituus saadaan yhtälöstä RH n, issä R H on Rydbergin vakio. Bracketin spektrisarja syntyy, kun 68

2 vetyatoin siirtyät tapahtuvat energiatasolle n = 4, joten RH. Aallonpituus on 4 suurin silloin, kun 1 on pienin, eli kun 1 1 on pienin. Tää tapahtuu, kun = 5 eli kun 4 atoi siirtyy energiatasolta 5 energiatasolle 4. Tätä siirtyää vastaava aallonpituus on 1 1 4,1μ RH 1, c) Siirtyää K β vastaava energia on yhtä suuri kuin siirtyiä K α ja L α vastaavat energiat yhteensä: E E E. hc K K L Sijoittaalla tähän kvantin energian yhtälö E hf saadaan hc hc hc ja edelleen, p 154 p p K K L L K K L α -säteilyn aallonpituus on 1, 43n. Lα 7. b) Rautaytien 56 6Fe assavaje on Z N Z p n e Fe ,7765 u 3 1,8665 u 6 5, u 55,93494 u,584638u 8. b) Rautaytien 56 6Fe assavajeeksi saatiin edellisessä tehtävässä =, u. Massavajetta vastaava energia on MeV E c,584638u c, ,4943 c c 49,635735MeV B EB 49, MeV Sidososuus eli sidosenergia nukleonia kohti on b 8,8 MeV. A ) β -hajoaisessa protoni uuttuu neutroniksi ja saalla eittoituu positroni ja neutriino: 1 p 1 n e + ν. Hajoaisreaktio on N 6Ce ν. β -hajoaisessa neutroni uuttuu protoniksi, saalla elektroni ja antineutriino eittoituvat: 1 1 n p e. Hajoaisreaktio on 1 1 B Ce ν b) Gaasäteilyn heikennyslaki on e x. Jaetaan yhtälön oleat puolet : lla : x x e ja otetaan logariti yhtälön kuastakin puolesta: ln ln e. 69

3 Logaritin laskusääntöjen ukaan yhtälö voidaan kirjoittaa uotoon ln x. Matkavaiennuskerroin on 1 ln ln 1 ln 1 7,7. x,9,9 ln x ln e ja edelleen 11. Niitys usta kappale tulee siitä, että ideaalinen säteilylähde paitsi että se säteilee kaikilla aallonpituuksilla absorboi kaiken siihen osuvan säteilyn. Mustan kappaleen säteilyssä ovat ukana kaikki aallonpituudet. Esierkiksi grillihiili ja Aurinko ovat lähes ideaalisia ustia kappaleita. Mustan kappaleen spektri riippuu vain kappaleen läpötilasta. Kun kappaleen läpötila pienenee, aallonpituusjakauan huippua vastaava aallonpituus kasvaa. Huipun sijainnista voidaan äärittää kappaleen läpötila: huippua vastaava aallonpituus riippuu läpötilasta. Max Planck esitti vuonna 19 allin, joka johti oikeaan ustan kappaleen spektrin tulkintaan. Sen ukaan aine eittoi ja absorboi sähköagneettista säteilyä vain tietynsuuruisina energia-annoksina eli kvantteina. Kvantin energia on E = hf, jossa f on säteilyn taajuus ja h luonnonvakio, jota kutsutaan Planckin vakioksi. 1. a) Aaltoallilla voidaan selittää valon interferenssi, diffraktio ja polarisaatio. Valon heijastuinen ja taittuinen voidaan selittää oleilla alleilla (ks kohta b). b) Sähköagneettisen säteilyn kvanttiluonnetta tukevat. valosähköiliö, Coptonin iliö, ustan kappaleen säteilyn spektri sekä atoien viivaspektrit. Valosähköisessä iliössä kvantin energia kuluu fotoelektronin irrottaiseen. Coptonin sironnassa elektroni saa osan kvantin energiasta. Musta kappale lähettää säteilyä kvantteina. Eissiospektrien viivasarjat syntyvät eittoituneiden kvanttien aallonpituuksien ukaan. c) Aaltohiukkasdualisin ukaan kaikilla säteilyn lajeilla ja kaikilla hiukkasilla esiintyy sekä hiukkasallille että aaltoallille oinaisia piirteitä. Niitä yhdistävät de Broglien lait h p ja E hf. Suureet liikeäärä ja energia (p ja E) liittyvät hiukkasiin, taajuus ja aallonpituus (f ja λ) aaltoihin hc 4, evs, /s d) Kvantin energia on E 8,5keV.,154 n Kvantin liikeäärä on 34 6, Js 9,1541 h p 4 4,3 1 kg/s. hc 13. Fotonin energia on E hf. Koska lapun teho on 11 W, lappu lähettää joka sekunti fotoneita, joiden energia on yhteensä 11 J. Fotonien lukuäärä sekunnissa on 11J 11J 11J 11J 54 n n E hc hc 34 J 8 6, , s s 19 3, 1. 7

4 14. a) Taajuuden pienentäinen alentaa etallipinnasta irtoavien fotoelektronien liike-energian arvoa. Jos taajuus alenee rajataajuutta f pieneäksi, valosähköistä iliötä ei enää tapahdu. b) Säteilyn intensiteetti ei vaikuta fotoelektronien liike-energiaan, vaan irtoavien elektronien lukuäärään. Säteilyn intensiteetin suurentainen siis irrottaa useapia elektroneja. c) Kuparin irrotustyö on suurepi kuin sinkin. Jos sähköagneettisen säteilyn taajuus pidetään vakiona (ja se on rajataajuutta suurepi), kuparista irtoavat elektronit saavat pieneän liikeenergian kuin sinkistä irtoavat. hc 15. a) Säteilykvantin energia on E hf. Valosähköisessä iliössä säteilykvantin energia kuluu irrotustyöksi ja antaa irronneille elektroneille liike-energian: E W Ekin. Rajatapauksessa kvantin koko energia kuluu irrotustyöhön, joten Ekin ja E W. Sijoitetaan tähän kvantin hc energian lauseke, jolloin saadaan W. Säteilyn aallonpituus on hc W 4,34 ev , evs, s 86n. b) Kynnysaallonpituutta vastaava taajuus on 8, c s 15 f 1, Hz. 3n rrotustyö on W hf 4, evs1, ,389 ev. s Säteilykvanttien energian oltava 1,5 ev + 5,389 ev = 6,889 ev. Valon aallonpituuden on oltava hc W 6,889 ev , evs, s 18n. c 16. Säteilyn taajuus saadaan ääritettyä aallonpituuden avulla; f. Elektronin suurin liikeenergia on yhtä suuri kuin sähköisen voian tekeä pysäytystyö Ekin qu, jossa q on elektronin ax varauksen itseisarvo. Merkitään taulukkoon lasketut taajuuden ja energian arvot. Taajuus/ PHz,78,79,81,86,87 Energia/eV,11,16,5,46,49 Valosähköisessä iliössä valokvantin energia kuluu irrotustyöhön ja fotoelektronin liike-energiaksi: hf E ax W Siirretään ittaustulokset ax ( f, E )-koordinaatistoon. kin. kin 71

5 ev E,5,5 ax kin,1,,3,4,5,6,7,8,9 f PHz 1, 1,5,,5 3, a) Elektronien irrotustyö on 3, ev (suoran ja E-akselin leikkauskohdan itseisarvo). b) Valosähköiliön kynnystaajuus on,75 PHz (suoran ja f -akselin leikkauskohta). c) Planckin vakio saadaan fysikaalisena kulakertoiena: h = 4, 1 15 evs. 17. a) Kyseessä on valosähköinen iliö, jossa laservalon kvantit irrottavat katodilta elektroneja. Jos kvantin energia on pienepi kuin elektronin irrottaiseen katodilta tarvittava energia, elektroni ei irtoa. Jos kvantin energia hf on suurepi kuin irrotustyö W, elektroni irtoaa. Tietty osa kvantin energiasta kuluu elektronin irrottaiseen ja loput elektroni saa liike-energiakseen: hf W Ek, josta liike-energia on Ek hf W. rrotustyö on kullekin etallille oinainen. Koska kvantin hc energia on E hf, lyhyeän aallonpituuden eli vihreän valon kvantilla on ollut riittävästi energiaa, joten valosähköinen iliö tapahtui. ax c ax b) Kvantin energiasta hf W Ek kuluu irrotustyöhön W h Ek. Elektronit voidaan pysäyttää tietyllä vastajännitteellä U. Pysäyttäiseen tarvittava energia on ax qu E k, jossa q on elektronin varauksen itseisarvo ja qu on sähköisen voian tekeä jarrutustyö. rrotustyöksi saadaan c W h qu 15 4, evs 8, /s 9 1e,35 V 1,9 ev. 543,5 1 Taulukkokirjan perusteella valokennon katodiateriaali on cesiu. 18. a) Katodisädeputkessa hehkukatodilta irtoavat elektronit kiihdytetään sähkökentässä jännitteen avulla. Kun elektronit töräävät anodiin, ne jarruuntuvat nopeasti ja syntyy röntgensäteilyä. Röntgensäteily on lyhytaaltoista sähköagneettista säteilyä. 7

6 b) Röntgensäteilyn spektri koostuu jatkuvasta osasta ja diskreeteistä piikeistä. Jarrutussäteilyn jatkuva spektri syntyy, kun röntgenputken sähkökentän avulla kiihdytetyt elektronit jarruuntuvat törätessään anodin pintaan. Elektronien erilaiset nopeudet aiheuttavat röntgensäteilyn eri aallonpituuksia. Piikit liittyvät anodiateriaalin oinaissäteilyyn (karakteristiseen säteilyyn). Töräyksessä elektronit virittävät anodin atoeja. Näiden viritystilojen purkautuisessa eittoituu fotoneja, joiden aallonpituus ilenee spektrikuvaajasta. c) Röntgensäteilyä käytetään. - röntgenkuvauksissa - syövän sädehoidossa - sairaalatarvikkeiden steriloinnissa - aineen kiderakenteen tutkiuksessa (röntgendiffraktio) - rakennevirheiden, hiusurtuien ja hitsaussauojen tutkiisessa - paperin ja selluloosan paksuusittauksessa - taulujen aitouden selvittäisessä (PXE-enetelä) - avaruustutkiuksessa. d) Röntgen- ja gaasäteily ovat oleat ionisoivaa sähköagneettista säteilyä. Niiden aallonpituusalue on osittain saa. Säteilylajien syntytapa on kuitenkin täysin erilainen. Röntgensäteilyä syntyy varauksellisen hiukkasen kiihdytyksen tai jarrutuksen yhteydessä tai elektronien siirtyessä elektroniverhon yleältä tilalta alealle, kun tilojen energiaero on tarpeeksi suuri. Gaasäteilyä syntyy atoiytien siirtyessä korkeaasta energiatilasta (viritystilasta) alepaan energiatilaan, eli alepaan viritystilaan tai perustilaan. 19. a) Kuvion perusteella spektrin ensiäisen piikin taajuus on 1, Hz ja sitä vastaava energia E hf1 4, evs1,41 Hz 5,8 kev. Toisen piikin taajuutta 1, Hz vastaava energia on E hf 4, evs 1,61 Hz 6,6 kev. Koska ensiäistä piikkiä vastaava energia 5,8 kev on lähellä taulukossa olevaa angaanin arvoa, kyseessä on todennäköisesti angaanin isotooppi. b) Gaasäteilyä ei synny, koska hajoaisreaktiossa syntyvä angaaniydin ei jää viritystilaan. c) Kysyyksessä on elektronisieppaus. Elektronisieppauksessa ydin sieppaa elektronin sisiältä eli K-kuorelta. Tällöin ytien protoniluku Z pienenee yhdellä. Taulukkokirjan ukaan angaanin protoniluku on 5. Lähtöytien protoniluvun on oltava 6. Lähtöydin on siis raudan isotooppi.. a) Atoiin osuva gaakvantti iskee irti elektronin kohtaaansa atoin siseältä kuorelta, kuten K-kuorelta. Muodostuneeseen elektroniaukkoon siirtyy elektroni atoin uloalta kuorelta, kuten L-kuorelta. Silloin tasojen välinen energiaero vapautuu atoista oinaissäteilynä. Sen aallonpituus on kullekin atoille oinainen (oinaissäteily). K K K 73

7 b) Fotonin energia on E = hf. Lasketaan spektrin intensiteettipiikkien taajuuksia vastaavat energiat. Esierkiksi ensiäistä taajuutta 1, Hz vastaava energia on E hf 4, evs 1,91 7,9 kev, s kyseessä on kupariatoi. Taulukkoon on laskettu uita taajuuksia vastaavat energia ja erkitty niitä vastaavat alkuaineet: f/1 18 Hz E/keV atoi 1,9 7,9 Cu, 9, Cu 3,6 14,9 Y 4, 16,5 Y 7,7 31,8 Ba 8,8 36,4 Ba Suprajohteen sisältäät alkuaineet ovat Cu, Y ja Ba. 1. Elektroni saa kiihdytettäessä liike-energian 1 itseisarvo. Kerrotaan yhtälö qu Otetaan puolittain neliöjuuri, jolloin saadaan 1 E qu v, jossa q on elektronin varauksen v puolittain terillä, jolloin saadaan qu v v qu 9, kg 1, C3 V 4 9, kg/s. Tää on elektronin liikeäärä. Elektronin de Broglien aallonpituus on 34 h h 6, Js 7p. 4 p v 9, kg/s b) Bohrin vetyatoiallin elektronin radan pituus on elektronin de Broglie aallonpituuden jokin onikerta, r n. Elektronille ovat ahdollisia vain sellaiset radat, joissa de Broglien aalto on seisova aalto. c) Elektroniikroskoopissa kiihdytetty elektronisuihku ohjataan tutkittavan kohteen pintaan. Suurentaalla kiihdytysjännitettä voidaan pienentää elektronin de Broglien aallon aallonpituutta. Mikroskoopin erotustarkkuus riippuu tästä aallonpituudesta. Mikroskoopilla ei voida erottaa sellaisia yksityiskohtia, joiden koko on pienepi kuin käytetyn elektronisuihkun aallonpituus. Erotuskyky saadaan nanoetrin suuruusluokkaan, kun kiihdytysjännite on kilovolttien tai egavolttien suuruusluokkaa.. a) Arthur Copton säteilytti vuonna 193 grafiittikappaletta lyhytaaltoisella säteilyllä. Hän ittasi grafiitista sironneen säteilyn intensiteettiä ja aallonpituutta sirontakulan funktiona. Mittausten ukaan kappaleesta sironneen säteilyn aallonpituus oli suurepi kuin grafiittiin tulevan säteilyn aallonpituus. Coptonin iliö (Coptonin sironta) voidaan selittää sähköagneettisen säteilyn kvanttiteorian avulla. Säteilyn fotoni törää vapaaseen elektroniin. Fotonin liikkeen suunta uuttuu, ja fotoni 74

8 luovuttaa töräyksessä osan energiastaan elektronin liike-energiaksi. Koska fotonin energia pienenee töräyksessä, sironnan jälkeen fotonin aallonpituus on suurepi kuin tulevan fotonin aallonpituus. Coptonin iliö on osoitus sähköagneettisen säteilyn hiukkasluonteesta. b) Annihilaatio on tapahtua, jossa hiukkanen ja sen antihiukkanen töräävät, häviävät ja uuttuvat sähköagneettisen säteilyn gaakvanteiksi. Esierkki annihilaatiosta on + - hajoaisessa syntyvän positronin ja elektronin kohtaainen. Kun positroni kohtaa aineessa elektronin, ne yhdistyvät eli annihiloituvat. Koska aineessa on elektroneja runsaasti, jokainen beetasäteilyssä syntynyt positroni annihiloituu pian syntyänsä jälkeen. Annihilaatio vapaan elektronin kanssa on paljon todennäköisepää kuin annihilaatio sidotun elektronin kanssa. Elektronin ja positronin annihilaatiossa syntyy kaksi gaakvanttia. Reaktioyhtälö on 1e 1e γ. Annihilaatio on esierkki Einsteinin suhteellisuusteorian ukaisesta aineen ja energian ekvivalenssista. c) Atoin ytien lähellä säteilyenergiaa voi uuttua aineeksi. Riittävän suurienergiainen fotoni, gaakvantti, voi uuttua atoin ytien lähellä elektroniksi ja positroniksi (hiukkasantihiukkaspariksi) sekä näiden liike-energiaksi. Jotta näin voisi tapahtua, fotonin energian on oltava suurepi kuin c 1,19981 MeV, jossa on elektronin lepoassa. Elektronipositroniparin syntyä kuvaa yhtälö γ 1e 1e. Parinuodostus on tavallinen aineen ja säteilyn vuorovaikutustapa lyhytaaltoisen -säteilyn alueella. Parinuodostus on osoitus Einsteinin suhteellisuusteorian ukaisesta aineen ja energian ekvivalenssista. 3. a) Thosonin atoiallissa positiivinen varaus oli jakautunut tasaisesti koko atoin alueelle nesteenä tai geelinä. Elektronit liikkuivat tässä geelissä radoillaan. b) Rutherfordin atoiallissa on pienikokoinen, positiivisesti varautunut ydin atoin keskellä. Elektronit sijaitsevat elektronipilvessä. Rutherford päätyi tällaiseen atoialliin sirontakokeensa tulosten perusteella. c) Bohrin vetyatoiallissa elektroni pysyy radallaan sähköisen voian vuoksi. Elektronin radoilla on vain tiettyjä pysyviä tiloja. Atoi voi virittyä, jos se absorboi fotonin ja viritystilan purkautuessa fotoni eittoituu. Kun atoi siirtyy sallitusta tilasta toiseen, atoi eittoi tai absorboi energiakvantin: tällöin elektroni siirtyy radalta toiselle. Kvantin energia on eri tiloja vastaavien elektronin kokonaisenergioiden erotus 4. a) Rutherford osoitti vuonna 1911 sirontakokeellaan atoin ytien oleassaolon. Hän sijoitti lyijykoteloon radiuia, joka lähettää α-hiukkasia. Ne töräsivät ohueen kultakalvoon. Kultakalvosta sironneet α-hiukkaset havaittiin säteilyilaisiella. Rutherford odotti, että raskaiden α-hiukkasten liikesuunnat uuttuisivat vain vähän niiden töräillessä Thopsonin atoiallin ukaiseen tasaiseen aineeseen ja sen kevyihin elektroneihin. Ne α-hiukkaset, jotka kulkivat etäältä kultaytieen nähden, enivät kultakalvon läpi ikään kuin edessä ei olisi ollut itään. Läheltä ydintä kulkeneet α-hiukkaset vuorovaikuttuvat ytien kanssa, ja ne poikkesivat hiean kulkusuunnastaan. Suuri yllätys oli, että uutaat α-hiukkaset kiposivat takaisin tulosuuntaansa. Rutherfordin sirontakokeet osoittivat Thosonin atoiallin ahdottoaksi. Kokeen perusteella atoin assan täytyy olla keskittyneenä pieneen tilaan, ytieen, jolla on positiivinen varaus. Näin syntyi ajatus atoiytiestä. Rutherfordin allin ukaan atoeilla on pienikokoinen, positiivisesti varautunut ydin ja sitä kiertävät negatiiviseesti varautuneet elektronit. Atoin assa on keskittynyt lähes kokonaan atoin ytieen. Rutherfordin tutkiusten ukaan atoin halkaisijan suuruusluokka on 1 1 ja ytien Rutherfordin atoialli uistuttaa rakenteeltaan planeettajärjestelää. b) Bohrin vetyatoiallin oletukset ovat: 75

9 *Elektroni kiertää pientä positiivisesti varautunutta ydintä pitkin ypyrärataa. *Elektronin pysyy radallaan Coulobin lain ukaisen ytien ja elektronin välisen vetovoian johdosta. e v *Elektronin liikeyhtälö on F an eli k. r r *Tietyt elektronien radat ovat pysyviä; tällöin atoi on pysyvässä tilassa ja atoi ei säteile energiaa. Jokaisessa pysyvässä tilassa atoilla on tietty pysyvä energia. Pääkvanttiluku n iloittaa, ikä rata ytiestä lähtien on kysyyksessä. *Kun atoi siirtyy sallitusta (pysyvästä) tilasta toiseen, atoi eittoi tai absorboi energiakvantin (fotonin): tällöin elektroni siirtyy radalta toiselle. Kvantin energia on eri tiloja vastaavien elektronin kokonaisenergioiden erotus eli E = hf = E E n, jossa h on Planckin vakio ja f säteilyn taajuus. Bohrin vetyatoiallin puutteita: alli ei selitä - onielektronisten atoien spektrejä ja elektroniverhojen rakenteita - spektriviivojen hienorakenteen ; atoissa on eneän sallittuja ratoja kuin Bohrin alli ennustaa. - spektriviivojen intensiteettejä - yksinkertaisenkaan olekyylin, esierkiksi H :n, uodostuista luvun vaihteessa tehdyt kokeelliset havainnot johtivat ns. odernin fysiikan syntyyn: sen osa-alueita ovat. kvanttifysiikka, ydinfysiikka, hiukkasfysiikka ja suhteellisuusteoria. Vuonna 1895 Wilhel Röntgen havaitsi säteilyn, joka niettiin hänen ukaansa röntgensäteilyksi. Röntgensäteily on lyhytaaltoista sähköagneettista säteilyä. Röntgensäteilyä ryhdyttiin käyttäään nopeasti lääketieteessä. Röntgenin löytö johti. itsestään säteilevien aineiden tutkiiseen, jonka seurauksena Henri Becquerel löysi 1896 radioaktiivisuuden. 189-luvun loppuvuosina Ernest Rutherford havaitsi, että radioaktiiviset aineet lähettävät kolea erilaista säteilyä, jotka niettiin alfa-, beeta- ja gaasäteilyksi: alfasäteily ja beetasäteily ovat hiukkassäteilyä ja gaasäteily sähköagneettista säteilyä. Vuonna 1899 Joseph Thoson osoitti katodisädeputkikokeessaan, että katodisäteet koostuvat kevyistä negatiivisesti varautuneista hiukkasista. Thoson päätteli niiden olevan atoien rakenneosasia, ja niitä kutsuttiin elektroneiksi. Vuonna 19 Max Planck johti lausekkeen kuuan kappaleen lähettään sähköagneettisen säteilyn spektrin uodolle. Hän oletti, että kappaleen lähettään säteilyn energia on kvantittunut, ja että energiakvantin suuruus on E = hf, jossa f on säteilyn taajuus ja h on vakio. Albert Einstein julkaisi vuonna 195 suppeaa suhteellisuusteoriaa koskevan artikkelin. Saana vuonna Einstein selitti valosähköiliössä tehdyt havainnot Planckin kvanttiteorian avulla. Tää johti sähköagneettisen säteilyn hiukkasallin syntyyn. Kun Rutherford vuonna 198 poitti ohutta kultalevyä alfahiukkasilla, pieni osa niistä uutti kulkusuuntaansa hyvin paljon. Rutherford päätteli, että atoeilla on raskas pienikokoinen ydin, jota Joseph Thosonin löytäät elektronit kiertävät. Niels Bohr kehitti Rutherfordin esittäää atoiallia vuonna Atoaarisen vedyn säteilyn spektriin ja Planckin kvanttihypoteesiin pohjautuen hän esitti vetyatoiallin, jossa elektroni kiertää ydintä vain tietyillä etäisyyksillä. Vuonna 1919 Rutherford havaitsi kokeellisesti protonin. Louis de Broglie esitti vuonna 194, että hiukkasilla on aalto-oinaisuuksia vastaavasti 76

10 kuin sähköagneettisilla aalloilla on hiukkasoinaisuuksia. Vuonna 196 Erwin Schrödinger esitteli kvanttiekaanisen atoiallin, joka perustui hiukkasten aalto-oinaisuuksiin. Vuonna 193 Jaes Chadwick pystyi kokeellisesti havaitseaan neutronin, jonka oleassaolon Rutherford oli ennustanut jo Lähtökohtina kvanttiekaniikan kehitykselle olivat Newtonin ekaniikka, avaruuden eetterialli ja ristiriidat ittausten ja sen hetken allien ja teorioiden välillä. Kokeellisia havaintoja ja niistä seurannut kvanttiekaniikan synty: -Heinrich Herz havaitsi 188-luvulla valosähköisen iliön, jota ei voitu selittää valon aaltoallin avulla luvulla havaittiin kaasupurkausputkien lähettään valon viivaspektrit. Ernest Rutherfordin sirontakokeisiin perustuva atoialli ei selittänyt viivaspektrejä. -Mustan kappaleen säteilyn spektrin intensiteettijakauaa ei voitu selittää klassisen ekaniikan avulla. -Vuonna 19 Max Planck esitti hypoteesin, jonka ukaan värähtelijä luovuttaa tai vastaanottaa energiaa energiapaketteina eli kvantteina. -Vuonna 195 Albert Einstein selitti valosähköisen iliön Planckin hypoteesin avulla. -Niels Bohrin vetyatoiallissa elektronit olivat kvantittuneilla tiloilla. Malli selitti viivaspektrit. -Radioaktiivisuuteen liittyvä alfasäteily ja saalla vapautuva gaasäteily viittasivat atoiytien energiatilojen kvantittuiseen. -Arthur Coptonin tekeässä kokeessa, jossa röntgensäteily sirosi grafiitista, havaittiin iliö (Coptonin iliö), jota ei voitu selittää valon aaltoallin avulla. Coptonin koe vahvisti lopullisesti valon hiukkasluonteen. -Bohrin allia seurasi kvanttiekaaninen atoialli. Erwin Schrödinger loi kvanttiekaaniset yhtälöt, joiden avulla voitiin selittää atoin rakenne. 7. a) Atoin perustila on tila, jossa atoin energia on pienin. Kaikki uut energiatilat ovat viritystiloja. b) On sovittu, että atoiin sidotun elektronin energia on negatiivinen. Atoista irtoaaisillaan olevan elektronin energia on nolla ja vapaan elektronin energia positiivinen. c) Atoin virittyinen erkitään nuolella alealta energiatasolta yleälle. Atoi virittyy kun se vastaanottaa fotonin. Purkautuinen erkitään kaavioon nuolella ylhäältä alaspäin. Tällöin atoi eittoi fotonin. E E 4 viritystilat E 3 purkautuinen E virittyinen perustila E 1 77

11 d) Atoin energia on kvantittunut. Virittyisessä ja purkautuisessa voi absorboitua tai eittoitua aina vain tietyn aallonpituuden fotoni. Siksi spektrikuvaaja ei ole jatkuva, vaan koostuu erillisistä viivoista (yksittäisistä aallonpituuksista) a) Kvantin energia on E hf 4, evs, 711 Hz,9 ev. Koska kvantin energia on pienepi kuin ionisoituisenergia 3,1 ev, sininen valo ei pysty ionisoiaan kalsiuia. b) Säteilykvantin energia on 15 8 hc 4, evs, /s E 4,88eV. 54 n 9. Fotonin energia on atoin energiatilojen erotus, kun elektroni siirtyy tilasta tilaan n: 13,6 ev 13,6 ev 13,6 ev 13,6 ev E n ,544 ev+13,6 ev 13,56 ev, J. 18 h hf E, J 7 Fotonin liikeäärä on p 6,981 kg/s. 8 f c, /s Fotonin eittoituessa liikeäärä säilyy. Fotonin liikeäärä on yhtä suuri kuin atoin liikeäärän uutos: p v, jossa H on vetyatoin assa ja v sen nopeuden uutos, H H 7 6, kg/s -7 p Δv 4,17 /s. 1, 785 u 1,66541 kg/u 3. a) Vedyn energiatasokaaviosta ei löydy siirtyää, joka olisi 11 ev. Lähiät ovat 1, ev (tilan n = ja perustilan välinen siirtyä) ja 1,1 ev (tilan n = 3 ja perustilan välinen siirtyä). Niin ollen vetyatoi ei voi absorboida valokvanttia. b) Lyanin spektrisarja syntyy, kun vetyatoi palaa perustilaan n = 1. Lyanin sarjan pisin aallonpituus saadaan, kun n = 1 ja =. Yhtälöstä RH n aallonpituus on n RH 1, n 1 Aallonpituus on taulukkokirjan ukaan UV-alueella. c) Bracketin sarja syntyy, kun vetyatoi palaa energiatasolle n = 4. Bracketin sarjan lyhin 1 aallonpituus saadaan, kun eli. Tällöin aallonpituus R H 4 saadaan 1 RH yhtälöstä 4. Lyhin aallonpituus on , 5 μ. RH 7 1 1,

12 13,6 ev 31. Energiat saadaan lausekkeesta E n : n E 1 = 13,6 ev E = 3,4 ev E 3 = 1,51 ev E 4 =,85 ev. ev -5 E E 4 E 3 E -1 viritys E 1 Koska vety on perustilassa (n = 1), virittävän säteilykvantin energian täytyy riittää siirtyään elektroni perustilalta E 1 energiatilalle E 4. Kvantin energia on E = E 4 E 1. Yhtälöstä c E hfin h ax käytettävän säteilyn aallonpituus voi korkeintaan olla ax hc E E,85eV 13, 6 ev , evs, s 97,n. 3. a) Kaasut absorboivat täsälleen saoja aallonpituuksia kuin eittoivat. Näitä aallonpituuksia vastaavien kvanttien energiat ovat yhtä suuret kuin kaasun atoien tai olekyylien elektroniverhojen energiatasojen erotukset. Absorptiossa atoit (olekyylit) virittyvät ja eissiossa viritystilat purkautuvat. Kun jatkuva säteily kohtaa kaasun, niin edellä selitetyssä prosessissa kvantit eittoituvat kaikkiin suuntiin, joten säteilyn alkupäisessä suunnassa havaitaan ustat viivat uutoin jatkuvassa spektrissä. b) Alfahajoaisessa vapautuva energia jakautuu tytärytien ja alfahiukkasen kesken niin, että alfahiukkanen saa tietyssä hajoaisessa energian ja liikeäärän säilyisestä johtuen tarkalleen äärätyn arvon. Tällöin kuitenkin liike-energia voi saada uutaia toisistaan poikkeavia arvoja, koska tytärydin voi jäädä virittyneeseen tilaan. Energiaspektri on siis viivaspektri, ikä osoittaa, että ytien energiatilat ovat kvantittuneet. Beetahajoaisessa havaittu hiukkasten energiaspektri on jatkuva, utta kun lasketaan yhteen beetahiukkasen ja vapautuvan neutriinon (tai antineutriinon) energia, niin yös beetahajoainen osoittaa että ytien energiatilat ovat kvantittuneet. c) Vahva vuorovaikutus (ydinvoia) pitää ytien koossa. Se vaikuttaa kaikkien nukleonien välillä, utta sen kantaa on hyvin lyhyt, suuruusluokaltaan vain 1 15, joten se vaikuttaa lähinnä vain naapurinukleonien välillä. Sähköagneettisella vuorovaikutuksella on pitkä kantaa. Suurissa 79

13 ytiissä kaukana toisistaan olevien nukleonien välinen ydinvoia on niin vähäinen, että protonien toisiaan hylkivä sähköinen voia (Coulobin voia) hajottaa ytien, ellei varauksettoia neutroneja ole eneän kuin protoneja. 33. a) Kun valkoinen valo kulkee kaasun läpi, spektrissä havaitaan valoton (usta) viiva saan aallonpituuden kohdalla, jossa kaasun eissiospektrissä on valoisa viiva. Elektronilla ovat atoissa ahdollisia vain tietyt energiatilat, ja spektriviivat syntyvät, kun elektroni siirtyy energiatilalta toiselle. Atoi virittyy eli elektroni siirtyy alealta energiatilalta yleälle absorboidessaan fotonin, ja kun elektroni siirtyy yleältä energiatilalta alealle, atoi eittoi fotonin. Energiatilojen välinen energiaero äärää fotonin energian ja spektriviivan aallonpituuden. Sen takia spektriviivat ovat eissio- ja absorptiospektrissä saojen aallonpituuksien kohdalla. b) Spektriviivat aallonpituudesta 4 n vasealle ovat UV-valon alueella. c) Eissiospektrin viivojen aallonpituuksien perusteella kyse on natriuin spektristä. 34. Neutronien liike-energia on Ek 1 v, josta saadaan neutronien nopeudelle yhtälö v k E. d h Sijoitetaan nopeus de Broglien aallon aallonpituuden yhtälöön, jolloin aallonpituudeksi p saadaan h h h h p v Ek Ek 34 6, Js 7 19, 474 n. 1, kg,1, J Braggin laista dsin k saadaan ensiäisen kertaluvun (k = 1) heijastukselle, 474 n sin ja sirontakulaksi 17,844. d,33n Sironneiden neutronien suunta poikkeaa tulosuunnasta 17, a) Atoin ytien rakenneosat ovat nukleonit (protonit ja neutronit). Rutherfordin sirontakoe osoitti, että atoissa on hyvin pienikokoinen, positiivisesti varattu ydin. Nukleonien välinen vahva vuorovaikutus pitää atoin ytien koossa protonien sähköisistä hylkiisvoiista huoliatta. Vahva vuorovaikutus aiheuttaa vetovoian (ydinvoian) yös neutronien välille sekä protonin ja neutronin välille. Hyvin pienillä etäisyyksillä ydinvoia on hylkivä voia. 8

14 Sidosenergia tarkoittaa energiaa, joka tarvitaan kaikkien ytiessä olevien nukleonien siirtäiseksi kauas toisistaan (erillisiksi hiukkasiksi). Kun nukleonit uodostavat ytien, energiaa vapautuu. EB Sidosenergiaa E B vastaavaa assaa sanotaan assavajeeksi,. c b) Sekä fissio-, että fuusioreaktio voivat vapauttaa energiaa, jos reaktion jälkeen uodostuneessa ytiessä yksittäinen nukleoni on voiakkaain sitoutunut kuin ennen reaktiota. Silloin sidososuus on kasvanut. 36. a) Happiytien 16 8O assavaje on Z N Z p n e O 4 8 1,7765u 8 1,8665 u 8 5, u 15, u, u,1376 u. b) Kultaytien Au assavaje on Z N Z p n e Au ,7765u 118 1,8665 u 79 5, u 196,966543u 1, u. Sidosenergia on assavajetta vastaava energia. Sidosenergia on MeV E c 1, u c 1, ,4943 c c 1559,4384 MeV 1559, 4 MeV B c) Aerikiuytien 43 95A assavaje on Z N Z Sidosenergia on p n e A ,7765 u 148 1,8665 u 95 5, u 43,61375 u 1, u. MeV E c 1, u c 1, ,4943 c c 189, MeV. B Sidososuus on EB 189,853143MeV b 7,536MeV. A Neutronin hajotessa assavaje on n p e v 4 1, 8665 u 1, 7765 u 5, u, 8399 u. Massavajetta vastaava hajoaisessa vapautuva energia on 81

15 MeV Qc,83991 u c, ,4943 c c, MeV,784 MeV. 38. a) Radiuin hajotessa assavaje on ΔRa Rn He 6,54 u,1757 u 4,633u,587 u. Massavajetta vastaava hajoaisessa vapautuva energia on MeV Qc,587 u c, ,4943 c 4,875MeV. c b) Liikeäärä säilyy hajoaisessa. Jos eoytien oletetaan olevan levossa, joten liikeäärän säilyislaista pennen pjälkeen saadaan yhtälö prn phe. Tytärhiukkaset (Rn ja He) lähtevät vastakkaisiin suuntiin. Valitaan radonytien suunta positiiviseksi, jolloin RnvRn HevHe. Tytärhiukkasille on voiassa yhtälö vhe Rn. vrn He Tytärhiukkasten liike-energioiden suhde on 1 He He E v k, He He v He He Rn Rn, 1757 u 55,5. 1 E k,rn Rn vrn Rn He He 4, 633u Rnv Rn c) Elektronin assan osuus atoin assasta on hyvin pieni. Siksi liike-energioiden suhde voidaan laskea b-kohdassa atoiassojen avulla. Massavajetta laskettaessa elektronien yhteisäärä on eoatoin ja tytäratoien puolella yhtä suuri, joten a-kohdan tulokseen atoiassan käytöllä ei ole vaikutusta. 39. Neodyyin hajoaisyhtälö on Δ Nd Ce He Nd Ce He. Reaktiossa syntyvä assavaje on ,9183u 139,95433u 4, 633u, 467 u. Hajoaisenergia on MeV Qc, 467 u c, , 4943 c 1,96489 MeV. c Hajoaisenergia Q uuttuu alfahiukkasen ja ceriuytien liike-energiaksi: 1 1 v α α CevCe Q. 8

16 Rn v Rn v Oletetaan, että halkeava ydin on aluksi likiain levossa, joten sen liikeäärä on nolla. Koska liikeäärä säilyy hajoaisessa, hajoaistuotteet liikkuvat vastakkaisiin suuntiin hajoaisen jälkeen, joten liikeäärä on edelleen nolla eli pα pce. Kun -hiukkasen liikesuunta on positiivinen, skalaariyhtälö on v α αcevce. v α α Ratkaisealla edellisestä yhtälöstä ceriuytien nopeus vce ja sijoittaalla se Ce energiayhtälöön saadaan yhtälö 1 1 v α α v α α Ce Q Ce 1 v 1 Q. α α α Ce Alfahiukkasen liike-energia on 1 v Ce α α Ce α Q 139,95433u 1,96489 MeV 139,95433u 4, 633u 1,853MeV. 4. a) + -hajoaisessa ytien protoni uuttuu neutroniksi ja saalla eittoituu positroni ja neutriino: 1 p n e ν. β -hajoaisessa ytien assaluku säilyy, utta protoniluku pienenee yhdellä. Hajoaisreaktio on Massavaje on Cl S e ν Cl 17 e 16S 16 e e 4 4 3,977451u 17 5, u 3, u 155, u =, u,4898 u. Positronin (beetaplussäteilyn) suurin energia on MeV E c, u c, ,4943 c c 4, MeV 4,56 MeV. β -hajoaisessa neutroni uuttuu protoniksi ja saalla eittoituu elektroni ja antineutriino: 1 1 n 1p 1e ν. β -hajoaisessa ytien assaluku säilyy, ja protoniluku kasvaa yhdellä. Hajoaisreaktio on 83

17 Cl Ar e ν Massavaje on Cl 17 e 18Ar 18 e e 39,9744 u 39,96383u,857 u. Elektronin suurin energia on MeV E c,857 u c, ,4943 c c 7, MeV 7,55MeV. b) Elektronisieppauksessa jokin atoin elektroniverhon elektroneista siirtyy ytieen. Ytien uutosta kuvaa elektronisieppauksessa reaktioyhtälö X e Y ν. A A Z 1 Z1 Kalsiuytiessä tapahtuvaa uutosta kuvaa reaktioyhtälö Ca e K ν a) Heikennyslaista = e x saadaan betonin atkavaiennuskerroin μ. Otetaan yhtälöstä x e logariti puolittain ja ratkaistaan μ: ln ln ln e x x ln e ln x. Matkavaiennuskerroin betonille on ln x,5 ln ln,5 1 6,31338.,11,11 84

18 Piirretään funktion x /, 1,,1,53,,8,3,15,4,8,5,4,6,,7,1,8,6,9,3 1,, 1,1,1 x 1 6,31338 x x e e kuvaaja uutaien funktion arvojen avulla. 1 6,31338 ( x) e x 1, o,8 o,6 o,4 o, o,,4,6,8 1, x b) Betonin pintaan osuneen säteilyn intensiteetti on. Syvyydellä x intensiteetti on tuhannesosa pintaan osuneen säteilyn intensiteetistä. Ratkaistaan x heikennyslaista: x e x,1 e x ln,1 ln e ln,1 xln e ln,1 ln,1 x 1,1 6, / 4. Heikennyslaista = e x saadaan lyijyn atkavaiennuskerroin μ: x Otetaan yhtälöstä e logariti puolittain ja ratkaistaan μ: 85

19 ln ln ln e x x ln e ln x. Matkavaiennuskerroin lyijylle on ln x,5 ln ln,5 1 57, 763,1,1 Säteilyn intensiteetti syvyydellä x on,5. Ratkaistaan lyijylevyn paksuus heikennyslaista:,5 e e,5 e x x x ln,5 x ln e = x. Lyijylevyn paksuus on ln,5 ln,5 x,5 5, c. 57,763 1/ 43. Paristosta saatava teho on suurin alussa, jolloin aktiivisuus on suurin. Tään jälkeen aktiivisuus pienenee ja saalla teho pienenee. Pu-38-ytiien lukuäärä alussa on 1 g 1 N nna NA M g 38,5 ol ol 3 4 6, , ln ln Puoliintuisaika on T1/, josta hajoaisvakio on. T Pariston aktiivisuus aluksi on ln ln A N N 87,7 31,536 1 s 6 T1/ Yhtä hajoaista kohden vapautuu energiaa 6 19 E α 5,5 MeV 5,5 1 1, J. Alussa energiaa vapautuu sekunnissa yhteensä äärä A Eα. Pariston hyötysuhde on 8, %. Antoteho on 1/ 4 14, , Bq. 86

20 14 6, Panto A Eα,8 5,5 1 1, J 45 W. 1 s Hajoaisreaktio on 53 54Xe 1e v. Jodiytiestä siis syntyy stabiili ksenonydin, elektroni ja antineutriino. Tässä tehtävässä aktiivisuudella tarkoitetaan aktiivisuutta neliöetrillä. 131 :n puoliintuisaika on T ½ = 8, d ja aktiivisuus alussa A. Aktiivisuus hetkellä t on t ln t t T1/. A Ae Ae Aktiivisuus alussa on ln t T1/ ln 11d 8,d At A A 155 Bq 416,589 Bq. ln t e e t T1/ e ln Lasketaan 131 -ytiien äärä N neliöetrillä. Koska A N N, on ytiien lukuäärä T½ neliöetriä kohden 1 8,436s 416,589 T1/ A s 9 N 4, ln ln Suoen pinta-ala = 337 k = Koko Suoessa ytiien äärä on Nkok N ASuoi 4, , Ytiien assa on N 13, kok M 3 NA 6, ,96114 g,9 g. Radioaktiiviset isotoopit voitiin tunnistaa siten, että säteilevän aineen gaaspektrin aallonpituudet itattiin ja niitä verrattiin eri isotooppien lähettäiin tunnettuihin aallonpituuksiin. Näin voitiin tietää, itä säteileviä isotooppeja laskeua sisälsi. 45. a) Reaktioyhtälöt ovat Ag Cd e ν ja Ag Cd e ν b) Lasketaan iloitettujen pulssiäärien luonnolliset logaritit ln N ja piirretään koordinaatistoon (,ln t N) -kuvaaja. t/s lnn 9,8 9, 8,71 8,3 8,6 7,8 7,63 7,45 7,8 7,15 7,3 6,87 6,74 6,58 87

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

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

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

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

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

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

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2011

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2011 MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 0 Tyypillisten virheiden aiheuttaia pisteenetyksiä (6 pisteen skaalassa): - pieni laskuvirhe -/3 p - laskuvirhe, epäielekäs tulos, vähintään - - vastauksessa yksi erkitsevä

Lisätiedot

fissio (fuusio) Q turbiinin mekaaninen energia generaattori sähkö

fissio (fuusio) Q turbiinin mekaaninen energia generaattori sähkö YDINVOIMA YDINVOIMALAITOS = suurikokoinen vedenkeitin, lämpövoimakone, joka synnyttämällä vesihöyryllä pyöritetään turbiinia ja turbiinin pyörimisenergia muutetaan generaattorissa sähköksi (sähkömagneettinen

Lisätiedot

a) Oletetaan, että happi on ideaalikaasu. Säiliön seinämiin osuvien hiukkasten lukumäärä saadaan molekyylivuon lausekkeesta = kaava (1p) dta n =

a) Oletetaan, että happi on ideaalikaasu. Säiliön seinämiin osuvien hiukkasten lukumäärä saadaan molekyylivuon lausekkeesta = kaava (1p) dta n = S-, ysiikka III (S) välikoe 7000 Laske nopeuden itseisarvon keskiarvo v ja nopeuden neliöllinen keskiarvo v rs seuraaville 6 olekyylien nopeusjakauille: a) kaikkien vauhti 0 / s, b) kolen vauhti / s ja

Lisätiedot

Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura

Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi. Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura Hiukkasfysiikan luento 21.3.2012 Pentti Korpi Lapuan matemaattisluonnontieteellinen seura Atomi Aine koostuu molekyyleistä Atomissa on ydin ja fotonien ytimeen liittämiä elektroneja Ytimet muodostuvat

Lisätiedot

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen. www.turkuamk.fi

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen. www.turkuamk.fi Läpöoppia Haarto & Karhunen Läpötila Läpötila suuren atoi- tai olekyylijoukon oinaisuus Liittyy kiinteillä aineilla aineen atoeiden läpöliikkeeseen (värähtelyyn) ja nesteillä ja kaasuilla liikkeisiin Atoien

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

2.2 RÖNTGENSÄTEILY. (yli 10 kv).

2.2 RÖNTGENSÄTEILY. (yli 10 kv). 11 2.2 RÖNTGENSÄTEILY Erilaisiin sovellutustarkoituksiin röntgensäteilyä synnytetään ns. röntgenputkella, joka on anodista (+) ja katodista () muodostuva tyhjiöputki, jossa elektrodien välille on kytketty

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

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

53 ELEKTRONIN SUHTEELLISUUSTEOREETTINEN LIIKE- MÄÄRÄ

53 ELEKTRONIN SUHTEELLISUUSTEOREETTINEN LIIKE- MÄÄRÄ 53 LKTRONIN SUHTLLISUUSTORTTINN LIIK- MÄÄRÄ 53. Lorentz-uunnos instein esitti. 95 erikoisen suhteellisuusteorian eruseriaatteen, jonka ukaan kaikkien luonnonlakien tulee olla saoja haainnoitsijoille, jotka

Lisätiedot

Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen:

Alkeishiukkaset. Standarimalliin pohjautuen: Alkeishiukkaset Alkeishiukkaset Standarimalliin pohjautuen: Alkeishiukkasiin lasketaan perushiukkaset (fermionit) ja alkeishiukkasbosonit. Ne ovat nykyisen tiedon mukaan jakamattomia hiukkasia. Lisäksi

Lisätiedot

eriste C K R vahvistimeen Kuva 1. Geigerilmaisimen periaate.

eriste C K R vahvistimeen Kuva 1. Geigerilmaisimen periaate. Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 5: RADOAKTVSUUSTYÖ Teoriaa Radioaktiivista säteilyä syntyy, kun radioaktiivisen aineen ytimen viritystila purkautuu

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

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

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN 17. helmikuuta 2011 ENERGIA JA HYVINVOINTI TANNER-LUENTO 2011 1 Mistä energiaa saadaan? Perusenergia sähkö heikko paino vahva

Lisätiedot

Tehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki).

Tehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki). TYÖ 68. GAMMASÄTEILYN VAIMENEMINEN ILMASSA Tehtävä Välineet Tehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki). Radioaktiivinen mineraalinäyte

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

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

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2012 Insinöörivalinnan fysiikan koe 30.5.2012, malliratkaisut

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2012 Insinöörivalinnan fysiikan koe 30.5.2012, malliratkaisut A1 Kappale, jonka massa m = 2,1 kg, lähtee liikkeelle levosta paikasta x = 0,0 m pitkin vaakasuoraa alustaa. Kappaleeseen vaikuttaa vaakasuora vetävä voima F, jonka suuruus riippuu paikasta oheisen kuvan

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

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI sivu 1/5 MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI Kohderyhmä: Kesto: Tavoitteet: Toteutus: Peruskoulu / lukio 15 min. Työn tavoitteena on havainnollistaa

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

3 SÄTEILYN JA AINEEN VUOROVAIKUTUS

3 SÄTEILYN JA AINEEN VUOROVAIKUTUS 35 3 SÄTEILYN JA AINEEN VUOROVAIKUTUS Säteilyn hiukkaset ja kvantit vuorovaikuttavat aineen rakenneosasten kanssa. Vuorovaikutusten aiheuttamat prosessit voivat muuttaa aineen rakennetta ja ominaisuuksia,

Lisätiedot

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA FYSA234/K2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA 1 Johdanto Kvanttimekaniikan mukaan atomi voi olla vain tietyissä, määrätyissä energiatiloissa. Perustilassa, jossa atomi normaalisti on, energia on pienimmillään.

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

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2007

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2007 MAOL-Pisteityshjeet Fysiikka kevät 007 Tyypillisten virheiden aiheuttaia pisteenetyksiä (6 pisteen skaalassa): - pieni laskuvirhe -/3 p - laskuvirhe, epäielekäs tuls, vähintään - - vastauksessa yksi erkitsevä

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

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

Työ 15B, Lämpösäteily

Työ 15B, Lämpösäteily Työ 15B, Läpösäteily urssi: Tfy-3.15, Fysiikan laoratoriotyöt Ryhä: 18 Pari: 1 Jonas Ala Antti Tenhiälä Selostuksen laati: Jonas Ala Mittaukset tehty:.3.000 Selostus jätetty:..000 1. Johdanto Läpösäteily

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

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

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA 1 JOHDANTO Työssä tutustutaan hila- ja prismaspektrometreihin, joiden avulla tutkitaan valon taipumista hilassa ja taittumista prismassa. Samalla tutustutaan eräiden

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

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

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

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

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

KVANTTITEORIA MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA

KVANTTITEORIA MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA KVANTTITEORIA 1 MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA Fysiikka KVANTTITEORIA Metso Tampere 13.11.2005 MODERNI

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

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

SUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa

SUPER- SYMMETRIA. Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa SUPER- SYMMETRIA Robert Wilsonin Broken Symmetry (rikkoutunut symmetria) Fermilabissa USA:ssa Teemu Löyttinen & Joni Väisänen Ristiinan lukio 2008 1. Sisällysluettelo 2. Aineen rakenteen standardimalli

Lisätiedot

2.5 Liikeyhtälö F 3 F 1 F 2

2.5 Liikeyhtälö F 3 F 1 F 2 Tässä kappaleessa esittelen erilaisia tapoja, joilla voiat vaikuttavat kappaleen liikkeeseen. Varsinainen kappaleen pääteea on assan liikeyhtälön laatiinen, kun assaan vaikuttavat voiat tunnetaan. Sitä

Lisätiedot

TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 TEKNIIKKA FYSIIKAN LABORATORIO V

TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 TEKNIIKKA FYSIIKAN LABORATORIO V TURUN AMMATTIKORKAKOUU TYÖOHJ 1 3A. asertyö 1. Työn tarkoitus Työssä perehdytään interferenssi-ilmiöön tutkimalla sitä erilaisissa tilanteissa laservalon avulla. 2. Teoriaa aser on lyhennys sanoista ight

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

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

KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Kvanttimekaaninen atomimalli

KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Kvanttimekaaninen atomimalli KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Kvanttimekaaninen atomimalli Aineen rakenteen teoria alkoi hahmottua, kun 1800-luvun alkupuolella John Dalton kehitteli teoriaa atomeista jakamattomina aineen perusosasina. Toki

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

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

Aineen rakenteesta. Tapio Hansson

Aineen rakenteesta. Tapio Hansson Aineen rakenteesta Tapio Hansson Ykköskurssista jo muistamme... Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Demokritos päätteli alunperin, että jatkuva aine ei voi koostua äärettömän pienistä alkeisosasista

Lisätiedot

40D. RADIOAKTIIVISUUSTUTKIMUKSIA

40D. RADIOAKTIIVISUUSTUTKIMUKSIA TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 40D. RADIOAKTIIVISUUSTUTKIMUKSIA 1. TYÖN TAVOITE 2. TEORIAA Työssä tutustutaan radioaktiiviseen säteilyn kuvaamisessa käytettäviin käsitteisiin ja fysikaalisiin lakeihin,

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

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

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

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

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Kevät 010 Jukka Maalampi LUENTO 8 Vaimennettu värähtely Elävässä elämässä heilureiden ja muiden värähtelijöiden liike sammuu ennemmin tai myöhemmin. Vastusvoimien takia värähtelijän

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

LHSf5-1* Osoita, että van der Waalsin kaasun tilavuuden lämpötilakerroin on 2 γ = ( ) RV V b T 2 RTV 2 a V b. m m ( ) m m. = 1.

LHSf5-1* Osoita, että van der Waalsin kaasun tilavuuden lämpötilakerroin on 2 γ = ( ) RV V b T 2 RTV 2 a V b. m m ( ) m m. = 1. S-445 FSIIKK III (ES) Syksy 004, LH 5 Ratkaisut LHSf5-* Osoita, että van der Waalsin kaasun tilavuuden läötilakerroin on R ( b ) R a b Huoaa, että läötilakerroin on annettu oolisen tilavuuden = / ν avulla

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

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

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

Suojeleva Aurinko: Aurinko ja kosmiset säteet IHY 2007-2009

Suojeleva Aurinko: Aurinko ja kosmiset säteet IHY 2007-2009 Suojeleva Aurinko: Aurinko ja kosmiset säteet IHY 2007-2009 Eino Valtonen Avaruustutkimuslaboratorio, Fysiikan ja tähtitieteen laitos, Turun yliopisto Eino.Valtonen@utu.fi 2 Kosminen säde? 3 4 5 Historia

Lisätiedot

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ 3.3.06 HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ Alla oleva vastausten piirteiden, sisältöjen ja pisteitysten luonnehdinta ei sido ylioppilastutkintolautakunnan arvostelua. Lopullisessa

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

PIXE:n hyödyntäminen materiaalitutkimuksessa

PIXE:n hyödyntäminen materiaalitutkimuksessa PIXE:n hyödyntäminen materiaalitutkimuksessa Syventävien opintojen seminaari Ella Peltomäki 30.10.2014 Sisällys PIXE perustuu alkuainekohtaisiin elektronikuorirakenteisiin Tulosten kannalta haitallisen

Lisätiedot

Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014

Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014 Opetusesimerkki hiukkasfysiikan avoimella datalla: CMS Masterclass 2014 CERN ja LHC LHC-kiihdytin ja sen koeasemat sijaitsevat 27km pitkässä tunnelissa noin 100 m maan alla Ranskan ja Sveitsin raja-alueella.

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

Työ 55, Säteilysuojelu

Työ 55, Säteilysuojelu Työ 55, Säteilysuojelu Ryhmä: 18 Pari: 1 Joas Alam Atti Tehiälä Selostukse laati: Joas Alam Mittaukset tehty: 7.4.000 Selostus jätetty: 1.5.000 1. Johdato Tutkimme työssämme kolmea eri säteilylajia:, ja

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

YLEINEN KEMIA. Alkuaineiden esiintyminen maailmassa. Alkuaineet. Alkuaineet koostuvat atomeista. Atomin rakenne. Copyright Isto Jokinen

YLEINEN KEMIA. Alkuaineiden esiintyminen maailmassa. Alkuaineet. Alkuaineet koostuvat atomeista. Atomin rakenne. Copyright Isto Jokinen YLEINEN KEMIA Yleinen kemia käsittelee kemian perusasioita kuten aineen rakennetta, alkuaineiden jaksollista järjestelmää, kemian peruskäsitteitä ja kemiallisia reaktioita. Alkuaineet Kaikki ympärillämme

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

Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina

Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina 31.5.2012. T 6.1 (pakollinen): Massa on kiinnitetty pystysuoran jouseen. Massaa poikkeutetaan niin, että se alkaa värähdellä.

Lisätiedot

Integrointi ja sovellukset

Integrointi ja sovellukset Integrointi ja sovellukset Tehtävät:. Muodosta ja laske yläsumma funktiolle fx) x 5 välillä [, 4], kun väli on jaettu neljään yhtä suureen osaan.. Määritä integraalin x + ) dx likiarvo laskemalla alasumma,

Lisätiedot

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 Mittalaitetekniikka NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 1 1. VAIHTOSÄHKÖ, PERUSKÄSITTEITÄ AC = Alternating current Jatkossa puhutaan vaihtojännitteestä. Yhtä hyvin voitaisiin tarkastella

Lisätiedot

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka (5op), kevät 2016

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka (5op), kevät 2016 PHYS-C0240 Materiaalifysiikka (5op), kevät 2016 Prof. Martti Puska Emppu Salonen Tomi Ketolainen Ville Vierimaa Luento 7: Hilavärähtelyt tiistai 12.4.2016 Aiheet tänään Hilavärähtelyt: johdanto Harmoninen

Lisätiedot

η = = = 1, S , Fysiikka III (Sf) 2. välikoe

η = = = 1, S , Fysiikka III (Sf) 2. välikoe S-11445 Fysiikka III (Sf) välikoe 710003 1 Läpövoiakoneen kiertoprosessin vaiheet ovat: a) Isokorinen paineen kasvu arvosta p 1 arvoon p b) adiabaattinen laajeneinen jolloin paine laskee takaisin arvoon

Lisätiedot

Potentiaalikuopalla tarkoitetaan tilannetta, jossa potentiaalienergia U(x) on muotoa

Potentiaalikuopalla tarkoitetaan tilannetta, jossa potentiaalienergia U(x) on muotoa Potentiaalikuoppa Luento 9 Potentiaalikuopalla tarkoitetaan tilannetta, jossa potentiaalienergia U(x) on muotoa U( x ) = U U( x ) = 0 0 kun x < 0 tai x > L, kun 0 x L. Kuopan kohdalla hiukkanen on vapaa,

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

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET (YO-K06+13, YO-K09+13, YO-K05-11,..) Tasasuuntaus Vaihtovirran suunta muuttuu jaksollisesti. Tasasuuntaus muuttaa sähkövirran kulkemaan yhteen suuntaan. Tasasuuntaus toteutetaan

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

Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN

Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN Oppilaiden ennakkokäsityksiä avaruuteen liittyen Aurinko kiertää Maata Vuodenaikojen vaihtelu johtuu siitä,

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

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-54020 Risto Mikkonen

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-54020 Risto Mikkonen DEE-5400 olttokennot ja vetyteknologia olttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-5400 Risto Mikkonen 1.1.014 g:n määrittäminen olttokennon toiminta perustuu Gibbsin vapaan energian muutokseen. ( G = TS) Ideaalitapauksessa

Lisätiedot

Kuva 6.6 esittää moniliitosaurinkokennojen toimintaperiaatteen. Päällimmäisen

Kuva 6.6 esittää moniliitosaurinkokennojen toimintaperiaatteen. Päällimmäisen 6.2 MONILIITOSAURINKOKENNO Aurinkokennojen hyötysuhteen kasvattaminen on teknisesti haastava tehtävä. Oman lisähaasteensa tuovat taloudelliset reunaehdot, sillä tekninen kehitys ei saisi merkittävästi

Lisätiedot

SMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta

SMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta SMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta Aurinko lähettää avaruuteen sähkömagneettista säteilyä. Säteilyn aallonpituusjakauma määräytyy käytännössä auringon pintalämpötilan (n. 6000 K) perusteella.

Lisätiedot

Vuorovaikutuksien mittamallit

Vuorovaikutuksien mittamallit Vuorovaikutuksien mittamallit Hiukkasten vuorovaikutuksien teoreettinen mallintaminen perustuu ns. mittakenttäteorioihin. Kenttä viittaa siihen, että hiukkanen kuvataan paikasta ja ajasta riippuvalla funktiolla

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

Vapaan hiukkasen Schrödingerin yhtälö (yksiulotteinen)

Vapaan hiukkasen Schrödingerin yhtälö (yksiulotteinen) Vapaan hiukkasen Schrödingerin yhtälö (yksiulotteinen Vapaaseen hiukkaseen ei vaikuta voimia, joten U(x = 0. Vapaan hiukkasen energia on sen liike-energia eli E=p /m. Koska hiukkasella on määrätty energia,

Lisätiedot

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto Fysiikan perusteet Voimat ja kiihtyvyys Antti Haarto.05.01 Voima Vuorovaikutusta kahden kappaleen välillä tai kappaleen ja sen ympäristön välillä (Kenttävoimat) Yksikkö: newton, N = kgm/s Vektorisuure

Lisätiedot

Pyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot 15.4.2011 HK1-1. Dsin3 x. 3cos3x. Dsinx. u( x) sinx ja u ( x) cosx. Dsin. Dsin

Pyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot 15.4.2011 HK1-1. Dsin3 x. 3cos3x. Dsinx. u( x) sinx ja u ( x) cosx. Dsin. Dsin Pyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot 5.4.0 HK- a) Dsin3 us ( ) cos3 3 us( ) s( ) 3cos3 s( ) 3 ja s( ) 3 u( ) sin ja u( ) cos b) Dsin 3 3 Dsin us ( ) s( ) sin ja s( ) cos 3 u( ) ja u( ) 3 3sin

Lisätiedot

SMG-4450 Aurinkosähkö

SMG-4450 Aurinkosähkö SMG-4450 Aurinkosähkö Toisen luennon aihepiirit Lyhyt katsaus aurinkosähkön historiaan Valosähköinen ilmiö: Mistä tässä luonnonilmiössä on kyse? Piihin perustuvan puolijohdeaurinkokennon toimintaperiaate

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