4. ATOMI. Kuva atomista?
|
|
- Armas Salminen
- 6 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 4. ATOMI Kuva atomista?
2 4. ATOMIN RAKENNE YDIN 8-luvun lopulla useimmat tutkijat jo uskoivat, että materiaalit koostuvat atomeista pienistä jakamattomista osista 898 J.J. Thomson löysi elektronit ja esitti atomista ns. rusinakakkumallin, jossa elektronien ajateltiin olevan hajallaan positiivisesti varautuneessa aineessa 9 Hans Geiger ja Ernest Marsden toteuttivat kokeen, jota Rutherford oli ehdottanut (ns. Rutherfordin koe): Radioaktiivisesta aineesta tulevilla α- hiukkasilla pommitettiin kultakalvoa. (Alfa-hiukkaset ovat helium-atomeita, joista puuttuu elektronit.) Mitataan kalvon läpi menneet (ja sironneet) alfa-hiukkaset.
3 Thomsonin mallin mukaisesta atomista α-hiukkasten pitäisi mennä suoraan läpi, koska niihin vaikuttaa vain heikot sähköiset voimat (varaus ajateltiin olevan tasaisesti jakautuneena koko atomiin). Havaittiin kuitenkin, että osa hiukkasista siroaa kultakalvosta hyvin suuriin kulmiin, osa jopa takaisin päin. Koska α-hiukkaset ovat painavia (noin 8 x elektronin massa) ja niiden nopeus kokeessa on suuri, vaaditaan hyvin suuri voima aiheuttamaan hiukkasten sironta. Rutherfordin selitys kokeelle: Atomin massa on keskittynyt hyvin pieneen, positiivisesti varattuun pisteeseen atomissa = atomiydin. Kokeessa siroavat α-hiukkaset käyvät lähellä atomiydintä, josta ne voivat sirota suuriinkin kulmiin Suurin osa atomista on tyhjää - elektronit ympäröivät atomia kaukana ytimestä. (Jos elektronit tiivistyisivät ytimeen, meistä tulisi juuri ja juuri mikroskoopilla havaittavia pisteitä.) 3 3
4 Rutherford johti kaavan eri kulmiin sironneiden α-hiukkasten lukumäärälle (atomimallinsa mukaan): 4 ( NintZ e N ) (8 ) r E sin 4 K ( / ) N i = detektorille tulevien elektronien kokonaismäärä n = kalvossa olevien atomien lukumäärä tilavuusyksikössä Z = atomin järjestysluku r = näytekalvon etäisyys detektorista E K = α-hiukkasten kineettinen energia t = näytekalvon paksuus Vain.4% hiukkasista siroaa suurempaan kuin kulmaan, suurin osa hiukkasista menee kultakalvon läpi. Rutherfordin sironnan avulla voidaan määrittää ytimen koko: Lähimmäksi ydintä pääsevät ne α-hiukkaset, joilla on eniten kineettistä energiaa, tulevat kohti ydintä ja siroavat 8 o. Etäisyydellä, jossa α-hiukkasen suunta muuttuu, hiukkasen kineettinen energia on yhtä suuri kuin ytimen repulsioenergia Ze EK EP 4 R 4 4
5 Eli lähin etäisyys ytimestä, johon α-hiukkanen voi päästä on R Ze 4 E K α-hiukkasen varaus e ja ytimen Ze joka on siis arvio ytimen koolle. 5 5
6 ESIMERKKI 4. Nopeimpien radioaktiivista lähteistä saatavien α-hiukkasten kineettinen energia on 7.7 MeV. Laske kullan (Z=79) ytimen koko, kun Rutherfordin kokeessa käytetään näitä α-hiukkasia. 6
7 4.. ELEKTRONIRADAT - PLANEETTAMALLI Atomissa on siis pieni, painava ydin, mutta miten sitten ne elektronit? Planeettamallissa positiivista ydintä kiertää negatiiviset elektronit. Elektronien liikkeestä aiheutuva keskipakoisvoima kumoaa ytimen vetovoiman, jotta elektronit pysyvät radallaan. mv r 4 e r eli elektronin nopeus riippuu sen radan säteestä: 4 mr Elektronin energia on summa sen kineettisestä ja potentiaalienergiasta: v e E mv E Kin e 4 r E P e 8 r e 4 r e 8 r Tämä on itse asiassa vetyatomin kokonaisenergia (jutellaan tästä myöhemmin lisää) 7
8 ESIMERKKI 4. Kokeellisesti voidaan osoittaa, että tarvitaan 3.6 ev energiaa erottamaan vetyatomin elektroni ja protoni toisistaan. Mikä on elektronin nopeus ja radan säde vetyatomissa? 8 8
9 Klassinen fysiikka: Kiihtyvässä liikkeessä olevat varatut hiukkaset säteilevät elektronien tulisi lähettää säteilyä ja menettää energiaansa elektronien tulisi kulkea spiraalirataa kohti ydintä, jolloin säteilyn tulisi olla jatkuvaa ja elektronien tulisi törmätä ytimeen Kuitenkaan atomit eivät painu kasaan?!? Klassisen fysiikan käyttökelpoisuus murenee kun lähestytään mikromaailmaa. Rutherfordin malli on klassinen ja soveltuu melko hyvin koska α- hiukkasen ja raskaan ytimen vuorovaikutukselle pätee klassinen tarkastelu. Jos pienet partikkelit kohtaavat, Rutherfordin malli ei enää päde. Bohrin atomimalli kombinoi klassista ja modernia fysiikkaa ja pääsee yli edellä olevista ongelmista. 9 9
10 4.3. BOHRIN ATOMIMALLI Tarkastellaan Bohrin atomimallia lähtien de Broglie aalloista. Kuvataan vety-ytimen ympärillä kiertävän elektronin aaltoluonnetta de Broglie aallolla mv h 4 mr m e r m h 4 h e v e 4 mr Jos lasketaan em. yhtälöstä aallonpituus vedyn (jonka säteen arvo laskettiin jo aiemmin) elektronille, saadaan λ= 33 - m, joka on sama kuin elektronin radan pituus. Eli vedyllä elektronin radan pituus vastaa yhtä täyttä de Broglie aaltoa. Kun radan pituus = aallonpituuden kokonaismonikerta, syntyy seisova värähtely
11 Jos aallonpituus on osa kehänpituudesta, eri vaiheessa olevat aallot interferoivat konstruktiivisesti ja värähtely sammuu. Sammunut aalto = todennäköisyys elektronin olemassa ololle =. Bohrin mallin mukaan elektroni voi olla atomissa vain radalla, jonka pituus vastaa de Broglien aallonpituuden kokonaista monikertaa. Tämä kuva atomista yhdistää elektronin nopeuden sekä aaltoluonteen, mutta ei ole viimeinen kuva atomista. Elektronien sallitut radat: n r n,, 3,... n = kvanttiluku Kun sijoitetaan tähän aallonpituus saadaan n nh e h 4 r e m 4 r n r n n,, 3,... m
12 josta voidaan ratkaista elektronien sallittujen ratojen säteet r n n h n,, 3,... me Kun n=, saadaan ns. Bohrin säde a = r =5.9 - m Muut mahdolliset säteet voidaan laskea Bohrin säteen avulla r n n a n,, 3,...
13 ESIMERKKI 4.3 Laske elektronien radan säteet neljälle alimmalle vetyatomin energiatilalle. 3
14 Pala historiaa: J. J. Thomson sai Nobelin fysiikan palkinnon elektronin hiukkasluonteen löytämisestä 96. J.J. Thomsonin poika George Paget Thomson sai Nobelin fysiikan palkinnon elektronin aaltoluonteen löytämisestä. Kaiken kaikkiaan seitsemän J.J. Thomsonin tutkimusapulaista saivat uransa aikana Nobelin palkinnon: Charles Glover Barkla 97 röntgenspektroskopiasta Charles Thomson Rees Wilson 97 sumukammiokeksintö (jolla saadaan varattujen hiukkasten radat näkyviin) Ernest Rutherford 98 kemian Nobel aineiden radioaktiivisuustutkimuksista Francis William Aston 9 kemian Nobel massaspektroskopiasta Owen Willans Richardson 98 termisen emission tutkimus William Henry Bragg 95 kidetutkimuksesta Max Born 954 kvanttimekaniikan statistisesta käsittelystä 4 4
15 4.4. VETYATOMIN ENERGIATASOT Kappaleessa 4. määritettiin energia vedyn elektronille, joka kulkee r- säteistä rataa pitkin e E 8 r Jos sijoitetaan tähän kappaleessa 4.3 saatu radan lauseke, systeemin kokonaisenergiaksi saadaan: E E n n e 8 r E n n e 8 n,, 3,... me n h 4 me 8n h Energiat ovat negatiivisia kun elektroni on sidottuna atomiin. Energiat antavat atomin ns. energiatasot eri kvanttiluvuilla n. Elektroni voi olla vain jollakin näistä energiatasoista elektronilla ei voi olla mitään muita energioita silloin, kun se on sidottu vetyatomiin. n,, 3,
16 ESIMERKKI 4.4 Laske vetyatomin neljän alimman energiatason energiat. 6
17 Vapaa elektroni (ionisaatioraja) Viritystilat Perustila Kaikkien atomien energiatasot ovat kvantittuneet. 7
18 4.5. FRANKIN JA HERTZIN KOE Frankin ja Hertzin koe osoittaa, että atomilla on vain tiettyjä energiatiloja Bohrin mallin mukaisesti. Kokeen tulokset: Jännite V kasvaessa, useammat elektronit pääsevät hilan läpi levylle ja myös virta kasvaa. Koejärjestely: Vastuslangasta irtoaa termisesti elektroneja. Elektronit kiihdytetään vastuslangan ja hilan välisellä jännitteellä V. Osa elektroneista läpäisee hilan ja pääsee sen takana olevalle levylle, jos elektronien kineettinen energia riittää vastakentän V voittamiseen laitteistossa kulkee virta. Tietyllä jännitteen arvolla, virta yhtäkkiä laskee rajusti. Tämä jännite (kuvassa 5V) vastaa tilannetta, jossa elektronin kineettinen energia riittää virittämään näyteaineen atomin. Näytekaasua 8 8
19 Seuraava pudotus virrassa tapahtuu, kun sama elektroni virittää jonkun toisen näyteaineen atomeista. Saadaan kuvan mukainen jännite-virtakäyrä, josta voidaan määrittää atomin viritysenergia. Frankin ja Hertzin koe osoittaa atomien energiatilojen kvantittumisen! 9
20 4.7. ATOMIEN SPEKTRIT Spektri: Spektri saadaan mittaamalla aineen emittoiman tai absorboiman säteilyn intensiteetti aallonpituuden (tai taajuuden tai energian) funktiona. Mustan kappaleen säteily on jatkuvaa, koska se on lähtöisin monista atomeista (kollektiivinen käyttäytyminen). Kaasussa atomin säteilemä energia on karakteristista eli ominaista atomilajille tätä klassinen fysiikka ei pystynyt selittämään. Emissiospektri: Johdetaan elektronivirta atomaarisen näytekaasun läpi. Törmäyksissä atomit virittyvät korkeampiin energiatiloihin. Palatessaan takaisin alempiin energiatiloihin, ne emittoivat sähkömagneettista säteilyä, jonka energia on ominainen näyteaineelle. Prisma hajottaa valosta eri taajuudet/aallonpituudet
21 Kun elektroni atomissa siirtyy ylemmältä viritetyltä tilalta alempaan energiatilaan, energiatasojen välinen energiaero vapautuu fotonina. E i hf E i E f E f Vetyatomille energiatasojen välinen energiaero: hf E i E E f n f E ni n i n f λ= c/f / λ=f/c
22 Absorptiospektri: Valkoinen valo kulkee näytekaasun läpi. Läpi tulleesta valosta puuttuu joitain aallonpituuksia. Nämä aallonpituudet pystyvät virittämään näyteatomin ja ne absorboituvat. Aallonpituudet ovat näyteaineelle ominaisia. Spektrisarjat Viime vuosisadan lopulla löydettiin kokeellisesti ensimmäiset spektrisarjat. Kokeellisessa spektrissä havaittiin viivojen välin lyhenevän ja intensiteetin pienenevän kun energia kasvaa (eli aallonpituus pienenee). H γ H β =486.3 nm H α =656.3nm λ kasvaa
23 Vetyatomin spektrisarjat: Absorptio: Perustilasta n= viritetään n=, 3, 4, Emissio: Palataan viritetystä tilasta takaisin perustilaan tai mihin tahansa tilaan n=, 3, 4, 3 3
24 Lymanin sarja: Aallonpituudet R n n,3,4,... ultraviolettialueella R = Rydbergin vakio, vedylle.97 7 m - Balmerin sarja: Aallonpituudet R n n 3,4,5,... näkyvän valon alueella n= 3 vastaa H α, n=4 vastaa H β jne. Paschenin sarja: Aallonpituudet R 3 n n 4,5,6,... infrapuna-alueella Brackettin sarja: Aallonpituudet R 4 n n 5,6,7,... infrapuna-alueella Pfundin sarja: Aallonpituudet R 5 n n 6,7,8,... infrapuna-alueella 4 4
25 ESIMERKKI 4.6 Mikä on vedyn Balmer-sarjan pisin aallonpituus (vastaa H α viivaa)? 5 5
26 ESIMERKKI 4.7 Vetyatomissa elektronin radan säde on. mm. Mikä on tilan kvanttiluku? Mikä on silloin vetyatomin energia? 6 6
27 4.6. YTIMEN LIIKE Edellä on ajateltu, että ytimen massa on paljon suurempi kuin elektronin massa. Kuitenkin ytimellä on äärellinen massa, joka aiheuttaa korjauksen elektronin rataan. Ydin ja elektroni liikkuvat massakeskipisteen ympäri, joka sijaitsee lähellä elektronia huomattavasti raskaampaa ydintä. Määritetään elektronin redusoitu massa: m' mm m M Käytetään energian laskemisessa elektronin massan tilalta redusoitua massaa: E n 4 m' e 8n h m' E m n 7 7
28 Vedylle m' m M M m mikä tarkoittaa, että vedyn energiatilat ovat noin.55 % vähemmän negatiivisia kuin ilman korjausta. Rydbergin vakion arvo x 7 m - korjaantuu arvoksi x 7 m - (vrt. energiayhtälöt kalvolla 4). Deuterium (ytimessä protoni + neutroni) löydettiin, koska sen H α viivan aallonpituus on 656.nm, kun se vedylle on 656.3nm. 8
29 ESIMERKKI 4.5 Positronium on systeemi, joka koostuu positronista ja elektronista, jotka kiertävät toisiaan. Mitkä ovat positroniumin mahdolliset energiat? Mikä on Rydbergin vakion arvo positroniumille? Entä mikä on positroniumin ionisaatioenergia? 9 9
30 4.8. VASTAAVUUSPERIAATE Vastaavuusperiaate = mitä suurempi kvanttiluku, sitä lähempänä kvanttifysiikka on klassista fysiikkaa. Tarkastellaan, miten vastaavuusperiaate toimii Bohrin atomimallin tapauksessa. Klassisen sähkömagneettisen teorian mukaan ympyrän muotoisella radalla oleva elektroni säteilee sähkömagneettista säteilyä, jonka taajuus on elektronin kiertotaajuus. Lasketaan elektronin kiertotaajuus: kiertotaajuus radan nopeus ympärysmit ta v r r e 4 mr 4 e mr 3 Radan säde r on riippuvainen kvanttiluvusta n r n n h n,, 3,... me 3 3
31 Milloin sitten Bohrin atomi käyttäytyy klassisen fysiikan mukaisesti? Bohrin mallin mukaan atomin kahden energiatason välinen ero on Joten emittoituvan fotonin taajuus on: Tarkastellaan, mitä tapahtuu kun n on hyvin suuri? f n h E h n m e e m h n e m e h mn e me h n m e n Sijoitetaan taajuuden lausekkeeseen ja sievennetään: =elektronin kiertotaajuus atomissa 3 f n f n i h E 3 f i f i n n E E E hf
32 3 Joka on täysin sama kuin klassinen kiertotaajuus kun p=. Pienillä n:n arvoilla taajuudet eroavat paljon, mutta suurilla n:n arvoilla yhtälöt vastaavat toisiaan. Kun n >> p np p np ja (n-p) n ) ( ) ( f p n n p np h E n p n h E Merkitään n i =n ja n f = n-p, p=,, 3, 3 f n p h E n n np h E
33 ESIMERKKI 4.8 a) Mikä on kiertotaajuus elektroneille Bohrin radoilla n= ja n=? b) Mikä on fotonin taajuus, kun se emittoituu atomista elektronin pudotessa n= radalta n= radalle? c) Elektroni pysyy viritetyssä tilassa noin -8 s ennen kuin se putoaa takaisin alemmalle tilalle. Montako kierrosta elektroni kiertää ytimen ympäri tässä ajassa? 33 33
34 4.9. ATOMIEN VIRITYKSET - ESIMERKKEJÄ Atomien energiatasojen välisiä virityksiä voi tapahtua kolmella eri tavalla: ) Hiukkastörmäys Viritys tapahtuu kun toinen hiukkanen törmää atomiin ja törmäävän hiukkasen kineettinen energia siirtyy virittyvään atomiin. Viritystila purkautuu fotonin emissiolla. Esimerkkejä: (Frankin ja Hertzin koe) Mainosvalot Elektronivirta johdetaan elektrodien väliin, elektronit virittävät kaasuatomit, jotka purkautuessaan vapauttavat säteilyä. Neon: punainen Elohopea: sinertävä 34 34
35 Revontulet: Auringosta tulevat hiukkaset virittävät ylempien ilmakerrosten atomeja. Hiukkaset ohjautuvat maapallon napa-alueille magneettikentän vuoksi. Viritystilojen purkautuessa syntyy revontulet. Vihreä väri: happi Punainen väri: happi ja typpi Jouni Jussila 3 35
36 ) Fotoniviritys Fotonivirityksessä atomi absorboi fotonin. Fotonin koko energian pitää kulua viritykseen: siksi atomi absorboi valkoisesta valosta (joka sisältää kaikkia aallonpituuksia) vain tietyt aallonpituudet, jotka vastaavat täsmälleen kahden energiatason erotusta Atomi emittoi absorboituneen energian fotoneina, jotka lähtevät atomista eri suuntiin. Esimerkkejä: Atomi-, molekyyli- ja materiaalitutkimus Laser (palataan tarkemmin kappaleessa 4.9) 36
37 3) Virittyminen lämpöenergian avulla Lämmitettäessä atomeja/molekyylejä, lämpöenergia voi virittää ne ylemmille energiatasoille. Esimerkki: Ilotulitteet (ja liekkikokeet) Ilotulitteissa käytetään metallisuoloja antamaan valoa ja väriä sekä luomaan kipinöintiä. Väri Yhdiste punainen litiumkarbonaatti Li CO 3 kirkkaan punainen oranssi kulta strontiumkarbonaatti SrCO 3 kalsiumkloridi ja -sulfaatti CaCl, CaSO 4 nh O, n =,, 3 tai 5 rauta Fe (yhdessä hiilen kanssa) keltainen natriumnitraatti NaNO 3, kryoliitti, Na 3 AlF 6 valkoinen hehku vihreä metallinen magnesium ja alumiini Mg, Al, bariumoksidi BaO bariumin suolat ja kloori, yhdessä kloorin vapauttajan kanssa siniset sävyt kupariasetoarseniitti Cu 3 As O 3 Cu(C H 3 O ) yhdessä muiden kuparisuolojen ja kloorin vapauttajan kanssa turkoosi hopeavälke Purppurasävyt kupari(i)kloridi, CuCl Al, Ti, tai Mg jauheena tai hiutaleina strontium- ja kupariyhdisteiden seos 37
38 4.. LASER Tavallinen valo sisältää useita aallonpituuksia, jotka ovat eri vaiheissa. Monokromaattinen valo sisältää vain yhtä aallonpituutta, mutta aallot voivat olla eri vaiheessa. Monokromaattinen ja koherentti valo sisältää vain yhtä aallonpituutta ja aallot ovat samassa vaiheessa. Laser tuottaa valoa, jolla on useita merkittäviä ominaisuuksia: Valo on monokromaattista Valo on koherenttia Valo ei divergoi (eli valokimppu ei hajoa juuri ollenkaan pitkilläkään matkoilla) Valo on hyvin intensiivistä 38
39 Atomeissa on viritystiloja, joilla on hyvin erilainen elinaika. Yleensä viritystilojen elinaika on ~ -8 s. Metastabiileille tiloille elinaika on ~ -3 s (hyvin pitkä). Atomeissa voi tapahtua kahden energiatason välillä kolmenlaisia siirtymiä, joissa on mukana fotoni. ) Stimuloitu absorptio Atomi siirtyy tilasta E tilaan E absorboidessaan fotonin ) Spontaani emissio Atomi siirtyy spontaanisti tilasta E tilaan E ja emittoi fotonin 3) Stimuloitu emissio Toinen fotoni aiheuttaa atomin siirtymisen tilasta E tilaan E ja saadaan kaksi saman aallonpituista ja samassa vaiheessa olevaa fotonia. Jotta stimuloitu emissio on mahdollinen, täytyy ylemmällä energiatasolla olla suurempi 39 miehitys kuin alemmalla energiatasolla = miehitysinversio
40 Kolmitasoinen laser Tarvitaan atomi tai molekyyli, jossa on perustilan yläpuolella metastabiili tila ja sen yläpuolella jokin toinen viritystila. ) Pumpataan ulkoisella valolähteellä atomeja perustilasta korkeampaan viritystilaan ) Viritystila purkautuu metastabiiliin tilaan, johon saadaan miehitysinversio (eli atomeista suuriosa on tässä perustilaa korkeammassa energiatilassa) 3) Ulkoinen fotoni laukaisee stimuloidun emission Jos tasoja olisi vain kaksi, optinen pumppaus aiheuttaisi myös metastabiilin tilan purkautumista ja koskaan ei päästäisi tilanteeseen, jossa suurin osa atomeista on ylemmällä energiatilalla. 4 4
41 Nelitasoinen laser Nelitasoisessa systeemissä on nimensä mukaisesti - neljä energiatilaa. Atomeja viritetään perustilalta tilalle E 3, joka purkautuu metastabiiliin tilaan E. Laser siirtymä tapahtuu metastabiilin tilan sekä välitilan E välillä. Koska välitila on lyhytikäinen (eli purkautuu nopeasti takaisin perustilaan), on helppoa saada metastabiilin tilan miehitys suuremmaksi kuin välitilan, jolloin laserin toiminta on mahdollinen. 4 4
42 Erilaisia lasereita Rubiini-laser Laser-toiminta perustuu synteettisessä rubiinissa (Al O 3 +.5% Cr O 3 ) olevien Cr 3+ ionien energiatiloihin. Optinen pumppaus tapahtuu Xe-purkauslampusta, jonka jälkeen tapahtuu säteilemätön siirtymä metastabiiliin tilaan (energia menee kidehilaan ja nostaa sen lämpötilaa). Laser-siirtymän aallonpituus on punaisen valon alueella nm 4 4
43 He-Ne laser Nelitasoinen laser Perustuu helium- ja neon-kaasujen seokseen purkauslampussa, johon energia tuodaan sähköpurkauksen avulla. He-atomit virittyvät törmäyksissä elektronien kanssa - neon atomit törmäyksessään helium atomien kanssa. Laservalon aallonpituus punaisen valon alueella 63.8 nm
Kvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi
Kvantittuminen Planckin kvanttihypoteesi Kappale vastaanottaa ja luovuttaa säteilyä vain tietyn suuruisina energia-annoksina eli kvantteina Kappaleen emittoima säteily ei ole jatkuvaa (kvantittuminen)
Lisätiedot3.1 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
LisätiedotKvanttifysiikan perusteet 2017
Kvanttifysiikan perusteet 207 Harjoitus 2: ratkaisut Tehtävä Osoita hyödyntäen Maxwellin yhtälöitä, että tyhjiössä magneettikenttä ja sähkökenttä toteuttavat aaltoyhtälön, missä aallon nopeus on v = c.
LisätiedotFysiikka 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
Lisätiedot2. 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
LisätiedotAtomien rakenteesta. Tapio Hansson
Atomien rakenteesta Tapio Hansson Ykköskurssista jo muistamme... Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Demokritos päätteli alunperin, että jatkuva aine ei voi koostua äärettömän pienistä alkeisosasista
Lisätiedotn=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1
10.1 RÖNTGENSPEKTRI Kun kiihdytetyt elektronit törmäävät anodiin, syntyy jatkuvaa säteilyä sekä anodimateriaalille ominaista säteilyä (spektrin terävät piikit). Atomin uloimpien elektronien poistamiseen
LisätiedotTURUN 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
LisätiedotFRANCKIN 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
LisätiedotAtomimallit. Tapio Hansson
Atomimallit Tapio Hansson Atomin käsite Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Filosofi Demokritos päätteli (n. 400 eaa.), että äärellisen maailman tulee koostua äärellisistä, jakamattomista hiukkasista
LisätiedotAtomimallit. Tapio Hansson
Atomimallit Tapio Hansson Atomin käsite Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Filosofi Demokritos päätteli (n. 400 eaa.), että äärellisen maailman tulee koostua äärellisistä, jakamattomista hiukkasista
Lisätiedot766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka
1 766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 4 Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 01 6 Radioaktiivisuus Kuva 1 esittää radioaktiivisen aineen ydinten lukumäärää
LisätiedotKokeellisen tiedonhankinnan menetelmät
Kokeellisen tiedonhankinnan menetelmät Ongelma: Tähdet ovat kaukana... Objektiivi Esine Objektiivi muodostaa pienennetyn ja ylösalaisen kuvan Tarvitaan useita linssejä tai peilejä! syys 23 11:04 Galilein
LisätiedotKvanttisointi 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?
LisätiedotLinssin kuvausyhtälö (ns. ohuen linssin approksimaatio):
Fysiikan laboratorio Työohje 1 / 5 Optiikan perusteet 1. Työn tavoite Työssä tutkitaan valon kulkua linssisysteemeissä ja perehdytään interferenssi-ilmiöön. Tavoitteena on saada perustietämys optiikasta
LisätiedotWien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:
1.2 T=12000 K 10 2 T=12000 K 1.0 Wien R-J 10 0 Wien R-J B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 0.8 0.6 0.4 B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 10-2 10-4 10-6 10-8 0.2 10-10 0.0 0 200 400 600 800 1000 nm 10-12 10 0 10 1 10 2
LisätiedotOsallistumislomakkeen 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:
LisätiedotMIKKELIN 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
Lisätiedot1. JOHDANTOA. Makroskooppinen aine koostuu atomeista ja molekyyleistä. Atomit koostuvat ytimestä ja elektroneista.
1. JOHDANTOA Makroskooppinen aine koostuu atomeista ja molekyyleistä. Atomit koostuvat ytimestä ja elektroneista. 1 Atomifysiikka käsittelee atomin elektroniverhon fysiikka Ydinfysiikka käsittelee ytimen
Lisätiedot3. MATERIALISTISTEN HIUKKASTEN AALTOLUONNE
3. MATERIALISTISTEN HIUKKASTEN AALTOLUONNE 3.1. DE BROGLIE AALLOT 1905: Aaltojen hiukkasominaisuudet 1924: Hiukkasten aalto-ominaisuudet: de Broglien hypoteesi Liikkuvat hiukkaset käyttäytyvät aaltojen
LisätiedotAtomin ydin. Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N
Atomin ydin ytimen rakenneosia, protoneja (p + ) ja neutroneja (n) kutsutaan nukleoneiksi Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N saman
LisätiedotSPEKTROMETRI, 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.
LisätiedotShrödingerin yhtälön johto
Shrödingerin yhtälön johto Tomi Parviainen 4. maaliskuuta 2018 Sisältö 1 Schrödingerin yhtälön johto tasaisessa liikkeessä olevalle elektronille 1 2 Schrödingerin yhtälöstä aaltoyhtälöön kiihtyvässä liikkeessä
LisätiedotVoima ja potentiaalienergia II Energian kvantittuminen
Voima ja potentiaalienergia II Energian kvantittuminen Mene osoitteeseen presemo.helsinki.fi/kontro ja vastaa kysymyksiin Tavoitteena tällä luennolla Miten määritetään voima kun potentiaalienergia U(x,y,z)
LisätiedotFYSA230/2 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
Lisätiedot766326A Atomifysiikka 1 - Syksy 2013
766326A Atomifysiikka 1 - Syksy 2013 Luennot n. 46 tuntia Torstaisin 8-10 sali IT116 Perjantaisin 8-10 sali L6 Poikkeuksia: to 19.9. luento vain 8-9 to 17.10. luento vain 8-9 to 14.11. luento vain 8-9
Lisätiedot1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV =
S-47 ysiikka III (ST) Tentti 88 Maksimiaallonpituus joka irroittaa elektroneja metallista on 4 nm ja vastaava aallonpituus metallille on 8 nm Mikä on näiden metallien välinen jännite-ero? Metallin työfunktio
LisätiedotInfrapunaspektroskopia
ultravioletti näkyvä valo Infrapunaspektroskopia IHMISEN JA ELINYMPÄ- RISTÖN KEMIAA, KE2 Kertausta sähkömagneettisesta säteilystä Sekä IR-spektroskopia että NMR-spektroskopia käyttävät sähkömagneettista
LisätiedotS 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
LisätiedotValo ja muu sähkömagneettinen säteily
Valo ja muu sähkömagneettinen säteily Valon luonne on yksi kvanttimekaniikan omituisuuksista. Joissakin tilanteissa valo käyttäytyy kuin aaltoliike, toisissa kuin hiukkaset. Valohiukkanen eli fotoni on
LisätiedotFysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012
Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 Aine koostuu atomeista Nimitys tulee sanasta atomos = jakamaton (400 eaa, Kreikka) Atomin kuvaamiseen käytetään atomimalleja Pallomalli
LisätiedotNyt n = 1. Tästä ratkaistaan kuopan leveys L ja saadaan sijoittamalla elektronin massa ja vakiot
S-1146 Fysiikka V (ES) Tentti 165005 1 välikokeen alue 1 a) Rubiinilaserin emittoiman valon aallonpituus on 694, nm Olettaen että fotonin emissioon tällä aallonpituudella liittyy äärettömän potentiaalikuopan
LisätiedotYdin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1
Ydin- ja hiukkasfysiikka 04: Harjoitus 5 Ratkaisut Tehtävä a) Vapautunut energia saadaan laskemalla massan muutos reaktiossa: E = mc = [4(M( H) m e ) (M( 4 He) m e ) m e ]c = [4M( H) M( 4 He) 4m e ]c =
LisätiedotZ 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2
766328A Termofysiikka Harjoitus no., ratkaisut (syyslukukausi 24). Klassisen ideaalikaasun partitiofunktio on luentojen mukaan Z N! [Z (T, V )] N, (9.) missä yksihiukkaspartitiofunktio Z (T, V ) r e βɛr.
LisätiedotValo ja muu sähkömagneettinen säteily
Valo ja muu sähkömagneettinen säteily Valon luonne Valon luonne on yksi kvanttimekaniikan omituisuuksista. Joissakin tilanteissa valo käyttäytyy kuin aaltoliike, toisissa kuin hiukkaset. Valoaallot eivät
LisätiedotFRANCKIN JA HERTZIN KOE
FYSP106/2 Franckin ja Hertzin koe 1 FYSP106/2 FRANCKIN JA HERTZIN KOE Työssä mitataan elohopea-atomin erään viritystilan energia käyttäen samantyyppistä koejärjestelyä, jolla Franck ja Hertz vuonna 1914
LisätiedotMustan 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
LisätiedotFysiikan valintakoe klo 9-12
Fysiikan valintakoe 2.5.208 klo 9-2. Koripalloilija heittää vapaaheiton. Hän lähettää pallon liikkeelle korkeudelta,83 m alkuvauhdilla 7,53 m/s kulmassa 43,2 vaakatason yläpuolella. Pallon lähtöpisteen
Lisätiedot766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka
1 76633A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 3 5-3 Kuorimalli Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 011 Kuva 7-13 esittää, miten parillis-parillisten ydinten ensimmäisen
LisätiedotTURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 TIETOTEKNIIKKA / SALO FYSIIKAN LABORATORIO V1.5 12.2007
TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 Työ 24AB S4h. LASERTYÖ JA VALON SPEKTRIN ANALYSOINTI TYÖN TARKOITUS LASERTYÖ Lasereita käytetään esimerkiksi tiedonsiirrossa, analysoinnissa ja terapiassa ja työstämisessä.
Lisätiedot1.1 ATOMIN DISKREETIT ENERGIATILAT
1.1 ATOMIN DISKREETIT ENERGIATILAT 1. MITTAUKSET Franckin ja Hertzin kokeen ja ionisaatiopotentiaalin mittauslaitteisto: jännitelähde digitaalinen yleismittari suojatut banaanijohdot neonputki telineineen
LisätiedotKemian syventävät kurssit
Kemian syventävät kurssit KE2 Kemian mikromaailma aineen rakenteen ja ominaisuuksien selittäminen KE3 Reaktiot ja energia laskuja ja reaktiotyyppejä KE4 Metallit ja materiaalit sähkökemiaa: esimerkiksi
LisätiedotATOMIFYSIIKAN LUKIO-OPETUKSESTA JA JALOKAASUJEN TUTKIMISESTA ELEKTRONISPEKTROSKOPIAA KÄYTTÄEN
ATOMIFYSIIKAN LUKIO-OPETUKSESTA JA JALOKAASUJEN TUTKIMISESTA ELEKTRONISPEKTROSKOPIAA KÄYTTÄEN PRO GRADU -TUTKIELMA MARJUT PARRILA OULUN YLIOPISTO FYSIKAALISTEN TIETEIDEN LAITOS 005 Sisällysluettelo 1.
Lisätiedot8. MONIELEKTRONISET ATOMIT
8. MONIELEKTRONISET ATOMIT 8.1. ELEKTRONIN SPIN Epärelativistinen kvanttimekaniikka selittää vetyatomin rakenteen melko tarkasti, mutta edelleen kokeellisissa atomien energioiden mittauksissa oli selittämättömiä
LisätiedotLIITE 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,
LisätiedotMUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA
MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA KEMIAA KAIK- KIALLA, KE1 Ulkoelektronit ja oktettisääntö Alkuaineen korkeimmalla energiatasolla olevia elektroneja sanotaan ulkoelektroneiksi eli valenssielektroneiksi.
Lisätiedot5.10. HIUKKANEN POTENTIAALIKUOPASSA
5.10. HIUKKANEN POTENTIAALIKUOPASSA eli miten reunaehdot ja normitus vaikuttavat aaltofunktioihin Yleensä Schrödingerin yhtälön ratkaiseminen matemaattisesti on hyvin työlästä ja edellyttää vahvaa matemaattista
LisätiedotYdin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1
Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus Ratkaisut Tehtävä i) Isotoopeilla on sama määrä protoneja, eli sama järjestysluku Z, mutta eri massaluku A. Tässä isotooppeja keskenään ovat 9 30 3 0 4Be ja 4 Be, 4Si,
LisätiedotDiplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe 1.6.2011, malliratkaisut
A1 Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Täydennä kuhunkin kohtaan yhtälöstä puuttuva suure tai vakio alla olevasta taulukosta. Anna vastauksena kuhunkin kohtaan ainoastaan
LisätiedotFYSA2031/K2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA
FYSA2031/K2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA 1 Johdanto Kvanttimekaniikan mukaan atomi voi olla vain tietyissä, määrätyissä energiatiloissa. Perustilassa, jossa atomi normaalisti on, energia on pienimmillään.
LisätiedotAurinko. Tähtitieteen peruskurssi
Aurinko K E S K E I S E T K Ä S I T T E E T : A T M O S F Ä Ä R I, F O T O S F Ä Ä R I, K R O M O S F Ä Ä R I J A K O R O N A G R A N U L A A T I O J A A U R I N G O N P I L K U T P R O T U B E R A N S
LisätiedotPHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA
PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA Kevät 2016 Emppu Salonen Lasse Laurson Arttu Lehtinen Toni Mäkelä Luento 9: Fotonit ja relativistiset kaasut Ke 30.3.2016 1 AIHEET 1. Fotonikaasun termodynamiikkaa.
LisätiedotMIKSI 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
Lisätiedotelektroni = -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
LisätiedotKemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö
Kemia 3 op Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut Kurssin sisältö 1. Peruskäsitteet ja atomin rakenne 2. Jaksollinen järjestelmä,oktettisääntö 3. Yhdisteiden nimeäminen 4. Sidostyypit 5. Kemiallinen
LisätiedotLuento 6. Mustan kappaleen säteily
Mustan kappaleen säteily Luento 6 Pintaa, joka absorboi kaiken siihen osuvan sähkömagneettisen säteilyn, kutsutaan mustaksi kappaleeksi. Tällainen pinta myös säteilee kaikilla aallonpituuksilla. Sen sanotaan
LisätiedotAtomi- ja ydinfysiikka -verkkokurssin toteuttaminen
Atomi- ja ydinfysiikka -verkkokurssin toteuttaminen Janne Klemola Oulun yliopisto Fysiikan tutkinto-ohjelma Pro gradu -tutkielma Toukokuu 2017 Sisältö Johdanto 1 1 Kurssin asiasisältö 2 1.1 Sähkömagneettisten
LisätiedotPotentiaalikuopalla 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,
LisätiedotLuento 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
LisätiedotKEMIA. 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
LisätiedotKEMIAN 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
LisätiedotKvanttimekaniikka: Luento 2. Mar$kainen Jani- Petri
Kvanttimekaniikka: Luento 2 Mar$kainen Jani- Petri Assarointimainos Fyssa tarvitsee assareita Noin 30 euroa tun$+ lisiä tyypillises$ n. 4h/viikko, muba voi olla enemmän/vähemmän Opintosuoritukset+ lyhyt
LisätiedotDiplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2014 Insinöörivalinnan fysiikan koe 28.5.2014, malliratkaisut
A1 Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 014 Insinöörivalinnan fysiikan koe 8.5.014, malliratkaisut Kalle ja Anne tekivät fysikaalisia kokeita liukkaalla vaakasuoralla jäällä.
LisätiedotSynkrotronisäteily 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.
LisätiedotLuku 14: Elektronispektroskopia. 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi
Luku 14: Elektronispektroskopia 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi 1 2-atomisen molekyylin elektronitilan termisymbolia muodostettaessa tärkeä ominaisuus on elektronien
LisätiedotKVANTTIFYSIIKAN ILMIÖMAAILMA...1
KVANTTIFYSIIKAN ILMIÖMAAILMA...1 1.1 Historiaa... 1 1. Klassisen sähkömagnetismin perusideoita... 4 1.3 Mustan kappaleen säteily... 7 1.4 Valosähköinen ilmiö... 1 1.5 Sähkömagneettisen säteilyn sironta
LisätiedotMAAILMANKAIKKEUDEN PIENET JA SUURET RAKENTEET
MAAILMANKAIKKEUDEN PIENET JA SUURET RAKENTEET KAIKKI HAVAITTAVA ON AINETTA TAI SÄTEILYÄ 1. Jokainen rakenne rakentuu pienemmistä rakenneosista. Luonnon rakenneosat suurimmasta pienimpään galaksijoukko
LisätiedotEssee Laserista. Laatija - Pasi Vähämartti. Vuosikurssi - IST4SE
Jyväskylän Ammattikorkeakoulu, IT-instituutti IIZF3010 Sovellettu fysiikka, Syksy 2005, 5 ECTS Opettaja Pasi Repo Essee Laserista Laatija - Pasi Vähämartti Vuosikurssi - IST4SE Sisällysluettelo: 1. Laser
LisätiedotMustan 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
Lisätiedot3 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,
Lisätiedot13 LASERIN PERUSTEET. Laser on todennäköisesti tärkein optinen laite, joka on kehitetty viimeisten 50 vuoden aikana.
07 1 LASERIN PERUSTEET 08 Laser on todennäköisesti tärkein optinen laite, joka on kehitetty viimeisten 50 vuoden aikana. Sana LASER on tunnuslyhenne (akronyymi) sanoista Light Amplification by Stimulated
LisätiedotL a = L l. rv a = Rv l v l = r R v a = v a 1, 5
Tehtävä a) Energia ja rataliikemäärämomentti säilyy. Maa on r = AU päässä auringosta. Mars on auringosta keskimäärin R =, 5AU päässä. Merkitään luotaimen massaa m(vaikka kuten tullaan huomaamaan sitä ei
LisätiedotMIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI
sivu 1/5 MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI TEORIA Spektroskopia on erittäin yleisesti käytetty analyysimenetelmä laboratorioissa, koska se soveltuu
LisätiedotFysiikan laboratoriotyöt 2, osa 2 ATOMIN SPEKTRI
Fysiikan laitos, kevät 2009 Fysiikan laboratoriotyöt 2, osa 2 ATOMIN SPEKTRI Valon diffraktioon perustuvia hilaspektrometrejä käytetään yleisesti valon aallonpituuden määrittämiseen. Tätä prosessia kutsutaan
LisätiedotErityinen 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
Lisätiedoteriste 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
LisätiedotSÄHKÖMAGNEETTINEN SÄTEILY JA SEN VUOROVAIKUTUS MATERIAN KANSSA
SÄHKÖMAGNEETTINEN SÄTEILY JA SEN VUOROVAIKUTUS MATERIAN KANSSA PRO GRADU -TUTKIELMA HENRIK VAHTOLA OULUN YLIOPISTO FYSIKAALISTEN TIETEIDEN LAITOS OULU 2000 Alkusanat Kiitän professori Helena Akselaa ja
LisätiedotValosähköinen 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
LisätiedotPHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA
PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA Kevät 206 Emppu Salonen Lasse Laurson Arttu Lehtinen Toni Mäkelä Luento 2: BE- ja FD-jakaumat, kvanttikaasut Pe 5.4.206 AIHEET. Kvanttimekaanisesta vaihtosymmetriasta
Lisätiedot24AB. Lasertutkimus ja spektrianalyysi
TURUN AMMATTIKORKAKOULU TYÖOHJ 1/7 24AB. Lasertutkimus ja spektrianalyysi 1. Työn tarkoitus Lasereilla on runsaasti käytännön sovelluksia esimerkiksi tiedonsiirrossa, aineiden analysoinnissa ja työstämisessä
LisätiedotKäytetään 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
Lisätiedot763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1
763306A JOHDATUS SUHTLLISUUSTORIAAN Ratkaisut 3 Kevät 07. Fuusioreaktio. Lähdetään suoraan annetuista yhtälöistä nergia on suoraan yhtälön ) mukaan + m ) p P ) m + p 3) M + P 4) + m 5) Ratkaistaan seuraavaksi
LisätiedotFYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA
FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT HILA JA PRISMA MIKKO LAINE 9. toukokuuta 05. Johdanto Tässä työssä muodostamme lasiprisman dispersiokäyrän ja määritämme työn tekijän silmän herkkyysrajan punaiselle valolle. Lisäksi
Lisätiedotja KVANTTITEORIA MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA
ja KVANTTITEORIA 1 MODERNI FYSIIKKA KVANTTITEORIAN SYNTY AALTO HIUKKAS-DUALISMI EPÄTARKKUUSPERIAATE TUNNELOITUMINEN ELEKTRONIRAKENNE UUSI MAAILMANKUVA Fysiikka WYP2005 ja KVANTTITEORIA 24.1.2006 WYP 2005
LisätiedotSuhteellisuusteoriasta, 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
Lisätiedot2. 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
LisätiedotKVANTTITEORIA 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
LisätiedotCERN-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
LisätiedotKuva 1: Yksinkertainen siniaalto. Amplitudi kertoo heilahduksen laajuuden ja aallonpituus
Kuva 1: Yksinkertainen siniaalto. Amplitudi kertoo heilahduksen laajuuden ja aallonpituus värähtelytiheyden. 1 Funktiot ja aallot Aiemmin käsiteltiin funktioita ja miten niiden avulla voidaan kuvata fysiikan
LisätiedotTarinaa 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,
LisätiedotAineen olemuksesta. Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto
Aineen olemuksesta Jukka Maalampi Fysiikan laitos Jyväskylän yliopisto Miten käsitys aineen perimmäisestä rakenteesta on kehittynyt aikojen kuluessa? Mitä ajattelemme siitä nyt? Atomistit Loogisen päättelyn
LisätiedotFYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti
FYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti Tehtävä 1 Selitä lyhyesti: a Mikä on Einsteinin ja Debyen kidevärähtelymallien olennainen ero? b Mikä ero vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa on kanonisella
LisätiedotAineen ja valon vuorovaikutukset
Aineen ja valon vuorovaikutukset Yliopistonlehtori, TkT Sami Kujala Mikro- ja nanotekniikan laitos Kevät 2016 Johdanto Tutkitaan aineen ja valon vuorovaikutuksia Ensiksi tutustutaan häiriöteoriaan, jonka
LisätiedotLuku 13: Elektronispektroskopia. 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi
Luku 13: Elektronispektroskopia 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi 1 2-atomisen molekyylin elektronitilan termisymbolia muodostettaessa tärkeä ominaisuus on elektronien
LisätiedotBraggin ehdon mukaan hilatasojen etäisyys (111)-tasoille on
763343A KIINTEÄN AINEEN FYSIIKKA Ratkaisut 2 Kevät 2018 1. Tehtävä: Kuparin kiderakenne on pkk. Käyttäen säteilyä, jonka aallonpituus on 0.1537 nm, havaittiin kuparin (111-heijastus sirontakulman θ arvolla
LisätiedotPHYS-C0240 Materiaalifysiikka kevät 2017
PHYS-C0240 Materiaalifysiikka kevät 2017 Prof. Martti Puska Emppu Salonen Ville Vierimaa Janika Tang Luennot 9 ja 10: Sironta kiteistä torstait 13.4. ja 20.4.2017 Aiheet Braggin sirontaehto Lauen sirontaehto
Lisätiedot763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Kevät 2017
763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Keät 207. Rekyyli Luentomonisteessa on käsitelty tilanne, jossa hiukkanen (massa M) hajoaa kahdeksi hiukkaseksi (massat m ja m 2 ). Tässä käytetään
LisätiedotMitä 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
LisätiedotValon luonne ja eteneminen. Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, ei tarvitse väliainetta edetäkseen
Valon luonne ja eteneminen Valo on sähkömagneettista aaltoliikettä, ei tarvitse väliainetta edetäkseen 1 Valonlähteitä Perimmiltään valon lähteenä toimii kiihtyvässä liikkeessä olevat sähkövaraukset Kaikki
LisätiedotS Fysiikka IV (SE, 3,0 ov) S Fysiikka IV (Sf, 4,0 ov )
S-114.326 Fysiikka IV (SE, 3,0 ov) S-114.426 Fysiikka IV (Sf, 4,0 ov ) KVANTTIFYSIIKAN TUTKIMUSALA: Aineen atomirakenne Elektronitilat Aineen sähköiset ja optiset ominaisuudet Sähkömagneettisen kentän
Lisätiedot