Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 10. Elektromagnetické pole 10.3 Střídavé obvody 11. Úvod do kvantové fyziky Fyzika I-2015, přednáška 14.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 10. Elektromagnetické pole 10.3 Střídavé obvody 11. Úvod do kvantové fyziky Fyzika I-2015, přednáška 14."— Transkript prezentace:

1 1 10. Elektromagnetické pole 10.3 Střídavé obvody 11. Úvod do kvantové fyziky Fyzika I-2015, přednáška 14

2 a) obvod s odporem R fázorové vyjádření: grafický průběh: amplituda proudu není funkcí frekvence zdroje proud a napětí jsou ve fázi tt 2 Fyzika I-2015, přednáška 14

3 b) obvod s indukčností L amplituda proudu je funkcí frekvence zdroje; induktivní reaktance induktance grafický průběh: fázorové vyjádření: proud se zpožďuje ve fázi za napětím o  /2 tt 3 Fyzika I-2015, přednáška 14

4 c) obvod s kapacitou C amplituda proudu je funkcí frekvence zdroje; kapacitní reaktance kapacitance grafický průběh: fázorové vyjádření: proud se předbíhá ve fázi před napětím o  /2 4 Fyzika I-2015, přednáška 14

5 v komplex. vyjádření Ohmova zákona: „zdánlivý odpor“, určuje maximální hodnotu proudu I m a fázový rozdíl mezi proudem a napětím  Úpravou: s komplexními impedancemi pracujeme jako s odpory, např. – sériová kombinace – součet (komplex. čísel!!!, nikoli jejich absol. hodnot) obvod s: (kompl. impedance) (reaktance) Ohmův zákon pro prvky stříd. obvodů je komplexní impedance R L C X - výsledná reaktance

6 Sériový rezonanční obvod RLC sériový obvod komplexní impedance fázové posunutí mezi proudem a napětím řešíme např. pomocí fázorů: 6

7 Resonance tj. proud obvodem nabývá maximální hodnoty tj. impedance má minimální hodnotu rezonanční frekvence rezonanční proud rezonanční křivka při rezonanci: Tato napětí mohou být větší než napětí zdroje !!! 7 Fyzika I-2015, přednáška 14

8 8 11. Úvod do kvantové fyziky v mechanice -p-popis objektů, aproximace: hm. body, tuhá nebo deformovatelná tělesa -p-přesná poloha v elektromagnetismu a optice -p-pole a vlnění -r-rozprostírají v prostoru a nejsou přesně určeny interakce objektů molekulárních, atomárních a subatomárních rozměrů s elektromagnetickým vlněním -n-nový popis – duální, tj. částice a vlnění mají obojí charakter vlnový a korpuskulární -t-toto je obsahem kvantové fyziky Fyzika I-2015, přednáška 14

9 9 Počátky kvantové fyziky – Planckova hypotéza: oscilátor nabývá jen diskrétní hodnoty energie, kde n … celé číslo, … frekvence oscilátoru h = 6, J s … Planckova konstanta (z něm. Hauptkonstante) energie je tzv. kvantována, částice se mohou nacházet v tzv. energetických hladinách rozdíly mezi energetickými hladinami malé, z makroskopického hlediska se energie oscilátoru jeví jako spojitá Fyzika I-2015, přednáška 14

10 Interakce záření s hmotou - pasivní (odraz, lom) - aktivní (absorpce, pohlcení) absorpce závisí na vlnové délce → barva objektu každé těleso ( T > 0 K) - emise elektromag. záření - vlnová délka maxima intenzity emitovaného záření závisí na teplotě Výkon P [W] emitovaný tělesem Intenzita vyzařování M [W m -2 ] e = 1 …dokonalý zářič e … emisivita, charakterizuje emisní vlastnosti S … plocha tělesa T … termodynamická teplota  … Stefan-Boltzmannova konstanta, → dokonalý absorbér, tzv. černé těleso (aproximace) Fyzika I-2015, přednáška 14

11 11 Vlastnosti záření černého tělesa model černého tělesa – dutina udržovaná na určité teplotě T opatřená malým otvorem Vlastnosti otvor emituje spojitý interval vlnových délek, tzv. kontinuální záření nezáleží na chem. složení, ale na teplotě intenzita vyzařování intenzita závisí na vlnové délce, tzv. spektrální intenzita vyzařování M Stefan-Boltzmannův zákon Fyzika I-2015, přednáška 14

12 M má jedno maximum, pro = 0, → ∞: M → 0 vlnová délka m odpovídající maximu: Wienův posunovací zákon křivka pro nižší teplotu leží celá pod křivkou pro vyšší teplotu Vlastnosti záření černého tělesa Interpretace průběhu intenzity vyzařování černého tělesa: částice a záření jsou v rovnováze částice nabývají jen určitých hodnot energie energie se předává s elmag. zářením po kvantech Planckův zákon

13 13 Fyzika I-2015, přednáška 14

14 Absorpce, emise popis interakce elektromagnetického záření s hmotou v kvantové fyzice: částice nabývají diskrétních hodnot energie, stav s nejnižší energií, základní stav předávání energie po kvantech kvantum energie elektromagnetického záření -foton Děje při interakci záření a hmoty – uvažujeme dvě energetické hladiny částic, dopadající záření koherentní fotony 14

15 15 Za termodynamické rovnováhy je „přirozené“ obsazení hladin v souboru molekul: Boltzmannovo rozdělení N 0 … počet molekul v základním stavu o energii E 0 N i … počet molekul ve stavu i o energii E i Rovnováha mezi zářením a hmotou:  Planckův zákon

16 16 Laser Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation založen na interakci záření s aktivním prostředím zdroj vysoce monochromatické koherentní záření není systém v rovnováze (na rozdíl od černého tělesa) inverzní populace mezi hladinami E 1 a E 2 – populace hladiny s vyšší energií je vyšší než hladiny s nižší energií pumpování laseru – proces vytvoření inverzní populace rezonátor – dutina omezující aktivní prostředí mnohonásobnými odrazy prodlužuje optickou délku dochází k resonanci na zvolené vlnové délce činnost laseru na příkladu He-Ne laseru aktivní prostředí směs He a Ne inverzní populace mezi hladinami Ne Fyzika I-2015, přednáška 14

17 17 He-Ne laser E 2 … metastabilní hladina inverzní populace mezi hladinami E 2 a E 1 stimulovaná emise Fyzika I-2015, přednáška 14

18 18 Fáze činnosti laseru rovnováha inverze populace stimulovaná emise zesílení stimulovanou emisí Vlastnosti laserového záření koherentní (z vlast. stimul. emise) polarizované (odrazy) malá rozbíhavost intenzivní (pozor na zrak) Fyzika I-2015, přednáška 14

19 Elektrony a fotony Fotoelektrický jev dosud pojmy energetická hladina, foton fotoelektrický děj popisuje foton jako energetickou dávku záření fotoelektrický jev - uvolňování elektronu z povrchu kovu vyvolané elektromag. zářením Experimentální uspořádání k sledování fotoefektu – katoda a anoda v evakuované baňce, na katodu dopadá elmag. záření e Fyzika I-2015, přednáška 14

20 Experimentální uspořádání k sledování fotoefektu Kvantové vysvětlení Einsteinova rovnice fotoelektrického jevu: elektomag. záření předává energii elektronu po kvantech rozšíření kvantové hypotézy na záření záření se chová jako proud fotonů vakuum – proud neprochází za určitých podm. při dopadu záření – prochází proud Klasické vysvětlení – k uvolnění elektronu musí být vykonaná výstupní práce W - vlnění dodává energii (záleží na intenzitě) - dodaná energie > W → uvolnění elektronu, E k ≥0 - vznikne proud - zastavení proudu při současném dopadu záření - brzdné napětí U s : e U s = E k Pozorování: - děj pozorován jen pro f m - E k závisí na frekvenci dopadajícího zář.: fmfm f

21 21 Kvantové vysvětlení k uvolnění elektron dojde pro mezní frekvence mezní vlnová délka lin. závislost kin. energie na f Einsteinovo zobrazení fotonů: Intenzita ~ počtu fotonů Einsteinova rov. fotoelektrického jevu Fyzika I-2015, přednáška 14 fmfm f

22 Rentgenové záření uvolnění záření při dopadu elektronů v evakuované baňce se silně zahřívá katoda → uvolnění elektronu potenciální rozdíl → elektron získá kin. energii po dopadu na anodu dojde k jedné nebo více kolizím, elektron se zabrzdí a uvolňuje se záření ve vysokofrekv. oboru, tzv. rentgenové, nebo Bremsstrahlung, frekvence záření f  : průběh: kontinuum a čárové spektrum 22 Fyzika I-2015, přednáška 14

23 23 mechanismus kontinuální složky: opakované děje rozptylu mezní frekvence a vln. délka kontinua pro U = 10 kV je m = 0,124 nm čárové spektrum – vyražení vnitřního elektronu z elektronového obalu atomů tvořících anodu Fyzika I-2015, přednáška 14

24 Rentgenová difrakce na krystalech rozptyl rentgenového záření na krystalových rovinách interference rozptýlených paprsků od dvou rovin dráhový rozdíl zesílení interferencí (proč rentgenové záření?) Braggova rovnice n … celé č. … vln délka užití: určení vzdálenosti d krystal. rovin, známe-li n,  a 24 Fyzika I-2015, přednáška 14

25 25 zkouškové období Orientačně: … E … D … C … B … A … E … D … C … B … A Čas ústní zkoušky se dovíte při písemce. Ti, kdo nepíší písemku, se přihlašují na zkoušku přes SIS, zároveň pošlou mně s uvedením termínu, na který chtějí jít. V odpovědi jim em sdělím hodinu ústní zkoušky. 25 Fyzika I-2015, přednáška 14

26 26 Fyzika I-2015, přednáška 14


Stáhnout ppt "1 10. Elektromagnetické pole 10.3 Střídavé obvody 11. Úvod do kvantové fyziky Fyzika I-2015, přednáška 14."

Podobné prezentace


Reklamy Google