Homogenní elektrostatické pole

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
Skalární součin Určení skalárního součinu
Advertisements

2.2. Dynamika hmotného bodu … Newtonovy zákony
Elektromagnetické vlny (optika)
Co to je STR? STR je fyzikální teorie publikovaná r Albertem Einsteinem Nahrazuje Newtonovy představy o prostoru a čase Nazývá se speciální, protože.
Hybnost, Těžiště, Moment sil, Moment hybnosti, Srážky
I. Statické elektrické pole ve vakuu
Skalární součin Určení skalárního součinu
5. Práce, energie, výkon.
7.3 Elektrostatické pole ve vakuu Potenciál, napětí, elektrický dipól
2.3 Mechanika soustavy hmotných bodů Hmotný střed 1. věta impulsová
Soustava částic a tuhé těleso
Odraz a lom na rovinném rozhraní Změna fáze a vlnové délky na rozhraní
Konstanty Gravitační konstanta Avogadrova konstanta
II. Statické elektrické pole v dielektriku
Elektromagnetické vlnění
Vztah mezi energií a hmotností. Klasická dynamika říká:  mezi energií tělesa E a jeho setrvačnou hmotností m 0 není žádný obecně platný vztah  těleso.
Radiální elektrostatické pole Coulombův zákon
Pohyb relativistické částice
Integrovaná střední škola, Hlaváčkovo nám. 673,
Kvantové vlastnosti a popis atomu
Paprsková optika Světlo jako elektromagnetické vlnění
Milan Šálek Záření v atmosféře Milan Šálek
Elektromagnetické vlny a Maxwellovy rovnice
24. ZÁKONY ZACHOVÁNÍ.
Skalární součin Určení skalárního součinu
TLAK PLYNU Z HLEDISKA MOLEKULOVÉ FYZIKY.
magnetické pole druh silového pole vzniká kolem: vodiče s proudem
Vlastnosti elektromagnetického vlnění
Teorie relativity VŠCHT Praha, FCHT, Ústav skla a keramiky Motivace: Elektrony jsou již u relativně malých energií relativistické (10 keV). U primárních.
Interakce lehkých nabitých částic s hmotou Ionizační ztráty – elektron ztrácí energii tím jak ionizuje a excituje atomy Rozptyl – rozptyl v Coulombovském.
FII-4 Elektrické pole Hlavní body Vztah mezi potenciálem a intenzitou Gradient Elektrické siločáry a ekvipotenciální plochy Pohyb.
Mechanická práce, výkon a energie
Odraz a lom na rovinném rozhraní Změna fáze a vlnové délky na rozhraní
Pohyb nabité částice v homogenním magnetickém poli
Geometrické znázornění kmitů Skládání kmitů 5.2 Vlnění Popis vlnění
Homogenní elektrostatické pole Jakou silou působí elektrické pole o napětí U = 100 V na elektron, je-li vzdálenost elektrod 1 cm? Jaké mu uděluje zrychlení?
ELEKTRICKÉ POLE.
9. VZTAH MEZI ENERGIÍ A HMOTNOSTÍ
Gravitační pole Pohyby těles v gravitačním poli
Relativistický pohyb tělesa
Mechanika a kontinuum NAFY001
1. část Elektrické pole a elektrický náboj.
Vybrané kapitoly z fyziky Radiologická fyzika
Kvantová fyzika: Vlny a částice Atomy Pevné látky Jaderná fyzika.
Magnetické pole pohybující se náboje
Steinerova věta (rovnoběžné osy)
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ Číslo materiálu
Jaký je skalární součin vektorů
Homogenní elektrostatické pole Jakou silou působí elektrické pole o napětí U = 100 V na elektron, je-li vzdálenost elektrod 1 cm? Jaké mu uděluje zrychlení?
7.3 Elektrostatické pole ve vakuu Potenciál, napětí, elektrický dipól
Mechanika IV Mgr. Antonín Procházka.
ELEKTŘINA A MAGNETISMUS 1. část Elektrické pole
VEKTORY.
Spřažená kyvadla.
Repetitorium z fyziky I
Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registra č ní č íslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Š ablona III/2VY_32_INOVACE_670.
VLNOVÉ VLASTNOSTI ČÁSTIC. Foton foton = kvantum elmag. záření vlnové a zároveň částicové vlastnosti mimo představy klasické makroskopické fyziky Louis.
Fyzika I-2016, přednáška Dynamika hmotného bodu … Newtonovy zákony Použití druhého pohybového zákona Práce, výkon Kinetická energie Zákon zachování.
Magnetické pole pohybující se náboje
Souvislost Lorentzovy transformace a otáčení
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/ Číslo materiálu
Kvantová fyzika.
Kmity, vlny, akustika Část I – Kmity, vlny Pavel Kratochvíl
Přípravný kurz Jan Zeman
Hybnost, zákon zachování hybnosti
Otáčení a posunutí posunutí (translace)
Náboj a elektrické pole
ČÁSTICE S NÁBOJEM V MAGNETICKÉM POLI.
Galileova transformace
Fyzikální veličiny Míry fyzikálních vlastností: X = x [X]
Transkript prezentace:

Homogenní elektrostatické pole Jakou rychlost získá elektron urychlený napětím U = 1 MV ? W =Eelst= QU=eU Nesprávný výsledek v důsledku použití nerelativistického vzorce pro kinetickou energii, rychlost nemůže být větší než rychlost světla ve vakuu c = 3.108 m/s !

Relativistický pohyb tělesa Klasická fyzika v = 0.. m = konst. Relativistická fyzika, částice s nenulovou klidovou hmotností v < c; c = 3.108 m/s m = m0.. celková energie E = mc2 klidová energie E0 = m0c2 kinetická energie Ek =E -E0 = m0 … klidová hmotnost

Relativistický pohyb tělesa Závislost hmotnosti na rychlosti částice klasická předpověď

Relativistický pohyb tělesa Jaká je kinetická energie protonu letícího rychlostí 107 m/s? Použijte klasický i relativistický vzorec. mp=1,6726.10-27 kg Klasický vzorec Relativistický vzorec

Relativistický pohyb tělesa Jaká je kinetická energie protonu letícího rychlostí 108 m/s? Použijte klasický i relativistický vzorec. mp=1,6726.10-27 kg Klasický vzorec Relativistický vzorec

Relativistický pohyb tělesa Klasický vzorec – limitní případ relativistického vzorce pro malé rychlosti Taylorův rozvoj Aproximace pro malá x

Relativistický pohyb tělesa Klasický vzorec – limitní případ relativistického vzorce pro malé rychlosti Aproximace pro malá x Použití na vzorec pro relativistickou kinetickou energii,

Pohyb relativistické částice Kolikrát je vyšší hmotnost relativistické částice letící rychlostí 0,5 c než její klidová hmotnost? Vztah mezi hmotností a klidovou hmotností Hmotnost se zvětší 1,15 krát

Pohyb relativistické částice Při jaké rychlosti je hmotnost částice dvojnásobkem její klidové hmotnosti? Vztah mezi hmotností a klidovou hmotností

Relativistický pohyb tělesa Závislost hmotnosti na rychlosti částice klasická předpověď

Relativistický pohyb tělesa Hybnost relativistické částice s nenulovou klidovou hmotností celková energie E = mc2 klidová energie E0 = m0c2

Relativistický pohyb tělesa Relativistická částice s nulovou klidovou hmotností Částice s nulovou klidovou hmotností buď neexistuje, nebo se pohybuje rychlostí světla c klidová energie E0 = m0c2 = 0 pozbývá smyslu celková energie E = mc2 definuje hmotnost pohybující se částice Foton - částice elektromagnetického vlnění

Šíření elektromagnetického vlnění v hmotném prostředí Rychlost šíření elektromagnetického vlnění (rychlost světla) v hmotném prostředí je v vždy nižší než rychlost světla ve vakuu c Index lomu n = c/v , kde v je rychlost šíření světla v hmotném prostředí, n ≥ 1 (nsklo ≈ 1,5) Foton se pohybují vždy pouze rychlostí světla ve vakuu c ! - ROZPOR? Nikoliv – v hmotném prostředí se pohybují fotony rychlostí světla ve vakuu c, ale fotony jsou pohlcovány a znova vysílány (absorbovány a emitovány)  zpomalení rychlosti šíření

Šíření elektromagnetického vlnění v hmotném prostředí

Částicově vlnový dualismus Částice s nulovou klidovou hmotností vykazuje vlastnosti “obyčejné” částice s nenulovou klidovou hmotností Zákon zachování energie = zákon zachování hmotnosti Zákon zachování hybnosti Srážka fotonu s elektronem De Broglie - částice s nenulovou klidovou hmotností vykazuje vlnové vlastnosti, do té doby pozorované pouze u částic s nulovou klidovou hmotností

Difrakce vlnění na dvojštěrbině Výsledný obraz závisí na fázovém posuvu dopadajících vln De Broglie – interference elektronu ‘se sebou samým’ vlnový výsledek klasický výsledek

Částicově vlnový dualismus Jaká je vlnová délka elektronu letícího rychlostí 105 m/s? Vlnová délka světla: 390-790 nm  vyšší rozlišovací schopnost elektronových skopů

Klidové energie částic Klidová energie elektronu Klidová energie protonu

Lineární urychlovač nabitých částic Van de Graaffův urychlovač (elektrostatický) zdroj vysokého stejnosměrného napětí (MV) E=5 MeV E=0 E=10 MeV E=0 MeV - + - U=5 MV - - + Tandemový van de Graafův urychlovač při nárazu na elektrodu dochází k vyražení částice opačného náboje a opětovnému urychlování v poli s opačnou polaritou  získání dvojnásobné energie

Lineární urychlovač nabitých částic Van de Graaffův urychlovač (elektrostatický) Kinetické energie až 30 MeV Rozptyl energií urychlených částic (stabilita urychlovače) E/E = 0,01 až 0,1 %

Lineární vysokofrekvenční urychlovač částic Zdroj vysokého střídavého napětí (MV) + - - + - - ~U K urychlování dochází pouze v prostoru mezi segmenty Konstantní frekvence urychlovacího napětí  čas průletu segmenty musí být roven konstantě, půlperiodě frekvence Urychlování částice  délky segmentů se musejí zvětšovat

Lineární vysokofrekvenční urychlovač částic Urychlovací trubice tvořena vlnovodem Elektromagnetická vlna s nenulovou podélnou složkou elektrického pole Energie > 20 GeV Hustota toku ~ 1014 elektronů/s Délka trubice ~ 3 km

Skalární součin Určení skalárního součinu Udává průmět vektoru na druhý vektor, násobený velikostí druhého vektoru. Výsledkem je číslo (skalár) Nezávisí na souřadné soustavě V kartézských souřadnicích platí cos 0 = cos 90= cos 180= +1 -1

Skalární součin Příklady použití Práce konaná silou svírající se směrem pohybu obecný úhel Interakční energie dipólu v elektrickém a magnetickém poli ... interakční energie

Vektorový součin Určení vektorového součinu Výsledkem je vektor kolmý na oba zadané vektory Velikost vektorového součinu je rovna Nezávisí na souřadné soustavě Orientace vektorového součinu vůči rovině je taková, že z vrcholu vektoru vidíme otočení vektoru do směru vektoru pod úhlem menším než 180

Vektorový součin Určení vektorového součinu V kartézských souřadnicích platí = (ax, ay, az) = (bx, by, bz) = (cx, cy, cz) cx = ay bz - az by cy = az bx - ax bz cz = ax by - ay bx Složka x vektorového součinu závisí na ostatních složkách (y,z) vektorů a,b Pořadí členu s kladným znaménkem je dán cyklickým pořadím vektorů c,a,b

Vektorový součin Příklady použití Moment síly Obvodová rychlost Lorentzova síla (magnetická síla)

Jaký je skalární součin vektorů Jaký úhel svírají tyto dva vektory?

Jaký je vektorový součin vektorů cx = ay bz - az by cy = az bx - ax bz cz = ax by - ay bx Jaký je skalární součin Vektorový součin je kolmý na oba vektory

Skalární součin Jaký úhel svírají stěnové úhlopříčky krychle vycházející z jednoho vrcholu? z y x