Prezentacja
advertisement
Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka + 1 Optyka i kwanty energii podsumowanie wiadomości Grzegorz F. Wojewoda informatyka + 2 PROGRAM WYKŁADU 1. Widmo fal elektromagnetycznych 2. Odbicie i załamanie światła 3. Optyka geometryczna 4. Optyka falowa 5. Kwantowy model światła 6. Zjawisko fotoelektryczne 7. Promieniowanie rentgenowskie 8. Fale materii 9. Emisja i absorpcja przez atomy promieniowania Widmo fal elektromagnetycznych Widmo fal elektromagnetycznych Prędkość fali elektromagnetycznej to największa w przyrodzie prędkość rozchodzenia się energii. Metoda pomiaru wartości prędkości światła: plik – modul_XII_animacja_1 Odbicie i załamanie światła Prawa zjawiska odbicia: Kąt padania jest równy kątowi odbicia. Promień padający, promień odbity oraz normalna leżą w jednej płaszczyźnie Odbicie i załamanie światła Powstawanie obrazu w zwierciadle płaskim. Odbicie i załamanie światła Prawa zjawiska załamania: Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla danych dwóch ośrodków wielością stałą i równą stosunkowi prędkości rozchodzenia się światła w tych ośrodkach: sin v1 sin v 2 Promień padający, promień załamany oraz normalna leżą w jednej płaszczyźnie Moduł XII – Film – Doświadczenie 1 Odbicie i załamanie światła Schemat zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia. Odbicie i załamanie światła Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Odbicie i załamanie światła Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia – światłowód. Optyka geometryczna Zwierciadło sferyczne wklęsłe Optyka geometryczna Przebieg promieni konstrukcyjnych w zwierciadle wklęsłym – plik: modul_XII_animacja_2_zwierciadlo_wklesle Optyka geometryczna Mechanizm powstawania obrazu w zwierciadle wypukłym Optyka geometryczna Optyka geometryczna Optyka geometryczna Przebieg promieni konstrukcyjnych w soczewce skupiającej – plik: modul_XII_animacja_3_soczewka_skupiająca moduł XII Film – Doświadczenie 2 Konstrukcja otrzymywania obrazu w soczewce skupiającej. Optyka geometryczna Konstrukcja otrzymywania obrazu w soczewce rozpraszającej. Optyka geometryczna Ogniskowa zwierciadła sferycznego 1 f R 2 Ogniskowa cienkiej soczewki 1 1 nsocz 1 1 f notocz R1 R2 Równanie zwierciadła i soczewki 1 1 1 f x y Optyka falowa Dyfrakcja światła polega na zmianie kierunku rozchodzenia się światła na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Optyka falowa Dyfrakcja światła polega na zmianie kierunku rozchodzenia się światła na krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu. Optyka falowa Zjawisko interferencji światła polega na takim nakładaniu się wiązek światła, że na ekranie powstają obszary wygaszenia światła (ciemne prążki) oraz obszary wzmocnienia światła (jasne prążki). Optyka falowa Zjawisko interferencji światła polega na takim nakładaniu się wiązek światła, że na ekranie powstają obszary wygaszenia światła (ciemne prążki) oraz obszary wzmocnienia światła (jasne prążki). Optyka falowa Siatka dyfrakcyjna – układ wielu szczelin przepuszczających światło Warunek powstawania prążków widzianych za pomocą siatki dyfrakcyjnej n a sin n Moduł XII - Film – Doświadczenie 3 Optyka falowa Siatka dyfrakcyjna – układ wielu szczelin przepuszczających światło n a sin n Optyka falowa Optyka falowa Zjawisko polaryzacji fali elektromagnetycznej polega na ograniczaniu kierunków zmian natężenia pola elektrycznego. Optyka falowa Polaryzacja światła w wyniku przejścia przez polaryzator Warunek polaryzacji przez odbicie tgαB n Mechanizm polaryzacji światła przez odbicie Kwantowy model światła Według kwantowego modelu światła rozchodzenie się światła polega na przemieszczaniu się fotonów. Foton jest cząstką, która nie posiada masy spoczynkowej oraz ładunku elektrycznego. Foton to cząstka niosące energię o wartości: hc Ef λ Pęd fotonu: h pf λ Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne polega na wybijaniu elektronów z powierzchni metalowej płytki Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne Prawa zjawiska fotoelektrycznego 1. Liczba wybitych elektronów z powierzchni metalowej płytki jest proporcjonalna do natężenia padającego na tę płytkę promieniowania. 2. Nie występuje opóźnienie w czasie między rozpoczęciem naświetlania a emisją elektronów. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne Prawa zjawiska fotoelektrycznego 3. Energia kinetyczna wybitego z powierzchni metalu elektronu zależy od częstotliwości padającego promieniowania, a nie zależy od natężenia oświetlenia. 4. Dla każdego metalu istnieje pewna graniczna częstotliwość promieniowania, poniżej której zjawisko fotoelektryczne nie zachodzi. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne Wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego Fotony padające na powierzchnię metalowej płytki trafiają na swobodne elektrony znajdujące się w sieci krystalicznej metalu. Elektrony przejmują energię fotonów. Część z tej energii elektrony zużywają na wyrwanie się z płytki. Energia ta jest nazywana pracą wyjścia W. Pozostała część energii przekazanej elektronowi przez foton stanowi energię kinetyczną elektronu wybitego z płytki. h c W Ek Promieniowanie rentgenowskie Promieniowanie rentgenowskie to fale elektromagnetyczne o długościach fal leżących w zakresie od kilku pikometrów do kilu nanometrów. Schemat budowy lampy rentgenowskiej Promieniowanie rentgenowskie Minimalna długość fali promieniowania rentgenowskiego λmin hc e U Widmo ciągłe promieniowania rentgenowskiego Promieniowanie rentgenowskie To jest rys. 12.32. Fale materii Hipoteza de Broglie’a Z każdą poruszającą się cząstką związana jest fala materii. Długość fali materii: λm Dyfrakcja elektronów Źródło: Remotely Controlled Laboratories – Munich h pcz Emisja i absorpcja promieniowania przez atom Postulaty Bohra budowy atomu wodoru Elektron w atomie wodoru krąży po orbitach kołowych pod wpływem sił przyciągania elektrycznego między jądrem a elektronem. Jednak dozwolone są tylko pewne orbity o skwantowanych wartościach energii En. Atom emituje promieniowanie wtedy, gdy elektron przechodzi z orbity o wyższej energii na orbitę o energii niższej. Absorpcja promieniowania przez atom następuje wówczas, gdy elektron przechodzi z orbity o niższej energii na orbitę o energii wyższej. Animacja przedstawiająca absorpcję oraz emisję promieniowania Emisja i absorpcja promieniowania przez atom Model Bohra budowy atomu wodoru Promień orbity stacjonarnej w atomie wodoru rn n 5,3 10 11 m Najmniejsza wartości energii elektronu E1 - 13,6eV Energie poziomów energetycznych 1 E n 13,6 eV 2 n gdzie: n – główna liczba kwantowa n = 1, 2, 3, … Emisja i absorpcja promieniowania przez atom Schemat poziomów energetycznych w atomie wodoru. Emisja i absorpcja promieniowania przez atom Schemat emisji promieniowania przez atom Emisja i absorpcja promieniowania przez atom Schemat absorpcji promieniowania przez atom
