Fizyka 3 Konsultacje: p. 329, Mechatronika marzan@mech.pw.edu.pl Zaliczenie: 2 sprawdziany (10 pkt każdy) lub egzamin (2 części po 10 punktów) 10.1 12 3.0 12.1 14 3.5 14.1 16 4.0 16.1 18 4.5 18.1 20 5.0 http:\\adam.mech.pw.edu.pl\~marzan Program: Budowa materii: cząstki elementarne, oddziaływania Kosmologia: teoria wielkiego wybuchu Ewolucja gwiazd Układ słoneczny
Modele budowy materii Arystoteles (około. 350 p.n.e) : materia jako ośrodek ciągły Demokryt (około 400 p.n.e.) : atom jako niepodzielna cząstka, materia jest kombinacją atomów John Dalton (1808) Atom jest jednolity, niezmienny i niepodzielny. Wszystkie atomy danego pierwiastka chemicznego mają identyczne właściwości. Atomy danego pierwiastka A różnią się od atomów pierwiastka B. Związki chemiczne powstają przez łączenie się pierwiastków w stałych stosunkach
Elektrony Elektryzowanie ciał oraz przepływ ładunku jest możliwy dzięki nośnikom ładunku elektronom i jonom. Doświadczenie Thomsona (1897 r.) q/m = 1.7 10 11 C/kg Masa cząstki naładowanej promieniowania katodowego jest około 2000 razy mniejsza niż masa zjonizowanego wodoru (protonu).
Właściwości elektronu Eksperyment Milikana : wyznaczenie ładunku elektronu e = 1.602 10-19 C m = 9.109 10-31 kg
Modele atomu Thomsona i Rutherforda Model Thomsona rodzynki w cieście Doświadczenie Rutherforda
Model budowy atomu Rutherforda 10-15 m 10-10 m Masa i ładunek dodatni atomu skupione w jądrze
Fizyka relatywistyczna Dla wszystkich obserwatorów w inercjalnych układach odniesienia prawa fizyki są takie same żaden z układów nie jest wyróżniony. We wszystkich inercjalnych układach odniesienia i we wszystkich kierunkach światło rozchodzi się w próżni z taką samą prędkością c. Prędkość żadnego ciała przenoszącego energię lub informacje nie może przekroczyć prędkości granicznej. Potwierdzenie doświadczalne (CERN, 1964): -mimo zwiększania energii kinetycznej elektronów, ich prędkość nie przekracza prędkości światła -prędkość światła wyemitowanego przez źródło poruszające się z prędkością bliską c wynosi zawsze c tyle samo, co dla źródła w spoczynku.
Fizyka relatywistyczna: masa i energia Masa spoczynkowa i masa relatywistyczna Energia kinetyczna
Fotony Foton brak masy spoczynkowej Teoria Plancka Stała Plancka
Hipoteza de Broglie a Każda cząstka posiadająca pęd reprezentuje falę. Cząstki posiadające masę również mogą ulegać zjawiskom falowym interferencji i dyfrakcji.
Budowa jądra atomowego Liczba atomowa A=Z+N Liczba masowa Liczba neutronów
Energia wiązania E W 2 ( mc ) = Mc 2 masa jądra masy nukleonów E WN E = A Energia wiązania nukleonu W
Rozpad α Masa produktów rozpadu < M 238 U Energia rozpadu 4,25 MeV T 1/2 =4,5 10 9 lat A Z X A Z 4 2 + Y 4 2 α
Rozpad β A Z X Z A 0 + 1Y + 1e +ν A Z X A Z 1Y + + 0 1 e +ν
Rozszczepienie jądra
Synteza jądrowa (fuzja)
Podsumowanie Atom nie jest najmniejszą i niepodzielną częścią materii składa się z jądra i elektronów. Jądro atomowe również składa się z cząstek protonów i neutronów. Atom danego pierwiastka nie jest niezmienny - liczba protonów i neutronów na skutek reakcji jądrowych może ulec zmianie. Reakcje jądrowe pokazują, że również protony i neutrony nie są niepodzielne na skutek reakcji jądrowych mogą ulegać przemianie. Obowiązujące w reakcjach jądrowych zasady zachowania można opisać zakładając istnienie cząstek elementarnych.
Materia we wszechświecie Gęstość: 9.9 10 27 kg/m 3 Temperatura: 2.725K Wiek: 13.798 ± 0.037 miliardów lat Ciemna materia: nie emituje i nie odbija światła, spowalnia rozszerzanie Wszechświata Ciemna energia: oddziałuje jedynie przez oddziaływanie grawitacyjne, przyspiesza rozszerzanie Wszechświata