Światło (fizyka)

Fala-zaburzenie ośrodka
Fala poprzeczna – drgania cząstek (np. powierzchnia wody) odbywają się w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali. [ma grzbiety i doliny]
Fala podłużna – zagęszczenia i rozrzedzenia ośrodka, w którym rozchodzi się fala.
Wielkości charakteryzujące fale:
-długośćfali λ – odległość między dwoma najbliższymi punktami drgającymi w tej samej fazie, tzn. znajdują się w danej chwili w tym samym położeniu z tak samo zwróconą prędkością. λ=vT
-częstotliwość fali-ilość okresów w ciągu sekundy f=1/T (1/1s)[Hz]
-okres fali T – czas,po jakim fala znajduje się w tej samej fazie
Zasada Huygensa – każdy punkt ośrodka, do którego dotrze fala, staje się źródłem nowej fali kolistej.
Zjawisko dyfrakcji – uginanie się fali przechodzącej w pobliżu szczeliny o szerokości a (porównywalnej z długością fali λ). Za szczeliną powstanie fala kolista, zmienia się kierunek
Zjawisko interferencji – wzajemne nakładanie się fal i wzmocnienie, jeśli są zgodne fazy lub wygaszenie, jeśli przeciwne.
Zjawisko Dopplera – zachodzi, gdy źródło dźwięku i odbiornik poruszają się względem siebie-zmiana częstotliwości źródła dźwięku względem odbiornika.
v^'=v (υ_(f )±υ_odbiornika)/(υ_(f )±υ_z )
υ_(f )-szybkość fali dźwiękowej w powietrzu[340 m/s]
υz-szybkość źródła dźwięku
v= 1/T-częstotliwość fali wysyłanej przez źródło
v'= 1/T'-częstotliwość fali wysyłanej przez odbiornik
Widmo dyskretne (liniowe) – po rozszczepieniu światła wysyłanego przez pobudzone do świecenia pierwiastki w stanie gazowym na ciemnym tle pojawiają się tylko pojedyncze prążki (linie widmowe) odpowiadające określonym długościom fali.
Widmo absorpcyjne – układ ciemnych linii na tle widma ciągłego.
I postulat Bohra
Elektron może krążyć wokół jądra tylko po takich orbitach kołowych, dla których iloczyn pędu (p=mv) i promienie orbity (r) jest równy całkowitej wielokrotności Plancka podzielonej przez 2π
mvr = nh/2π
, gdzie n=1,2,3,4…
Elektron krążący po takich orbitach nie traci energii na promieniowanie. Wynika z tego, że promienie orbit, po których krążą elektrony mogą przyjmować tylko ściśle określone (skwantowane) wartości.
Atom wzbudzony – gdy elektron krąży po orbicie dalszej niż pierwsza (najbliższa jądra) ma większą energię. Elektron jest wówczas na wyższym poziomie energetycznym, a atom jest w stanie wzbudzonym.
Energia elektronu: na I orbicie E1 = -A
na II orbicie E2 = (-A)/4
na III orbicie E3 = (-A)/9
A= 13,6 eV (elektronowolty)
II postulat Bohra
Elektron może przeskakiwać z orbit o wyższej energii na orbity o niższej energii (niższym n),jeśli wyśle kwant energii równy różnicy elektronu na orbitach, między którymi nastąpił przeskok.<-emisja
Elektron może również przeskoczyć z orbity o niższej energii na orbitę o wyższej energii jeśli pochłonie odpowiedni kwant (ilość) energii.<-absorbcja
Energia wysyłanego fotonu przy przejściu z n-tej orbity na k-tą (n>k).
Er = En – Ek = (-A)/n^2 -((-A)/k^2 )
nλ=a sin⁡α
n – numer rzędu (prążka)
a – stała siatki
sin α – kąt nachylenia prążka
Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne – emisja elektronów z powierzchni metalu pod wpływem padającego na metal promieniowania elektromagnetycznego.
Budowa fotokomórki – próżniowa bańka szklana z napyloną na wewnętrznej ścianie warstwą metalu alkalicznego stanowiącą fotokatodę (z tej elektrody emitowane są elektrony) i wtopionym drutem stanowiącym anodę.
Prąd nasycenia – prąd o maksymalnej sile (wartości) natężenia.
Energia kinetyczne fotoelektronów: zależy od częstotliwości fali wywołującej fotoemisję,
nie zależy od natężenia światła.
Liczba fotoelektronów emitowanych w jednostce czasu zależy od natężenia promieniowania padającego na fotokatodę.
Foton (kwant) – cząstka o masie równej zeru, energii E=hv i pędzie p=hv/c, o prędkości światła c=3∙108m/s.
Praca wyjścia (energia W) – energia potrzebna do uwolnienia elektronu z powierzchni metalu.
Dualna natura światła – w zjawisku dyfrakcji i interferencji światło zachowuje się jak fala, a w zjawisku elektrycznym, jak strumień cząstek – fotonów.
Polaryzator – urządzenie porządkujące pola elektryczne i magnetyczne.
Analizator – drugi polaryzator, pozwala wyznaczyć płaszczyznę polaryzacji światła po przejściu przez substancję aktywną optycznie.
Laser – urządzenie wykorzystujące emisję wymuszoną w zakresie światła widzialnego.
Emisja spontaniczna – emisja promieniowania elektromagnetycznego z atomów zachodzi samorzutnie dla wzbudzonych atomów
Emisja wymuszona – do atomu wzbudzonego wpada foton o energii równej energii wzbudzenia atom przechodzi do stanu podstawowego, emitując foton o tej samej energii.
Inwersja obsadzeni – rozkład energii cząstek, w którym obserwuje się nadmiar cząstek w stanach o wyższych energiach.
Poziomy energetyczne ośrodka czynnego
E2 poziom krótko żyjący, nietrwały
E1 poziom metastabilny
E0 poziom podstawowy
Emisja promieniowania przez laser – wzbudzenie ośrodka czynnego i wyzwolenie energii w postaci kwantu promieniowania.
Pompowanie optyczne – wzbudzanie atomów metodami optycznymi (błyski światła) w celu wytworzenia obsadzeni stanów energetycznych.