Sciagi cienkie.docx

(21568 KB) Pobierz

3. Pochodzenie pola magnetycznego jako konsekwencja szczególnej teorii względności

Pole magnetyczne, będące składnikiem pola elektromagnetycznego, jest różnie widziane w zależności od obserwatora. Wielkości pól elektrycznego i magnetycznego zależą od układu odniesienia obserwatora (transformata pola). Powstawanie pola magnetycznego w wyniku przepływu prądu (ruchu ładunków) można tłumaczyć jako konsekwencję skrócenia przestrzeni dla poruszających się ładunków (skrócenie Lorentza), skutkującego powstawaniem różnicy między ładunkami poruszającymi się i spoczywającymi. W efekcie tego pojawia się dodatkowa siła kulombowska pomiędzy tymi ładunkami. Pole magnetyczne jest nierozerwalnie związane z polem elektrycznym. Pole magnetyczne jest w istocie swego rodzaju "pomocniczym polem" w rozważaniach oddziaływań elektromagnetycznych. W rzeczywistości jest ono polem elektrycznym, pojawiającym się "dodatkowo" w odniesieniu do wzajemnie ruchomych ładunków jako konsekwencja szczególnej teorii względności Einsteina. Teoretycznie można by tak skonstruować prawa elektromagnetyzmu, by nie było w nich pola magnetycznego, jednak byłyby one niewygodne w użyciu.

4. Ruch ładunku w polu magnetycznym, prędkość cyklotronowa, cyklotron. filtr prędkości, spektrometr masowy.

5. Zjawisko Halla

Efekt Halla to zjawisko fizyczne, odkryte w 1879 roku przez Edwina H. Halla (wówczas doktoranta). Polega on na wystąpieniu różnicy potencjałów w przewodniku, w którym płynie prąd elektryczny, gdy przewodnik znajduje się w poprzecznym do płynącego prądu polu magnetycznym. Napięcie to, zwane napięciem Halla, pojawia się między płaszczyznami ograniczającymi przewodnik, prostopadle do płaszczyzny wyznaczanej przez kierunek prądu i wektor indukcji pola magnetycznego. Jest ono spowodowane działaniem siły Lorentza na ładunki poruszające się w polu magnetycznym.

6. Prawo Ampera i prawo Biota-Savarta

Prawo Ampera- Wokół przewodnika z prądem powstaje pole magnetyczne B

prawo Biota-Savarta:

7. Siła działająca na przewodnik z prądem

8. Definicja ampera (A)

9. Moment magnetyczny elektronu

10. Magnetyczne własności materii: diamagnetyzm, paramagnetyzm i ferromagnetyzm

Diamagnetyki

Molekuły nie posiadają bez pola magnetycznego własnych magnetycznych momentów dipolowych . W polu magnetycznym indukują się momenty magnetyczne proporcjonalne do wartości wektora indukcji magnetycznej ale o przeciwnym kierunku. Ciała diamagnetyczne są wypychane z pola magnetycznego. (np. Lewitacja w polu magnetycznym)

Paramagnetyki

Molekuły mają własne magnetyczne momenty dipolowe. Zewnętrzne pole magnetyczne ustawia dipole magnetyczne wzdłuŜ kierunku pola. Magnetyzacja wywołana porządkowaniem własnych magnetycznych momentów dipolowych atomów i cząsteczek jest zgodna z kierunkiem pola zewnętrznego. Ciała paramagnetyczne są wciągane do pola magnetycznego

Ferromagnetyki

Ferromagnetykami nazywamy ciała w których istnieją domeny magnetyczne tj. obszary w których bez zewnętrznego pola magnetycznego magnetyczne momenty dipolowe cząsteczek są uporządkowane. Domeny mają rozmiary od 10-12 m3 do 10-8 m3 i zawierają od 1017 atomów do 1021 atomów. Domena jako całość posiada wypadkowy magnetyczny moment dipolowy Kierunek magnetyzacji domeny zaleŜy od struktury krystalicznej ciała. Np. Ŝelazo ma strukturę kubiczną i ma trzy kierunki magnetyzacji związane z osiami sześcianu. Domeny magnetyczne w ciałach są przypadkowo ustawione. Wypadkowa magnetyzacja ciała jest więc bardzo mała lub zerowa. Po umieszczeniu ferromagnetyka w polu magnetycznym obserwujemy dwa zjawiska:

1. Powiększanie się domen o kierunku namagnesowania

równoległym do linii sił pola magnetycznego,

2. Orientacje domen w kierunku równoległym do linii sił pola.

11. Prawo indukcji Faradaya, betatron

Strumień pola magnetycznego:

F = ∫B× dS = ∫B adSr

Betatron – akcelerator indukcyjny, rodzaj akceleratora cyklicznego, służący do przyspieszania elektronów.

13. Energia pola magnetycznego, wyprowadzenie

Energia pola magnetycznego.Jeżeli w chwili t natężenie prądu w obwodzie prądu zmiennego wynosi i, to w ciągu nieskończenie krótkiego czasu dt następuje zwiększenie natężenia prądu o di. Wtedy w obwodzie indukowana jest siła elektromotoryczna $\varepsilon$ , która (zgodnie z regułą Lenza) przeciwdziała przyrostowi natężenia prądu, a więc skierowana jest przeciwnie do i. Zgodnie z prawem Faradaya wyraża się ona wzorem

$\varepsilon =-\frac{d\Phi }{dt}=-L\frac{di}{dt}$

12. Indukcyjność, obwody RL

15. Fale harmoniczne (sprężyste): równanie fali, związki pomiędzy prędkością, długością, częstością, częstością kołowa, okresem i liczbą falową.

inaczej: y(x,t) = yocos(kx-ωt)

16. Natężenie fali

Natężenie fali

Energia przenoszona przez falę w jednostce czasu (1s) przez powierzchnię 1 m2 ustawionego prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali. Jednostka: [W/m2]

17. Dźwięk, efekt Dopplera

Efekt Dopplera – zjawisko obserwowane dla fal, polegające na powstawaniu różnicy częstotliwości wysyłanej przez źródło fali oraz zarejestrowanej przez obserwatora, który porusza się względem źródła fali. Dla fal rozprzestrzeniających się w ośrodku, takich jak na przykład fale dźwiękowe, efekt zależy od prędkości obserwatora oraz źródła względem ośrodka, w którym te fale się rozchodzą. W przypadku fal propagujących się bez udziału ośrodka materialnego, jak na przykład światło w próżni (w ogólności fale elektromagnetyczne), znaczenie ma jedynie różnica prędkości źródła oraz obserwator.

18. Powstawanie fal stojących – dopuszczalne długości fal na strunie

20. Dyfrakcja fal na pojedynczej szczelinie, szerokość głównego maksimum.

Dyfrakcja fal

Dyfrakcja - ugięcie fali przy przechodzeniu przezprzeszkodę (szczelinę, krawędź, otwór itp.)

21. Układy LC i RLC

21 uklady LC i RLC: czesc I - LC

W tym wyidealizowanym przypadku zachodzi ciągła (bez strat) zamiana energii

pola elektrycznego ( odpowiednik energii potencjalnej dla oscylatora) w energię

pola magnetycznego (odpowiednik energii kinetycznej dla oscylatora)

21 czesc II - RLC

22. Powstawanie i właściwości fal elektromagnetycznych

Ogólnie: Źródłem fal elektromagnetycznych są drgające ładunki (przyspieszające)

ładunki (układ RL, elektrony w atomach, dipole elektryczne, itp..)

WŁAŚCIWOŚCI FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH
- fale elektromagnetyczne emiotowane są z nadajnika, a odbierane przez odbiornik
- f.e. przechodzą przez izolatory, a nie przechodzą przez przewodniki
- f.e. podlegają zjawisku odbicia zgodnie z prawem odbicia
- f.e. jest falą poprzeczną
- f.e. ulegają zjawisku dyfrakcji, interferencji i polaryzacji

23. Natężenie fali elektromagnetycznej

24. Widmo fal elektromagnetycznych

Promieniowanie elektromagnetyczne demonstruje swe właściwości falowe zachowując się jak każda fala, ulegając interferencji, dyfrakcji, spełnia prawo odbicia i załamania. W wyniku superpozycji fal elektromagnetycznych może powstać fala stojąca.

Jednak niektóre właściwości promieniowania elektromagnetycznego (szczególnie jego oddziaływanie z materią) zależą od długości fali (częstotliwości promieniowania) i dlatego dokonano podziału promieniowania elektromagnetycznego na zakresy ze względu na jego częstotliwość. Granice poszczególnych zakresów są umowne i nieostre. Należy je traktować szacunkowo, promieniowanie o tej samej długości może być nazywane falą radiową lub mikrofalą - w zależności od kontekstu. Granice promieniowania gamma i promieniowania rentgenowskiego często rozróżnia się z kolei ze względu na źródło tego promieniowania. Najdokładniej określone są granice dla światła widzialnego, gdyż są one zdeterminowane fizjologią ludzkiego oka.

26. Powstawanie obrazu w mikroskopie

25. Odbicie i załamanie światła: zasada najkrótszego czasu Fermata

27. Mechanizm widzenia czarno-białego

Widzenie czarno-białe uzależnione jest od pręcików, posiadających purpurowy barwnik (rodopsynę), która składa się z opsyny (białka) oraz 11-cis-retinenu (pochodnej witaminy A). Pod wpływem światła rodopsyna przekształca się w lumirodopsynę (czyli 11-trans-retinen w połączeniu z opsyną). Natomiast ona przekształca się w metarodopsynę, która rozpada się na 11-trans-retinen i opsynę. Zadaniem opsyny jest wyzwolenie impulsu nerwowego w pręcikach. Z kolei 11-trans-retinen przechodzi w formę cis i ponownie (w ciemności) łączy się z opsyną.

29. Interpretacja Borna funkcji falowej