8 Aine ja säteily Flashcards

1
Q

Luonnonilmiöt selitetään klassisen fysiikan mukaan

A

joko kappaleiden vuorovaikutusten tai kenttien avulla

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Intensiteetti

A

I = P /A = ∆E / A∆t (W/m²)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Spektri esittää

A

säteilyn intensiteetin aallonpituuden tai taajuuden funktiona

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Musta kappale

A

on säteilijää kuvaava malli. Se absorboi kaiken siihen osuvan säteilyn.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Mustan kappaleen säteilyn spektri riippuu

A

kappaleen lämpötilasta.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Wienin siirtymälaki

A
Tλ_max = b
b = 2,897756*10^-3 m*K
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Wienin siirtymälain mukaan

A

säteilyn intensiteettimaksimi osuu sitä pienemmille aallonpituuksille, mitä kuumempi kappale on

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Planckin kvanttihypoteesi

A
E = hf
h = Planckin vakio
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Fotonin liikemäärä

A

p = h/λ

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Valosähköilmiö

A

Kappaleen pintaan osuva sähkömagneettinen säteily irrottaa siitä elektroneja

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Fotoelektroni

A

valosähköilmiön irroittama elektroni

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Fotoelektroneja irtoaa vain,

A

kun valon taajuus f on suurempi kuin rajataajuus f_min

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Valosähköilmiön sähkövirta on suoraan verrannollinen

A

valon intensiteettiin. Kun intensiteetti kaksinkertaistuu, myös sähkövirta kaksinkertaistuu

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Kun katodia valaistaan valolla, jonka taajuus on suurempi kuin rajataajuus

A

sähkövirta syntyy heti

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Rajataajuuden arvo riippuu

A

katodin metallista

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Pysäytysjännite on

A

yhtä suuri pieni- ja suuri-intensiteettiselle valolle.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Suurempi valon intensiteetti saa aikaan

A

suuremman sähkövirran, koska elektroneja irtoaa enemmän

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Valosähköilmiö voidaan selittää

A

valon kvanttiteorian avulla.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Valosähköilmiössä fotoni luovuttaa

A

metallissa olevalle elektronille energiaa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Ilmiö, jossa aineeseen tulevan säteilyn aallonpituus on pienempi kuin siitä poistuvan säteilyn aallonpituus

A

Comptonin sironta

E_k = hf₀ - hf

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

Comptonin sirontaa voidaan ajatella

A

fotonin ja vapaan elektronin kimmoisana törmäyksenä, osa fotonin energiasta muuttuu elektronin liike-energiaksi

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

Röntgensäteily on

A

hyvin lyhytaaltoista sähkömagneettista säteilyä

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
23
Q

Röntgensäteily syntyy,

A

kun hehkukatodilta irroitetut elektronit osuvat anodimetalliin. Kun syntynyt säteily osuu fluoresoivalle levylle, syntyy valoa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
24
Q

Mitä suurempaa kiihdytysjännitettä röntgenputkessa käytetään,

A

sitä lyhytaaltoisempaa ja läpitunkevampaa säteily on

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
25
Q

Kun kiihdytysjännitettä kasvatetaan, spektriin ilmestyy teräviä piikkejä, joiden

A

paikka säilyy, mutta intensiteetti kasvaa kiihdytysjännitteen kasvaessa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
26
Q

Elektronien jarruuntumisesta anodimetallissa aiheutuva säteily, jarrutussäteily, aiheuttaa

A

spektrin jatkuvan osan

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
27
Q

Jarrutussäteilyllä on aallonpituuden alaraja

A

λ₀, joka on verrannollinen putken kiihdytysjännitteeseen U

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
28
Q

Jarrutussäteilyssä elektronin liike-energia

A

muuttuu kokonaan tai osittain sähkömagneettisen säteilyn kvantin energiaksi

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
29
Q

Braggin laki

A

Röntgensäteily, jonka aallonpituus on λ, heijastuu hilatasoista, joiden välimatka on d, lain
2dsinθ = nλ
määräämiin suuntiin

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
30
Q

De Broglien lait

A

Kaikila säteilyn lajeilla on sekä aalto- että hiukkasominaisuuksia. Säteilyn liikemäärälle ja energialle on voimassa
p = h/λ ja
E = hf

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
31
Q

Säteilyn duaalinen malli

A

Hiukkaset havaitaan ainoastaan vuorovaikutustapahtumissa. Tilafunktion neliö ilmoittaa hiukkashavaintojen todennäköisyyden

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
32
Q

Tilafunktio

A

Ψ(r)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
33
Q

Tilafunktion neliö

A

Ψ (r) |² ilmoittaa hiukkashavaintojen todennäköisyyden

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
34
Q

Vetyatomin energiatilat

A

E_n = - hcR_H / n²

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
35
Q

Vetyatomi on perustilassa kun sen energia

A

on pienin mahdollinen, n = 1

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
36
Q

Virittyminen

A

Kun elektroni siirtyy alemmasta energiatilasta korkeampaan, sanotaan, että atomi virittyy. Atomi absorboi fotonin, jonka energia on siirtymää vastaavien energiatilojen energioiden erotus

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
37
Q

Viritystilan purkautuminen

A

Elektroni ‘putoaa’ korkeammasta energiatilasta alempaan. Atomi emittoi fotonin, jonka energia on siirtymää vastaavien energiatilojen energioiden erotus

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
38
Q

Elektronin kvanttiluvut

A

pääluku n
sivukvanttiluku l
magneettinen kvanttiluku m_l
spinkvanttiluku m_s

39
Q

Atomin elektroniorbitaalin määrittelee

A

kolme kvanttilukua (n, l , m_l)

40
Q

Paulin kieltosääntö

A

Jokaisella saman atomin elektronilla on erilainen neljän kvanttiluvun yhdistelmä, eli ne ovat eri tiloissa

41
Q

Stimuloitu emissio

A

Viritystilan purkautuminen, kun viritetyn elektronin kanssa vuorovaikuttaa fotoni, jonka energia on sama kuin kyseisen elektronin viritystilan ja alemman tilan energioiden erotus

42
Q

Stimuloidussa emissiossa vapautuu

A

fotoni, jolla on täsmälleen sama energia kuin vuorovaikuttavalla fotonilla. Fotonien taajuus ja aallonpituus ovat samat ja fotonit etenevät samaan suuntaan samassa vaiheessa

43
Q

Ytimen koossa pysyminen

A

Ydin pysyy koossa, koska ytimen sisällä ydinvoima on voimakkaampi kuin protonien välinen sähköinen poistovoima

44
Q

Nuklidi

A

on ydinlaji, jolla on tietty määrä protoneja ja neuroneja

45
Q

Isotooppi

A

Saman alkuaineen atomit, joiden ytimissä on eri määrä neuroneja, ovat tämän alkuaineen isotooppeja

46
Q

Ytimen massavaje

A

∆m = Zm_p + Nm_n + Zm_e - m_atomi

47
Q

Atomin ytimen massa

A

on aina pienempi kuin sen muodostamien protonien ja neutronien yhteismassa

48
Q

Massan ja energian vastaavuus

A

E = mc²

49
Q

Atomimassayksikön energiaekvivalentti

A

1 u = 931,5 MeV / c²

50
Q

Valonnopeuden neliö

A

c² = 931,5 Mev / u

51
Q

Ytimen sidosenergia

A

Ytimen sidosenergia E_B on energiaa, joka on luovutettu ympäristöön ytimen muodostuessa

52
Q

Sidososuus

A

Sidososuus b on ytimen sidosenergia yhtä nukleonia kohti, eli
b = E_B / A

53
Q

Ytimen sidosenergia

A

E_B = (Zm_p + Nm_e + Nm_n - m_atomi)c²

54
Q

Radioaktiivinen hajoaminen

A

Epästabiili ydin voi hajota spontaanisti, jolloin ytimestä poistuu joko alfahiukkasia, beetahiukkasia, neutroneita tai gammasäteilyä

55
Q

Spontaanissa hajoamisessa vapautuu

A

energiaa

56
Q

Ytimen hajoamisenergia

A

Q = (m_X-ydin - m_Y-ydin - m_Z)c²

= (m_X-atomi - m_Y-atomi - m_Z)c²

57
Q

α-hajoamisen hajoamisyhtälö

A

X_N → Y_N-2 + He₂

58
Q

β⁻-hajoamisen hajoamisyhtälö

A

X_N → Y_N-1 + ₋₁e + v̅
₋₁e = elektroni
v̅ = antineutriino

59
Q

β⁺-hajoamisen hajoamisyhtälö

A

X_N → Y_N+1 + ₊₁e + v
₊₁e = positroni
v = neutriino

60
Q

Gammasäteily

A

kun ydin siirtyy virittyneestä tilasta alempaan viritystilaan tai perustilaan, vapautuu gammakvantti

61
Q

Gammasäteily: valosähköinen ilmiö

A

Sähkömagneettisen säteilyn fotoni irrottaa metallin pinnasta elektronin. Fotonin energia menee irrotustyöhön ja irronneen elektronin liike-energiaksi
hf = W₀ + E_kmax

62
Q

Gammasäteily: Comptonin ilmiö

A

Aineeseen tuleva fotoni luovuttaa osan energiastaan aineeseen heikosti sitoutuneelle elektronille liike-energiaksi. Kun fotoni vuorovaikuttaa elektronin kanssa, osa sen energiasta siirtyy elektronille
hf₁ = hf₂ + ∆E_k
f₁ > f₂

63
Q

Gammasäteily: parinmuodostus

A

Kun fotoni on vuorovaikutuksessa raskaan atomiytimen sähkökentän kanssa, se muuttuu hiukkas-antihiukkaspariksi
γ → ⁰₋₁e + ⁰₊₁e
Fotonin energian on oltava yhtä suuri kuin syntyvien hiukkasten yhteenlasketun energian
hf = E_k,e⁻ + E_k,e⁺ + 2m₀c²

64
Q

Aktiivisuus

A

Radioaktiivisuuden voimakkuutta kuvataan suureella aktiivisuus. Aktiivisuus ilmaisee, kuinka monta hajoamista radioaktiivisessa näytteessä tapahtuu sekunnissa

65
Q

Hajoamislaki aktiivisuuden avulla

A

A = Ae^-λt

66
Q

Hajoamislaki ydinten lukumäärän avulla

A

N = N₀e^-λt

67
Q

Puoliintumisaika

A

on se aika, jonka kuluesa puolet radioaktiivisen isotoopin ytimistä on hajonnut toisiksi ytimiksi. Puoliintumisajan kuluessa näytteen aktiivisuus vähenee puoleen.

68
Q

Puoliintumisajan ja hajoamisvakion yhteys

A

T_1/2 = ln2 /

69
Q

Absorboitunut annos D

A

mittaa ionisoivan säteilyn aineeseen luovuttaman energian ∆E määrää massayksikköä ∆m kohden,
D = ∆E / ∆m
yksikkö gray, Gy
1 Gy = 1 J/kg

70
Q

Ekvivalenttiannos H

A

Eri säteilylaadut tehdään samanarvoisiksi, kun otetaan juomioon, mitkä ovat eri säteilylajien biologiset vaikutukset kudoksiin. Kun absorboitunut annos D kerrotaan säteilyn säteilylajista riippuvalla laatukertoimella Q_T, saadaan ekvivalenttiannos H = Q_T*D
Ekvivalenttiannoksen avulla voidaan arvioida, millaisia haittavaikutuksia säteily aiheuttaa tarkasteltavassa kudoksessa tai elimessä
yksikkö sievert, Sv
1 Sv = 1 J/kg

71
Q

Efektiivinen annos E

A

Koko kehon saama säteilyannos. Jokaisen kudoksen saama ekvivalenttiannos kerrotaan kudoksen painotuskertoimella ja saadut arvot lasketaan yhteen. Suomalaisen saama keskimääräinen efektiivinen annos on noin 4 mSv
yksikkö sievert, Sv

72
Q

Säteilyn heikennyslaki

A
I = I₀e^-λt
I = intensiteetti
73
Q

Ydinreaktion energia

A

Reaktion X + a → b + Y

Q = (m_X + m_a - m_b - m_Y)c²

74
Q

Heliumia syntyy

A

deuteriumin ja tritiumin fuusiossa

²₁H + ³₁H → ⁴₂He + ¹₀n

75
Q

Keskiraskaiden alkuaineiden synty

A

Heliumia raskaammat alkuaineet aina rautaan saakka syntyvät erilaisten fuusioreaktioiden kautta tähdissä

76
Q

Raskaiden alkuaineiden synty

A

Rautaa raskaammat alkuaineet syntyvä supernovissa, joissa on riittävän korkea lämpötila raskaampien ytimien muodostumiseen

77
Q

Hiukkaslajit

A

Kaikki tunnetut hiukkaset ovat joko leptoneita tai vuorovaikutusten välittäjähiukkasia, tai ne koostuvat kvarkeista

78
Q

Protonin kvarkkirakenne

A

2/3 e + 2/3 e - 1/3 e = 1 e

79
Q

Neutronin kvarkkirakenne

A

2/3 e - 1/3 e - 1/3 e = 0 e

80
Q

Leptonit

A

elektronit ja neutriinot ovat leptoneita

81
Q

Kvarkit

A

ylös, alas, lumo, outo, huippu, pohja

82
Q

Hiukkaset, jotka koostuvat kvarkeista

A

hadronit

83
Q

Protonit ja neutronit ovat

A

hadroneita

84
Q

Hiukkasen keskielinaika

A

τ = 1 /λ

85
Q

Perusvuorovaikutukset

A

gravitaatiovuorovaikutus
sähkömagneettinen vuorovaikutus
vahva vuorovaikutus
heikko vuorovaikutus

86
Q

Gravitaatio

A

kosmisen mittakaavan vuorovaikutus, ainakin toisen vaikuttavan osapuolen massan on oltava hyvin suuri

87
Q

Sähkömagneettinen vuorovaikutus

A

kappaleet tai hiukkaset, joilla on sähkövaraus vuorovaikuttavat sähköisesti. Veto- tai poistovoima

88
Q

Vahva vuorovaikutus

A

Kvarkkien välinen vuorovaikutus, ydinvoima

89
Q

Heikko vuorovaikutus

A

yleisintä ydinhiukkasten sisällä olevien kvarkkien välillä

90
Q

Valonnopeuden vakioisuus

A

Valo etenee kaikkien havaitsijoiden suhteen samalla nopeudella, eli valonnopeus ei riipu lähteen ja havaitsijan suhteellisesta liikkeestä

91
Q

Välittäjähiukkanen

A

fotoni

92
Q

Heikon vuorovaikutuksen välittäjähiukkanen

A

välibosonit W ja Z (suuri massa)

93
Q

Vahvan vuorovaikutuksen välittäjähiukkanen

A

gluoni (massaton kuten fotoni)

94
Q

Sähkömagneettisen vuorovaikutuksen mittakaava

A

ihmisen mittakaava