8 Aine ja säteily Flashcards
Luonnonilmiöt selitetään klassisen fysiikan mukaan
joko kappaleiden vuorovaikutusten tai kenttien avulla
Intensiteetti
I = P /A = ∆E / A∆t (W/m²)
Spektri esittää
säteilyn intensiteetin aallonpituuden tai taajuuden funktiona
Musta kappale
on säteilijää kuvaava malli. Se absorboi kaiken siihen osuvan säteilyn.
Mustan kappaleen säteilyn spektri riippuu
kappaleen lämpötilasta.
Wienin siirtymälaki
Tλ_max = b b = 2,897756*10^-3 m*K
Wienin siirtymälain mukaan
säteilyn intensiteettimaksimi osuu sitä pienemmille aallonpituuksille, mitä kuumempi kappale on
Planckin kvanttihypoteesi
E = hf h = Planckin vakio
Fotonin liikemäärä
p = h/λ
Valosähköilmiö
Kappaleen pintaan osuva sähkömagneettinen säteily irrottaa siitä elektroneja
Fotoelektroni
valosähköilmiön irroittama elektroni
Fotoelektroneja irtoaa vain,
kun valon taajuus f on suurempi kuin rajataajuus f_min
Valosähköilmiön sähkövirta on suoraan verrannollinen
valon intensiteettiin. Kun intensiteetti kaksinkertaistuu, myös sähkövirta kaksinkertaistuu
Kun katodia valaistaan valolla, jonka taajuus on suurempi kuin rajataajuus
sähkövirta syntyy heti
Rajataajuuden arvo riippuu
katodin metallista
Pysäytysjännite on
yhtä suuri pieni- ja suuri-intensiteettiselle valolle.
Suurempi valon intensiteetti saa aikaan
suuremman sähkövirran, koska elektroneja irtoaa enemmän
Valosähköilmiö voidaan selittää
valon kvanttiteorian avulla.
Valosähköilmiössä fotoni luovuttaa
metallissa olevalle elektronille energiaa
Ilmiö, jossa aineeseen tulevan säteilyn aallonpituus on pienempi kuin siitä poistuvan säteilyn aallonpituus
Comptonin sironta
E_k = hf₀ - hf
Comptonin sirontaa voidaan ajatella
fotonin ja vapaan elektronin kimmoisana törmäyksenä, osa fotonin energiasta muuttuu elektronin liike-energiaksi
Röntgensäteily on
hyvin lyhytaaltoista sähkömagneettista säteilyä
Röntgensäteily syntyy,
kun hehkukatodilta irroitetut elektronit osuvat anodimetalliin. Kun syntynyt säteily osuu fluoresoivalle levylle, syntyy valoa
Mitä suurempaa kiihdytysjännitettä röntgenputkessa käytetään,
sitä lyhytaaltoisempaa ja läpitunkevampaa säteily on
Kun kiihdytysjännitettä kasvatetaan, spektriin ilmestyy teräviä piikkejä, joiden
paikka säilyy, mutta intensiteetti kasvaa kiihdytysjännitteen kasvaessa
Elektronien jarruuntumisesta anodimetallissa aiheutuva säteily, jarrutussäteily, aiheuttaa
spektrin jatkuvan osan
Jarrutussäteilyllä on aallonpituuden alaraja
λ₀, joka on verrannollinen putken kiihdytysjännitteeseen U
Jarrutussäteilyssä elektronin liike-energia
muuttuu kokonaan tai osittain sähkömagneettisen säteilyn kvantin energiaksi
Braggin laki
Röntgensäteily, jonka aallonpituus on λ, heijastuu hilatasoista, joiden välimatka on d, lain
2dsinθ = nλ
määräämiin suuntiin
De Broglien lait
Kaikila säteilyn lajeilla on sekä aalto- että hiukkasominaisuuksia. Säteilyn liikemäärälle ja energialle on voimassa
p = h/λ ja
E = hf
Säteilyn duaalinen malli
Hiukkaset havaitaan ainoastaan vuorovaikutustapahtumissa. Tilafunktion neliö ilmoittaa hiukkashavaintojen todennäköisyyden
Tilafunktio
Ψ(r)
Tilafunktion neliö
Ψ (r) |² ilmoittaa hiukkashavaintojen todennäköisyyden
Vetyatomin energiatilat
E_n = - hcR_H / n²
Vetyatomi on perustilassa kun sen energia
on pienin mahdollinen, n = 1
Virittyminen
Kun elektroni siirtyy alemmasta energiatilasta korkeampaan, sanotaan, että atomi virittyy. Atomi absorboi fotonin, jonka energia on siirtymää vastaavien energiatilojen energioiden erotus
Viritystilan purkautuminen
Elektroni ‘putoaa’ korkeammasta energiatilasta alempaan. Atomi emittoi fotonin, jonka energia on siirtymää vastaavien energiatilojen energioiden erotus