FIZIKA 2 UVODNO PREDAVANJE

Predavanja:

izv. prof.dr. sc. V. Džimbeg-Malčić, dipl. ing. fizike

Seminari, vježbe:

K. Itrić, prof. fizike

2

1. Osnove elektrostatike, električna struja

2. Magnetsko polje, elektromag. indukcija

3. Izmjenična struja, elektromag. valovi

4. Optika:

- geometrijska

- fizikalna (valna i čestična)

5. Fotometrija

6. Fizika boje

Polaganje završnog ispita iz fizike 2

• Preduvjet za polaganje završnog ispita:

• odrađene laboratorijske vježbe (praktikum)

• Preduvjeti za polaganje završnog ispita putem kolokvija (kolokvij 1 i 2):

• odrađene laboratorijske vježbe (praktikum)

• dolazak na predavanja (80%)

• dolazak na seminare (80%) i polaganje kratkih provjera znanja na seminarima

• Kolokvij 1:

osnove elektrostatike, električna struja

magnetsko polje, elektromag. indukcija

izmjenična struja, elektromag. valovi

• Geometrijska optika (ravni dioptri)

• Kolokvij 2:

• Geometrijska optika (sferni dioptri)

• Fizikalna optika

• Fotometrija

Literatura

• P. Kulišić i V. Lopac: Elektromagnetske pojave i struktura tvari, Školska knjiga, Zagreb, 2003.

• 2. V. Lopac i ostali: Riješeni zadaci iz elektromagnetskih pojava i strukture tvari, Školska knjiga, Zagreb, 1992.

• 3. V. Henč-Bartolić i P. Kulišić: Valovi i optika, Školska knjiga, Zagreb, 2004.

• 4. V. Henč-Bartolić i ostali: Riješeni zadaci iz valova i optike, Školska knjiga, Zagreb, 2002.

• 5. V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, K. Petric-Maretić i D. Modrić: Vježbe iz fizike 2, Laboratorijske skripte za studente Grafičkog fakulteta, Zagreb, 2002.

dodatna literatura

• R. Krsnik: Fizika 2, udžbenik za 2. razred gimnazije, Školska knjiga, Zagreb, 2005

• N. Brković: Zbirka zadataka iz fizike, LUK doo, Zagreb, 2001

• N. Brković, P. Pećina: Fizika u 24 lekcije, Element doo, Zagreb, 2010

• A. Božić, G. Božić: Fizika na državnoj maturi, Školska knjiga, Zagreb, 2010

• N. Brković: Fizika 3,udžbenik za treći razred gimnazije, LUK doo,2005

4 osnovne sile u prirodi

Malo povijesti • Drevni Grci

• Promatrali električne i magnetske pojave već 700 prije Krista

– Tales iz Mileta uočio da jantar ( na grčkom elektron) natrljan vunenom krpom privlači druge lagane predmete, tj. postaje naelektriziran

– Magnetske sile su otkrivene promatranjem privlačenja željeza i magnetita

Još malo povijesti

• William Gilbert

– 1600: elektriziranje nije ograničeno samo na jantar

• Charles Coulomb

– 1785: pronašao osnovni zakon elektrostatike

• Hans Oersted

– 1820: igla kompasa zakreće se u blizini električnog strujnog kruga (prvi put se povezuje elektricitet i magnetizam)

• Faraday , Amper, Maxwell

– otkrivaju osnovne zakone elektromagnetizma

10

Optika..definicija

Optika, u širem smislu, je dio fizike koji proučava elektromagnetske valove; njihova svojstva i pojave. Elektromagnetski valovi predstavljaju najzastupljeniju skupinu valova u prirodi (radiovalovi, mikrovalovi, toplinsko i ultraljubičasto zračenje, X-zrake..). Optika, u užem smislu, proučava onaj dio elm. zračenja koje djeluje na mrežnicu ljudskog oka stvarajući osjet vida. Taj dio elektromagnetskog zračenja nazivamo svjetlošću koji predstavlja uski interval valnih duljina; od oko 380 nm do 780 nm. Zato možemo reći da je optika znanost o svjetlosti i svjetlosnim pojavama.

11

Karakteristična područja elektromagnetskih valova; vidljiva svjetlost

12

Elektromagnetski spektar; izvori i upotreba

13

14

Što je svjetlost; što je priroda svjetlosti…?

• Prije mnogo vremena…… • Aristotel (384 - 322 pne), starogrčki mislilac,

misli da vidimo svijet šaljući "nešto" iz našeg oka i da se “to” potom reflektira od objekta.

• U Platonovo vrijeme (427 - 347 pne) je bila

poznata refleksija svjetlosti od glatke površine. • Grci (oko 200.) prvi promatraju lom svjetlosti

koji nastaje na granici dvaju transparentnih medija različitog indeksa loma.

15

Priroda svjetlosti

Što sam ja?

Val? Čestica?

16

Isaac Newton 1643 - 1727

Christian Huygens 1629 - 1695

U 17. stoljeću, dva su znanstvenika imala različite stavove o prirodi svjetlosti ... ...

Svjetlost je roj čestica

Ne! Svjetlost je val.

U 20. stoljeću pomirio ih je Einstein

• Svjetlost je i val i čestica (dualna priroda svjetlosti)

• (1879-1955)

17

18

...u geometrijskoj optici:Svjetlost je pravocrtna pojava određene brzine u nekom optičkom sredstvu.

- svjetlost se širi pravocrtno - snopovi su divergentni, paralelni ili konvergentni - brzina svjetlosti u nekom optičkom sredstvu je konstantna

19

....u valnoj optici (fizikalna optika)

Svjetlost je elektromagnetski val, koji predstavlja istodobno širenje električnog,E, i magnetskog polja, H, u prostor. Ta dva polja su međusobno okomita i okomita su na smjer širenja (transverzalni val); slika:

http://www.walter-fendt.de/ph14cr/doubleslit_cr.htm

Brzina elektromagnetskog vala (svjetlosti) c0, u vakuumu iznosi: c0=299 792,458 km/s =3108 ms-1

20

Osnovne karakteristike vala: valna duljina, (m, 1nm=10-9m) perioda, T (s) frekvencija, f ili (s-1, ili Hz) (sjetimo se relacije: c0=*, zašto?)

*c0=s/t=/T= … jednadžba za brzinu kod jednolikog gibanja

duž pravca

grafički prikaz vala

C0, brzina vala u vakuumu

21

u čestičnoj optici (fizikalna optika)

Svjetlost je foton (“čestica”), čija energija je

proporcionalna frekvenciji, f, i naziva se kvant svjetlosti:

E=hf gdje je h Planckova konstanta koja iznosi 6,62610-34Js.

Dokaz za čestičnu prirodu svjetlosti je pojava

fotoelektričnog efekta. Objašnjenje ove pojave a time i

kvantne (čestične) prirode svjetlosti dao je A. Einstein 1905.

godine za što je 1921. dobio Nobelovu nagradu.

22

Intervali valnih duljina, frekvencija i energija za pojedine boje u vidljivom dijelu elektromagnetskog spektra

….ispunimo u tablici vrijednosti za frekvencije i energije koje nedostaju

23

Vidljiva svjetlost (visible light) • Područje frekvencije: (3,8 – 7.9) x 1014 Hz • Područje valnih duljina: (780 – 380) nm • Energije kvanata svjetlosti: (1.57 – 3.27) eV

f

24

Prednost: jednostavnost Geometrijska optika

Model zrake (pravca)

Fizikalna optika

Valni model

Čestični model

Prednost: Boja je opisana potpuno prirodno pomoću valne duljine. Omogućava opis interakcije svjetlosti i materijalnih objekata veličine usporedive s valnom duljinom svjetlosti

Potreban za opis interakcije svjetlosti s individualnim atomima.