FIZYKA DLA ELEKTRONIKÓW – NIEZBĘDNIKby estelle & shisha pangma ;)

Pisemny:1. Równanie Schrodingera Bez Czasu(wzięte ze slajdów JMP, w Resnicku jest inaczej)

prościej:

gdzie - operator Hamiltona (hamiltonian)

- energia kinetyczna

U – energia potencjalna

2. Efekt Comptona – Znaczenie doświadczenia ComptonaPokazał, że światło nie jest falą, jest strumieniem quasi-cząstek mających energię i pęd.Lampa rentgenowska emituje krótkie fale (0,1-10nm), po napotkaniu przeszkody (grafit) część promieniowania przechodzi bez zmiany kierunku, część odchyla się (większa długość fali => mniejsza energia). Wiązka leci w jedną stronę, a elektron w inną. Nastąpiło przekazanie pędu.Foton:

Przesunięcie Comptonowskie – różnica między długościami fali.Skąd foton ma pęd? Masa relatywistyczna fotonu jest różna od zera.

3. Model Bohra – wady i zaletyPrzejście elektronu z powłoki niższej na wyższą (stan energetyczny) wymaga dostarczenia energii równej różnicy między wartościami poziomów energetycznych, a przejście z wyższej na niższą powoduje emisję światła. Promienie orbit są skwantowane (zał. Bohra) – osiągają wartości dyskretne. Pierwsza orbita jest kołowa, a następne różne – są składowymi kilku stanów. Czas życia cząstki w stanie wzbudzonym 10-8 s.Prawo minimum energii potencjalnej – dążenia ciało do uzyskania stanu o najmniejszej możliwej energii potencjalnej.Zalety:- obliczenie wartości energii i promienia dla pierwszej orbity – przypadek, bo pierwsza orbita jest kołowa (r = 0,529 Å, E = 13,56 eV) - wyjaśnienie skąd bierze się światło – wynik przejść elektronowych z wyższych stanów na niższe,

1

Wady:- Bohr użył do opisu kwantowych zjawisk praw odnoszących się do świata makroskopowego,- modelu nie da się zastosować do innych pierwiastków (tylko atom wodoru),- nie przewidywał/nie tłumaczył natężeń linii widmowych w widmie emisyjnym(intensywność prążka: w danym momencie czasu więcej elektronów „spada na niższą orbitę”), - nie przewidywał subtelnej struktury widma emisyjnego,- kwantowanie orbitalnego momentu pędu, brak kwantowania przestrzennego,

4. Hipoteza de Broglie'a - jak ją udowodniono!!Fala de Broglie’a jest falą materii.Strumień elektronów „zachowuje się jak fala” – ulega interferencji i dyfrakcji. Ale grupowanie się elektronów, a nie dodawanie/ znoszenie się fali o przeciwnych fazach. Pojedyncze elektrony nie interferują ze sobą, one się grupują => prawo przyrody :D. Elektrony grupują się w prążki dyfrakcyjne.

cząstka ->duża masa -> zachowuje się jak cząstka (zgodnie z prawami mechaniki klasycznej) ->mała masa -> zachowuje się jak fala (zgodnie z prawami mechaniki kwantowej)fala -> duża długość -> zachowuje się jak fala -> mała długość -> zachowuje się jak cząstka

5. Dlaczego nie można wytłumaczyć efektu fotoelektrycznego zewnętrznego zakładając falowa natura światła.Wnioski płynące ze zjawiska fotoelektrycznego (Einstein 1905): mechanizm przekazywania energii przez światło nie jest mechanizmem falowym.Światło nie może być falą – światło występuje w postaci kwantów, również wnika do materii w postaci kwantów energii. Jak zwiększymy natężenie światła, to zwiększymy liczbę elektronów wyrzuconych, ale energia pozostaje niezmieniona. Dokładnie ta sama prędkość początkowa elektronów, mimo zwiększenia natężenia światła. Ale gdy nie zmieniamy ilości kwantów => zmieniamy kolor światła, czyli energię, czyli długość fali – zmieniamy energię pojedynczego fotonu. Gdy zmniejszamy częstotliwość światła, w pewnym momencie obserwujemy spadek przepływu prądu

do zera. Oznacza to, że istnieje progowa wartość 0 która starcza tylko na wykonanie pracy wyjścia.

Światło o mniejszej niż progowej => nic się nie dzieje. Natężenie światła nie ma znaczenia, ważna

jest energia pojedynczego kwantu światła – energia fotonu.Przekazywanie energii przez światło nie następuje w sposób ciągły, tylko dyskretny w postaci porcji energii – kwantów.Prędkość wybijanych elektronów nie zależy od natężenia światła, tylko od długość fali. 6. Prawo promieniowania ciała doskonale czarnego. podać założenia ogólne.Ciało doskonale czarne – ciało, które pochłania w stu procentach padające nań światło o każdej długości fali. Krzywe promieniowania rozkładu widmowego promieniowania ciała doskonale czarnego zależą od temperatury. Charakteryzują się następującymi cechami:1) Maksimum krzywej jest tym ostrzejsze i wyższe im wyższa jest temperatura.2) Prawo przesunięć Wiena:

2

Maksimum krzywej przesuwa się wraz ze wzrostem temperatury w kierunku większej częstotliwości fal. Długość fali odpowiadająca maksimum jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury bezwzględnej ciała doskonale czarnego:

gdzie a jest pewną stałą (a = 2,898 * 10-3 K*m). 3) Prawo Stefana-Boltzmana:całkowita emitancja energetyczna / natężenie promieniowania ciała doskonale czarnego dla wszystkich częstotliwości fal jest wprost proporcjonalna do czwartej potęgi jego temperatury bezwzględnej

gdzie σ – stała Stefana-Boltzmanna (σ = 5,67 * 10-8 W*m-2*K-4).

7. Opisać przejście tunelowe w znaczeniu kwantowym i klasycznymZgodnie z prawami fizyki klasycznej cząstka odbija się od bariery potencjału, której wysokość jest większa od energii kinetycznej cząstki. Jednak zgodnie z prawami fizyki kwantowej istnieje skończone prawdopodobieństwo, że cząstka przejdzie przez tę barierę.

8. Opis i znaczenie liczb kwantowychn – główna liczba kwantowa, określa ona poziom energetyczny, na jakim znajduje się cząstka.

Przyjmuje wartości od 1 (gdyby n = 0, wtedy => brak cząstki), dla n = 1 => stan podstawowy

l – orbitalna liczba kwantowa, kwantuje moment pędu L (?), przyjmuje wartości od 0 do n-1,m – magnetyczna liczba kwantowa, kwantuje kierunek i zwrot wektora momentu pędu, przyjmuje wartości od –l do l

9. Opisz różnicę pomiędzy transformacjami Lorentza i Galileusza Transformacje Galileusza pozwalają przeliczyć położenie ciała z jednego układu inercjalnego na położenie w drugim układzie inercjalnym. Czas – niezmiennik transformacji Galileusza.

Feynman:Zasada względności została po raz pierwszy sformułowana przez Newtona jako jeden z wniosków wynikających z praw ruchu: „Ruch ciał zawartych w danym obszarze są względem siebie takie same, niezależnie od tego, czy obszar ten znajduje się w spoczynku, czy też przesuwa się jednostajnie naprzód po linii prostej”. Oznacza to na przykład, że wszelkie doświadczenia i zjawiska zachodzące w pojeździe kosmicznym, sunącym ze stałą prędkością, są takie same jak w pojeździe, który nie porusza się w ogóle. Jeśli zastosujemy transformację Galileusza do praw Newtona, okaże się że otrzymamy te same prawa, lecz w układzie primowanym. Prawa Newtona mają tę samą postać zarówno w układzie poruszającym się jak i w spoczywającym. Nie można więc poprzez dokonywanie doświadczeń mechanicznych stwierdzić, czy układ się porusza, czy też nie porusza.

3

Czas i przestrzeń mają charakter absolutny, nie zależą od obserwatora i wykonywanego ruchu.

Dlaczego transformacje Lorentza?Równania Maxwella nie spełniają zasady względności, jeśli zostaną przekształcone wg transformacji Galileusza, ich postać nie pozostanie niezmieniona. Problem: z równań Maxwella wynika między innymi, że gdy mamy do czynienia z zaburzeniem pola prowadzącym do powstania światła, wytworzone fale elektromagnetyczne rozchodzą się we wszystkich kierunkach równomiernie, szybkością równą c, nawet gdy źródło zaburzenia się porusza.

Transformacje Lorentza – przestrzeń i czas ulegają deformacji jeśli są zmierzone w innych układach odniesienia poruszających się względem siebie. Interwał czasoprzestrzenny – niezmiennik transformacji Lorentza.

Przy transformacje Lorentza przechodzą w transformacje

Galileusza.

Jak zmodyfikować prawa Newtona, aby ich postać nie zmieniała się podczas transformacji Lorentza?Wystarczy w równaniach Newtona zastąpić:

10. Opisz ruch tłumiony oscylatora mechanicznegoJeśli ruch oscylatora słabnie na skutek działania sił zewnętrznych, to taki oscylator nazywamy oscylatorem tłumionym, a jego drgania tłumionymi. Siła oporu wzrasta wraz z prędkością ciała, ale nie jest to liniowa zależność(zależy np. od kształtu ciała).Wg Feynmana:Na podstawie wzoru:

powinno zachodzić następujące zjawisko – gdy ω będzie niemal dokładnie takie samo jak ω0, A powinno zbliżać się do nieskończoności. Jeśli więc częstość siły dobierzemy tak, aby była w zgodzie z częstością własną, dostaniemy ogromne odchylenia. Ale jeżeli ω uczynimy dokładnie równe ω0, stwierdzimy, że oscylacje powinny mieć nieskończoną amplitudę, co jest oczywiście niemożliwe (w

4

równaniu nie uwzględniliśmy tarcia i innych sił, które występują w rzeczywistym świecie). Tak więc z pewnych przyczyn amplituda nie rośnie do nieskończoności; mogłoby się na przykład zdarzyć, że pękłaby sprężyna. PPTUkład rezonuje – odpowiada na zewnętrzne zaburzenia w sposób gwałtowny. Gdy trafimy w rytm energia gwałtownie rośnie, ale w każdym układzie występuje tarcie – energia jest tracona na tarcie.

11. Omówić zjawisko rezonansu w oscylatorze mechanicznym z drganiami nietłumionymiOscylator mechaniczny – ciało zdolne do wykonywania drgań. Warunkiem zjawiska rezonansu jest działanie na ciało siłą okresowo zmienną o częstości równej częstości własnej drgań oscylatora.

Przy spełnieniu tego warunku, amplituda drgań dąży do nieskończoności => przy założeniu, że nie występuje żadne tarcie!! – model: drgania nietłumione.Częstość własna – częstość kołowa, z jaką układ wykonywałby drgania swobodne, gdyby został w nie wprawiony w wyniku nagłego zaburzenia.

12. Szczególna Teoria Względności Einsteina – konsekwencje(transformacje Lorentza)

Prędkość światła nie zależy od ruchu obserwatora i wynosi

-skrócenie długości(zmiana miary) – następuje tylko wzdłuż kierunku ruchuPPT:Obserwator, który znajduje się w ruchomym układzie (układ x,y) chce zmierzyć pręt (układ x’,y’).

, ponieważ dokonujemy pomiaru w tym samym czasie

-dylatacja czasuZegar znajdujący się w ruchu wydaje się chodzić wolniej – wg obserwatora z zewnątrzIm większa prędkość ruchu, tym wolniej wydaje się chodzić zegar.Przykład: miony

5

Mezony rozpadają się samorzutnie po średnim czasie życia 2,2 * 10-6 s. Poruszając się nawet z

prędkością światła mion może przebyć niewiele ponad 600m. Ale mimo, że miony wytwarzany są w górnych warstwach atmosfery, na wysokości około 10 km, obserwuje się je w promieniowaniu kosmicznym które dociera na powierzchnię ziemi. Dlaczego? Z punktu widzenia mionów żyją one 2,2

około 2 , z naszego punktu widzenia znacznie dłużej. Współczynnik wskazujący, o ile zwiększ się ich

czas życia wynosi

-równoważność masy i energii =>

Dwa zdarzenia są jednoczesne, jeśli ich interwał czasoprzestrzenny Δs jest równy zeru.

lub inaczej (PPT):

Dwa zjawiska:1) x=0, t=02)dowolne (x,t)Niech zjawisko 2. zachodzi dla x=0 i ct=ct1

Skutek równoczesny z przyczyną – w żadnym układzie nie ma możliwości by te 2 zjawiska zaszły w tej samej chwili!Nie istnieje układ, w którym zjawisko 2 jest wcześniejsze niż zjawisko 1.Szczególna teoria względności zachowuje relację przyczyna – skutek

13. Drgania wymuszoneWymuszony oscylator harmoniczny – oscylator, na który działa siła zewnętrzna. Równanie ruchu jest wówczas następujące (ogólnie):

Siła zewnętrzna może mieć różną zależność funkcyjną od czasu.Przy założeniu, że siła oscyluje:

gdzie ω0 – częstość własna oscylatora harmonicznegoω – częstość przyłożona.

6

A więc m drga z tą samą częstością co siła, lecz z amplitudą zależną zarówno od częstości siły, jak i od częstości własnej oscylatora. Oznacza to, że jeżeli ω jest bardzo małe w porównaniu z ω0, to przesunięcie i siła są tak samo skierowane.

14. Drgania tłumioneDrgania niewymuszane zanikają wskutek działania sił oporu ośrodka.Tytułem wstępu:Siła harmoniczna:

Równanie oscylatora harmonicznego swobodnego:

Rozwiązanie:

Drgania harmoniczne tłumione występują gdy nie ma siły wymuszającej.F – siła oporu proporcjonalna do szybkości

Równanie oscylatora, gdy występuje siła oporu:

po podzieleniu przez m i podstawieniu:

wtedy

gdy - drgania krytycznie pełzające

gdy – drgania zostają całkiem stłumione => następuje powrót do położenia równowagi

15. Skład wszechświata (bariony, energie itd.) Podać możliwe scenariusze przyszłości Wszechświatamateria barionowa – 4%

7

materia ciemna – 30%energia ciemna(antygrawitacyjność) – 66%-teoria inflacji (rozszerzanie się wszechświata)- kurczenie się wszechświata

16. Rezonans – w obwodzie RLCkondensator – ma zdolność gromadzenia ładunku i jego potencjał nie jest widoczny na zewnątrz-w obwodzie RLC – wahadłowy przepływ ładunku-mamy do czynienia z drganiami tłumionymi -> energia elektromagnetyczna jest na oporniku przekształcana na energię termiczną -> straty energii powodują stopniowe zmniejszanie amplitudy drgań ładunku, natężenia prądu i różnicy potencjałów

Zachodzi rezonans napięć, kąt przesunięcia fazowego jest równy zero, napięcie na zaciskach źródła jest zgodne w fazie z natężeniem prądu. W tym przypadku zawada obwodu jest najmniejsza, więc natężenie prądu osiąga największą wartość.Częstotliwość rezonansowa:

17. Przemiany gazowe: izochoryczna i izobaryczna oraz czemu Cp jest większe od Cv\W termodynamice stosujemy podejście statystyczne:- złożoność zjawisk - ograniczona zdolność ludzkiej percepcji- przyjęcie języka matematyki jako języka nauki.

Do opisu gazu używamy parametrów globalnych zamiast parametrów dynamicznych:objętość, ciśnienie – rozkład prędkości cząstek, temperatura – wielkość abstrakcyjna, związana z energią kinetyczną wewnętrzną cząsteczek.- podstawowe procesy (zderzenia cząstek) są nieodwracalneFunkcja rozkładu prędkości cząstek jest rozkładem gaussowskim. Po zwiększeniu temperatury następuje przesunięcie, wykres funkcji nie traci kształtu; występują nadal tzw. „cząsteczki zimne”.Cząsteczki gorące – wysoka prędkość ruchu => wysoka energia => wysoka temperatura

Model gazu doskonałego:- cząsteczki nie mają objętości własnej – średnica atomu = 0, v << V;- cząsteczki nie oddziałują ze sobą – średnia odległość między molekułami >> od zasięgu sił oddziaływania;

8

Model gazu jako układ, w którym obowiązuje oraz zasada ekwipartycji.

Zasada ekwipartycji energii: na każdy stopień swobody (sposób absorpcji energii niezależny od innych) przypada taka sama porcja energiiPPT:

Każdy stopień swobody daje wkład do średniej energii. Żaden ze stopni swobody nie jest

wyróżniony, wszystkie są równoważne. Ile liczb jest potrzebnych do jednoznacznego określenia położenia cząsteczki w przestrzeni?- translacja – 3 liczby do określenia położenia środka masy- rotacja- wibracja

Przemiana izochoryczna:- polega na podgrzewaniu lub oziębianiu gazu => zwiększa/zmniejsza się chaotyczna prędkość cząsteczek ciała- objętość jest stała -> zmienia się ciśnienie

-zmiana ciepła

Przemiana izobaryczna:- polega na podgrzewaniu lub oziębianiu gazu => zwiększa/zmniejsza się chaotyczna prędkość cząsteczek ciała-ruchomy tłok w naczyniu -> zmienia się objętość => ciśnienie jest stałe

-zmiana ciepła

-przepychając tłok cząsteczki wykonują pracę => tracą energię wewnętrzną

-> => , ponieważ w przypadku przemiany izobarycznej dostarczona energia

zostanie częściowo utracona na wykonanie pracy (przepchanie tłoka)

18. Adiabata i Izoterma były - ale pod katem entropii w cyklu Carnota-przemiany izotermiczna i adiabatyczna polegają na sprężaniu bądź rozprężaniu gazu przez siłę zewnętrznąPrzemiana izotermiczna:- nie zmienia się energia wewnętrzna (dU = 0)

9

- niemożliwa do zrealizowania -> muszą być wahania temperatury, bo gaz musi pobierać ciepło potrzebne do wykonania pracy(rozprężania) -> jeśli nie pobierałby ciepła, to traciłby na energii wewnętrznej-przy sprężaniu gazu izotermicznie następuje przejście fazowe(gaz -> ciecz), bo zmniejszają się odległości między cząsteczkami-entropia w tej przemianie -> przy rozprężaniu wzrasta, przy sprężaniu maleje??Przemiana adiabatyczna:-nie następuje wymiana ciepła z otoczeniem(δQ = 0)- cząsteczki tracą energię -> ale nie są „dokarmiane” jak w przypadku przemiany izotermicznej-entropia w tej przemianie jest stałaEntropia w cyklu Carnota – entropia początkowa jest równa końcowej, ale nie jest cały czas stała.-praca (uporządkowanie) przechodzi w ciepło (chaos)

19. Cykl Carnota, dlaczego nazywamy go silnikiem cieplnymI zasada termodynamikiZasada zachowania energii – jeżeli do układu dostarczymy ciepło i wykonamy nad nim pracę, wówczas jego energia wzrośnie o włożoną pracę i o dostarczone ciepło. Ciepło Q dostarczone do układu plus praca W nad układem równa się przyrostowi energii U układu (energia wewnętrzna).

II zasada termodynamikiCiepło w stałej temperaturze nie może być pobrane i zamienione na pracę bez dodatkowych zmian w układzie lub otoczeniu. Gdyby to byłoby możliwe, znaczyłoby to m.in., że można wziąć ciepło od ciała zimnego i przekazać je ciału gorącemu bez żadnych strat, ale nasze doświadczenie zapewnia nas, że ciało cieplejsze nie może jeszcze bardziej się ogrzać a zimniejsze ostygnąć! Podsumowując, dwa równoważne sformułowania:- nie można wymyśleć procesu, którego jedynym wynikiem byłaby zamiana ciepła na pracę w stałej temperaturze; - ciepło samo nie może przepływać z zimniejszego miejsca do cieplejszego.PPTNiemożliwa jest całkowita zamiana ciepła w pracę. „Źle”, bo układ wykonuje pracę, pobiera ciepło. Ale niemożliwe jest zbudowanie silnika o tej własności.

Przepływ odwracalnyChcemy znaleźć odpowiednik ruchu bez tarcia: przepływ ciepła, którego kierunek możemy zmieniać drogą niewielkich zmian temperatury. Dla skończonej różnicy temperatur nie jest to do zrealizowania. Ale jeżeli okaże się, że ciepło płynie między dwoma ciałami o praktycznie tej samej temperaturze, a jedynie nieskończenie mała różnica temperatur określi kierunek przepływu to przepływ ten nazywamy przepływem odwracalnym.

Silnik CarnotaSilnik idealny, w którym wszystkie procesy są odwracalne. Gaz doskonały zawarty w cylindrze z tłokiem poruszającym się bez tarcia. Dwa duże zbiorniki ciepła o stałych temperaturach T1 i T2 (T1 > T2) . Najpierw ogrzewamy gaz i jednocześnie rozprężamy go w kontakcie ze zbiornikiem T1. Gdy zadbamy o to, by tłok wysuwał się bardzo powoli z cylindra podczas dopływu ciepła, będziemy pewni, że temperatura nigdy nie odbiegnie znacznie od temperatury T1. (zachowamy proces odwracalny). Izotermiczne rozszerzanie dokonywane powoli i dostatecznie delikatnie jest procesem odwracalnym.

10

Gdy gaz się rozszerza, jego ciśnienie maleje. Jeżeli utrzymujemy stałą wartość temperatury, wtedy

krzywa opisuje jak zmienia się ciśnienie i objętość. Podczas izotermicznego rozprężania

gazu ciśnienie maleje wraz ze wzrostem objętości. Jednocześnie pewna ilość ciepła musi przepłynąć ze zbiornika do gazu, ponieważ gdyby gaz rozszerzał się nie będąc w kontakcie ze zbiornikiem ciepła, to jak wiemy oziębił by się. Po skończeniu izotermicznego rozprężania odsuńmy cylinder od zbiornika ciepła i nadal rozprężajmy gaz (proces odwracalny – przeprowadzamy bardzo powoli). Gaz rozszerza się nadal i jego temperatura maleje, ponieważ teraz ciepło już nie dopływa do cylindra. Jest to rozprężanie gazu bez dopływu ciepła – rozprężanie adiabatyczne. Gaz doskonały rozpręża się

adiabatycznie zgodnie z krzywą , gdzie jest stałą większą od jedności, a więc adiabata

jest bardziej nachylona niż izoterma. Cylinder ma teraz temperaturę T2, więc nie wywołamy zmian nieodwracalnych, gdy zetkniemy go ze zbiornikiem o temperaturze T2. Następnie powoli sprężamy gaz, podczas gdy cylinder styka się ze zbiornikiem ciepła o temperaturze T2. Ponieważ cylinder jest w kontakcie cieplnym ze zbiornikiem, temperatura gazu nie wzrasta, ale ciepło Q2 przepływa z cylindra do zbiornika. Po izotermicznym sprężeniu gazu usuwamy zbiornik i nadal sprężamy gaz nie dopuszczając do ucieczki ciepła. Temperatura będzie wzrastała. Jeżeli ten etap wykonaliśmy właściwie, możemy wrócić do punktu o temperaturze T1, z którego wystartowaliśmy i cykl powtórzyć.Wykonaliśmy z gazem pełen cykl, podczas którego dostarczyliśmy ciepło Q1 w temperaturze T1 i usunęliśmy ciepło Q2 w temperaturze T2. Istotne znaczenie ma odwracalność cyklu, dzięki której możemy wszystkie etapy wykonać w innej kolejności. Przebiegając cykl w jednym kierunku musimy wykonać pracę nad gazem, w przeciwnym – gaz pracuje dla nas.

Cykl Carnota:a) rozszerzanie izotermiczne w temperaturze T1, absorpcja ciepła Q1

b) rozszerzanie adiabatyczne; temperatura spada od T1 do T2,c) sprężanie izotermiczne w temperaturze T2, wydzielanie ciepła Q2,d) sprężanie adiabatyczne, temperatura wzrasta od T2 do T1.

Wnioski:Jeżeli silnik jest odwracalny, jego konstrukcja nie odgrywa żadnej roli, ponieważ praca, którą otrzymamy, gdy silnik pobiera określoną ilość ciepła w temperaturze T1 i wydzieli pewną jego ilość w temperaturze T2, nie zależy od konstrukcji silnika. Jest to właściwość świata, nie silnika. Nie można wynaleźć substancji, która użyta w silniku dawałaby więcej pracy niż maksymalna dostępna praca, którą otrzymuje się z silnika odwracalnego.Dla silnika Carnota pracującego między T1 i T2:

silnik – urządzenie zamieniające pracę i ciepło na pracę i ciepło (zmieniają się proporcje)dużo ciepła + mało pracy – > mało ciepła + dużo pracy (odwrotnie=>lodówka)-wykonujemy pracę – sprężamy gaz (adiabatycznie i izotermicznie), następnie gaz się rozpręża

20. Co to jest entropia ? Kiedy maleje ?Entropia jest miarą stopnia nieuporządkowania układu. Entropia zawsze wzrasta.

11

Mamy układ zamknięty. Procesy, które w nim przebiegają w sposób spontaniczny zwiększają entropię układu.FeynmanEntropia jest miarą chaosu. Wszechświat zawsze zmierza od „porządku” do „chaosu”, dlatego entropia zawsze wzrasta. Przez porządek nie rozumiemy przyjemnego ładu, ale to, że liczba różnych sposobów, na które możemy go zmienić nie naruszając wyglądu zewnętrznego jest względnie ograniczona. „Nieporządek” mierzymy liczbą sposobów, w które można poustawiać składniki, nie naruszając wyglądu zewnętrznego. Skąd się bierze nieodwracalność tego procesu? Pochodzi ona stąd, że porządek przechodzi w chaos.

21. Omów zasadę zachowania pędu w zderzeniu niesprężystym.PPTukład izolowany od zewnątrz (odosobniony)

-siła z jaką ciało 1 działa na ciało 2

-siła z jaką ciało 2 działa na ciało 1

z III zasady dynamiki:

Wyrażenie:

nie zależy od czasu , mimo, że oddzielnie p1,p2 zależą od czasu.

FeynmanWzajemne oddziaływanie dwu cząstek nie zmienia ich całkowitego pędu. Rozszerzając rozumowanie na więcej cząstek: dopóki rozpatrujemy tylko siły wewnętrzne, całkowity pęd wszystkich cząstek pozostaje stały, ponieważ zwiększenie pędu jednej cząstki, spowodowane oddziaływaniem drugiej, jest dokładnie wyrównane zmniejszeniem pędu drugiej cząstki, wywołanym oddziaływaniem pierwszej. Znaczy to, że siły wewnętrzne równoważą się i nie mogą zmienić całkowitego pędu układu,

12

pozostaje on więc stały, jeśli na układ nie działają z zewnątrz żadne siły, bowiem wewnątrz układu nie ma sił mogących spowodować zmianę całkowitego pędu.

Zderzenie doskonale sprężyste:oprócz zasady zachowania pędu obowiązuje również zasada zachowania energii.

22. Jak wpływa tłumienie na zjawisko rezonansu

Przy braku tłumienia , amplituda => nieskończoność

W miarę wzrostu tłumienia wartość amplitudy rezonansowej Ar maleje, a częstość rezonansowa przesuwa się w stronę częstości mniejszych od ω0. Dla bardzo dużego tłumienia rezonans nie występuje, maksymalna amplituda występuje dla częstości bliskiej zeru.

23. O czym mówi Ogólna T.WOgólna Teoria Względności stanowi rozszerzenie SzTW na przypadek prawa ciążenia. Równoważność masy bezwładnej i masy grawitacyjnej (nie jesteśmy w stanie odróżnić przyspieszenia związanego z grawitacją i przyspieszenia związanego z bezwładnością).Grawitacja jest skutkiem zakrzywienia czasoprzestrzeni wskutek oddziaływania dużego skupiska masy lub energii. Tor światła, tor ruchu ciała w zakrzywionej przestrzeni również jest zakrzywiony.FeynmanEinstein wprowadził modyfikacje, do newtonowskiego prawa ciążenia, by było zgodne z teorią względności. Wg Newtona oddziaływania grawitacyjne zachodzą w sposób natychmiastowy. to znaczy, jeśli poruszyliśmy jakąś masę, to w wyniku zmiany jej położenia natychmiast zmieni się pochodząca od niej siła; w ten sposób można by z nieskończoną szybkością przesyłać sygnały. Einstein przedstawił argumenty przemawiające za tym, że nie można przesyłać sygnałów z szybkością przekraczającą szybkość światła, a stąd wynika, że prawo powszechnego ciążenia nie jest ścisłe. Jeśli poprawimy je tak, by uwzględnić opóźnienie rozchodzenia się oddziaływań, otrzymamy nowe prawo, zwane prawem ciążenia Einsteina. Jedną z cech charakterystycznych tego prawa jest, to, że w teorii względności Einsteina wszystko, co ma energię ma zarazem i masę, w tym sensie, ze podlega przyciąganiu grawitacyjnemu. Nawet światło, ponieważ ma energię, ma także „masę”. Gdy wiązka światła o pewnej energii przechodzi w pobliżu Słońca, ulega przyciąganiu przez Słońce. W tym przypadku światło nie biegnie po linii prostej, ale się odchyla.

24. Z jakich założeń korzystał Einstein formułując zjawisko fotoelektryczne?Einstein korzystał z założeń Maxa Plancka:- światło nie jest falą-„elementarne oscylatorki” generują promieniowanie niezależne co do fazy- energia generowana w porcjach (kwantach – ich energia jest proporcjonalna do częstotliwości(?))

USTNY1. narysować wykres drgań tłumionych – to umiemy 2. napisać wzory opisujące jak się zmienia amplituda (a dokładnie zapytał o funkcję opisującą obwiednią tej gasnącej sinusoidy) i częstotliwość3. jak wyglądają drgania przetłumione – przy bardzo silnym tłumieniu nie występuje ruch wahadłowy tylko zbliżony do ekspotencjalnego zanik wychylenia z czasem. Przy słabym tłumieniu – ruch oscylatora to ruch harmoniczny, z malejącą amplitudą. 4. gdzie Pani zdawała maturę

13

XIII LO w Szczecinie/XIV LO we Wrocławiu:) 5. gdzie powstały metale ciężkie (w protogwiazdach)6. jak duże były te protogwiazdy (dużo większe od slońca -> krótko żyły)7. jakie światło emitowały (upiorne sine - dużo poniżej ultrafioletu)

Fale sprężyste w ośrodkach materialnychRuch falowy:- przekaz energii BEZ ruchu mikroskopowegodrgania struny – drgania poprzecznedrgania powietrzna – drgania podłużne – rozchodzenie się zagęszczeń cząsteczek

Zjawiska fizyczne zachodzące w fali dźwiękowej odznaczają się następującymi własnościami:I. Ruch gazu wywołuje zmianę gęstościII. Zmiana gęstości odpowiada zmianie ciśnienia.III. Nierównomierny rozkład ciśnienia wywołuje ruch gazu.

14