Lasery - cvut.cz · 2017. 1. 12. · Lasery světlo • monochromatické • koherentní • malá rozbíhavost svazku • lze ho dobře zfokusovat • aktivní prostředí • rezonátor

Lasery

RTG záření

Fyzika pevných látek

RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Lasery

světlo

• monochromatické

• koherentní

• malá rozbíhavost svazku

• lze ho dobře zfokusovat

• aktivní prostředí

• rezonátor


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

fotony – bosony

laser – stejný kvantový stav RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

učební text k přednášce UFY102

http://phet.colorado.edu/en/

simulation/lasers RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

http://phet.colorado.edu/en/simulation/lasers

He Ne He + Ne

http://www.tau.ac.il/~phchlab/experiments_new/SemB04_Sucrose/02T

heoreticalBackground.html RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

2 2 61 2 2s s p

5 12 5p s

5 12 3p p

4p5 12 4p p5 12 4p s

5 12 3p s

1 11 2s s

21s


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Rentgenová spektra

0,01 nm – 10 nm, energie 100 eV – 100 keV

zdroje: rentgenka, elektronový synchrotron RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

spojité spektrum

• prahová vlnová délka max

min

k

hcE h

čárové spektrum

23

14

cRZ

Moseleyho zákon

pro Kα

1Z


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Difrakce záření krystalem Braggova rovnice

J. C. Andeson at al: materials Science for Engineers, nelson Thores

Ltd, Cheltenham, 2003

2 sind n


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

An X-ray diffraction pattern of a crystallized enzyme.

The pattern of spots (called reflections) can be used to

determine the structure of the enzyme.

http://en.wikipedia.org/wiki/X-

ray_crystallography#X-

ray_analysis_of_crystals


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

http://www.wmi.badw.de/methods/xray.htm

Laue pattern of a c-oriented Nd2CuO4 single

crystal with 4-fold symmetry


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Pevné látky:

• amorfní (sklo)

• krystalické – krystalová mřížka; monokrystaly, polykrystaly


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

FullerenyJedná se o souměrnou kouli složenou pouze z uhlíkových atomů. Její stěny jsou

tvořené pěti nebo šestiúhelníky, povrch fullerenu připomíná strukturu grafitu.

Aby se taková struktura svinula do uzavřeného prostorového útvaru, musí být

součet vnitřních úhlů jejích stěn alespoň v některých bodech menší než 360°; musí

se v ní objevit „pětiúhelníkové poruchy“. Rodina fullerenů bude začínat od

nejméně stabilního C20 (pravidelný dvanáctistěn, jehož stěny jsou pětiúhelníky) a

pak téměř pro každý sudý počet atomů (vyjma 22) existuje další fulleren. Nemusí

být nutně zcela kulaté, jako např. C70, který má tvar ragbyového míče.

Zdaleka nejrozšířenějším a také nejstabilnějším fullerenem je C60, který má stejné

uspořádání jako švy na fotbalovém míči. Průměr této téměř dokonalé koule je asi

1 nm. Vyskytují se ovšem i mnohem větší útvary, např. C240 nebo C540.

Výjimečně se mezi fullereny řadí i uzavřené molekuly z uhlíku, které nemají

„pětiúhelníkové poruchy“, ale „čtvercové poruchy“. Takové molekuly mají

výrazně hranatější tvar a jsou výrazně vzácnější, vlastnosti mají ale podobné.


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Fullereny.jpg


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Nanotrubičky

Průměr nanotrubiček může nabýt mnoha hodnot – v jejich průřezu

totiž nemusí být celočíselný počet atomů uhlíku. To je dáno tím, že

se můžou uhlíky navázat nikoli kruhově, ale v nejrůznější míře

spirálně, tedy na uhlík, který je o kroužek dál. Tím se mírně zmenší

průměr.

Délka nanotrubiček se běžně uvádí v řádech mikrometrů, jedná se

tedy o 100 až 1000 násobky tloušťky, v nedávné době byl ale

objeven i způsob, jak vyrábět nanotrubičky skoro neomezené délky.

Konce bývají většinou kulatě uzavřeny polovinou Fullerova míče.

Při přípravě fullerenů v elektrickém oblouku mezi uhlíkovými

elektrodami byly ještě také nalezeny tenké uhlíkové jehličky o

průměru několika nanometrů a délky několika mikrometrů. Po

podrobném zkoumání pod elektronovým mikroskopem vyšlo

najevo, že se jehličky skládají z nanotrubiček různého průměru

vložených do sebe.


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

http://www.osel.cz/index.php?clanek=5811

kov polovodič


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Vazby v pevných látkách

přitažlivé i odpudivé síly

( )

pro dva atomy

m n

A BW r

r r

iontová

kovalentní

kovová

Van der Waalsova

gradF W

00dW

Rdr

odpudivé síly

přitažlivé síly


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Iontová vazba

NaCl

• nejsilnější

• 10 eV ∙atom–1 (vazebná energie)

2

0

64

p

eW

a

2 2 2

0 0 0

12 86

4 4 42 3p

j j

e e eW

r a a

Madelungova konstanta

C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha, 1985 RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Kovalentní vazba

H2

C 1s22s22p2

sdílení potřebných elektronů s nejbližšími sousedními atomy

diamant

Ge, Si

(3 – 5) eV∙atom–1


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Kovová vazba

elektronový plyn

I. – III. sloupec Mendělejevovy tabulky

(1 – 4) eV atom–1


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Van der Waalsova vazba

inertní plyny (krystaly)

CH4, CO2

dipólový moment

7

1přitažliváF

r

0,1 eV∙atom–1

Smíšené vazby C. Kittel: Úvod do fyziky pevných

látek, Academia, Praha, 1985 RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.

K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Vodíková vazba

0,1 eV atom–1

2 atomy


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

http://web.natur.cuni.cz/studiumchemie/materialy/Martin_Bojkovsky/

diplomka_www/vodikova_vazba.html

molekuly H2O


K611 FD ČVUT

FY2 21. 12. 2016

Documents

Lasery - cvut.cz · 2017. 1. 12. · Lasery světlo • monochromatické • koherentní • malá rozbíhavost svazku • lze ho dobře zfokusovat • aktivní prostředí • rezonátor