Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępnościMenu skrótów klawiszowych
Logo OpenStax

Spis treści
  1. Przedmowa
  2. Optyka
    1. 1 Natura światła
      1. Wstęp
      2. 1.1 Rozchodzenie się światła
      3. 1.2 Prawo odbicia
      4. 1.3 Załamanie
      5. 1.4 Całkowite wewnętrzne odbicie
      6. 1.5 Rozszczepienie
      7. 1.6 Zasada Huygensa
      8. 1.7 Polaryzacja
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    2. 2 Optyka geometryczna i tworzenie obrazu
      1. Wstęp
      2. 2.1 Obrazy tworzone przez zwierciadła płaskie
      3. 2.2 Zwierciadła sferyczne
      4. 2.3 Obrazy tworzone przez załamanie promieni światła
      5. 2.4 Cienkie soczewki
      6. 2.5 Oko
      7. 2.6 Aparat fotograficzny
      8. 2.7 Proste przyrządy powiększające
      9. 2.8 Mikroskopy i teleskopy
      10. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    3. 3 Interferencja
      1. Wstęp
      2. 3.1 Doświadczenie Younga z dwiema szczelinami
      3. 3.2 Matematyczny opis interferencji
      4. 3.3 Interferencja na wielu szczelinach
      5. 3.4 Interferencja w cienkich warstwach
      6. 3.5 Interferometr Michelsona
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 4 Dyfrakcja
      1. Wstęp
      2. 4.1 Dyfrakcja na pojedynczej szczelinie
      3. 4.2 Natężenie światła w dyfrakcji na pojedynczej szczelinie
      4. 4.3 Dyfrakcja na podwójnej szczelinie
      5. 4.4 Siatki dyfrakcyjne
      6. 4.5 Otwory kołowe i rozdzielczość
      7. 4.6 Dyfrakcja rentgenowska
      8. 4.7 Holografia
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  3. Fizyka współczesna
    1. 5 Teoria względności
      1. Wstęp
      2. 5.1 Niezmienność praw fizyki
      3. 5.2 Względność jednoczesności zdarzeń
      4. 5.3 Dylatacja czasu
      5. 5.4 Skrócenie długości w szczególnej teorii względności
      6. 5.5 Transformacja Lorentza
      7. 5.6 Względność prędkości w szczególnej teorii względności
      8. 5.7 Relatywistyczny efekt Dopplera
      9. 5.8 Pęd relatywistyczny
      10. 5.9 Energia relatywistyczna
      11. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    2. 6 Fotony i fale materii
      1. Wstęp
      2. 6.1 Promieniowanie ciała doskonale czarnego
      3. 6.2 Efekt fotoelektryczny
      4. 6.3 Efekt Comptona
      5. 6.4 Model atomu wodoru Bohra
      6. 6.5 Fale de Broglie’a
      7. 6.6 Dualizm korpuskularno-falowy
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    3. 7 Mechanika kwantowa
      1. Wstęp
      2. 7.1 Funkcje falowe
      3. 7.2 Zasada nieoznaczoności Heisenberga
      4. 7.3 Równanie Schrӧdingera
      5. 7.4 Cząstka kwantowa w pudełku
      6. 7.5 Kwantowy oscylator harmoniczny
      7. 7.6 Tunelowanie cząstek przez bariery potencjału
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 8 Budowa atomu
      1. Wstęp
      2. 8.1 Atom wodoru
      3. 8.2 Orbitalny magnetyczny moment dipolowy elektronu
      4. 8.3 Spin elektronu
      5. 8.4 Zakaz Pauliego i układ okresowy pierwiastków
      6. 8.5 Widma atomowe i promieniowanie rentgenowskie
      7. 8.6 Lasery
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    5. 9 Fizyka materii skondensowanej
      1. Wstęp
      2. 9.1 Rodzaje wiązań cząsteczkowych
      3. 9.2 Widma cząsteczkowe
      4. 9.3 Wiązania w ciałach stałych
      5. 9.4 Model elektronów swobodnych w metalach
      6. 9.5 Teoria pasmowa ciał stałych
      7. 9.6 Półprzewodniki i domieszkowanie
      8. 9.7 Przyrządy półprzewodnikowe
      9. 9.8 Nadprzewodnictwo
      10. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    6. 10 Fizyka jądrowa
      1. Wstęp
      2. 10.1 Własności jądra atomowego
      3. 10.2 Energia wiązania jądra
      4. 10.3 Rozpad promieniotwórczy
      5. 10.4 Procesy rozpadu
      6. 10.5 Rozszczepienie jądra atomowego
      7. 10.6 Fuzja jądrowa
      8. 10.7 Skutki biologiczne i zastosowania medyczne promieniowania jądrowego
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    7. 11 Fizyka cząstek elementarnych i kosmologia
      1. Wstęp
      2. 11.1 Wstęp do fizyki cząstek elementarnych
      3. 11.2 Zasady zachowania w fizyce cząstek elementarnych
      4. 11.3 Kwarki
      5. 11.4 Akceleratory i detektory cząstek
      6. 11.5 Model standardowy
      7. 11.6 Wielki Wybuch
      8. 11.7 Ewolucja wczesnego Wszechświata
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  4. A Jednostki
  5. B Przeliczanie jednostek
  6. C Najważniejsze stałe fizyczne
  7. D Dane astronomiczne
  8. E Wzory matematyczne
  9. F Układ okresowy pierwiastków
  10. G Alfabet grecki
  11. Rozwiązania zadań
    1. Rozdział 1
    2. Rozdział 2
    3. Rozdział 3
    4. Rozdział 4
    5. Rozdział 5
    6. Rozdział 6
    7. Rozdział 7
    8. Rozdział 8
    9. Rozdział 9
    10. Rozdział 10
    11. Rozdział 11
  12. Skorowidz nazwisk
  13. Skorowidz rzeczowy
  14. Skorowidz terminów obcojęzycznych

Zadania trudniejsze

84.

To zadanie pokazuje, że energia wiązania elektronu w stanie podstawowym atomu wodoru jest znacznie mniejsza niż energie spoczynkowe protonu i elektronu.

  1. Oblicz masę równoważną energii wiązania elektronu w atomie wodoru, równej 13,6eV13,6eV \SI{13,6}{\electronvolt}. Wynik podaj w jednostkach masy atomowej i porównaj go ze znaną masą atomu wodoru;
  2. Odejmij znaną masę protonu od znanej masy atomu wodoru;
  3. Oblicz stosunek energii wiązania elektronu (13,6eV13,6eV \SI{13,6}{\electronvolt}) do energii równoważnej masie elektronu (0,511MeV0,511MeV \SI{0,511}{\mega\electronvolt});
  4. W jak sposób twoje odpowiedzi potwierdzają tezę tego zadania?
85.

Sonda kosmiczna Galileo rozpoczęła w 1989 roku swą długą podróż, której trasa miała przebiegać w pobliżu Wenus i Ziemi, by ostatecznie osiągnąć orbitę Jowisza. Jej źródłem zasilania było 11kg11kg \SI{11}{\kilo\gram} izotopu 238Pu, który jest produktem ubocznym produkcji plutonu na potrzeby broni jądrowej. Energia elektryczna jest generowana termoelektrycznie z ciepła, które jest wytwarzane, gdy cząstki α o energii 5,59MeV5,59MeV \SI{5,59}{\mega\electronvolt}, emitowane w każdym procesie rozpadu, zatrzymują się w wyniku zderzeń w plutonie i jego osłonie. Okres połowicznego rozpadu 238Pu wynosi 87,7 roku.

  1. Jaka była pierwotna aktywność promieniotwórcza 238Pu w bekerelach?
  2. Jaka moc (w kilowatach) była emitowana?
  3. Jaka moc była emitowana 12 lat po wystrzeleniu sondy? Możesz pominąć dodatkową energię pochodzącą z rozpadu nuklidów potomnych oraz straty wynikające z ucieczki promieni γ.
86.

Oblicz energię emitowaną w rozpadzie β jądra 60Co.

87.

Inżynierowie są często wzywani do przeglądu i, jeśli to konieczne, naprawy sprzętu w elektrowniach jądrowych. Wyobraźmy sobie, że w mieście gasną światła. Po oględzinach reaktora jądrowego znajdujesz nieszczelną rurę, która prowadzi z generatora pary do komory turbiny.

  1. Jak mają się do siebie wyniki pomiaru ciśnienia w komorze turbiny i w skraplaczu pary?
  2. Dlaczego reaktor jądrowy nie wytwarza energii elektrycznej?
88.

Aby dwa jądra połączyły się w reakcji jądrowej, muszą poruszać się wystarczająco szybko, by odpychająca siła Coulomba między nimi nie zapobiegała ich zbliżeniu na odległość R10-14mR10-14m R \approx 10^{-14}\si{\metre}. Na takich lub mniejszych odległościach przyciągające siły jądrowe przeważają nad siłą Coulomba i jądra mogą się połączyć.

  1. Określ prostą formułę, która może służyć do oszacowania minimalnej energii kinetycznej jąder niezbędnej do ich połączenia. Aby uprościć obliczenia, załóż, że jądra są identyczne i przemieszczają się naprzeciw siebie z tą samą co do wartości prędkością vv v;
  2. Na podstawie tej minimalnej energii kinetycznej oszacuj minimalną temperaturę, jaką musi mieć gaz jąder, by znaczna liczba jąder ulegała fuzji. Oblicz tę minimalną temperaturę najpierw dla wodoru, a następnie dla helu. Wskazówka: Aby nastąpiła fuzja, energia kinetyczna oddalonych od siebie jąder musi być co najmniej równa kulombowskiej energii potencjalnej jąder, które zbliżyły się do siebie na odległość RR R.
89.

Rozważ reakcję n+He3He4+γn+He3He4+γ \mathrm{n} + \tensor*[^3]{\mathrm{He}}{} \to \tensor*[^4]{\mathrm{He}}{} + \gamma. Oblicz ilość energii przekazanej do 4He i γ (po prawej stronie równania). Załóż, że substraty są początkowo w spoczynku. Wskazówka: Użyj zasady zachowania pędu.

90.

Inżynierowie są często wzywani do przeglądu i, jeśli to konieczne, naprawy sprzętu w szpitalach. Wyobraźmy sobie, że aparat PET działa wadliwie. Po oględzinach aparatu podejrzewasz, że jeden z detektorów fotonów jest nieprawidłowo ustawiony. Aby sprawdzić swoje przypuszczenie, umieszczasz jeden detektor w położeniu rθϕ=1,545°30°rθϕ=1,545°30° (r, \theta, \phi) = ( \num{1,5}, \ang{45}, \ang{30} ) względem testowej próbki radioaktywnej w środku łóżka pacjenta.

  1. Jeżeli drugi detektor fotonów jest prawidłowo ustawiony, to gdzie powinien on być położony?
  2. Jaki jest oczekiwany wynik pomiarów energii?
Cytowanie i udostępnianie

Ten podręcznik nie może być wykorzystywany do trenowania sztucznej inteligencji ani do przetwarzania przez systemy sztucznej inteligencji bez zgody OpenStax lub OpenStax Poland.

Chcesz zacytować, udostępnić albo zmodyfikować treść tej książki? Została ona wydana na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) , która wymaga od Ciebie uznania autorstwa OpenStax.

Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym, na każdym widoku strony umieść informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-3/pages/1-wstep
Cytowanie

© 21 wrz 2022 OpenStax. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Uznanie autorstwa (CC BY) . Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki OpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.