Opis wykładu:
Promieniowanie często rozumiemy jako fale elektromagnetyczne, jednocześnie będąc świadomymi istnienia fotonów. Zatem światło, które widzimy, ma naturę falową czy korpuskularną? Wykład będzie przedstawieniem fizycznej teorii promieniowania, wraz ze stosowanymi przybliżeniami (podejście półklasyczne) i jego oddziaływania z materią (emisja naturalna i wymuszona, absorpcja, spektroskopia). Pojawi się także teoria budowy atomu i mechanika kwantowa w takim stopniu, w jakim będzie to użyteczne dla głównego tematu wykładu.
Wymagania:
Ogólna wiedza licealna (i "z wikipedii") o fizyce, z naciskiem na równania Maxwella, budowę atomu wodoru i pasmową teorię ciał stałych.
Zadania kwalifikacyjne:
1. Iloczyn stałej Boltzmana k i temperatury T daje rząd wielkości energii ruchu termicznego.
a) wyraź tę energię w elektronowoltach dla temperatury wrzącego helu (T = 4K) i pokojowej (T = 300K).
b) jakiej temperaturze odpowiadałaby energia przejścia między pasmami w krysztale krzemu?
Moglibyśmy się spodziewać, że w podobnej temperaturze byłaby podobna ilość (co do rzędów wielkości) elektronów w paśmie walencyjnym i przewodzenia tego półprzewodnika.
c) jak dokładnie brzmi zasada ekwipartycji energii?
2. Cząsteczkę CO (czadu) można modelować jako dwa jądra atomowe w sztywnie ustalonej odległości, pomijając przy tym masy elektronów. W takim przybliżeniu podaj wartość momentu bezwładności względem osi prostopadłej do odcinka między jądrami C i O, przechodzącej przez środek masy cząsteczki.
2*.To samo dla cząsteczki wody: jaki jest moment bezwładności względem osi prostopadłej do płaszczyzny cząsteczki i przechodzącej przez jej środek ciężkości.
3. Model Bohra: zakładamy, że elektrony krążą po skwantowanych orbitach z warunkiem, że moment pędu elektronu jest równy wielokrotności stałej Plancka przez 2 pi: mvr = nh/(2*pi).
a) Obliczyć energię i częstotliwość fotonu wyemitowanego przy przejściu z orbity A (n = 100) na orbitę B (n = 101).
b) Zakładając, że siła działająca na elektron pochodzi od punktowego protonu, wyliczyć promień orbity A oraz szybkość i częstość kołową elektronu na tej orbicie.