Kako glase osnovni zakoni geometrijske optike? Prvi zakon je zakon pravolinijskog prostiranja svetlosti. On se odnosi na homogene sredine. Drugi zakon je zakon nezavisnog prostiranja svetlosnih zraka. Do uzajamnog dejstva dva svetlosna zraka dolazi na mestu njihovog susreta, a dalje se krecu nezavisno. Treci zakon, ili zakon odbijanja svetlosnih zraka od odredjenih granicnih povrsina glasi: + a) upadni ugao svetlosnog zraka jednak je odbojnom uglu, b) upadni i odbojni zrak leze u istoj ravni sa normalom na granicnu povrsinu u tacki upada zraka. Ovaj zakon vazi za slucajeve pravilnog odbijanja svetlosti, kada se zraci odbijaju od glatkih, brusenih i opticki poliranih povrsina Cetvrti zakon ili zakon prelamanja svetlosti na ravnoj granicnoj povrsini izmedju dve nepokretne, homogene i izotropne sredine glasi: a) sinusi upadnog i prelomnog ugla odnose se kao brzine prostiranja svetlosti u tim sredinama b) upadni i prelomni zrak leze u istoj ravni sa normalom na granicnu povrsinu koja prolazi kroz tacku preloma Po čemu je karakteristicno prelamanje svetlosti kroz prizmu? Kod prizme je moguce ostvariti minimalno skretanje pa se to njeno svojstvo moze koristiti za mnoge druge stvari: Za razlaganje polihromatske svetlosti radi dobijanja njenog spektra, za stvaranje totalne refleksije koja se koristi kod optickih instrumenata itd. 3. Sta je ugao devijacije? Kada je ugao devijacije najmanji? Posle dvostrukog prelamanja zrak skrene za ugao δ, koji se naziva ugao skretanja ili ugao devijacije. δ=(α1+α2)-(β1+β2) Zakon prelamanja u tacki O bice: sin α1= n sin β2 Najmanje skretanje nastaje za uslov α1=α2, odakle dobijamo jednacinu δ= θ(n-1), gde je δ-ugao devijacije, a θ-ugao na vrhu prizme:
4. Sta je disperzija svetlosti? Sta je mera disperzije, a sta disperziona moc? Pri propustanju polihromatske svetlosti kroz razlicite providne materijale dolazi do razlaganja svetlosti po talasnim duzinama. Ova pojava se naziva disperzija. Mera disperzije ili disperzija predstavlja razliku dva ugla skretanja. Disperziona moc predstavlja odnos mere disperzije i ugla skretanja sredisnjeg zraka u spektru. 5. Napisati jednacinu tankog sociva. Kako se uzimaju znaci u njoj? Cemu je jednaka zizna daljina? Socivo je tanko ako je njegova debljina mnogo manja od poluprecnika sfernih povrsina koje ga cine. 1/ p + 1/ l = 1/f p-rastojanje predmeta od sociva l- rastojanje lika od sociva f- zizna daljina sociva
n- indeks prelamanja sociva R1,R2- poluprecnici sfernih povrsina sociva 6. Sta je ziza sociva? Cemu je jednako uvecanje sociva? Ziza predstavlja rastojanje lika od sociva kad se predmet nalazi u beskonacnosti. Uvecanje tankog sociva racuna iz uvecanja pri prelamanju svetlosti na sfernoj granicnoj povrsini. Kada se taj izraz primeni na obe granicne povrsine dobija se:
Ukratko objasniti funkcionisanje optickog mikroskopa? U cemu se razlikuje od elektronskog mikroskopa? Opticki mikroskop se sastoji od dva sociva, objektiva i okulara. Zizna daljina objektiva je mnogo mala, a okulara znatno veca od zize objektiva. Predmet se postavi ispred zize objektiva i onda se dobija realan, obrnut i uvecan lik. Taj lik je predmet za socivo okulara, i nalazi se iza zize okulara tako da se od njega dobija novi lik koji je imaginaran, obrnut i uvecan. Uvecanje predmeta zavisi and od rastojanja ozmedju sociva objektiva i okulara. Kod optickog mikroskopa svetlost pada na predmet pa zatim prolazi kroz sociva i dobija se lik, dok se kod elektronskog dobija tako sto se umesto snopa svetosti koristi snop ubrzanih elektrona u vakuumu koji tako ubrzano imaju osobine talasa. Sta je lupa?Koliko je uvecanje lupe? Lupa je najprostiji opticki instrument koji se najcesce sastoji od jednos sabirnog sociva i sluzi za posmatranje malih predmeta na bliskim rastojanjima. Uvecanje lupom je oko 20 puta. Ukratko objasniti princip rada projekcionih i sprektralnih aparata. Kod projekcionih aparata jakim svetlosnim izvorom osvetljava se predmet preko sistema sociva male zizne daljine, dalje ta svetlost pada na objektiv velike zizne daljine koji vrsi projekciju na zaklonu. Kod spektralnih aparata postoji deo koji vrsi razlaganje svetlosti po talasnim duzinama. Uglavnom je to prizma od materijala sa znatnom disperzijom. Prizma vrsi razlaganje polihromatske svetlosti po svetlosni duzinama. Sta je interferencija svetlosti? Napisati uslove pri kojima dolazi do interferencionih maximuma i interferencionih minimuma. Talasi koji potiču od 2 talasna izvora se međusobno poklapaju,u određenim tačkama,ali se dalje šire nezavisno jedan od drugog. U oblasti poklapanja talasa oscilacije čestica se superponiraju jedna na drugu, vrši se interferencija ili slaganje talasa. Kod svetlosnih talasa mogu se javiti efekti trajnije interferencije, ako su talasi koherentni, odnosno ako pri jednakim frekvencijama imaju konstantnu faznu razliku, približno iste intenzitete i određeni položaj polarizacionih ravni.
Šta je difrakcija svetlosti? Napisati uslove pri kojima dolazi do difrakcionih max i difrakcionih minimuma, pri difrakciji na jednom otvoru. Difrakcija je pojava karakteristična za mehaničke i svetlosne talase. Difrakcija svetlosti je skretanje svetlosti sa pravolinijske putanje. Karakteristična je difrakcija svetlosti na jednom i dva paralelna proreza. Snopovi zraka koji vrše difrakciju pod uglovima koji odgovaraju neparnom broju Frenelovih zona daju na zaklonu difrakcione maximume, a snopovi koji vrše difrakciju pod uglovima koji odgovaraju parnome broju Frenelovih zona daju difrakcione minimume. Sta je optička rešetka? Napisati izraz za difrakcioni maximum pri prolazu svetlosti kroz optičku rešetku. Niz paralelnih uskih proreza, razdvojenih jednakim neprovidnim površinama, predstavljaju difrakcionu rešetku. Izrađuje se tako što se na staklenoj ploči načini dijamantnom iglom veliki broj paralelnih zareza . dSin φ =n λ Sta je polarizacija svetlosti? Kako se može dobiti polarizovana svetlost? Pojava polarizacije pokazuje da je svetlost transverzalni elektromagnetni talas. Svetlost koju emituju atomi prdstavlja transverzalne talase sa uzajemno normalnim vektorima elekričnog E i magnetnog polja H koji su normalni na pravac prostiranja svetlosti. Da bi se dobila polarizacija potrebno je obezbediti takve uslove pod kojima je oscilovanje svetlosnog vektora E moguće samo u jednoj ravni. Mogu se ostvariti ako svetlost prolazi kroz sredinu koje su anizotropne u odnosu na električne oscilacije.
16. Objasniti Tomsonov model atoma. Kada je on napušten? Prema ovom modelu atom predstavlja sferu prečnika reda 10-10m koja je pozitivno naelektrisana. U tu sferu su utisnuta izolovana negativna naelektrisanja- elektroni koji osciluju oko svojih ravnotežnih položaja. Ukupno negativno naelektrisanje jednako je pozitivnom naelektrisanju sfere. 17. Objasniti Raderfordov eksperiment i model atoma. Rasejavanje alfa-čestica pod većim uglovima uslovljeno je interakcijom između alfa-čestica, koje su pozitivno naelektrisane i pozitivnih delova atoma. Skretanje pod malim uglovima je posledica prolaska alfa-čestica pored tog pozitivnog naelektrisanja.Celokopno pozitivno naelekrisanje atoma i sva njegova masa skoncenrisani su u veoma maloj zapremini koja se naziva atomsko jezgro. Prema ovom modelu, oko pozitivno naelektrisanog jezgra čije je naelektrisanje Ze, kruže elektroni. Kada je atom neutralan onda je naelektrisanje jezgra jednako zbiru naelektrisanja elektrona koji ulaze u sastav atoma. Pretpostavio je da se elektroni kreću oko jezgra po kružnim orbitama poluprečnika r.Kulonova sila jednaka je centrifugalnoj. Energija sistema je najveća kad se elektron nalazi na najudaljenijoj orbiti od jezgra. Energetski spektar atoma po ovom modelu je kontinualan. 18. Napisati izraz za talasnu dužinu svetlosti iz spektra atoma vodonika..
Šta je prirodna, a šta veštačka radioaktivnost? Pod prirodnom radioaktivnošću podrazumeva se spontani prelaz jednog atomskog jezgra u drugo praćen emisijom različitih oblika radioaktivnog zračenja (α i β-čestica i γ-zračenja). Kod veštačke radioaktivnosti jezgra, pored α,β i γ-zračenja mogu emitovati 1 ili 2 protona. Kako glasi zakon radioaktivnog raspada? Predstaviti ga grafički. Broj radioaktivnih jezgara dN koji se raspadne za vremenski interval dt proporcionalan je broju prisutnih jezgara N i vremenskom intervalu dt : dN = – λNdt , gde je λ konstanta radioaktivnog raspada i predstavlja karakterističnu veličinu za svaki radioaktivni element.
19. Sta su atomski spektri? Koje su serije u spektru atoma vodonika? Serije u spektru atoma H su:Lajmanova,Pasenova,Breketova,Pfundova,Hemfrijeva a one se sve mogu izraziti na sledeci nacin:
20. Kako glase Borovi postulati? I)Elektron u atomu se ne moze kretati po bilo kojoj orbiti vec po orbitama tacno odredjenog poluprecnika. Na tim orbitama,koje se nazivaju stacionarne ili disketne,moment impulsa elektrona zadovoljava sledeci uslov: II)Pri kretanju po stacionarnim orbitama se niti apsorbuje energija. III)Prelaz elektrona sa jedne na drugu orbitu uslovljen je emisijom ili apsorbcijom kvanta energije. Ukratko opisati Frank-Hercov ogled. U cemu je njegov doprinos? Elektronska cev je evakuisana I napunjena ziviom do pritiska od 10^2 Pa.Izmedju katode I anode koja je u obliku resetke prikljucen je napon U1 koji se moze menjati po vrednoscu.Anoda je za oko 0,5V na vecem potencijalu od kolektora.Elektoni izmedjuanode I katode se ubrzavaju usled termoelektronske emisije.Ako je kineticka energija elektrona u momentu nailaska na anodu veca od 0,5 eV on ice savladati koceci napon I stici do kolektorapri cemu ce galvanometer registrovat i struju.Rezultat ovog ogleda je da elektroni atomima zive mogu predate samo tacno odredjene iznose energije, vrednosti od 4,9eV I to je najmanji moguc iznos energije koji moze apsorbovati atom zive u osnovnom stanju.Tako je Borova teorija potvrdjena. Sta je prostorno kvantovanje? Prostorno kvantovanje je kada vector momenta impulsa elektrona L moze imati samo takve orjentacije u prostoru za koje projekcija Lz vektora L na pravac z spoljasnjeg magnetnog polja ima kvantovane vrednosti. Ukratko opisati Stern-Gerlahov eksperiment. Sta je on pokazao? Stern-Gerlahov eksperiment je pokazao potvrdu prostornog kvantovanja.Eksperiment je izveden tako sto se u vakuumsku cev stavi komadsrebra,koji moze da se zagreva,dve dijafragme sa uskim prorezima sirine od 10 do 20 mikrom, polovi elektromagneta N i S I staklena plocakoja sluzi za zaklon.Kad se Ag zagreje dolazi do isparavanja I njegovi atomi izlecu u razlicitim pravcima.Onda dijafragme propustaju jedan uzan snop.Kada atomi prodju kroz jednu dijafragmu prolaze I kroz drugu I tako se dobija snop atoma u istom smeru.Eksperiment pokazuje da se snop cepa na dva dela pa se umesto jedne slike proreza dobijaju dve slike.Time je dokazano prostorno kvantovanje. Sta je spin elektrona? Cemu je jednak sopstveni moment impulsa? Zbog toga sto je elektron naelektrisan, sa takvim kretanjem postoji mogucnost postojanja sopstvenog magnetnog polja elektrona. Postoji I sopstveni moment impulsa elektrona Ls I sopstveni magnetni moment elektrona pMS.Takva rotacija elektrona naziva se spin elektrona. Rezultat Stern-Gerlahovog eksperimenta proizilazi da je projekcija sopstvenog magnetnog momenta pSMZ elektrona jednaka Borovom magnetonu Kako glasi Paulijev princip iskljucivosti? Paulijev princip iskljucivosti glasi : U jednom atomu ne mogu da postoje dva elektrona sa jednakim vrednostima sva cetiri kvantna broja. Nabrojati kvantne brojeve i vrednosti koje im mogu biti dodeljene. Glavni kvantni broj n = 1,2,3,… ; Orbitalni kvantni broj l = 0,1,2,…,(n-1) Magnetni kvantni broj ml = 0 ±1, ±2,…, ±l ; Magnetni spinski kvantni broj ms = +½, -½ Šta je radijus jezgra atoma? Šta su atomski i maseni broj, i šta oni predstavljaju? Radijus jezgra atoma je rastojanje od centra jezgra do njegove površine. Atomski broj je broj protona u jezgru Z i predstavlja broj naelektrisanja, dok se broj nukleona u jezgru A naziva maseni ili nuklearni broj. A = Z + N ; N – broj neutrona u jezgru Šta je energija veze, a šta defekt mase? Energija koja se oslobađa pri obrazovanju jezgra, odnosno energija koja povezuje nukleone u jezgro naziva se energija veze. Veličina Delta m= Zmp + (A – Z) mn – mj , naziva se defekt mase gde su mp , mn i mj odgovarajuće mase protona, neutrona i jezgra. Nabrojati osnovne karakteristike nuklearnih sila. - po intenzitetu su znatno veće od gravitacionih i elektromagnetnih, - spadaju u grupu sila jake interakcije, - deluju na malim rastojanjima reda 10-15m - imaju neelektričnu prirodu (podjednako deluju na protone i neutrone ), - ispoljavaju pojavu zasićenja, -zavise od orijentacije spinova nukleona koji sačinjavaju jezgro. .Navesti 3 modela jezgra i opisati jedan od njih. Model kapi, model orbita i model Fermijevog gasa. Model Fermijevog gasa polazi od pretpostavke da se nukleoni u jezgru kreću nezavisno. Nuklearne sile između nukleona su zanemarljive, izuzev za obrazovanje potencijalne jame. Ako se u ovako zamišljeno jezgro nukleoni kreću haotično , jezgro se može razmatrati na osnovu statističkih zakonitosti. Kako su nukleoni fermioni (spin jednak ħ/2) oni podležu FermiDirakovoj statistici. Pomoću ove statistike određuje se energetsko stanje u jezgru i njihova raspodela (širina i gustina). Pomoću modela Fermijevog gasa mogu se objasniti mnoga svojstva jezgra pri niskim, pa i srednjim energijama eksitacije.
Sta je period poluraspada? Sta je aktivnost radioaktivnog izvora? Koja je njena jedinica u SI? Vreme raspada za koje se raspadne polovina prvobitnog broja jezgara naziva se vreme ili period poluraspada.
Aktivnost radioaktivnog izvora predstavlja brzinu kojom se taj rad.akt. izvor raspada.
Jedinica za aktivnost je bekerel (Bq) i predstavlja jedan raspad u sekundi. T-period pluraspada λ-konstanta radioaktivnog raspada N-broj atoma t-vreme Radioaktivna ravnoteza. Kao sto znamo se jezgra radioaktivnog elementa se raspadaju uz emisiju alfa, beta ili gama zracenja. Jezgra novonastalog elementa mogu biti stabilna ili radioaktivna. Uslucaju da su jezgra potomka radioaktivna i da se raspadaju brzinom kojom se raspadaju jezgra polaznog elementa dolazi do radioaktivne ravnoteze. Sta su alfa-cestice. Nabrojati njihove cestice. Alfa-čestice su jezgra helijumovih atoma. Domet u vazduhu im je od 2 do 9 cm, ovisno o vrsti radioaktivnog izotopa koji ih emituje. Ako iz jezgra radioaktivnog elementa izađe alfačestica onda nastaje novi element koji ima za dve jedinice manji redni broj i za četiri jedinice manju atomsku masu od elementa iz kojeg je nastao, primer: Sta su beta-cestice.Nabrojati njihove osobine. Beta-cestice cini snop elektrona (β- cestice) ili pozitrona (β+ cestice). Ove dve cestice naelektrisane su istom kolicinom naelektrisanja suprotnog znaka. One se razlikuju po vremenu zivota. Dok elektroni mogu da budu slobodni neograniceno dugo, vreme zivota pozitrona je reda nanosekunde. P ozitron zahvata elektron pri cemu nastaju dva gama-kvanta energije od po 0,51 MeV. Ovaj proces se naziva anihilacija i moze da posluzi za detekciju pozitrona. Sta su gama zraci?Nabrojati njihove osobine Eksperimentalnmo je pokazano da se gama-zracenje ne javlja kao samostalni oblik zracenja, vec prati emisiju alfa i beta cestica, a takodje se pojavljuje i pri nuklearnim reakcijama. Gama zracenje je elektromagnetne prirode i njegov spektar je linijski. Takav spektar gama-zracenja predstavlja jedan od najvaznijih dokaza postojanja diskretnih energetskih stanja atomskog jezgra. Kako glasi zakon apsorpcije zracenja? Apsorcija γ-zracenja u sredini kroz koju to zracenje prolazi vrsi se po sledecem zakonu: Gde je I0 intenzitet γ-zracenja iz datog izvora pre prolaska kroz materijal, I njegov intenzitet posle prolaska kroz materijal debljine d i μ-koeficijent apsorpcije. Šta je elektronski zahvat? Koji su uredjaji za ubrzavanje naelektrisanih čestica? Elektronski zahvat je pojava da jezgro apsorbuje elektrn iz K, L ili M nivoa. Najcesce se ta apsorpcija vrsi sa K-nivoa, usled cega proton prelazi u neutron i emituje se neutrino : 17.35 Novonastalo jezgro se obicno nalazi u pobudjenom stanju. Prelazom u osnovno emituje se gama-kvant. Opsta sema po kojoj se vrsi elektronski zahvat moze se prikazati na sledeci nacin: 17.36 Uredjaji koji se koriste za ubrzavanje naelektrisanih cestica se najcesce nazivaju akceleratori. Za sada smo obradili dve vrste ovih uredjaja. To su Linearni akcelerator i Ciklotron. Sta je nuklearna fisija? Nuklearna fisija predstavlja cepanje atoma na dva jezgra.Prilikom bombardovanja jezgara teskih elemenata, kao sto su uran, plutonijum i dr. Moze doci do cepanja na dva jezgra koji se nazivaju fragmenti, a takodje se emituju i neutroni i gama- kvanti.Ovakve reakcije se mogu ostvariti bombardovanjem teskih jezgara neutronima, protonima, alfa- cesticama, deutronima, i gama-kvantima. Sta je lancana reakcija? Posto se pri fisiji jezgara oslobadjaju neutroni, oni mogu da izazovu fisiju jezgara tako da nastaje samoodrzavajuca fisija koja se naziva lancana nuklearna reakcija. Ovaj tip nuklearne reakcije je egzotermni, tj. Pracen je oslobadjanjem velike kolicine energije. Na primer, energije koja se oslobodi pri fisiji urana mase od 1gr iznosi oko 10 na 11 J ili 20MWh. Ova energija je oko 10 na 6 puta veca od energije koja se oslobodi pri sagorevanju 1kg uglja. Nuklearna fuzija? Nuklearna fuzija predstavlja oslobadjanje energije pri spajanju lakih jezgara u jezgro vece atomske mase. Da bi se ostvarila fuzija potrebno je da se savladaju odbojne elektrostaticke sile izmedju jezgara koja ucestvuju u ovom procesu. To zahteva da se jezgra nadju na takvim rastojanjima na kojima su privlacne nuklearne sile vece od odbojnih elektrostatickih sila. Ta rastojanja su reda 10 na -15m. Proces fuzije moze se ostvariti na dva nacina i to ubrzanjem jezgara pomocu akceleratora ili njihovim zagrevanjem.