KISÉRLETI FIZIKA III. Optika-Termodinamika Bevezetés 1. (IX. 13)



Hasonló dokumentumok
Az optika tudományterületei

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan 9. (XI. 23)

f = n - F ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Összefoglaló kérdések fizikából I. Mechanika

FIZIKA KÖZÉPSZINTŐ SZÓBELI FIZIKA ÉRETTSÉGI TÉTELEK Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllı, május-június

2. (d) Hővezetési problémák II. főtétel - termoelektromosság

TANTÁRGYPROGRAM Informatikus szak Nappali tagozat

Ψ - 1/v 2 2 Ψ/ t 2 = 0

OPT TIKA. Hullámoptika. Dr. Seres István

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

Az éter (Aetherorether) A Michelson-Morley-kísérlet

Kísérleti Fizikai Tanszék Előadó: K, G

ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Optika 8. (X. 5)

Optika Gröller BMF Kandó MTI

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

A geometriai optika. Fizika május 25. Rezgések és hullámok. Fizika 11. (Rezgések és hullámok) A geometriai optika május 25.

Geometriai és hullámoptika. Utolsó módosítás: május 10..

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

Optika és Relativitáselmélet

Óbudai Egyetem. Óraszám

Fényelnyelés (Abszorbció) I o = I R + I T + I S + I A (R- reflexió; T- transzmisszió; S - szórás; A - abszorbció)

A modern fizika születése

SZE, Fizika és Kémia Tsz. v 1.0

A fizika története (GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2010/2011. tanév, 1. félév

Óbudai Egyetem. Oktatók: Dr. Orosz Gábor Tamás

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

Óbudai Egyetem. Óraszám

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

Feketetest sugárzás. E = Q + W + W sug. E = Q + W + I * dt. ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan (XI.

FIZIKA I. RÉSZLETES VIZSGAKÖVETELMÉNYEK

Vizsgatémakörök fizikából A vizsga minden esetben két részből áll: Írásbeli feladatsor (70%) Szóbeli felelet (30%)

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

összetevője változatlan marad, a falra merőleges összetevő iránya ellenkezőjére változik, miközben nagysága ugyanakkora marad.

MSC ELMÉLETI FIZIKA SZIGORLAT TÉTELEK. A-01. Tétel A KLASSZIKUS FIZIKA ÉS A NEMRELATIVISZTIKUS KVANTUMMECHANIKA ALAPEGYENLETEI.

Az elektromágneses hullámok

Elektromágneses hullámok - Interferencia

Fizika összefoglaló kérdések (11. évfolyam)

Tantárgycím: Kísérleti Fizika II. (Elektrodinamika és Optika)

Az energia bevezetése az iskolába. Készítette: Rimai Anasztázia

A FIZIKA KÖZÉPSZINTŰ SZÓBELI ÉRETTSÉGI VIZSGA TÉTELEINEK TÉMAKÖREI MÁJUSI VIZSGAIDŐSZAK

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

Speciális relativitás

Abszorpciós fotometria

Fizika-Biofizika I. DIFFÚZIÓ OZMÓZIS Október 22. Vig Andrea PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Molekuláris dinamika. 10. előadás

Carnot körfolyamat ideális gázzal:

A relativitáselmélet története

Tárgymutató. dinamika, 5 dinamikai rendszer, 4 végtelen sok állapotú, dinamikai törvény, 5 dinamikai törvények, 12 divergencia,

Mi a fata morgana? C10:: légköri tükröződési jelenség leképezési hiba arab terrorszervezet a sarki fény népies elnevezése

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

kinetikus gázelmélet Clausius Maxwell

a levegő-hang~éter-fény analógia továbbfejlesztése Euler: Nova theoria lucis et colorum (1746) a hullámhossz - szín megfeleltetés

Fizika vizsgakövetelmény

Elektromágneses hullámok - Hullámoptika

A fizika története (GEFIT555-B, GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2018/2019. tanév, 1. félév

HŐTAN Meghirdető tanszék(csoport) SZTE, TTK, Fizikus Tanszékcsoport, Kísérleti Fizikai. Tanszék Felelős oktató:

Szigorlati tétel = 1 db (a)-tétel + 1 db (b)-tétel

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

Munka- és energiatermelés. Bányai István

a magspin és a mágneses momentum, a kizárási elv (1924) a korrespondencia-elv alkalmazása a diszperziós formulára (1925)

Tantárgy kódja Meghirdetés féléve Kreditpont Összóraszám (elm+gyak) Előfeltétel (tantárgyi kód)

A biofizika alapjai. Szerkesztette. Tarján Imre Rontó Györgyi. Hatodik, átdolgozott kiadás. írta

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK március 27.

A TételWiki wikiből 1 / 17

Kérdések Fizika112. Mozgás leírása gyorsuló koordinátarendszerben, folyadékok mechanikája, hullámok, termodinamika, elektrosztatika

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

MŰSZAKI FIZIKA. Földtudományi mérnöki MSc mesterszak. 2018/19 I. félév TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Általános kémia képletgyűjtemény. Atomszerkezet Tömegszám (A) A = Z + N Rendszám (Z) Neutronok száma (N) Mólok száma (n)

az Aharonov-Bohm effektus a vektorpotenciál problémája E = - 1/c A/ t - φ és B = x A csak egy mértéktranszformáció erejéig meghatározott nincs fizikai

Légköri termodinamika

Kvantumos információ megosztásának és feldolgozásának fizikai alapjai

Termodinamikai bevezető

SZBN Fizikai kémia 2017/18/2

MŰSZAKI FIZIKA II. Földtudományi mérnöki MSc mesterszak. 2017/18 II. félév TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

egyetemi állások a relativitáselmélet általánosítása (1915) napfogyatkozás (1919) az Einstein-mítosz (1920-tól) emigráció 1935: Einstein-Podolsky-

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

ELEKTROMÁGNESES REZGÉSEK. a 11. B-nek

Optika Gröller BMF Kandó MTI

Visszaverődés. Optikai alapfogalmak. Az elektromágneses spektrum. Az anyag és a fény kölcsönhatása. n = c vákuum /c közeg

Speciális relativitás

Elméleti zika 2. Klasszikus elektrodinamika. Bántay Péter. ELTE, Elméleti Fizika tanszék

DR. DEMÉNY ANDRÁS-I)R. EROSTYÁK JÁNOS- DR. SZABÓ GÁBOR-DR. TRÓCSÁNYI ZOLTÁN FIZIKA I. Klasszikus mechanika NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ, BUDAPEST

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

A TANTÁRGY ADATLAPJA

Pósfay Péter. arxiv: [hep-th] Eur. Phys. J. C (2015) 75: 2 PoS(EPS-HEP2015)369

Érettségi témakörök

A hőmérsékleti sugárzás

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

Egy kvantumradír-kísérlet

Termodinamika (Hőtan)

Átírás:

ELTE II.Fizikus 2005/2006 I.félév KISÉRLETI FIZIKA III. Optika-Termodinamika Bevezetés 1. (IX. 13) I. Cél a)induktív (nem deduktív) elıadás Kisérletek alapján az elmélet összefüggések -Kiséletek bemutatása, demonstrálása, elmzése: =tényleges kisérleti demonstráció, =számítógépes animáció, =grafikai bemutatás-elemzés. -Értelmezések, alkalmazások, levezetések b)történeti fejlıdés a fogalmak kialakulása, letisztulása -A XIX sz. fizikája a modern fizika bölcsıje =Optika /Young, Fresnel, Kirchoff, Fizeau, Maxwell, Michelson, / =Hıtan /Carnot, Fourier, Joule, Kelvin, Maxwell, Boltzmann,.../ -Relativitás elmélet és a kvantummechanika elızménye =fénysebesség (mezı elmélet, a fázis- és csoportsebesség, Lorentz transzformáció, ) =energia (/nem erı/, megmaradása, minimalizációs elvek, ) =entrópia (redukált hı, diszkrét sokaságok, a konfiguráció, a véletlen, ) =interferencia (a fázis, a négyzetes világ, a hullámegyenlet, a Fourier transzformáció, ) II. Környezet Elızmények: -Kisérleti fizika II. Elektrodinamika (Tichy G.) - Fogarassy jegyzet Paralell: -Kisérleti fizika III. Hıtan (Kojnok J.) - Tichy-Kojnok jegyzet -Kisérleti fizika III. Optika-termo- gyakorlat (Tasnádi T.) Folytatás: -Klasszikus fizika laboratórium - Havancsák jegyzet -Elméleti fizika II. Elektrodinamika (Patkós A.) - Patkós jegyzet -Kisérleti fizika szigorlat III. Forma -Az elıadások vázlata (tartalma): = http://szft.elte. hu (4-8 oldal) /több is - kevesebb is, mint az elıadás/ -Elıvizsga: írásban ajánlott jegy 1

O.1 Bevezetı, Tartalomjegyzék, Fénysebesség mérések I. Römer, Bradley mérései, O.2 Fénysebesség mérések II. Fizeau, Foucault, Weber-Kohlrausch, Michelson-M. kisérletek. O.3 Fényelméletek I., Snellius-Descartes törvény, Fermat elv, Fázisillesztés, Eikonál egyenlet Fénysugár, fénysebesség, visszaverıdés, törés, leképezések, szivárvány, délibáb, fázisillesztés (Huygenns), Fermat elv (Maxwell) O.4 Fényelméletek II., Snellius-Descartes törvény, Fermat elv átértékelése (Feynman), a leképezés, a fény impulzusának megmaradása (Poynting), a foton impulzusa (Einstein). O.5 Leképezés, leképezı rendszerek és hibáik, Optikai eszközök Newton formula, nagyítás, dioptria, mikroszkóp, távcsı, szferikus aberráció, Weierstrass szerkesztés, asztigmatizmus, színhiba, felbontás. O.6 A fénnyomás, sugárzáselmélet, a törésmutató eredete. A fénnyomás Poynting elmélete, Lebegyev kisérlet, Feynman féle sugárzó dipólusok, a törésmutató mint fáziskésés, a diszperzió sugárzási elmélete. O.7 Fény hullámelmélete I., Interferencia, Elhajlás Fresnel formulák, skalár hullám, síkhullám, gömbhullám, evanescens hullámok, telegráf egyenlet, elhajlás résen, kettıs rés, Kirchoff integrál, Fraunhoffer és Fresnel elhajlás. O.8 Fény hullámelmélete II. Alkalmazások Elhajlás rácson, diffrakció, Bragg reflexió, Newton győrők, Wiener féle állóhullámok, Michelson- és Fabry Perrot interferométerek, antireflexiós rétegek, Abbé elmélete, Fourier optika, felbontás, O.9 Polarizáció, Kettıs törés, Kristályoptika Fresnel törvények, Brewster szög, kettıs törés, a Poynting vektor az extraordinárius sugárban, a Malus törvény, dichroizmus. O.10 Fénysebesség, Diszperzió, Koherencia Lineáris és cirkuláris kettıs törés (kiralitás), Kerr effektus, Faraday forgatás, Pockels effektus, nemlineáris optika, dielektrikum polarizációja, a diszperzió Lorentz modellje, fázis- és csoport sebesség, sebesség illesztés, spektrális eloszlás, koherenciahossz, Einstein-Rupp kisérlet. O.11 Abszorbció, Emisszió, Fényszórás, Fotometria, Foton Elnyelés, visszaverıdés, szórás, feketetest sugárzás, Kirchoff törvény, Stefan-Boltzman törvény, Wien törvény, fotoeffektus, Doppler effekus, elektromágneses tér relativisztikusan, 2

H.1 Történeti áttekintés, Állapothatározók, a 0. fıtétel Sokaság, egyensúly, kölcsönhatás, extenzív-intenzív állapothatározók, hımérséklet, fázis, Gibbs féle fázisszabály, H.2 Hımennyiség, Hıtani folyamatok, az I. fıtétel Hıtágulás, kalorimetria, fajhı, belsı energia, munka, ideális gázok, izobár, izochor, izoterm és adiabatikus folyamat, H.3 Állapotegyenletek, nemkvázisztatikus- és körfolyamatok Entalpia, termodinamikai potenciál, Van der Waals gázok, szilárdtestek, Gay-Lussac kisérlet, Joule Thompson folyamat, H.4 Carnot körfolyamat I., Entrópia, a II. fıtétel S extenzív állapothatározó, rejtett paraméter, T integrál osztó, irreverzibilitás, H.5 Carnot körfolyamat II., a II. fıtétel analitikusan A II. fıtétel és a fundamentális egyenlet, hıerıgépek hatásfoka, Carnot körfolyamat hatásfoka, irreverzibilis folyamatok H.6 Termodinamikai potenciálok, egyensúly feltételei Szabadenergia (F), szabadentalpia (G), kémiai potenciál (µ), Euler egyenlet, Gibbs-Duham összefüggés, Maxwell relációk, H.7 Stabilitási feltételek, fázisátalakulások elmélete, fázisdiagrammok Az entrópia függvény tulajdonságai, összetett rendszerek, reális gázok, elsırendő fázisátalakulások, Maxwell szerkesztés, Claussius- Clapeyron egyenlet, H.8 Folytonos fázisátalakulások, kritikus jelenségek Másodrendő fázisátalakulások, szimmetriasértés, kritikusság, ferromágnesség, Landau elmélet, univerzalitás, skálatörvények, H.9 Alacsony hımérsékletek, a III. fıtétel Gázelegyek, Gibbs féle paradoxon, kémiai reakciók, Nerst tétel, adiabatikus hőtés, H.10 A feketetest sugárzás, a sugárzási tér entrópiája A fénysugárzás termodinamikája, Kirchoff törvény, Wien gondolat, Planck gondolat: a fény is kvantumos, 3

H.11 Kinetikus gázelmélet (az atomi kvantum) Ideális gáz állapotegyenleteinek kinetikus értelmezése, a nyomás és a hımérséklet mikroszkópikus értelmezése, az Avogadro szám, az ekvipartició tétele, H.12 Barometrikus magasságformula, Boltzmann eloszlás Maxwell Boltzmann sebesség eloszlás, Stern kisérlet, H.13 Kanonikus sokaság, Boltzmann statisztika Makroállapot, mikroállapot, termodinamikai valószínőség, entrópia statisztikus értelmezése, H.14 A II. fıtétel statisztikus értelmezése Ekvipartíció tétel statisztikusan, Brown mozgás, ingadozási jelenségek, szilárdtestek fajhıje alacsony hımérsékleten, H.15 Szabad úthossz, Transzport gázokban, Irreverzibilis termodinamika Hıvezetés, diffúzió, belsı súrlódás. Lokális egyensúly fogalma, mérlegegyenletek, entrópia-produkció, a Fick törvények, Einstein összefüggés, direkt és kereszt effektusok, Termofeszültség, Peltier effektus, Kelvin reláció, Onsager relációk, 4

Irodalom Tichy G., Kojnok J.: HİTAN Fogarassy B. : ELEKTRODINAMIKA TYPOTEX Egyetemi jegyzet Ajánlott Irodalom R.Feynman, : Mai Fizika III. (Optika) R.Feynman, : Mai Fizika IV. (Statisztikus mechanika, ) Budó Á. : Kisérleti Fizika I.(Mechanika-Hıtan) Budó Á. : Kisérleti Fizika III. (Optika -Atomfizika) Simonyi K. : A Fizika Kultúrtörténete Kapcsolódó Irodalom A.Nussbaum, : Modern Optika Zsoldos L. : Fizikai Optika Horváth J. : Optika Nagy K. : Elektrodinamika Károlyházi F. : Statisztikus Mechanika 5

FÉNYSEBESSÉG MÉRÉSEK I. 1. G. Galilei (1632) Jupiterholdak óra, hajózás 2. R. Descartes (1637) v>c S.-D. törv. (c ) (lepedı) 3. R. Hooke (? ) v>c (Descartes) 4. F.Fermat (1662) v<c (idı) 5. I. Newton (1672) v>c (gravitáció) 6. C. Huygens (1690) v<c (hullámfront) 7. O. Römer (1675) c=210 000 km/s Jupiter hold 8. Bradley (1728) c=295 000 km/s aberráció 9. Fizeau (1849) c=315 000 km/s fogaskerék 10. Foucault (1851) v= c/n forgó tükör Michelson (1926) pontosság 11. Fizeau (1851) v= c/n + V(1-1/n 2 ) áramló közeg 12. Weber-Kohlrausch (1856) c=1/ ε 0 µ 0 töltés-áram 13. Michelson (1883) c=áll.+1km/s V föld független 14. Bay Z. (1965) javaslat 15. S.I. (1983) c = 299 792.458 km/s (Az (átlátszó) közegbeli fénysebesség: v ) 6

O. Römer (1675) Nap Föld (tél) Jupiter Föld és a holdja (nyár) nyár D f = 300 millió km t ö. = 2 *11.6 min = 1400 sec c=214 300km/s (ma: 2 * 8.3 min 1000 sec) Jupiterhold keringési periódusa évszakfüggı T ker. (t) v föld =30 km/s tavasz tél T tél ker.= 42h 28m 16s = T nyár ker ısz T tavasz ker.=42h 28m 16s +15s T ısz ker. =42h 28m 16s - 15s Jupiterhold keringési periódusa T ker. (ϕ) T ker. T o ±15s T o = 42h 28m 16s=152896s tél tav. nyár ısz tél ϕ ( t ö = T(ϕ) dϕ) (D f. = l e dn ; n=ϕ/t) l v föld = 30 km/s v f tav. c fény ısz v f l tav. T +T c=v f. tav. T -T ısz ısz 2*150000 s 2*15s ct o +l = ct tav. ct o -l = ct ısz 2l = c(t tav. -T ısz )=2 v f. T o (ker) v f 10 000 v f 7

J. Bradley (1728) Aberráció (γ(t)) v föld =30 km/s csillag ε c fény kezdetben fent A távcsı döntése (tavasz) c tavasz a végén lent távcsı tél v γ kompenzálás nyár tg γ = ±v/c ısz tg γ=10-4 [rad]= ±20" ( ± 1mm/10m) /az idımérés pontosabb/ Az aberráció (döntési korrekció) függ a keringési idıtıl γ(t). A távcsıben egy ellipszis fénypontsor látható a csillag képeként a föld keringése során. Netán a föld pályája látszik? Nem mert: a) Transzverzális v és nem r függés van (v r) b) tg ε 10-5 [rad] (8 fényperc /4 fényév csillagtávolságnál) << tg γ 8