Fotonit & hiukkaset Flashcards

(54 cards)

1
Q

mitä kiihtyvässä liikkeessä oleva sähkövaraus säteilee?

A

sähkömagneettista säteilyä

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

lämpösäteily

A

aineen rakenneosaset ovat jatkuvassa värähdysliikkeessä ja säteilevät sen takia sm-säteilyä = lämpösäteily

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

lämpösäteilyn spektri

A

jakauma, kuinka paljon kutakin taajuutta kappaleen lämpösäteilyssä on

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

musta kappale

A

fysikaalinen malli kappaleesta, joka ei heijasta lainkaan sähkömagneettista säteilyä eli kaikki sen lähettämä säteily on sen lämpösäteilyä

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

fotonin energia

A

E = hf

c=fλ

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

planckin kvanttihypoteesti

A

valo kulkee erillisinä energiapaketteina, joita kutsutaan fotoneiksi, joiden enerigia on E =hf

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

sironta

A

säteily tai hiukkaset osuvat johonkin esteeseen ja niiden liikesuunta muuttuu

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

thomsonin sironta

A

valo voi sirota vaihtaen suuntaa, mutta valon taajuus pysyy samana (eli valo siroaa varatusta hiukkasesta menettämättä energiaa)

  • tällaista sirontaa tapahtuu hyvällä tarkkuudella silloin, kun varattuun hiukkaseen osuvan fotonin energia on hyvin pieni
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

comptonin sironta

A

valo siroaa varatusta hiukkasesta ja luovuttaa sille energian
deltaE = h(f1 - f2)

voidaan mallintaa että elektroni voi saada fotonilta tämän verran lisää liike-energiaa

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

fotonin liikemäärä

A

valon liukkaluonteeseen kuuluu, että fotonilla on liikemäärä

p = E / c = h / lambda

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

valosähköinen ilmiö

A

valoa osuu jonkin materiaalin (yleensä metallin) pintaan ja pinnasta irtoaa elektroneja

tämä tapahtuu silloin, jos materiaaliin absorboituvan fotonin energia on suurempi kuin elektronin irrottamiseen tarvittava irrotustyö, jolloin elektroni irtoaa: näitä elektroneja irtoaa yhtä monta kappaletta kuin riittävän suurienergisiä fotoneja absorboituu

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

irrotustyö Wo

A

minimienergia, joka tarvitaan elektronin irrottamiseen materiaalin pinnasta (materiaalille ominainen vakio)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

elektronin saama suurin mahdollinen liike-energia

A

E(kmax) = E(fotoni) - Wo = hf - Wo

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

valosähköisen ilmiön rajataajuus

A

se valon taajuus, jolla elektronit juuri ja juuri irtoavat materiaalin pinnasta eli kaikki fotonin kuluu elektronin irrottamiseen

eli rajataajuudella fotonin energia E = hf on yhtä suuri kuin irrotustyö Wo —>
Wo = hf –> f = Wo / h

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

miten valon (fotonin) taajuus vaikuttaa fotonin energiaan? entä aallonpituuteen?

A

E = hf, eli mitä suurempi taajuus sitä suurempi energia

mitä suurempi taajuus, sitä (c = f*lambda -> lambda = c / f) pienempi aallonpituus (pieni aallonpituus merkitsee korkeaa energiaa!)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

de Broglien lait

A

hiukkasen aaltoluonteeseen liittyvä aallonpituus:
λ = h / p = h / mv

ja

hiukkasen kokonaisenergia
E = hf

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

aaltohiukkasdualismi

A

valo ja hiukkaset käyttäytyvät tietyissä tilanteissa kuten aallot ja tietyissä tilanteissa kuten hiukkaset

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

pysäytysjännite

A

pysäyttää nopeimmankin elektronin
:
W = Ekmax, sähköinen voima tekee työn
W = qU = eU

eli eU = Ekmax

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

rutherfordin koe

A

ohutta kultakalvoa pommitettiin positiivisesti varatuilla alfahiukkasilla (He) -> alfahiukkasten olisi pitänyt läpäistä kultakalvo lähes suuntaansa muuttamatta, mutta kokeissa havaittiin että osa alfahiukkasista muutti suuntaansa merkittävästi ja osa kimposi takaisinpäin; koska alfahiukkanen on positiivisesti varattu, rutherford päätteli että atomin positiivisen varauksen täytyy olla hyvin tiivisti atomin keskiosassa ja elektronien tuli siis olla tämän positiivisen ytimen ympärillä suuremmalla alueella muodostaen ytimen ympärille elektroniverhon

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

kvanttimekaaninen atomimalli

A

kvanttimekaanisessa atomimallissa elektronit ovat positiivista ydintä ympäröivässä tilassa ja niiden energiat voivat olla vain tiettyjä kvantittuneita arvoja; elektronit eivät tässä mallissa ole ympyräradoilla, vaan niiden sijaintia kuvaa tietty todennäköisyysjakauma, joka riippuu niiden energiasta sekä siitä, miten muut elektronit ovat asettuneet

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

nukleonit

A

ytimen hiukkaset eli protonit ja neutronit

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
22
Q

nuklidi

A

= atomin ydin

huom myös, saman alkuaineen atomeja, joilla on eri määrä neutroneja ytimessä kutsutaan tämän alkuaineen isotoopeiksi; tietyn isotoopin ydintä kutsutaan kyseisen isotoopin nuklidiksi

23
Q

massaluku

A

A = protonit + neutronit

24
Q

järjestysluku

A

Z = protonien määrä

25
miksi atomin ydin pysyy kasassa vaikka siellä on protoneja (+), joiden pitäisi hylkiä toisiaan sähkömagneettisen vuorovaikutuksen välityksellä?
nukleonien välinen vahva vuorovaikutus pitää ytimen kasassa; se on vahvempi kuin sähkömagneettinen voima
26
vahva vuorovaikutus
= vahva ydinvoima = pitää ytimen kasassa
27
mitä tarkoitetaan sillä, että atomin sanotaan olevan perustilassa?
tila, jossa elektronit ovat asettuneet kaikki mahdollisimman alhaisille energiatasoille
28
mitä tarkoitetaan sillä, että atomi on virittyneessä tilassa?
tila, jossa yksi tai useampi sen elektroneista on asettunut korkeammalle energiatasolle vaikka jollain matalammalla energiatasolla olisi vielä tilaa
29
miten elektroni voi siirtyä ylemmälle kuorelle eli virittyä?
sen täytyy vastaanottaa juuri oikea määrä, eli kuorien energioiden erotuksen verran, energiaa (tällöin tämän energian antava fotoni absorboituu atomiin ja lakkaa itse olemasta)
30
ionisoituminen
kun atomi vastaanottaa tai menettää elektroneja (tähän tarvittava energia on ionisaatioenergia)
31
voiko atomin viritystila syntyä ionisaation seurauksena? jos voi, miten?
voi: kun atomiin osuva fotoni tai hiukkanen irrottaa yhden alemmilla kuorilla olevan elektronin, syntyvään ioniin jäljelle jäävät elektronit eivät ole alhaisimmilla energiatasoilla --> viritystila
32
mitä käy viritystilan purkautuessa?
atomi emittoi fotonin, jonka energia on täsmälleen yhtä suuri kuin siirtyvän elektronin energianmuutos
33
karakteristinen säteily
eli ominaissäteily ominaissäteilyksi kutsutaan niitä aineen atomeista emittoituvia fotoneja, jotka syntyvät, kun atomissa viritystila purkautuu elektronin siirtyessä ylemmältä energiatasolta alemmalle energiatasolle
34
miten karakteristisen säteilyn eri aallonpituuksia merkitään?
X jonka alaindeksissä y, jossa X on sen kuoren (K, L, M..) kirjain MIHIN elektroni putoaa ja y on (alfa, beeta, gamma...) tarkoittaen sitä, että alfa: elektroni putoaa heti seuraavalta kuorelta beta: elektroni putoaa kahden kuoren päästä jne.
35
absorptiospektri
kertoo, mitä aallonpituuksia (tai taajuuksia) aine absorboi, kun sen atomit virittyvät
36
emissiospektri
kertoo, mitä aallonpituuksia (tai taajuuksia) aine emittoi, kun sen atomien viritystilat purkautuvat (välitilat mahdollisia emissiospektrissä)
37
fluoresenssi
Fluoresenssi on ilmiö, jossa aineen molekyylit absorboivat fotonin ja lyhyen ajan jälkeen emittoivat matalaenergisemmän fotonin, jolla on suurempi aallonpituus. Osa absorboituneen fotonin energiasta kuluu molekyylin vibraatioihin, rotaatioihin ja lämpöön. Tämän takia emittoituneen fotonin energia on pienempi ja aallonpituus suurempi, näkyvän valon aallonpituuden luokkaa. fluoresenssissa viritystilan purkautuminen n. 0.5-2 nanosekunnissa
38
fosforesenssi
ilmiö, jossa fosforoiva aine absorboi sähkömagneettista säteilyä ja emittoi eli säteilee sitten viiveellä pienempienergistä säteilyä. Fosforoiva aine voidaan altistaa esimerkiksi näkyvälle valolle ja siirrettäessä pimeään se hehkuu valoa. Fosforesenssi eroaa fluoresenssista siten, että atomit pysyvät pidempään virittyneinä. Toisin kuin fluoresenssissa, fosforoiva aine emittoi säteilyä jonkin aikaa vielä senkin jälkeen, kun atomin virittymisen aiheuttaja on poistettu.
39
stimuloitu emissio
tapahtuma, jossa elektronin viritystila purkautuu sen seurauksena, että sen kanssa vuorovaikuttaa fotoni, jonka energia on sama kuin viritystilan purkautumisesta vapautuvan fotonin energia
40
röntgenputki
koostuu: tyhjiöputki, jonka päissä anodi (+) ja katodi (-), jotka kytketty korkeaan jännitteeseen U kun katodi kuumenee, siitä irtoaa elektroneja, jotka sähkökenttä kiihdyttää kohti anodia -> anodiin törmätessä elektronit jarruuntuvat nopeasti -> kiihtyvässä liikkeessä olevat varaukselliset hiukkaset säteilevät fotoneja -> jarrutussäteilyä, jonka fotonien suurin energia on sama kuin elektronien saama liike-energia Ekmax = QU = eU -----> Ekmax = hf
41
karakteristinen anodisäteily
kun kiihdytysjännite on riittävän suuri, anodiin osuvien elektronien energia riittää irrottamaan elektroneja anodin atomien alimmilta kuorilta -> ylemmillä kuorilla olevat elektronit putoavat alaspäin ja syntyy karakteristista säteilyä (näkyy spektrissä piikkeinä koska karakteristisen säteilyn aallonpituudet ovat kullekkin aineelle ominaiset, mitatusta spektristä (piikeistä) voidaan tunnistaa, mitä ainetta anodi on
42
röntgensäteilyn aallonpituus
10 pm - 10 nm aallonpituuden fotoneja
43
mitä eroa röntgen ja gammasäteilyllä?
röntgen isompi aallonpituus, ja röntgensäteily on röntgenputkessa syntyvää (elektronien emittoimaa), kun taas gammasäteily on atomin ytimen emittoimaa
44
alkuaineanalyysi (röntgen)
voidaan mitata tutkittavan kohteen emissiospektrista sen karakteristisen säteilyn aallonpituudet (koska karakteristisen säteilyn aallonpituudet ovat kullekkin aineelle ominaiset, mitatusta spektristä (piikeistä) voidaan tunnistaa, mitä ainetta anodi on)
45
röntgenkristallografia
voidaan mitata röntgensäteilyn siroamista tutkittavasta kiteisestä aineesta ja tämän perusteella saadaan tietoa kidehilan ja siinäolevien molekyylien kolmiulotteisesta rakenteesta
46
vetyatomin energia, kun se on kuorella n
En = -13.6eV/n^2
47
spektri
suureen arvojen jakautuminen taajuuden tai aallonpituuden suhteen
48
miksi emissiospektrissä enemmän aallonpituuksia kuin absorptiospektrissä?
absorptiospektrissä näkyvät vain perustilasta viritystiloille siirtymiä vastaavat aallonpituudet (tai taajuudet), mutta emissiospektrissä näkyy myös ne aallonpituudet (tai taajuudet), jotka vastaavat elektronin putoamista ylemmältä viritystilalta perustilan sijaan jollekkin alemalle viritystilalle
49
lymanin sarja
vedyn spektrisarja, kun elektroni putoaa K-kuorelle
50
balmerin sarja
vedyn spektrisarja, kun elektroni putoaa L-kuorelle
51
paschenin sarja
vedyn spektrisarja, kun elektroni putoaa M-kuorelle
52
muistisääntö vedyn spektrisarjan nimille
Lyman Kurotti balmuirin L-kokoista paska Myssyä Lyman -> K Balmer -> L Paschen -> M
53
mikä yhteys atomimassayksiköllä ja moolimassalla?
jos aineen yhden atomin massa on x atomimassayksikköä, sen moolimassa on x g/mol
54
mitä tarkoitetaan kun puhutaan että vetyatomi on virittynyt toiselle viritystilalle?
n = 1 on perustila, n=2 on ensimmäinen viritystila, n=3 on TOINEN viritystila --> tällöin viritystila voi siis purkautua suoraan 3 tasolta 1 tasolle eli perustilaan tai ensin 3->2, ja sitten 2->1 eli kolmea eri aallonpituutta nähtävissä mahdollisesti viritystilan purkauksessa