Atomfysik, onsdag 13 maj

Med atomfysik brukar man främst avse elektronhöljets fysik. Det betyder att vi betraktar kärnan som en ytterst liten positivt laddad partikel i atomens centrum.
Elektronerna kretsar runt i olika energinivåer (skal, "banor", orbitaler etc.). I varje nivå ryms endast ett visst antal elektroner.
Normalt fylls de innersta nivåerna först. Det betyder 2 elektroner i innersta nivån (K-skalet) etc. som ni känner till från kemin.
Om en atom tillförs energi kan olika saker inträffa.
1) Är energin mycket stor (> c:a 10 eV, olika för olika atomer) kan atomen joniseras, dvs en elektron avlägsnas helt från atomen.
2) Är energin mindre kan en elektron lyftas upp till en högre nivå (för väte exempelvis från nivå 1 till nivå 5). När elektronen befinner sig i denna högre nivå säges atomen vara exciterad. En exciterad atom återgår ganska omgående till ett lägre energitillstånd genom att elektronen "trillar ner" en eller flera nivåer (för väte exempelvis från nivå 5 till nivå 2 och sedan vidare till nivå 1 /grundtillståndet/)
Den energi som frigörs när elektronen "trillar ner" sänds ut från atomen i form av en foton (En foton kan kanske liknas vid ett litet "energipaket" som inte har någon massa och inte kan göra annat än röra sig med "ljusets hastighet" och därmed transportera den energi atomen förlorat.)
Om nivå 5 i väteatomen har energin E(5) och nivå 2 energin E(2) blir fotonens energi
E(foton) = E(5) - E(2).
Denna energi är direkt kopplad till den ljusfrekvens fotonen representerar genom sambandet
E(foton) = h*f, där h är Plancks konstant.
Det går naturligtvis att koppla fotonenergin till ljusvåglängden istället.
Jämför hur jag representerade våglängd, frekvens och fotonenergi för elektromagnetisk strålning med tre tallinjer!
När ni har förstått att elektromagnetisk strålning är en sorts vågor som transporterar energi med hjälp av fotoner har ni kommit en bra bit på vägen!
Våglängden (eller frekvensen eller fotonenergin) avgör vilken sorts elektromagnetisk strålning det rör sig om (radio, IR, "ljus", röntgen etc.)
Förvissa dig om att du t.ex. kan räkna ut frekvens och fotonenergi när du vet våglängden!

När exempelvis ljus passerar genom "mycket smala springor" (vanligen ritsorna i ett gitter) inträffar ljusförstärkning (genom interferens) i vissa riktningar. Vet man avståndet mellan ritsorna (den s.k. gitterkonstanten) och mäter vinkeln till de olika ljusförstärkningarna kan ljusvåglängden beräknas med den s.k. gitterekvationen. Jämför experimentet på lektionen. Då kände vi istället ljusvåglängden (från lasern) och beräknade gitterkonstanten!
Det blir alla gånger ett tentaproblem på det temat :-)

Onsdag 13 maj

Hoppas du tänkt igenom fredagens aktiviteter.
Observera att figuren till ex 32:3 i papprena ni fick ut råkade bli fel. Å andra sidan löste vi det exemplet utförligt på tavlan, så du har korrekt figur vid den lösningen.
Här får du en liten sammanfattning av huvudpunkterna i stråloptiken (Vi hinner inte behandla dessa fenomen vid flera tillfällen, så det är bara att försöka plugga!):

• Vad menas med divergenta, konvergenta resp. parallella ljusstrålar?
  
• Hur sker reflexion av ljusstråler?
  
• Hur mäts infallsvinkel resp. brytningsvinkel och reflexionsvinkel?
  
• När ljus passerar från ett medium till ett annat uppkommer normalt brytning. Brytningens storlek beror på ämnenas brytningsindex. Kontrollera att du förstått hur brytningslagen fungerar!
  
• Linser kan användas för att avbilda föremål. Det fungerar så att linsen skapar en bild av ett föremål. Bilden kan vara reell (visas på skärm), virtuell (ses genom linsen), rättvänd eller uppochnedvänd, förstorad eller förminskad. Genoim att utföra bildkonstruktion får du tydligt klart för diug hur strålarna går genom linsen. Det finns utförligt beskrivet i papprena ni fick hur man gör.
  
• Bildens läge och egenskaper kan även räknas fram med linsformeln.
  
• Linsers styrka ges ofta i dioptrier. Vilket samband gäller mellan dioptritalet och brännvidden?

Glöm inte att förbereda onsdagslektionen genom att studera avsn itten 31 och 32 i kompendiet!

Översiktlig planering, skolperiod 3a

Lektionerna under denna period ägnar vi huvudsakligen åt "modern fysik", d.v.s. atom- och kärnfysik. Vi fokuserar på förståelse av den elektromagnetiska strålningen (som vi introducerade förra perioden) samt spektra och kärnreaktioner (särskilt "radon" och "cesium").
De sista lektionstillfällena kommer vi att ägna åt en bred repetition av hela fysikkursen (så att ni ska vara väl förberedda inför tentamen).
Men tiden är knapp, så viktigast av allt är att hänga med stenhårt från början :-)

De tre fredagspassen inleder vi med teorigenomgång och demonstrationer i F5 och avslutar med laboration i F7.

Översiktligt ser programmet ut som följer:

Fred 8 maj 8.25 - 11.50 F5/F7
Optik. Vad är ljus? Hur gör ljus? Fysikalikalisk optik/stråloptik. Repetition av vågor, elektromagnetisk strålning, Stefan-Boltzmanns strålningslag och Wiens förskjutningslag.
Repetera noga avsnitt 27, 28, 30 i kompendiet.
Laboration: Stråloptik

Onsdag 13 maj 8.25 - 11.50 F5
Spektra och gitterekvationen.
Rutherfords atommodell Bohrs atommodell.
Fotonens energi.
Förbered genom att studera avsnitten 31-32 i kompendiet.

Fred 29 maj 8.25 - 11.50 F5/F7
Introduktion till kärnfysiken, Alfa-, beta- och gammastrålning.
Förbered genom att studera avsnitten 34 i kompendiet.
Laboration: Absorption av gammastrålning i bly.

Onsdag 3 juni 8.25 - 11.50 F5
Kärnreaktioner.
Förbered genom att studera avsnitten 35 i kompendiet.

Fred 5 juni 8.25 - 11.50 F5/F7
Tillämpningar av atom- och kärnfysik.
Förbered genom att studera avsnitten 33 i kompendiet.
Laboration: Gammaspektroskopi.

Onsdag 10 juni 8.25 - 11.50 F5
Sammanfattning av fysikkursen.
Förbered genom att repetera hela kompendiet :-)

Onsdag 17 juni 8.25 - 11.50 F5
Repetition

Onsdag 24 juni 8.25 - 11.50 F5
Repetition

Fredag 26 juni 9.00 - 12.00
Tentamen