1 / 163

Atomfizika

Atomfizika. Mottó: „Őrült beszéd, de van benne rendszer…” ( Shakespeare: Hamlet ). Az atom fogalom fejlődése Az atom görög szó, jelentése: oszthatatlan. Demokritosz ( i.e. 460 – 370 ): - Az atomisták vezetője - Az anyag nagyszámú, parányi, tovább már nem osztható részecskékből áll.

rafal
Download Presentation

Atomfizika

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Atomfizika

  2. Mottó: „Őrült beszéd, de van benne rendszer…” ( Shakespeare: Hamlet )

  3. Az atom fogalom fejlődéseAz atom görög szó, jelentése: oszthatatlan. • Demokritosz ( i.e. 460 – 370 ): • - Az atomisták vezetője • - Az anyag nagyszámú, parányi, • tovább már nem osztható részecskékből áll. • - Természetfilozófiai elmélet • XVIII. század: • D. Bernoulli ( svájci ) és Lomonoszov ( orosz ) kémikusok: A hőtani jelenségeket az atomok mozgásával hozták kapcsolatba • Ez már természettudományos hipotézis.

  4. Kémia: • • 1801. P. Proust (francia ) • Állandó súlyviszonyok törvénye: egy kémiai vegyületben az alkotórészeknek, illetve elemeknek a súlyviszonya szigorúan állandó. • • 1808. J. Dalton ( angol ) • Többszörös súlyviszonyok törvénye: ha két elem ( pl. A és B ) többféle súlyviszony szerint alkot vegyületet akkor az egyik elemnek azok a mennyiségei, amelyek a másik elemnek azonos súlyú mennyiségével egyesülnek, úgy viszonyulnak egymáshoz, mint a kis egész számok. Pl. a nitrogén ( N ) és az oxigén ( O ) által alkotott N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5 vegyületekben az egy súlyrész nitrogénre jutó oxigén súlya úgy aránylik egymáshoz, mint 1:2:3:4:5. • • 1808. J. L. Gay-Lussac( francia ): gáztörvény • 1811. A. Avogadro( olasz ) : NA = 6 · 1023

  5. Fizika • 1827. R. Brown( skót ): Brown-féle mozgás • A XIX. század közepe: • R. Clausius( német ), J. Maxwell( skót )ésL. Boltzmann( osztrák ) • Kinetikus gázelmélet: a gáz nagyszámú részecskékből áll, amelyek rendszertelenül, igen nagy sebességgel végzik mozgásukat, miközben ütköznek egymással, és az őket bezáró edény falával. Mozgásukat a klasszikus mechanika törvényei szerint végzik, de érvényesek valószínűségi illetve statisztikai jellegű meggondolások, illetve törvények is. • 1869. D. I. Mengyelejev( orosz ) • A növekvő atomsúly szerint rendszerezett elemek bizonyos kémiai és fizikai tulajdonságai szakaszosan ismétlődnek. Ezután létrehozta az atomok periódusos rendszerét.

  6. Az atomszerkezet megismerése: Előzmény: 1859. J. Plücker( német ): felfedezi katódsugarakat A fizika négy „aranyéve”: 1895. W. C. Röntgen ( német ): X-ray felfedezése ( N. 1901. – az első Nobel-díj )1896. H. A. Becquerel, Marie Curie, Pierre Curie( franciák ): radioaktivitás, radioaktív sugárzás felfedezése ( N. 1903. ) 1897. J. J. Thomson( angol ): Az e- felfedezése ( N. 1906. ) 1898. Marie Curie( lengyel-francia ): A rádium felfedezése ( N. 1911. kémiai )

  7. 1904. J. J. Thomson: „Mazsolás puding modell” (≈ 10-10 méter)

  8. 1909. (Sir) E. Rutherford ( angol ): aranyfüst fóliát bombázott α részecskékkel, s nagyfokú eltérülést tapasztalt Atommag felfedezése: nucleus ( r ≈ 10 -14 m)

  9. 1911. E. Rutherford: bolygók + Nap ≈ atommag + elektronok  elektrodinamika

  10. 1913. Niels Bohr ( dán ): a ma is érvényes atommodell posztulátumai:·        Az elektronok a mag körül meghatározott pályán mozognak s eközben nem sugároznak, s így energiájuk a mozgás során változatlan.·        Minden diszkrét sorozatot képező E1, E2,… energia állapothoz más-más sugarú pálya tartozik.·        Gerjesztéskor az elektronok nagyobb sugarú pályára ugranak, amihez a szükséges energiát a a két energiaállapot közötti energiakülönbség szabja meg, a Bohr-féle frekvenciafeltétel segítségével:·       Ha nagyobb energiájú állapotból visszalép az elektron kevésbé gerjesztett állapotba, akkor az atom a Bohr-féle frekvenciafeltétellel megadott energiájú fotont sugároz ki. 1920. E. Rutherford: a proton felfedezése ( protosz = ős, ősi )

  11. A „legújabb” vívmányok: 1927. W. Heisenberg ( német ) : kvantummechanika megalkotása ( N. 1932. 1933. ) 1931. W. Pauli ( osztrák ) : neutrinohipotézis ( N. 1945. ) 1932. J. Chadwick ( angol ) : neutron felfedezése ( N. 1935. ) 1934. március 12. Szilárd Leó szabadalmaztatja a magfizikai láncreakció elméletét 1938. Otto Hahn és Fritz Strassman ( németek ) : a maghasadás felfedezése ( N. 1944. ) 1942. december 2. Chicago. E. Fermi ( olasz ) és Szilárd Leó : Az első magfizikai láncreakció megvalósítása 1944. Hevesy György: radioizotópos nyomkövetés

  12. 1945. augusztus 6. Hirosima „Little boy” 1945. augusztus 9. Nagasaki „Fat man” 1954. június 27. Obnyinszk.Beindul a világ első atomerőműve 1971. Gábor Dénes: holográfia 1971. M. Gell-Mann ( amerikai ): kvarkhipotézis 1986. április 26. Csernobili reaktorbaleset 1995. A top-kvark felfedezése

  13. Magyar Nobel díjasaink • 1905. Lénárd Fülöp • 1914. Bárány Róbert • 1925. Zsigmondy Richard • 1937. Szent-Györgyi Albert • 1944. Hevesy György • 1961. Békésy György • 1963. Wigner Jenő • 1971. Gábor Dénes • 1976. Milton Friedman • 1976. Carleton Gajdusek • 1986. Polányi János • 1986. Wiesel Elie • 1994. Harsányi János • 1994. Oláh György • 2002. Kertész Imre • 2004. Herskó Ferenc

  14. 1905. Lénárd Fülöp Fizikai Nobel-díj „a katódsugarakkal kapcsolatos vizsgálataiért”

  15. 1914. Bárány Róbert Orvosi Nobel-díj „az egyensúlyszerv fiziológiájával és kór-tanával kapcsolatos munkáiért”

  16. 1925. Zsigmondy Richard Adolf Kémiai Nobel-díj „a kolloid oldatok heterogén természetének magyarázatáért, és a kutatásai során alkalmazott, a modern kolloidkémiában alapvető jelentőségű módszereiért" (az ultramikroszkóp felfedezéséért)

  17. 1937. Szent-Györgyi Albert Orvosi Nobel-díj „a biológiai égés-folyamatok terén, különösen a C-vitamin vonatkozásában tett felfedezéseiért”

  18. 1944. Hevesy György Kémiai Nobel-díj „a kémiai folyamatok kutatása során az izotópok indikátorként való alkal-mazásáért” azaz a radio-izotópos nyomkövetés mód-szerének kidolgozásáért

  19. 1961. Békésy György Orvosi Nobel-díj „a fül csigájában létrejövő ingerületek fizikai mechanizmusának a felfedezéséért”

  20. 1963. Wigner Jenő Fizikai Nobel-díj „az atommagok és az elemi részek elméletének fejlesztéséért, kivált az alapvető szimmetria-elvek felfedezéséért és alkal-mazásáért” azaz a kvantummechanika törvényeinek atommagokra történő átírásáért

  21. 1971. Gábor Dénes Fizikai Nobel-díj „a holográfiai módszer felfedezéséért és a fejlesz-téséhez való hozzájárulásá-ért”

  22. 1976. Milton Friedman Közgazdasági Nobel-díj „ a fogyasztói analízis, a pénzügy történet és pénzügy elmélet területén elért eredményeiért”

  23. 1976. Carleton Gajdusek Orvosi Nobel-díj „a fertőző betegségek eredetével és terjedésével kapcsolatos új módszerek felfedezéséért”

  24. 1986. Polányi János Kémiai Nobel-díj „az elemi kémiai folyamatok dinamikájával kapcsolatos felfedezéseiért” azaz a molekulák energia-állapotának kémiai reakciók során bekövetkező változásai-nak vizsgálataiért

  25. 1986. Wiesel Elie Béke Nobel-díj „egyik legfontosabb vezéralak és szellemi vezető azokban az időkben, amikor az erőszak, az elnyomás és a fajgyűlölet rányomta bélyegét a világ arculatára”

  26. 1994. Harsányi János Közgazdasági Nobel-díj „a korlátozott vagy nem teljes információjú játékok elméletéért” azaz a szovjet-amerikai leszerelési tárgyalások eredményes előkészítésé-ben nyújtott munkásságá-ért.

  27. 1994. Oláh György Kémiai Nobel-díj „a karbokationok kémiájában elért alapvető eredményeiért” azaz az ólommentes benzin felfedezéséhez vezető kutatá-sokért

  28. 2002. Kertész Imre Irodalmi Nobel-díj „egy írói munkásságért, amely az egyén sérülékeny tapasztalatának szószólója a történelem barbár önkényével szemben”

  29. 2004. Herskó Ferenc Kémiai Nobel-díj „a sejtek egyik legfontosabb ciklikus folyamatának, a fehérjék lebontási mechanizmusának a felfedezéséért”

  30. A „marslakók” legendája, avagy „ Hát Kármán Tódornak mégis eljárt a szája!” Franklin D. Roosevelt - Szilárd Leó Harry Truman - Kármán Tódor Dwight Eisenhower - Neumann János Richard Nixon - Neumann Marina Jimmy Carter – Kemény János Ronald Reagen – Teller Ede

  31. A kvantummechanika születése A XIX.század végeletisztult fizika 1876. Max Planckaz izzó testek üregeiből kilépő elektromágneses sugárzás energiájának a frekvenciafüggését vizsgálta.

  32. Albert Einstein ( N. 1921. ) a hűtéskor bekövetkező mólhő csökkenésből arra következtetett, hogy a kristály egy-egy atomjának az energiája nem választható akármilyen kicsi értéknek. Planck és Einstein: az elektromágneses sugárzások, valamint a kristályok az energiát kicsi, nullától különböző energiaadagokban ( ún. kvantumokban) adják át egymásnak. Megszületett a kvantummechanika Newton: „A természet nem csinál ugrásokat”

  33. Az elektron töltése és tömege I. Az elektron görög szó, jelentése borostyánkő. Az elektromos töltés kvantumos természetét, azaz az elemi töltést az elektrolízis Faraday-féle törvényeinek vizsgálata során fedezték fel: Mérhető az áramerősség ( I ), az idő ( t ) és a kivált anyag tömegéből következtethetünk a kivált ionok számára ( N ), így a kivált ionok töltése számolható. A mérések alapján minden ion töltése e = 1,6·10-19 C-nak vagy annak egész számú többszörösének adódott.

  34. Az elektrolízis

  35. „Ha elfogadjuk az elemek atomjainak létezését, akkor elkerülhetetlenül arra a következtetésre jutunk, hogy az elektromosság – mégpedig mind a pozitív, mind a negatív elektromosság – meghatározott elemi részekből áll, amelyek az elektromosság atomjainak tekinthetők.” ( H. Helmholtz 1881. )

  36. II.Joseph John Thomson ( N. 1906. ) Katódsugárcsővel végzett mérései során, a katódról kilépő sugarakat elektromos illetve mágneses mezővel próbálta eltéríteni.

  37. J. J. Thomson ( 1897. ) megállapította, hogy a katódsugarakban a katód anyagától függetlenül mindig azonos részecskék lépnek ki, melyek negatív elektromos töltést hordoznak és elektromos ill. mágneses mezőben is eltéríthetők.

  38. A körmozgás dinamikai feltétele: Az energiamegmaradás törvénye: A két egyenletből kifejezhető a részecske fajlagos töltése: Ezt a részecskét nevezzük elektronnak.

  39. III. R. A. Millikan( amerikai ) ( N. 1923. ) Kondenzátorlemezek közé 10-7 – 10-8 m átmérőjű olajcseppeket porlasztott, amelyek a dörzsölődéstől feltöltődtek. A feltöltött olajcseppekre már hatott a kondenzátorlemezek közötti elektromos mező. A lemezek közötti U feszültséget beállítva elérte, hogy a cseppekre ható erők kiegyenlítsék egymást. Ebből az egyenletből a csepp töltését számolni tudta. Minden olajcsepp töltése 1,6·10-19 C-nak ( = elemi töltés ) vagy annak egész számú többszörösének adódott.

  40. Az elektron töltéséből és a fajlagos töltéséből kiszámítható az elektron tömege: Tehát a felfedezett új részecske, az elektron adatai: Az elektron az elemi töltésnek a legkisebb tömegű hordozója, oszthatatlan egység.

  41. 1895. W. C. Röntgen ( N. 1901.) Gyors elektronok lefékezésekor olyan sugárzás tapasztalt, amely sem elektromos, sem mágneses mezőben nem terül el, s a fényérzékeny lemezt megfeketítette. Mivel a nagyobb rendszámú elemek ( pl. Ca ) jobban elnyelik a sugárzást, mint a kisebb rendszámú elemek ( pl. H, O ), így a csontok másképpen nyelik el a sugárzást, mint a hússzövet. Emiatt a röntgen sugárzást leginkább az orvosi diagnosztikában használják. ( Nagy E-jú a sugárzás, ezért ionizál !!! ).

  42. A röntgensugarak közegbeli gyengülése: ( divergencia, szóródás, abszorpció ) • Koherens szóródás:  állandó és csak az irány változik. ( 0 – 30 keV ) • Compton szórás: ( A. Compton N. 1927. ) a röntgenfoton lazán kötött elektronnal ütközik, így lágyul a sugárzás ( E csökken ), és az elektron ionizál. ( > 30 keV ) • Fotoelektromos effektus: a röntgenfoton a teljes energiáját átadja egy belső elektronnak, így az elektron ionizál. ( 0 – 30 keV ) • Párképződés: a kemény röntgenfoton az atommaggal kerül kölcsönhatásba, így elektron + pozitron pár keletkezik, s ezután jön létre az ionizáció. ( > 1 Mev )

  43. A fény 1. XVII. század: Huygens, Fresnel, Newton.       - olajfolt szivárvány => interferencia - optikai rés vagy rács => elhajlás Ezek a jelenségek arra mutatnak, hogy a fény elektromágneses hullám. Maxwell ( 1862. ) egyenletekkel írta le az elektromágneses mezőt. 2. Az újabb problémákat azonban hullámtulajdonságokkal megmagyarázni nem lehetett: - hőmérséklet sugárzás (fekete test sugárzás) ε = h· - 500 WATT-os csillár 500 WATT-os kvarclámpa eltérő biológiai hatás 500 WATT-os röntgencső        - 1964. A. Penzias és R. Wilson ( N. 1978. ) A Tokiói Olimpia televíziós közvetítése kapcsán felfedezik a kozmikus háttérsugárzás kvantumos természetét. (  2,7 K hőmérsékletű fekete test )

  44. 1888. A. Sztoljetov ( orosz ) és W. Hallwachs ( német ) Nagy frekvenciájú fény hatására a negatív töltésű Zn lemezt elektronok hagyják el => a lemez pillanatszerűen elveszíti negatív töltését. Ez a jelenség a fényelektromos hatás vagy fotoeffektus.  nagy frekvenciájú fény

More Related