FIZIKA 2 UVODNO PREDAVANJE - phy.grf.unizg.hrphy.grf.unizg.hr/media/download_gallery/1 UVOD...
Transcript of FIZIKA 2 UVODNO PREDAVANJE - phy.grf.unizg.hrphy.grf.unizg.hr/media/download_gallery/1 UVOD...
FIZIKA 2 UVODNO PREDAVANJE
Predavanja:
izv. prof.dr. sc. V. Džimbeg-Malčić, dipl. ing. fizike
Seminari, vježbe:
K. Itrić, prof. fizike
2
1. Osnove elektrostatike, električna struja
2. Magnetsko polje, elektromag. indukcija
3. Izmjenična struja, elektromag. valovi
4. Optika:
- geometrijska
- fizikalna (valna i čestična)
5. Fotometrija
6. Fizika boje
Polaganje završnog ispita iz fizike 2
• Preduvjet za polaganje završnog ispita:
• odrađene laboratorijske vježbe (praktikum)
• Preduvjeti za polaganje završnog ispita putem kolokvija (kolokvij 1 i 2):
• odrađene laboratorijske vježbe (praktikum)
• dolazak na predavanja (80%)
• dolazak na seminare (80%) i polaganje kratkih provjera znanja na seminarima
• Kolokvij 1:
osnove elektrostatike, električna struja
magnetsko polje, elektromag. indukcija
izmjenična struja, elektromag. valovi
• Geometrijska optika (ravni dioptri)
• Kolokvij 2:
• Geometrijska optika (sferni dioptri)
• Fizikalna optika
• Fotometrija
Literatura
• P. Kulišić i V. Lopac: Elektromagnetske pojave i struktura tvari, Školska knjiga, Zagreb, 2003.
• 2. V. Lopac i ostali: Riješeni zadaci iz elektromagnetskih pojava i strukture tvari, Školska knjiga, Zagreb, 1992.
• 3. V. Henč-Bartolić i P. Kulišić: Valovi i optika, Školska knjiga, Zagreb, 2004.
• 4. V. Henč-Bartolić i ostali: Riješeni zadaci iz valova i optike, Školska knjiga, Zagreb, 2002.
• 5. V. Mikac-Dadić, V. Džimbeg-Malčić, K. Petric-Maretić i D. Modrić: Vježbe iz fizike 2, Laboratorijske skripte za studente Grafičkog fakulteta, Zagreb, 2002.
dodatna literatura
• R. Krsnik: Fizika 2, udžbenik za 2. razred gimnazije, Školska knjiga, Zagreb, 2005
• N. Brković: Zbirka zadataka iz fizike, LUK doo, Zagreb, 2001
• N. Brković, P. Pećina: Fizika u 24 lekcije, Element doo, Zagreb, 2010
• A. Božić, G. Božić: Fizika na državnoj maturi, Školska knjiga, Zagreb, 2010
• N. Brković: Fizika 3,udžbenik za treći razred gimnazije, LUK doo,2005
4 osnovne sile u prirodi
Malo povijesti • Drevni Grci
• Promatrali električne i magnetske pojave već 700 prije Krista
– Tales iz Mileta uočio da jantar ( na grčkom elektron) natrljan vunenom krpom privlači druge lagane predmete, tj. postaje naelektriziran
– Magnetske sile su otkrivene promatranjem privlačenja željeza i magnetita
Još malo povijesti
• William Gilbert
– 1600: elektriziranje nije ograničeno samo na jantar
• Charles Coulomb
– 1785: pronašao osnovni zakon elektrostatike
• Hans Oersted
– 1820: igla kompasa zakreće se u blizini električnog strujnog kruga (prvi put se povezuje elektricitet i magnetizam)
• Faraday , Amper, Maxwell
– otkrivaju osnovne zakone elektromagnetizma
10
Optika..definicija
Optika, u širem smislu, je dio fizike koji proučava elektromagnetske valove; njihova svojstva i pojave. Elektromagnetski valovi predstavljaju najzastupljeniju skupinu valova u prirodi (radiovalovi, mikrovalovi, toplinsko i ultraljubičasto zračenje, X-zrake..). Optika, u užem smislu, proučava onaj dio elm. zračenja koje djeluje na mrežnicu ljudskog oka stvarajući osjet vida. Taj dio elektromagnetskog zračenja nazivamo svjetlošću koji predstavlja uski interval valnih duljina; od oko 380 nm do 780 nm. Zato možemo reći da je optika znanost o svjetlosti i svjetlosnim pojavama.
11
Karakteristična područja elektromagnetskih valova; vidljiva svjetlost
12
Elektromagnetski spektar; izvori i upotreba
13
14
Što je svjetlost; što je priroda svjetlosti…?
• Prije mnogo vremena…… • Aristotel (384 - 322 pne), starogrčki mislilac,
misli da vidimo svijet šaljući "nešto" iz našeg oka i da se “to” potom reflektira od objekta.
• U Platonovo vrijeme (427 - 347 pne) je bila
poznata refleksija svjetlosti od glatke površine. • Grci (oko 200.) prvi promatraju lom svjetlosti
koji nastaje na granici dvaju transparentnih medija različitog indeksa loma.
15
Priroda svjetlosti
Što sam ja?
Val? Čestica?
16
Isaac Newton 1643 - 1727
Christian Huygens 1629 - 1695
U 17. stoljeću, dva su znanstvenika imala različite stavove o prirodi svjetlosti ... ...
Svjetlost je roj čestica
Ne! Svjetlost je val.
U 20. stoljeću pomirio ih je Einstein
• Svjetlost je i val i čestica (dualna priroda svjetlosti)
• (1879-1955)
17
18
...u geometrijskoj optici:Svjetlost je pravocrtna pojava određene brzine u nekom optičkom sredstvu.
- svjetlost se širi pravocrtno - snopovi su divergentni, paralelni ili konvergentni - brzina svjetlosti u nekom optičkom sredstvu je konstantna
19
....u valnoj optici (fizikalna optika)
Svjetlost je elektromagnetski val, koji predstavlja istodobno širenje električnog,E, i magnetskog polja, H, u prostor. Ta dva polja su međusobno okomita i okomita su na smjer širenja (transverzalni val); slika:
http://www.walter-fendt.de/ph14cr/doubleslit_cr.htm
Brzina elektromagnetskog vala (svjetlosti) c0, u vakuumu iznosi: c0=299 792,458 km/s =3108 ms-1
20
Osnovne karakteristike vala: valna duljina, (m, 1nm=10-9m) perioda, T (s) frekvencija, f ili (s-1, ili Hz) (sjetimo se relacije: c0=*, zašto?)
*c0=s/t=/T= … jednadžba za brzinu kod jednolikog gibanja
duž pravca
grafički prikaz vala
C0, brzina vala u vakuumu
21
u čestičnoj optici (fizikalna optika)
Svjetlost je foton (“čestica”), čija energija je
proporcionalna frekvenciji, f, i naziva se kvant svjetlosti:
E=hf gdje je h Planckova konstanta koja iznosi 6,62610-34Js.
Dokaz za čestičnu prirodu svjetlosti je pojava
fotoelektričnog efekta. Objašnjenje ove pojave a time i
kvantne (čestične) prirode svjetlosti dao je A. Einstein 1905.
godine za što je 1921. dobio Nobelovu nagradu.
22
Intervali valnih duljina, frekvencija i energija za pojedine boje u vidljivom dijelu elektromagnetskog spektra
….ispunimo u tablici vrijednosti za frekvencije i energije koje nedostaju
23
Vidljiva svjetlost (visible light) • Područje frekvencije: (3,8 – 7.9) x 1014 Hz • Područje valnih duljina: (780 – 380) nm • Energije kvanata svjetlosti: (1.57 – 3.27) eV
f
24
Prednost: jednostavnost Geometrijska optika
Model zrake (pravca)
Fizikalna optika
Valni model
Čestični model
Prednost: Boja je opisana potpuno prirodno pomoću valne duljine. Omogućava opis interakcije svjetlosti i materijalnih objekata veličine usporedive s valnom duljinom svjetlosti
Potreban za opis interakcije svjetlosti s individualnim atomima.