Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

AALLOT JA SÄTEILY - Coggle Diagram

- - - - Ydin koostuu nukleoneista
        
        Neutronit ovat varauksettomia hiukkasia ja niiden määrä saman alkuaineen eri atomien ytimissä voi vaihdella
        
        Protoni on positiivisesti varautunut hiukkanen atomin ytimessä, joka kertoo mistä alkuaineesta on kyse
      - Elektronit ovat negatiivisesti varautuneita
    - - Perusta nykyajan atomimallille
      - Elektroni voi kiertää vain tiettyjä erisäteisiä ympyräratoja pitkin, jotka vastaavat atomin eri energiatiloja
      - Elektroni kiertää pienikokoista, positiivisesti varattua ydintä ympyrärataa pitkin ytimen aiheuttaman sähköisen vetovoiman vaikutuksesta
      - Atomin emittoidessa tai absorboidessa energiakvantin, elektroni siirtyy sallitulta radalta toiselle
      - Kuvaa ainoastaan vedyn atomirakennetta kunnolla
  - - - Pilven tiheys kertoo todennäköisyydestä, että elektroni löydetään sieltä
      - Tiheimpiä alueita kutsutaan orbitaaleiksi ja ne vastaavat Bohrin atomimallin elektroniratoja
  - - - Spektri on epäjatkuva ja koostuu muutamasta erillisestä spektriviivasta
    - - Eri aallonpituus alueet vaihtuvat toisikseen ilman selviä rajoja eli ne muodostavat jatkumon
    - - Aineen viritystilojen purkautuessa syntyy sähkömagneettista säteilyä, joka muodostaa emissiospektrin
    - - Aineen absorboidessa säteilyä syntyy jatkuvaan spektriin tummia viivoja
        
        Saman kaasun absorptionspektrin kaikki viivat ovat kaasun emissiospektrissä mutta kaikki emissiospektrin viivat eivät ole absorptiospektrissä
  - - - Neutroni koostuu kahdesta alaskvarkista ja yhdestä ylöskvarkista
      - Protoni koostuu kahdesta ylöskvarkista ja yhdestä alaskvarkista
  - - - Atomin massa on pienempi kuin sen rakenneosasten massa
      - Δm = atomin rakenneosasten massasta vähennetään atomin massa
      - Ytimen massavajetta vastaavaa energiaa kutsutaan sidosenergiaksi
        
        Sidosenergia lasketaan
        
        Sidososuus b on ytimen sidosenergia yhtä nukleonia kohden ja se voidaan laskea , jossa A = massaluku
  - - - Hajoaminen on radioaktiivista hajoamista
      - Säteily on ydinsäteilyä
    - - Hiukkassäteily
        
        Alfasäteily
        
        Hajoamisen seurauksena ydin emittoi alfahiukkasen
        
        Alfahiukkasen rakenne on sama kuin kuin heliumatomin ytimellä
        
        Hajoamisyhtälö:
        
        Beetasäteily
        
        β- säteily
        
        Ytimessä neutroni muuttuu protoniksi
        
        Ydin emittoi elektronin ja antineutriinon
        
        Hajoamisyhtälö:
        
        β+ säteily
        
        Ytimessä protoni muuttuu neutroniksi
        
        Ydin emittoi positronin ja neutriinon
        
        Hajoamisyhtälö:
        
        Hajoamisessa syntynyt positroni on elektronin antihiukkanen, joka elektronin kohdatessaan yhdistyy eli annihiloituu sen kanssa, jolloin syntyy kaksi gammakvanttia
        
        Syntyy heikon vuorovaikutuksen seurauksena kun ytimen protoni muuttuu neutroniksi tai neutroni protoniksi
        
        Elektroninsieppaus
        
        Atomin järjestysluvun ollessa suuri ydin voi siepata alimmalta kuorelta elektronin, joka reagoi protonin kanssa muodostaen neutronin ja neutriinon
        
        Ydin ottaa vastaan elektronin ja emittoi neutriinon ja gammasäteilyä
        
        Hajoamisyhtälö:
      - Sähkömagneettinen säteily
        
        Ytimen siirtyessä viritystilasta alempaan tai perustilaan se lähettää gammasäteilyä
        
        Gammasäteilyä esiintyy myös alfa- ja beetahajoamisen yhteydessä ja elektroninsieppauksessa
        
        Gammasäteily voi vaikuttaa aineen kanssa kolmella tavalla
        
        Valosähköilmiö
        
        Comptonin ilmiö
        
        Parinmuodotus
        
        säteilyenergiaa muuttuu aineeksi
        
        Kun fotoni on tarpeeksi suurienerginen (1,02 MeV), voi se raskaan ytimen sähkökentässä muuttua elektroniksi ja positroniksi
        
        Osoitus Einsteinin suhteellisuusteorian massan ja energian ekvivalenssista
    - - Alfa- ja beetahajoamisessa
        
        Δm = massavaje eli lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden massojen erotus
        
        Antineutriinon ja neutriinon massat ovat niin pienet, ettei niitä tarvitse huomioida
      - Energian ja liikemäärän säilyminen alfahajoamisessa
        
        Hajoamisenergia on yhtä suuri kuin hajoamistuotteiden liike-energia:
        
        Liikemäärä säilyy:
      - Hajoamisessa syntyneen gammasäteilyn energia voidaan laskea energiatasojen erotusten avulla
    - - Aktiivisuus kertoo hajoamisten määrän sekunnissa
        
        Keskimääräinen aktiivisuus (voidaan käyttää, kun mittausaika on niin lyhyt, että aktiivisten ytimien määrän muutos on pieni ytimien kokonaismäärään verrattuna): , jossa ΔN = ytimien määrän muutos ja yksikkö becquerel (Bq)
        
        Hetkellinen aktiivisuus: , jossa λ = hajoamisvakio
      - Radioaktiivisten ytimien lukumäärä hetkellä t:
      - Radioaktiivisen aineen aktiivisuus hetkellä t:
      - Hajoamisvakio saadaan puoliintumisajasta yhteydellä
  - - - Alfasäteily
      - Beetasäteily
      - Gammasäteily
        
        Gammasäteilyn heikennyslaki: , jossa x = säteilyn kulkema matka väliaineessa, μ = heikennyskerroin, joka saadaan väliaineesta riippuvaisesta puoliintumispaksuudesta d kaavalla
      - Röntgensäteily
- - - - Mekaanista, pitkittäistä aaltoliikettä
        
        Etenee väliaineessa paineaaltoina kuljettaen energiaa
      - Ääniaallon taajuus ja äänen korkeus liittyvät toisiinsa
        
        Suuri taajuus tarkoittaa korkeaa ääntä
      - Väliaineen rakenne vaikuttaa äänen nopeuteen
      - Ääniaalto koostuuu väliaineen jaksollisesti toistuvista painevaihteluista
    - - Ääniaallot ovat liikkuvan äänilähteen edessä tiheämmässä kuin sen jälkeen
      - Liikkuvan äänilähteen etupuolella ääni kuullaan korkeampana kuin sen jälkeen
      - "äänivallin murtuminen": äänilähteen saavuttaessa äänen nopeuden sen lähettämät ääniaallot pakkautuvat päällekkäin ja interferoivat
        
        Lähde kokee hetkellisesti paineiskun, jonka jälkeen kaikki ääniaallot jäävät sen taakse ympyräkartion muotoiseksi muodostelmaksi eli äänikartioksi
      - Laskukaavat
        
        Aaltolähde liikkuu
        
        Havaitsija ja äänilähde etääntyvät toisistaan
        
        Havaitsija ja äänilähde lähestyvät toisiaan
        
        Havaitsija liikkuu
        
        Havaitsija ja äänilähde etääntyvät toisistaan
        
        Havaitsija ja äänilähde lähestyvät toisiaan
    - - Äänen nopeus kaasussa: , on äänen nopeus lämpötilassa ja on äänen nopeus lämpötilassa
    - - Seisova aaltoliike
      - Huojunta
        
        Voimakkuuttaan jaksollisesti muuttuva ääni
        
        Syntyy taajuudeltaan lähellä toisiaan olevien ääniaaltojen interferoidessa
        
        Huojuntataajuus:
    - - Äänen voimakkuutta kuvaavia suureita
        
        Intensiteetti
        
        Kuvaa äänen voimakuutta ja aallon etenemissuuntaa vastaan kohtisuoralle pinnalle tulevan äänen teho pinta-alaa kohti eli
        
        Intensiteetin riippuu etäisyydestä yhtälön mukaan
        
        Riippuvuus johtuu siitä, että äänen mukana kuljettuva energia jakaantuu pallopinnalle, jonka pinta-ala riippuu pallon säteen neliöstä
        
        Intensiteettitaso
        
        Kuvaa äänen havaittua voimakkuutta
        
        Aistitun äänen voimakkuus ei ole suoraan verrannollinen äänen intensiteettiin, vaan kasvaa intensiteetin kasvua hitaammin yhtälön mukaan, havaittu intensiteetti ja kuulokynnys eli intensiteetin vertailutaso
        
        Kuulokynnys: pienin mahdollinen intensiteetti, jonka ihminen voi havaita
      - Ääniaaltojen taajuus liittyy äänen korkeuteen
      - Eri korkuiset eli taajudeltaan erilaiset äänet aisistaan eri voimakkuuksilla
      - Eri korkuisten äänien voimakkuuksien vaihtelua kuvaa äänekkyystaso
      - Melu: kaikki terveydelle haitallinen ja ei-toivottu ääni
      - Ihmisen kuuloalue on noin 20-20 000 Hz
        
        Infraääni: ihmisen kuulotaajuuden alittava ääni
        
        Ultraääni: ihmisen kuulotaajuuden ylittävä ääni
  - - - Liikettä, jossa värähtelijän etäisyys tasapainoasemasta muuttuu jaksollisesti
      - Jaksonaika (värähdysaika) T on värähtelijän edestakaiseen heilahdukseen (värähdykseen) kulunut aika
        
        Harmonisessa liikkeessä olevan, hyvin kevyen jousen varassa värähtelevän kappaleen jaksonaika:
      - Taajuus f on värähdysliikkeen jaksonajan käänteisarvo:
      - Vaimeneva värähtely
        
        Amplitudi pienenee ajan kuluessa
        
        Vaimeneminen aiheutuu värähtelijään vaikuttavista vastusvoimista
        
        Osa värähtelijän mekaanisesta energiasta muuntuu sen itsensä ja ympäristön sisäenergiaksi
      - Ominaistaajuus ja resonanssi
        
        Ominaistaajuus on se taajuus, jolla tasapainosta poikeutettu värähtelijä värähtelee päästessään värähtelemään vapaasti
        
        Resonanssi on tilanne, jossa kappaleen ominaistaajuudella vaikuttava ulkoinen voima saa aikaan kappaleen värähtelyn
        
        Resonanssin takia värähtelijä voi muuttua rakenteeltaan tai rikkoutua
        
        Vätähtelijän ominaistaajuus muuttuu eikä se enää värähtele resonanssissa
        
        Kappaleen sanotaan resonoivan, kun siihen vaikuttaa jaksollinen voima, jonka taajuus on sama tai lähes sama kuin kappaleen ominaistaajuus
        
        Kappaleen rakenne vaikuttaa sen ominaistaajuuksiin
        
        Kappaleella voi olla useita ominaistaajuuksia
  - - - Kun vinosti rajapintaan tuleva tasoaalto heijastuu rajapinnasta, tulokulma ja heijastuskulma ovat yhtäsuuret
    - - Taittumislaki
        
        Aaltojen taittuessa aallon tulokulman ja taitekulman sinien suhde on sama kuin aaltojen nopeuksien suhde sekä aallonpituuksien suhde aineissa eli
      - Aaltoliikkeen suunnan muuttumista rajapinnassa
      - Jos aaltojen etenemisnopeus kasvaa aaltojen mennessä rajapinnan yli (tiheämmästä harvempaan), aallot taittuvat normaalista poispäin
      - Jos aaltojen etenemisnopeus pienenee aaltojen mennessä rajapinnan yli (harvemmasta tiheämpään), aallot taittuvat normaaliin päin
      - Aalto-opillisesti tiheämpi aine: rajapinnan aineista se, jossa aallon etemisnopeus on pienempi
      - Aalto-opillisesti harvempi aine: rajapinnan aineista se, jossa aallonnopeus on suurempi
    - - Voi tapahtua rajapinnassa, kun aalto tulee aalto-opillisesti tiheämmästä aineesta aalto-opillisesti harvempaan aineeseen
  - - - Aaltojen kohtaamisessa syntyvä yhteisvaikutus
      - Superpositioperiaate: interferenssissä syntyvä summa-aalto on kohtaavien aaltojen summa
      - Kahden aallon kohdatessa interferenssi voi olla vahvistava tai heikentävä
        
        Vahvistava: aaltojen huiput kohdakkain, eli aallot samassa vaiheessa
        
        Heikentävä: huippu ja pohja kohdakkain, eli aallot vastakkaisessa vaiheessa
        
        Interferenssin laatuun vaikuttaa aaltojen kulkeman matkan ero eli matkaero
        
        Interferoivat aallot vahvistavat toisiaan eniten silloin, kun niiden matkaero on
        
        Interferoivat aallot heikentävät toisiaan eniten silloin, kun niiden matkaero on
        
        Jos matkaero on jotakin muuta, interferenssi on osittain vahvistava ja osittain heikentävä
    - - Jokainen aaltorintaman piste on uuden alkeisaallon lähde
      - Interferoidessaan alkeisaallot muodostavat uuden aaltorintaman
    - - Aaltojen taipumista niiden kohdatessa esteen
      - Havaitaan kaikilla aaltoliikkeillä
      - Selitetään interferenssin avulla
        
        Esteen tai raon kohdalla värähtelijöinä olevat väliaineen rakenneosaset lähettävät palloaaltoja esteen tai raon reunojen taakse
        
        Näistä alkeisaaltolähteistä lähtevät aallot interferoivat ja synnyttävät raon taakse lähes ympyränmuotoisia aaltorintamia
  - - - Verhokäyrä: ääriasemassa olevien värähtelijöiden muodostama käyrä
      - Solmut: paikallaan pysyvät kohdat, ei värähtelyä
      - Kuvut: suurimmat värähtelyt
    - - Perusvärähtelyssä kielen päissä on solmut ja keskellä kupu
      - Ylävärähtelyissä kielen päissä on solmut ja keskellä enemmän kuin yksi kupu
      - Värähtelyjen määrän kasvaessa kupujen määrä lisääntyy aina yhdellä
      - Perusvärähtelyssä ja ylävärähtelyissä solmuja on aina yksi enemmän kuin kupuja
      - Yläsävelet ovat perussävelen monikertoja (esim. perussävel 440 Hz, yläsävel 880 Hz)
- - - - Suoran fysikaalinen kulmakertoimena Planckin vakio h
      - Suoran ja f-akselin leikkauskohta rajataajuus
        
        Rajataajuus on pienin sähkömagneettisen säteilyn taajuus, jolla elektroni saadaan irtoamaan metallin pinnasta
        
        Säteilyn taajuuden ollessa yhtä suuri kuin rajataajuus koko fotonin energia kuluu elektronin irrottamiseen eikä irronneella elektronilla ole liike-energiaa
        
        Säteilyn taajuuden ollessa rajataajuutta pienempi säteily ei saa aikaan valosähköilmiötä
      - Irrotustyö on suoran jatkeen ja -akselin leikkauskohdan itseisarvo
        
        Irrotustyö on elektronien irrottamiseen tarvittava vähimmäisenergiamäärä
        
        Materiaalille ominainen vakio
  - - - Valo siroaa varatusta hiukkasesta menettämättä energiaa
      - Jos valoa osuu varauksellisiin hiukkasiin, valo voi sirota vaihtaen suuntaa, mutta valon taajuus pysyy samana
      - Tapahtuu hyvällä tarkkuudella silloin, kun varattuun hiukkaseen osuvan fotonin energia on hyvin pieni
  - - - Havainto: fluorisoivalle pinnalle syntyy valolle tyypillinen interferenssikuvio vasta riittävän pitkän ajan kuluttua
      - Käytetään varjostimen sijaan esim. fluoresoivaa pintaa
      - Havainto osoittaa, että valo ei käyttäydy klassisen fysiikan aallon tavoin
    - - Antaa samanlaisia tuloksia kuin valolla
      - Koe osoittaa, että elektroni ei käyttäydy klassisen fysiikan hiukkasen tavoin
        
        Yksittäisillä elektroneilla on aaltojen piirteitä
  - - - Säteilyn liikemäärä:
      - Säteilyn energia:
      - Lait kytkevät yhteen säteilyn aallonpituuden ja taajuuden säteilyn hiukkasten liikemäärään ja energiaan
    - - Hiukkanen ja aalto ovat malleja, joiden avulla selitetään havaittuja ilmiöitä
      - Malli huomioi sekä ilmiöiden aaltomaiset että hiukkasmaiset piirteet
- - - - Valon luonteen poikittaisena aaltoliikkeenä todistaa polarisaatio
        
        Polarisoitumisessa voidaan erottaa eri asteita sen mukaan, kuinka paljon värähtelysuuntia on jäljellä
        
        Osittain polarisoitunut valo: sähkökentän värähtely joissakin suunnissa heikentynyt
        
        Täysin polarisoitunut valo: sähkökenttä värähtelee vain yhteen suuntaan
        
        Polarisaattori päästää lävitseen vain tiettyyn suuntaan värähtelevän valon
        
        Polarisoitumattoman valon sähkö- ja magneettikenttä värähtelee kaikissa kohtisuorissa suunnissa valon etenemissuuntaan nähden
        
        Väliaineessa etenevä valo voi polarisoitua
  - - - Valokuitujen toiminta perustuu tähän
  - - - Valon taitekertoimen riippuvuus valon aallonpituudesta
      - Prismassa näkyvän valon eri aallonpituudet etenevät eri nopeudella, jolloin valkoisesta valosta saadaan eroteltua eri aallonpituudet näkyviin
    - - Ohuissa kalvoissa kalvon etupinnasta ja takapinnasta heijastuneet aallot vahvistavat tai heikentävät toisiaan aallonpituuden ja kalvon paksuuden mukaan, jolloin kalvoon muodostuu värikkäitä kuvioita
      - Vaihesiirto sekä ylä- että alapinnalla
        
        : heijastuneet aallot ovat samassa vaiheessa, joten tapahtuu vahvistava interferenssi
      - Vaihesiirto vain jommalla kummalla pinnalla
        
        : heijastuneet valot ovat vastakkaisessa vaiheessa, joten tapahtuu heikentävä interferenssi
        
        : heijastuneet valot ovat samasssa vaiheessa, joten tapahtuu vahvistava interferenssi
      - Vaihesiirto: valon saapuessa optisesti harvemmasta aineesta optisesti tiheämpään tapahtuu vaihesiirtoa, jolloin aallon vaihe siirtyy puolella aallonpituudella eteenpäin
    - - Esteen aiheuttama valon taipuminen
    - - Valon tulessa kahteen rakoon syntyy kaksi pallomaista aaltorintamaa, jotka interferoivat keskenään muodostaen pistemäisen kuvion, jossa pisteet ovat intensiteettimaksimeja
      - Intensiteettimaksimin synnyn ehto:
    - - Levy, jossa on yhdensuuntaisia toisistaan yhtä etäällä olevia rakoja tai uurteita
      - Syntyy samanlainen kuvio kuin kaksoisraoista
      - Hilan intensiteettimaksimeille voimassa yhtälö , jossa d = hilavakio eli uurteiden välimatka
      - Hilan diffraktio voidaan selittää Huygensin periaatteella