Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

MODERN FIZIKA DR. HEGYI KÁROLY SZIE Gödöllő Fizika és Folyamatirányítási tanszék

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "MODERN FIZIKA DR. HEGYI KÁROLY SZIE Gödöllő Fizika és Folyamatirányítási tanszék"— Előadás másolata:

1 MODERN FIZIKA DR. HEGYI KÁROLY SZIE Gödöllő Fizika és Folyamatirányítási tanszék

2 KLASSZIKUS FIZIKA G. Galileitől ( ) M. Planckig G. Galileitől M. Planckig MECHANIKA »TÖMEGPONT »PONTRENDSZEREK »MEREV TEST »KONTINUMOK (HIDRODINAMIKA) OPTIKA (FÉNYTAN) »GEOMETRIAI »FIZIKAI (HULLÁM) TERMODINAMIKA (HŐTAN) »FENOMENOLOGIKUS »STATISZTIKUS ELEKTRODINAMIKA (VILLAMOSSÁGTAN) »ELEKTROSZTATIKA »MAGNETOSZTATIKA »ELEKTRODINAMIKA (MAXWELL) gyg(MAXWELLgyg

3 MODERN FIZIKA (1900 -) RELATIVITÁS ELMÉLET KVANTUMFIZIKA ATOMFIZIKA ATOMMAGFIZIKA SZILÁRDTEST FIZIKA KOZMOLÓGIA Titanic Titanic n

4 RELATIVITÁS ELMÉLET SPECIÁLIS »LORENTZ (LORENTZ TRANSZFORMÁCIÓK) »POINCARE »EINSTEIN (1905!)EINSTEIN (1905!) »MINKOWSKI (NÉGYDIMENZIÓS TÉR) »MICHELSON-MORLEY KÍSÉRLET (ÉTER) ÁLTALÁNOS (GRAVITÁCIÓELMÉLET) »EINSTEIN »(EÖTVÖS LORÁND) PARADIGMAVÁLTÁS »TÉR – IDŐ (koordináta rendszertől függő) »TÖMEG (tehetetlen, súlyos) »ANYAG –ENERGIA ( E=mc 2 ) »ERŐ ( ) »Arpi SándorArpi Sándor

5 KVANTUMFIZIKA SPEKTRUM –VONALAS SZÍNKÉP MAGYARÁZATA (BALMER)(BALMER ATOM –AZ ANYAG DISZKRÉT SZERKEZETE (MOLEKULA, ATOM) –PERIÓDUSOS RENDSZER –ELEMI TÖLTÉS (MILLIKEN) –RUTHERFORD KÍSÉRLETRUTHERFORD KÍSÉRLET –ATOMMODELLEK (THOMSON, RUTHERFORD, BOHR, SOMMERFELD) –BOHR-SOMMERFELD MODELL »4 KVANTUMSZÁM (FŐ, MELLÉK, MÁGNESES, SPIN) »PAULI ELV

6 FEKETE TEST SUGÁRZÁS ABSZOLÚT FEKETE TEST ABSZOLÚT FEKETE TEST MINDEN RÁESŐ ELEKTROMÁGNESES SUGÁRZÁST ELNYEL E =hf ENERGIA ADAGOKBAN TÖRTÉNIK AZ ENERGIA CSERE (h---PLANCK ÁLLANDÓ Js --- HATÁSKVANTUM FÉNYKVANTUM (EINSTEIN) FOTOEFFEKTUSFOTOEFFEKTUS (FÉNYELEKTROMOS HATÁS) E kin =hf-W ki 1/2 m e v 2 e =hf-W ki FOTON: E=hf I=h/λ (1 eV=1, J) ( E=hν )

7 ANYAGHULLÁMOK LOUIS DE BROGLIE λ=h/mv HULLÁM – RÉSZECSKE (KORPUSZKULA) KETTŐSSÉG A KÖRÜLMÉNYEKTŐL FÜGG, HOGY AZ ANYAG MELYIK TERMÉSZETE KERÜL ELŐTÉRBE (Fény terjedés vákumban---interferencia)

8 HULLÁMMECHANIKA SCHRÖGINGER egyenletSCHRÖGINGER ΔΨ+8π 2 m/h 2 (E-V) Ψ=0 (stacioner) »ΔΨ=∂ 2 Ψ/ ∂x 2 + ∂ 2 Ψ/ ∂y 2 + ∂ 2 Ψ/ ∂z 2 Ψ(x,y,z) hullámfüggvény Koppenhágai iskola---megtalálási valószínűség MÁTRIXMECHANIKA (HATÁROZATLANSÁGI RELÁCIÓ (pl. Δx Δp x ≥ h =h/2π) HEISENBERG –Neumann János Hilbert térben, hermetikus operátorok

9 ATOMMAGFIZIKA Z--- RENDSZÁM (PROTON) A---TÖMEGSZÁM (PROTON + NEUTRON) IZOTÓP TERMÉSZETES MESTERSÉGES STABIL RADIOAKTÍV (azonos protonszám)

10 RADIOAKTÍV SUGÁRZÁS α He atommagok (+) β elektronok β -, (pozitronok β + ) γ elektromágneses sugárzás »(E– MeV)

11 RADIOAKTÍV BOMLÁSTÖRVÉNY Aktivitás A=dN(t)/dt [A]=Bq (becquerel) »1 Bq= 1 bomlás/másodperc »Nem SI egység Ci (Curie) »1 Ci = 3, Bq

12 dN(t)/dt = - λ N(t) λ --- bomlási állandó [λ] = 1/s N(t)=N 0 e - λ t Radioaktív bomlástörvény

13 T FELEZÉSI IDŐ T fizikai T biológiai T effektív

14 9+4= =6+0 RENDSZÁMOK ÖSSZEGE (TÖLTÉS) TÖMEGSZÁMOK ÖSSZEGE ÁLLANDÓ HIDROGÉN. DEUTÉRIUM TRÍCIUM MAGREAKCIÓK

15 Radiokarbon kormeghatározás: A légkörben folyamatosan keletkezik C-14 a kozmikus sugárzás miatt, és kb. 500 év alatt a földi szénciklus részévé válik, bekerül az élővilágba. A 14 C felvétel és bomlás miatt a természetes fajlagos aktivitás állandósul: 15,3 bomlás perc -1 g -1, Felezési idő: 5668 év

16 TÖMEGDEFEKTUS: ΔM=(Zm p +(A-Z)m n )-M E = ΔM · c 2 Einstein 1 u= 1 ATE= 931 MeV Atomi tömegegység ( C-12 atommag 12–ed része) AZ ATOMMAG KÖTÉSI ENERGIÁJA (SZÉTSZEDJÜK AZ ATOMMAGOT ALKOTÓRÉSZEIRE) FAJLAGOS KÖTÉSI ENERGIA: AZ EGY NUKLEONRA ESŐ KÖTÉSI ENERGIA

17 FAJLAGOS KÖTÉSI ENERGIA FÜGGÉSE A TÖMEGSZÁMTÓL FÚZIÓ MAGHASADÁS KÖNYYŰ MAGOK EGYESÍTÉSE NEHÉZ MAGOK HASADÁSA, HASÍTÁSA

18 MAGHASADÁS: ATOMERŐMŰ: HŐERŐMŰ, MELY A MAGHASADÁSSAL KELETKEZETT HŐT ALAKÍTJA ÁT ELEKTROMOS ENERGIÁVÁ LÁNCREAKCIÓ:

19 TERMÉSZETES URÁN : U-235 HASADÁSNÁL ÁTLAGOSAN 2,47 DB. NEUTRON KELETKEZIK EGY MAG HASADÁSAKOR KB. 200 MeV ENERIA SZABADUL FEL

20 ATOMBOMBA: HASADÁSI MANHATTAN PROJEKT HIROSIMA (URÁN), NAGASAKI (PLUTÓNIUM) TISZTA U-235, KRITIKUS TÖMEG HIDROGÉN-BOMBA: HASADÁSI BOMBÁVAL INDÍTOTT FÚZIÓS BOMBA LÉTEZIK-E SZABÁLYOZOTT MAGHASDÁS ÉS FÚZIÓ? SZILÁRD LEO WIGNER JENŐ TELLER EDE

21 U-235 HASADÁS: LASSÚ NEUTRONOK JOBBAN HASÍTANAK GYORS NEUTRONOK KELETKEZNEK MODERÁTOR (KIS TÖMEGSZÁMÚ) (D 2 O, GRAFIT, H 2 O) PAKSI REAKTOR: VVER-440 VÍZ-VIZES-ENERGETIKAI-REAKTOR A MODERÁTOR ÉS HŰTŐKÖZEG IS VÍZ (H 2 O) Természetben működő önszabályzó reaktor (GABON, OKLO)

22

23 NYOMOTT VIZES (PWR) REAKTOR

24 Primer kör technológiai berendezései Fűtőelem (tabletták —cső — kazetták) Urán-oxid (U-235dúsítás  3,3%) 42 t fémuránra átszámítva Nukleáris robbanás fizikailag kizárva (nincs moderátor→megszűnik a láncreakció) Tartály — hengeres edény — magasság 11,8 m átmérő 3,84 m falvastagság 14 cm Szivattyú — 6 db —7000 m 3 /h Gőzfejlesztő — 6 db

25 Szabályozás: primerkörbe—bór(sav) Szabályozórudakkal 3-szoros biztonságvédelmi filozófia

26 Paksi Atomerőmű VVER-440reaktor –Víz-víz energetikai reaktor—440 MW elektromos Kétkörös— primer→radioaktív szekunderkör→normál hőerőmű turbinával nyomottvizes—a primerkör nagynyomású ( 125bar ) (nem forr a víz) heterogén—a fűtőanyag nem homogén módon van benne elhelyezve Moderátor HűtőközegH 2 O Üzemanyag—enyhén dúsított urán (UO 2 ≈2,5%U-235) szabályozás→bórsavval (primerköri vízbe keverve ) szabályozó rudakkal

27 Biztonsági berendezések Általános elv→3-szoros biztosítás Fő feladat:1.) A reaktor ne legyen szuperkritikus A.) bórsav B.) szabályozórudak 2.) A zónát hűteni kell 6 hűtőkör Áramkimaradás(→akkumulátor) →Dieselgenerátor Csőtörés  fecskendő rendszerek (3x) lokalizációs torony (→gőzlecsapó) A Primerkör hermetikus boxban van Moderátor nélkül  nincs láncreakció Kis szemtanúKis szemtanú amish

28 Sugárzás Dózisfogalmak: –Aktivitás1Bq = 1 bomlás/s (Becquerel)(1Ci=3,7*10 10 Bq) 1 R (Röntgen) 1 cm 3 levegőben: 1 elektrosztatikus egységnyi (3,3* C) töltést ionizál emberi testben: 1 R→ 1 g-ban 9,31*10 -6 J

29 Elnyelt dózis: 1 Gy = 1 J/kg(1 rad=0,01 Gy) (Gray) Biológiai dózis: 1 Sv(Sievert) D (Sv) = RBE · D (Gy) ( 1 rem=0,01 Sv) LD 50/30 →Félhalálos dózis ≈ 5 Sv (energiában egy kávéskanál meleg kávé)

30 A természetes sugárzási háttér Kozmikus sugárzás0,3 mSv/év Földkéreg 238 U, 232 Th, 40 K0,4 mSv/év Levegő 222 Rn0,7 mSv/év Víz, táplálék 14 C, 40 K, 210 Pb0,35 mSv/év Összesen: 1,75 mSv/év Klinikai tünet:1000 mSv Panaszt nem okozó: 250 mSv Röntgenvizsgálat::0,5 – 4 mSv Csernobil:0,5 – 1 mSv

31 Sugárzásdetektorok 1. Magfizikai emulzió (filmdoziméter) 2. Gázionizációs detektorok Fémszáltöltőgázfémburok - +≈1000 V →Egy ion ionlavinát kelt  Geiger-Müller (GM) cső 3. Wilson kamra

32 Szcintillációs detektorok Szcintillátor NaIFotokatód Anód

33 Gázionizációs detektorok Működési elv A anódszál, K katódhenger, T feszültségforrás, R munkaellenállás, M mérőműszer, S szigetelés. K A S T -+ R M

34 SZÍNKÉPELEMZÉS

35 Johann Jacob Balmer ( ) –a H-atom színképvonalainak összefüggése (1885) - 1/λ = R(1/ /n 2 ), n = 3, 4, 5,...

36 Sugárzó izotóp sugárzásának mérése a sugárzás ionizáló hatásán alapul (Geiger-Müller számláló) Ar töltőgáz alkohol-gőz V

37 Szcintillációs detektorok Elvi felépítésSzcintillációs számlálóberendezés

38 Fekete test hőmérsékleti sugárzás

39 Max Karl Ernst Ludwig Planck ( ) –WienPlanckRayleigh-Jeans W

40

41

42

43 Wilhelm Konrad Röntgen ( ) –az UV-nél rövidebb hullámhosszú sugárzás és tulajdonságai (1895) –az első Nobel-díj (1901)

44

45

46

47 Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (1887. – ) Nobel-díjas osztrák fizikus Nobel-díjasosztrák

48 Werner Karl Heisenberg (1901. – 1976.) Nobel-díjas német fizikus, Nobel-díjas németfizikus

49 Galileo Galilei ( olasz természettudós

50 Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858.–1947..) Nobel- díjas német fizikus Nobel- díjasfizikus

51 Albert Einstein (1879.–, ) elméleti fizikus, fizikus

52 Mileva Marić és Albert Einstein

53 James Clerk Maxwell (1831.–1879. ) skót matematikus-fizikus skótmatematikusfizikus

54

55

56

57 FOTOEFFEKTUS ELEKTROMÁGNESES HULLÁMMAL (FÉNNYEL) MEGVILÁGÍTOTT FÉMLEMEZBŐL ELEKTRONOK LÉPNEK KI Foton hfenergiával fémlemez e

58

59


Letölteni ppt "MODERN FIZIKA DR. HEGYI KÁROLY SZIE Gödöllő Fizika és Folyamatirányítási tanszék"

Hasonló előadás


Google Hirdetések