E=mc2
Forum de discutii libere
Subiecte din
Stiinta - Filosofie-Religie
Prezentari de subiecte tangentiale
Paranormal - Astrologie - Minuni geografice
Sfaturi practice
Meditatii online pentru bacalaureat
|
Lista Forumurilor Pe Tematici
|
E=mc2 | Inregistrare | Login
POZE E=MC2
Nu sunteti logat.
|
Nou pe simpatie:
Popa Bianca Profile
 | Femeie
25 ani
Valcea
cauta Barbat
25 - 63 ani |
|
mnovicov
Administrator
 Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
Electrostatica
Electrizarea corpurilor, cunoscuta inca din antichitate, este un proces prin care se transfera, prin frecare, electroni de la un corp la altul. Acest proces poate sa electrizeze picaturile de ulei in timp ce este privita la microscop. Poate fi folosit si pentru detectarea si masurarea intensitatii luminoase.
Efectul termoelectronic consta in emisia de electroni din corpurile incalzite la incandescenta. Fenomenul este prezent in toate becurile electrice cu incandescenta si este utilizat in tuburile electronice din aparatele de radio si T.V.
Radioactivitatea. Exista unele substante, denumite radioactive care emit radiatii invizibile, dar capabile sa innegreasca hartia fotografica sau sa ionizeze aerul prin care trece radiatia. S-a dovedit ca aceste radiatii nu sunt omogene fiind compuse din asa-numitele radiatii a,b si g. Cercetarile au dovedit ca radiatiile a sunt incarcate cu doua sarcini electrice elementare pozitive si ca au masa atomica 4,ceea ce le dezvaluie natura: ioni de heliu dublu ionizati. Radiatia ß este formata din electroni rapizi. Radiatia g nu este deviata de campurile electrice si magnetice; ea este neutra din punct de vedere electric si este de natura electromagnetica (ca si lumina).
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
Fenomene electrostatice in atmosfera
14.2KB
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
Inventia pilei
EXPERIENTELE LUI GALVANI
In 1970, Luigi Galvani (1737-1798) a facut o observatie imtamplatoare pe care a publicat-o de-abia in 1791 in memoriul De viribus electricitatis in motu musculari.
"Dupa ce am disecat si preparat o broasca, am pus-o pe o masa pe care se gasea, la o oarecare distanta, o masina electrica. Din intamplare, unul dintre asistentii mei a atins cu varful scalpelului nervul crural intern al broastei: imediat muschii membrelor au fost agitati de convulsii violente." Unui alt asistent "i s-a parut ca a observat in acelasi moment cum din conductorul masinii a tasnit o scanteie. Eu eram ocupat atunci cu altceva, dar cand mi s-a atras atentia asupra acestui fapt, dorii mult sa incerc eu insumi experienta si sa-i descopar principalul ascuns."
Deci Galvani si-a dat seama imediat ca fusese o descoperire importanta. Descoperise un detector extrem de sensibil la curenti, sau la descarcari electrice, al caror studiu era inca defectuos; acest detector urma sa-i dezvaluie curand un mod de producere a electricitatii (in afara frecarii si a influenteielectrostatice, cunoascute pe atunci). El s-a apucat imediat sa varieze conditiile experimentale.
Intr-o zi bantuita de furtuna, el a constatat ca electricitatea atmosferica putea produce aceleasi efecte ca si masina sa. Pe vreme linistita nu a putut observa nici un fenomen, pana intr-o zi, cand, dupa ce fixase in maduva spinarii unei broaste un carlig de cupru, a inchis circuitul agatand carligul de un grilaj de fier: spasmele au aparut in aceeasi clipa.
La inceput, Galvani a atribuit aceste efecte, destul de usor de reprodus, variatiilor starii electrice a atmosferei "fiindca este destul de usor ca atunci cand facem experiente sa ne inselam si sa ne inchipuim ca vedem ceea ce dorim sa vedem."
"Am adus atunci animalul intr-o camera inchisa si l-am pus pe o placa de fier. Cand am atins placa cu carligul de cupru fixat in maduva spinarii, am observat aceleasi contractii spasmodice ca si mai inainte. Am incercat si cu alte metale si am obtinut acelasi rezultat, mai mult sau mai putin violent. Nu se producea nici un efect atunci cand se foloseau materiale neconductoare. Acest fapt, destul de surprinzator, m-a facut sa banuiesc ca electricitatea era inerenta animalului, banuiala care mi-a fost confirmata cand am observat ca un fel de circuit nervos foarte fin (asemanator cu circuitul electric al buteliei de Leyda) se inchide intre nervi si muschi atunci cand se produc contractiile."
Galvani s-a preocupat toata viata lui de teoria electricitatii animale si de comparatia cu butelia Leyda, nervul fiind armatura interna, iar muschiul armatura externa.
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
INTERVENTIA LUI VOLTA
Pe vremea aceea, Alessandro Volta (1745-1827) era, inca din 1779, profesor la Universitatea din Palvia. El descoperise in 1771 electroforul, prima masina electrica cu influenta - mai comoda din multe puncte de vedere decat masinile cu frecare - care i-a dat posibilitatea atat lui, cat si contemporanilor lui, sa faca numeroase experiente noi. In 1781, Volta construise un electrometru sensibil cu fire de pai, care nu era decat o perfectionare a unui aparat al lui Dufay si care a fost transformat, la randul lui, in 1787, de Bennet, intr-un electrometru cu foite de aur. In 1782, dupa ce a subtiat la extrem lama izolanta a electroforului, transormand-o intr-un simplu strat de lac care acoperea o placa metalica, Volta si-a realizat "condensatorul" sau. Cuvantul - devenit clasic - ii aprtine lui, insa aparatul nu se deosebeste in principiu de placa de sticla a lui Franklin. Cu ajutorul acestui condensator asociat cu un electrometru, Volta urma sa puna mai tarziu in evidenta, in fine, eudiometrul, cu ajutorul caruia s-a facut sinteza apei prin scantei.
In 1792, Volta intelege importanta descoperirii lui Galvani, ii reface experientele si ii accepta teoria. Precizand observatiile facute in 1754 de elvetianul Sulzer, el observa, in 1793, ca daca se pune limba intre doua rondele metalice de natura diferita, legate printr-un fir metalic, se simte o senzatie acida sau alcalina (dupa ordinea celor doua metale) si ca senzatiile sunt aceleasi daca se pune limba pe un conductor care comunica cu polul negativ sau pozitiv al unei masini electrice. Aceste experiente foarte simple i-au permis sa schiteze o clasificare "electrica" a metalelor.
Toate acestea l-au determinat ca la sfarsitul anului 1793 sa respinga complet teoria "electricitatii animale" a lui Galvani. El demonstreaza ca muschii broastei nu se contracta daca "arcul" care inchide circuitul este construit dintr-un singur metal bine recopt.
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
PRIMA PILA ELECTRICA
Expresia cea mai clara a ideilor pe care le avea Volta, cu putin inainte de inventarea pilei, o gasim intr-o scrisoare adresata lui Green, scrisa in 1796:
"Atingerea diferitilor conductori, in special metalici..., pe care i-as numi conductori uscati, sau de prima categorie, cu conductorii umezi, sau de categoria a doua, provoaca fluidul electric si ii imprima un anumit impuls, sau o anumita incitare. N-am posibilitatea sa explic deocamdata cum de se-ntampla acest lucru, dar este de ajuns ca avem de-a face cu un fapt, si inca un fapt general. Aceasta incitare - fie ea ca o atractie, o repulsie sau un impuls oarecare - este variata si inegala atat in raport cu diferenta dintre metale, cat si cu diferitii conductori umezi... In felul acesta, ori de cate ori se asaza intr-un sir complet de conductori fie un conductor de a doua categorie intre cei doi conductori de categoria intai, diferiti intre ei, fie un conductor din prima categorie intre doi conductori din a doua categorie de asemenea diferiti intre ei, se stabileste - la dreapta sau la stanga, dupa forta predominanta - un curent electric sau o circulatie a acestui fluid, care nu inceteaza decat rupand sirul si care se restabileste imediat, de fiecare dat cand sirul este refacut."
Principiul nu putea fi degajat mai limpede, insa efectele observate continuau sa ramana reduse: muschii de broasca si senzatia gustului pe limba erau deocamdata detectorii cei mai folositi. In acelasi an insa, in 1796, Fabbroni din Florenta observa ca daca se scufunda in apa doua lame din metale diferite care se ating intre ele, atunci una din ele - zincul de exemplu - se oxideaza. El a inteles ca intre cele doua fenomene, electric si chimic, trebuia sa existe o legatura.
La inceputul anului 1800, Volta si-a inventat pila. Intensitatea fenomenelor observate devenea sperctaculoasa si urma sa atraga atentia lumii intregi. Prima publicare a descoperirii sale a fost facuta intr-o scrisoare adresata in martie 1800 lui Sir Joseph Bancks, presedintele lui Royal Society. Se stie ca aparatul lui era o pila din perechi de discuri zinc-cupru in contact direct, fiecare pereche fiind separata de urmatoarea prin carton umed.
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
Laserul si Aplicatiile lui
Dispozitivul cu denumirea de LASER (obtinuta din reunirea imitialelor cuvintelor Light Amplification by Stimulated Emision of Radiation: amplificare de lumina prin emisie simulata de radiatie) este sursa care realizeaza emisia unei radiatii I.R. vizibile sau U.V. de cea mai mare monocromaticitate posibila.
Sa consideram o multime de atomi de sisteme cuantice care pentru simplificare, presupunem ca au doar doua nivele de energie. Toti atomii fiind identici, au aceeasi distanta intre cele doua nivele de energie (DE). Presupunem de asemenea pentru inceput ca toti atomii se gasesc in stare fundamentala. Inexistenta atomilor pe starea superioara face ca la o iradiere cu radiatia de rezonanata (perturbare) n=1/h*DE sa se petreaca numai tranzitii de jos in sus. Rezulta o absorbtie de energie, fasciculul ce strabate aceasta colectie de atomi va iesi atenuat. Daca am presupune ca am reusit sa ducem toti (sau cel putin majoritatea atomilor) pe nivelul superior, atunci radiatia incidenta, de frecventa de rezonanta, va determina tranzitii stimulate, de sus in jos. Va rezulta astfel un fascicul de radiatie mai intens decat cel incident. Obtinem astfel un fenomen de amplificare a radiatiei.
Problema cheie este deci realizarea situatiei in care in starea superioara sa se gaseasca un numar mai mare de atomi decat in starea inferioara. Aceasta corespunde unei situatii de neechilibru si deci nu poate sa persiste decat daca se consuma energie pentru mentinerea ei. Procesul prin care se realizeaza aceasta situatie de neechilibru (denumita si inversiune de populatie - inversiune a numarului de atomi, dintr-un ansamblu de atomi identici, care se gasesc intr-o stare determinata de energie) se numeste pompaj. Am putea compara procesul de pompaj cu procesul chimic dintr-o pila electrica, care mentine o stare de dezechilibru prin continua separare a purtatorilor de sarcina electrica din interiorul ei.
Dezvoltand analogia, putem spune ca mentinerea unei tensiuni constante la bornele pilei se realizeaza doar daca "viteza de separare" a purtatorilor din pila este mai mare ca viteza de revenire a lor prin circuitul exterior. La fel si aici, procesul de pompare va trebui sa fie mult mai intens decat cel de dezexcitare. Aceasta conditie se poate asigura daca unul dintre nivelele atomului (sa sistemului cuantic) este un nivel metastabil, care in consecinta determina o dezexcitare mai lenta (viata medie mai ridicata ca cea normala).
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE AL LASERULUI:
Orice corp iradiat va emite o putere mai mica decat puterea incidenta, datorita pierderilor, care pana la urma, duc la incalzirea corpului. Sa examinam insa cu mai multa atentie bilantul energetic al fenomenelor.
Sa presupunem ca trimitem asupra unui corp o radiatie electromagnetica ai carei fotoni au energie h*n, egala cu diferenta dintre energiile E2 si E1 (E2>E1) a doua nivele. daca notam cu In numarul de fotoni incidenti, de energie h*n, in unitatea de timp, atunci puterea radiatiei incidente este Pinc.=In*h*n. O parte din acesti fotoni vor fi absorbiti de atomii aflati pe nivelul inferior E1, provocand tranzitia acestora pe nivelul E2. Desigur, numarul tranzitiilor E1-->E2 in unitatea de timp va fi proportional cu numarul fotonilor incidenti In si cu numarul N1 de atomi aflati in starea E1. Notand coeficentul de proportionalitate cu B12, puterea absorbita (consumata pentru excitarea atomilor) este Pinc.=B12*In*N1*h*n. O parte din atomii aflati in starea energetica E2 vor reveni spontan pe nivelul E1 fie radiativ, fie neradiativ. Pentru simplificare, vom analiza numai dezexcitarile radiative. Fotonii emisi cu aceasta ocazie au aceeasi energie h*n, iar numarul lor va fi evident proprtional cu numarul N2 de atomi aflati pe nivelul enrgetic E2. Daca vom nota cu A21 coeficientul de proportionalitate, atunci puterea emisa de corp prin dezexcitarea spontana va fi Pinc.=A21*N2*h*n. Ea nu depinde de intensitatea radiatiei incidente In. O alta parte din atomii de pe nivelul E2 se vor dezexcita in urma actiunii fotonilor incidenti (emisie stimulata). Luand tot numai cazul radiativ, numarul fotonilor astfel formati va fi proprtional de asemenea cu N2, dar si cu numarul In al fotonilor ce provoaca aceasta emisie stimulata. Notand cu B21 coeficientul de proportionalitate, puterea emisa prin tranzitii induse va fi Pinc.=B21*In*N2*h*n. Marimile B12, A21, B21 se numesc coeficientii lui Einstein si au, printre altele, proprietatea B21=B12.
Puterea emisa de sistemul iradiat este: Pemis.= Pinc. + Pspont.+ Pind.- Pexcit., de unde Pemis.= Pinc.+ A21*N2*h*n+ B21*In*(N2 - N1)*h*n.
In cazul surselor obisnuite (corpuri incandescente, descarcari in gaze, flacari etc.), cel mai important termen este cel corespunzator emisiei spontane. Insa pentru a realiza o sursa in care puterea emisa sa fie mai mare decat puterea incidenta, in primul rand trebuie ca ultimul termen - singurul care ar putea aduce o contributie negativa la suma - sa fie pozitiv adica N2>N1; cu alte cuvinte, este necesar in primul rand sa se realizeze o inversiune a populatiilor intre cele doua nivele. In al doilea rand, pentru a avea, practic, numai emisie stimulata sau, cu alte cuvinte pentru ca emisia spontana sa fie neglijabila, trebuie ca termenul A21*N2*h*n sa fie neglijabil fata de ultimul. Aceasta se poate realiza marind considerabil internsitatea radiatiei incidente In. Valoarea lui In pentru care se realizeaza conditia de mai sus se numeste intensitate de prag. Ea se calculeaza pentru fiecare dispozitiv in parte, iar in calculul ei intra si coeficientii de reflezie ai suprafetelor. Asadar, daca folosim o anumita sursa de energie, realizam inversiunea de populatie intre doua nivele energetice ale atomilor unui mediu dat (care in acest caz se mai numeste si mediu activ), iar intensitatea radiatiei incidente depaseste internsitatea de prag, puterea radiata de mediu activ poate deveni mai mare decat puterea incidenta si obtinem in acest fel un amplificator cuantic de radiatie prin emisie stimulata (LASER). Daca in urma iradierii mediului activ cu o radiatie de o anumita frecventa, el furnizeaza o radiatie laser de o alta frecventa (in genral mai mica) insa de asemenea mult mai intensa, dispozitivul se numeste generator cuantic de radiatie.
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
Scurt istoric. Introducere in problematica LASER.
Despre efectul LASER se cunosc deja foarte multe. Aceasta ramura a stiintei s-a dezvoltat foarte mult de la inceputurile sale (1955-1965) si pana in ziua de astazi. Desi bazele teoretice erau mai mult sau mai putin stabilite, primii care reusesc sa concretizeze toate teoriile si presupunerile au fost doi rusi si un american.
In ordine sunt prezentati Charles H. Townes (Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, USA; nascut in 1915), Nicolay Gennadiyevich Basov (Lebedev Institute for Physics Akademija Nauk Moscow, USSR; nascut in 1922) si Aleksandr Mikhailovich Prokhorov (Lebedev Institute for Physics Akademija Nauk Moscow, USSR; nascut in 1916). Cei trei au impartit premiul Nobel atribuit in 1964 pentru "cercetarile fundamentale in domeniul electronicii cuantice care au condus la construirea oscilatoarelor si a amplificatorilor bazati pe principiul maser-laser".
Partea teoretica este usor de gasit in majoritatea manualelor, cursurilor si compendiilor de fizica existente asa ca lucrarea de fata nu se va concentra asupra acestui aspect. Principiul LASER consta in faptul ca atomii elibereaza energie sub forma de fotoni atunci cand parcurg tranzitia de pe un nivel de excitare metastabil spre un nivel de echilibru. Aceasta tranzitie se face sub influenta unui factor declansator si de aceea emisia de energie se numeste emisie stimulata sau emisie indusa. Odata pornita reactia aceasta se propaga sub forma piramidala astfel, un foton emis de un atom dezexcitat va declansa reactia la altul, acesta la randul lui va emite un foton si il va elibera si pe cel incident. Avem doi fotoni care se vor inmulti exponential. Astfel se produce o amplificare a radiatiei luminoase.
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
|
| pus acum 20 ani |
|
mnovicov
Administrator
Inregistrat: acum 20 ani
Postari: 1985
|
|
Realizarea practica a dispozitivelor LASER. Tipuri de laser.
Partile constituente ale unui laser sunt : mediul activ, sistemul de excitare si rezonatorul optic. Partea esentiala a unui dispozitiv laser o constituie mediul activ, adica un mediu in care se gasesc atomii aflati intr-o stare energetica superioara celei de echilibru. In acest mediu activ se produce amplificarea radiatiei luminoase (daca avem o radiatie luminoasa incidenta) sau chiar emisia si amplificarea radiatiei luminoase (daca nu avem o radiatie luminoasa incidenta). Sistemul de excitare este necesar pentru obtinerea de sisteme atomice cu mai multi atomi intr-o stare energetica superioara. Exista mai multe moduri de a realiza excitarea atomilor din mediul activ, in functie de natura mediului. Rezonatorul optic este un sistem de lentile si oglinzi necesare pentru prelucrarea optica a radiatiei emise. Desi la iesirea din mediul activ razele laser sunt aproape perfect paralele rezonatorul optic este folosit pentru colimarea mult mai precisa, pentru concentrarea razelor intr-un punct calculat, pentru dispersia razelor sau alte aplicatii necesare.
Dupa natura mediului activ deosebim mai multe tipuri de laser. Printre acestea regasim laserul cu rubin, la care distingem bara de rubin tratat drept mediul activ iar ansamblul sursa de lumina plus oglinzi poarta rolul de sistem de excitare. Laserul cu gaz foloseste amestecuri de gaze rare (He, Ne, Ar, Kr) sau CO2 drept mediu activ si o sursa de curent electric legata la doi electrozi iau rolul de sistem de excitare.
LASER-ul cu semiconductori. Aprecieri teoretice.
Laserul cu semiconductori este constituit ca si celelalte tipuri de laser tot pe sablonul mediu activ, sistem de excitare, rezonator optic. In acest caz un amestec semiconductor este folosit ca mediu activ. Cel mai adesea se folosesc combinatii de metale din aceleasi perioade ale grupelor IIIa si Va. Dintre acestea semiconductorul cel mai folosit este cel format din Galiu si Arsenic (GaAs). Alte medii active au fost obtinute atat din amestecuri ale elementelor grupelor IIa si Via (Zinc si Seleniu - ZnSe) cat si din amestecuri de trei sau patru elemente. Ultimele doua sunt mai ades folosite pentru emisia unor radiatii mult mai precise din punct de vedere al lungimii de unda. Sistemul de excitare este constituit din doua straturi de semiconductori, unul de tip p si unul de tip n. Pentru a intelege mai bine aceste doua notiuni trebuie amintite cateva considerente teoretice cu privire la fizica solidului, in special principiul semiconductorilor.
Semiconductorii sunt o clasa de materiale larg folosita in electronica datorita posibilitatii controlului proprietatilor electrice. Rezistivitatea electrica a unui semiconductor scade odata cu cresterea temperaturii iar valoarea ei poate fi modificata in limite foarte largi (10-2 - 108 W cm). Intr-un semiconductor foarte pur, conductibilitatea electrica este data de electronii proprii, numita si conductibilitate intrinseca, iar in cazul materialelor impurificate avem de-a face cu o conductibilitate extrinseca. Conductibilitatea intrinseca poate fi explicata pe scurt astfel. La 0K, electronii sunt asezati in legaturile covalente formate intre atomii semiconductorului intrinsec. Odata cu cresterea temperaturii unii electroni se rup din legaturi fiind liberi sa circule in tot volumul cristalului. Se produce un fenomen de ionizare, iar in locul electronului plecat ramane un gol. Imediat el se ocupa cu un alt electron alaturat, golul se deplaseaza o pozitie. Daca aplicam un camp electric in semiconductor, electronii liberi se vor misca in sens invers campului, dar si golurile vor forma un curent pozitiv de acelasi sens cu campul. Cel mai interesant fenomen il reprezinta modificarea spectaculoasa a rezistivitatii electrice a semiconductorilor prin impurificare. Astfel, daca din 105 atomi de Siliciu unul este inlocuit cu un atom de Bor, rezistivitatea siliciului scade, la temperatura camerei, de 1000 de ori !!! Impurificare reprezinta o problema specifica si fundamentala a fizicii si tehnologiei semiconductorilor. Daca impurificam Germaniul (grupa IVa, patru electroni de valenta) cu un element din grupa a 5-a (cinci electroni de valenta) vom obtine un amestec cu un electron de valenta liber. Aceasta impuritate constituie un donor. Semiconductorul astfel impurificat este de tip n, iar nivelul sau de energie este mai aproape de zona de conductie. Daca impurificarea este facuta cu atomi din grupa a 3-a (trei electroni de valenta), acesta se va integra in reteaua cristalina cu doar trei legaturi covalente, ramanand, deci, un gol capabil de a captura electroni in jurul atomului trivalent. Din aceasta cauza atomii acestui tip de impuritati au primit numele de acceptori. Intr-un semiconductor astfel impurificat vor predomina sarcinile pozitive, de unde numele de semiconductor de tip p. Jonctiunile p - n sunt ansambluri formate prin alipirea unui semiconductor de tip p cu unul de tip n . Zona de separare, interfata, are marimi de ordinul 10-4 cm. La suprafata semiconductorului n apare un surplus de electroni iar la suprafata semiconductorului p un surplus de goluri. Astfel apare tendinta de compensare a acestora prin difuzia electronilor de la un semiconductor la celalalt.
|
|
| pus acum 20 ani |
|
