MODERN FIZIKA
DR. HEGYI KROLY
SZIE Gdll Fizika s Folyamatirnytsi tanszk
[email protected]
KLASSZIKUS FIZIKAG. Galileitl (1564-1642) M. Planckig (1858-1947)
MECHANIKA Simonyi TMEGPONT PONTRENDSZEREK MEREV TEST KONTINUMOK (HIDRODINAMIKA)
OPTIKA (F NYTAN) GEOMETRIAI FIZIKAI (HULLM)
TERMODINAMIKA (H TAN) FENOMENOLOGIKUS (STATISZTIKUS)
ELEKTRODINAMIKA (VILLAMOSSGTAN) ELEKTROSZTATIKA MAGNETOSZTATIKA ELEKTRODINAMIKA (MAXWELL) ME gyg
MODERN FIZIKA (1900 -)
RELATIVIT S ELMLET KVANTUMFIZIKA ATOMFIZIKA ATOMMAGFIZIKA SZILRDTEST FIZIKA KOZMOLGIA
Titanic Titanic n
RELATIVITS ELMLET
Arpi Sndor
dt
dIF =
SPECILISMICHELSON-MORLEY KSRLET (TER) eszkzAlbert EINSTEIN (1905!) time
LORENTZ (LORENTZ TRANSZFORMCIK) POINCAREMINKOWSKI (NGYDIMENZIS TR)
kpletek
LTALNOS (GRAVITCIELMLET )EINSTEIN(ETVS LORND)
PARADIGMAVLTS klasszikus modernER
TR ID (koordinta rendszertl fgg)TMEG (tehetetlen, slyos)ANYAG ENERGIA ( E=mc2 )
FEKETE TEST SUGRZSABSZOLT FEKETE TEST MINDEN RES
ELEKTROMGNESES SUGRZST ELNYELE =hf ENERGIA ADAGOKBAN TRTNIK AZ ENERGIA
CSERE (h---PLANCK LLAND6.62 10-34 Js --- HATSKVANTUM RJ-Wien
FNYKVANTUM (EINSTEIN)FOTOEFFEKTUS(FNYELEKTROMOS HATS)
Ekin=hf-Wki1/2 mev2 e =hf-Wki FOTON: E=hf
I=h/(1 eV=1,6 10-19J)
( E=h )
KVANTUMFIZIKA
SPEKTRUM VONALAS SZNKP MAGYARZATA (sznkp)
(BALMER)
ATOM AZ ANYAG DISZKRT SZERKEZETE (MOLEKULA, ATOM)
PERIDUSOS RENDSZER
ELEMI TLTS (MILLIKEN)
RUTHERFORD KSRLET
ATOMMODELLEK (THOMSON, RUTHERFORD, BOHR, SOMMERFELD)
BOHR-SOMMERFELD MODELL
4 KVANTUMSZM (F, MELLK, MGNESES, SPIN)
PAULI ELV
ANYAGHULLMOK
LOUIS DE BROGLIE =h/mv HULLM RSZECSKE (KORPUSZKULA)
KETTSSG A KRLMNYEKTL FGG, HOGY AZ ANYAG
MELYIK TERMSZETE KERL ELTRBE(Fny terjeds vkumban---interferencia)
HULLMMECHANIKA SCHRDINGER egyenlet
+82m/h2(E-V) =0 (stacioner)
=2/ x2+ 2/ y2+ 2/ z2
a Laplace opertor
(x,y,z) hullmfggvnyKoppenhgai iskola---megtallsi valsznsg
MTRIXMECHANIKA (HATROZATLANSGI RELCI
(pl. x px h =h/2) HEISENBERG
Neumann Jnos Hilbert trben , hermitikus opertorok
2
V
P dV=
ATOMMAGFIZIKAATOMMAGFIZIKA
AZ X
Z--- RENDSZM (PROTON)A---TMEGSZM (PROTON + NEUTRON)
IZOTP TERMSZETESMESTERSGESSTABILRADIOAKTV
(azonos protonszm)
RADIOAKTV SUGRZS
He atommagok (+) elektronok - , (pozitronok +) elektromgneses sugrzs
(E MeV)
RADIOAKTV BOMLSTRVNY
Aktivits A=dN(t)/dt[A]=Bq (becquerel)
1 Bq= 1 bomls/msodperc
Nem SI egysg Ci (Curie)
1 Ci = 3,7 1010 Bq
dN(t)/dt = - N(t) --- bomlsi lland [] = 1/s
N(t)=N0 e- t Radioaktv bomlstrvny
T FELEZSI ID
693,02ln ==T
Tfizikai Tbiolgiai Teffektv
biolfizeff TTT
111 +=
+++ nCHeBe 10126
42
94
9+4=12+14+2=6+0 CnBe 126
94 ),(
RENDSZMOK SSZEGE (TLTS)TMEGSZMOK SSZEGE LLAND
HIDROGN
TH
DH
H
31
31
21
21
11
=
=.
DEUTRIUM
TRCIUM
He42
neutronn__10
protonp___11
elektrone ___01
MAGREAKCIK
( )14 147 6N n, p C
Radiokarbon kormeghatrozs : A lgkrben folyamatosan keletkezik C-14 a kozmikus sugrzs miatt, s kb. 500 v alatt a fldi sznciklus rszv vlik, bekerl az lvilgba.
A 14C felv tel s bomls miatt a term szetes fajlagos aktivits lland sul: 15,3 bomls perc -1g-1, Felezsi id : 5668 v
TMEGDEFEKTUS: M=(Zmp+(A-Z)mn)-M
E = M c2 Einstein
1 u= 1 ATE= 931 MeVAtomi tmegegysg ( C-12 atommag 12ed rsze)
AZ ATOMMAG K TSI ENERGIJA(SZTSZEDJK AZ ATOMMAGOT ALKOTRSZEIRE)
FAJLAGOS KTSI ENERGIA: AZ EGY NUKLEONRA ES KTSI ENERGIA
FAJLAGOS KTSI ENERGIA FGGSE A TMEGSZMTL
FZI MAGHASADSKNYY MAGOK EGYESTSE NEHZ MAGOK HASADSA, HASTSA
MAGHASADS:
nKrBanU 109036
14356
10
23592 2+++
ATOMERM: HERM, MELY A MAGHASADSSAL KELETKEZETTHT ALAKTJA T ELEKTROMOS ENERGIV
LNCREAKCI:
TERMSZETES URN:
235%718,0
238%28,9923592
23892
UU
UU
U-235 HASADSNL TLAGOSAN 2,47 DB.NEUTRON KELETKEZIK
EGY MAG HASADSAKOR KB. 200 MeVENERIA SZABADUL FEL
ATOMBOMBA: HASADSI
MANHATTAN PROJEKT HIROSIMA (UR N),NAGASAKI (PLUTNIUM)
TISZTA U -235, KRITIKUS TMEG
HIDROG N-BOMBA : HASADSI BOMBVALINDTOTT FZIS BOMBA
LTEZIK -E SZABLYOZOTT MAGHASD S S FZI?
SZILRD LEO WIGNER JEN TELLER EDE
U-235 HASADS: LASSNEUTRONOK JOBBAN HASTANAK
GYORS NEUTRONOKKELETKEZNEK
MODERTOR (KIS T MEGSZM) (D2O, GRAFIT, H 2O)
PAKSI REAKTOR: VVER -440 VZ-VIZES-ENERGETIKAI-REAKTORA MODERTOR S HTKZEG IS V Z (H 2O)
Termszetben mkd nszablyz reaktor (GABON, OKLO)
NYOMOTT VIZES (PWR) REAKTOR
Primer kr technolgiai berendezsei
Ftelem (tablettk cs kazettk)
Urn-oxid (U-235 dsts3,3%)42 t fmurnra tszmtva
Nukleris robbans fizikailag kizrva
(nincs modertormegsznik a lncreakci)
Tartly hengeres edny magassg 11,8 mtmr 3,84 mfalvastagsg 14 cm
Szivatty 6 db 7000 m3/hGzfejleszt 6 db
Szablyozs: primerkrbebr(sav) Szablyozrudakkal
3-szoros biztonsgvdelmi filozfia
Paksi AtomermVVER-440 reaktor
Vz-vz energetikai reaktor440 MW elektromos Ktkrs primer radioaktv
szekunderkr norm l hermturbinval
nyomottvizesa primerkr nagynyom s (125bar)
(nem forr a vz) heterogna f tanyag nem homogn m don van
benne elhelyezve Modertor Htkzeg H 2O zemanyag enyhn dstott urn (UO 22,5% U-235) szablyozs brsavval (primerkri vzbe keverve )
szablyoz rudakkal
Biztons gi berendezsek
ltalnos elv 3-szoros biztostsF feladat: 1.) A reaktor ne legyen szuperkritikus
A.) brsavB.) szablyozrudak
2.) A znt h teni kell6 htkr
ramkimarads( akkumultor) DieselgenertorCstrs fecskend rendszerek (3x)
lokalizcis torony ( gzlecsap)
A Primerkr hermetikus boxban van
Modertor nlkl nincs lncreakci
Kis szemtanamish
Sugrzs
Dzisfogalmak: Aktivits 1Bq = 1 bomls/s
(Becquerel) (1Ci=3,7*10 10Bq)1 R (Rntgen)
1 cm 3 levegben: 1 elektrosztatikus egysgnyi (3,3*10-10C) tltst ionizl
emberi testben: 1 R 1 g-ban 9,31*10 -6 J
Elnyelt dzis:1 Gy = 1 J/kg (1 rad=0,01 Gy)
(Gray)
Biolgiai dzis:1 Sv (Sievert)
D(Sv) = RBE D(Gy) ( 1 rem=0,01 Sv)LD50/30Flhallos d zis
5 Sv(energiban egy kvskanl meleg kv)
A term szetes sug rzsi h ttr
0,35 mSv/vVz, tpllk 14C, 40K, 210Pb
0,7 mSv/vLeveg 222Rn
0,4 mSv/vFldkreg 238U, 232Th, 40K
0,3 mSv/vKozmikus sugrzs
sszesen: 1,75 mSv/vKlinikai tnet: 1000 mSv
Panaszt nem okoz: 250 mSv
Rntgenvizsglat:: 0,5 4 mSv
Csernobil: 0,5 1 mSv
Sugrzsdetektorok
1. Magfizikai emulzi (filmdozim ter) 2. Gzionizcis detektorok
Fmszl tltgz fmburok
-
+ 1000 V
Egy ion ionlavint kelt
Geiger-Mller (GM) cs
3. Wilson kamra
Szcintillcis detektorok
Szcintilltor NaI Fotokatd
And
Gzionizcis detektorok
Mkdsi elv
A andszl, K katdhenger, T feszltsgforrs, R munkaellenlls, M mrmszer, S szigetels.
K
A
S
T- +
R
M
Johann Jacob Balmer (1825-1898) a H-atom sznkpvonalainak sszefggse (1885)
-1/ = R(1/22 - 1/n2), n = 3, 4, 5, ...
Sugrz izotp sugrzsnak mrse a sugrzs ionizl hatsn alapul (Geiger-Mller szmll)
Ar tltgzalkohol-gz-1000 V
Szcintillcis detektorok
Elvi felpts Szcintillcis szmllberendezs
Wilhelm Konrad Rntgen (1845-1923) az UV-nl
rvidebb hullmhosszsugrzs s tulajdonsgai (1895)
az els Nobel-dj (1901)
Galileo Galilei (1564 -1642.) olasz termszettuds.
Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858.1947..) Nobel-
djas nmet fizikus
Erwin Rudolf Josef Alexander Schrdinger (1887. 1961. )
Nobel-djas osztrk fizikus
Werner Karl Heisenberg (1901. 1976.) Nobel-djas
nmet fizikus,
Albert Einstein (1879., 1955. ) elmleti fizikus,
Mileva Mari s Albert Einstein
James Clerk Maxwell (1831.1879. )
skt matematikus-fizikus.
IV.
Ampre-trvny
III.Gauss mgneses trvnye
II.Faraday-Lenz-trvny
I.Gauss-trvny
differencilis integrlis
MAXWELL EGYENLETEK
SZNKPELEMZS
Fekete test hmrskleti sugrzs
FOTOEFFEKTUSELEKTROMGNESES HULLMMAL (FNNYEL)MEGVILGTOTT FMLEMEZBL ELEKTRONOK
LPNEK KI
Foton hf energival fmlemeze
Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947)
Wien Planck Rayleigh-Jeans
Teu
= 3 kTcu 2
3
8 =1
3
=
Te
Au
W
Leonardo da Vinci:Szent Anna harmadmagval
Johann Sebastian Bach: Magnificat
Pablo Picasso: Guernica
Bartk Bla: Allegro Barbaro
