Efektu Fotoelektrikoa eta Fisika Nuklearra: Argibideak eta Konponketak

Efektu Fotoelektrikoa

Erfotoel. Hertz-ek 1887an aurkitutakoaren arabera, gainazal metaliko batzuk argiaren eraginpean jartzean gainazal horiek elektroiak igortzen zituzten fenomenoari efektu fotoelektrikoa deritzo. Esperimentu honetan, teoria elektromagnetikoaren bidez azal ezin daitezkeen hiru gertaera agertu ziren:

Emisioa edo Igorpena

Emisioa edo igorpena f maiztasuna maiztasun minimo bat baino handiagoa denean gertatzen da soilik; maiztasun minimo hori metal bakoitzaren ezaugarri propioa da, eta atari-maiztasuna deritzo. Teoria klasikoaren arabera, efektu fotoelektrikoa argiaren edozein maiztasunetan gertatuko zen, argiaren intentsitatea behar bezain handia izanez gero. (f > fu), handiagoa bada igorritako elektroien kopurua argi erasotzailearen intentsitatearen proportzionala da. Elektroien energia zinetikoa ez dago argiaren intentsitatearen mende, eta gertaera hori ezin azal daiteke teoria klasikoaren bitartez.

Atzerapen-Denbora

Ezin izan da inoiz neurtu atzerapen-denborarik metalaren argiztapenaren eta fotoelektroien igorpenaren artean baina, teoria klasikoaren arabera, argiaren intentsitatea oso ahula bada atzerapena gertatuko litzateke argia erasotzen deneko aldiunearen eta fotoelektroien igorpen-aldiunearen artean.

Azalpen Kuantikoa. Einstein-en Teoria

1905ean, Albert Einstein-ek teoria berri bat proposatu zuen, eta efektu fotoelektrikoa erabili zuen frogatzat.

Planck-en Teoria

Planck-en teoriaren arabera, kuantizatuta dagoen energia, osziladoreek igorri edo xurgatzen dutena da soilik. Einstein-en arabera, edozein iturri irradiatzailek igorritako energia ere kuantizatuta dago, fotoietan. Einstein-ek honako hipotesi edo suposizio hauek egin zituen:

1. Fotoi bakoitzaren energia erlazionatuta dago bere maiztasunarekin: E = hf non h Planck-en konstantea da (6,625 x 10^-34 J·s).
2. Fotoelektroiak xurgatu egiten du erabat fotoia, Ez = hf - W.
3. Loturarik ahulena duen elektroiak ihes egingo du energia maximoarekin, Ez = hf - Wo non Wo erauzketa-funtzioa da.

Beraz, Einstein-en teoria kuantikoak erantzuna eman zien ikuspuntu klasikotik azalpenik ez zuten efektu fotoelektrikoaren alderdi batzuei:

• Elektroi bat erauzteko behar den energia minimoa Wo denez, Ez = 0 denean, fotoiak energia hau eman behar dio: Wo = hf_u non f_u atari-maiztasuna da. Erradiazioaren maiztasuna f₀ baino txikiagoa bada, ezin izango da fotoelektroirik erauzi.
• Argiaren intentsitatea bi aldiz handiagoa bada, fotoi kopurua, eta, korrontearen intentsitatea bi aldiz handiagoa izango da. Horrek ez du aldarazten fotoi bakoitzaren energia, hf, eta ondorioz, ez du aldarazten fotoelektroien energia zinetikoa.
• Elektroi bat erauzteko behar den energia fotoitan hornitzen denez, ez dago atzerapenik elektroien igorpenean.

Fisio Nuklearra

Fisio nuklearra erreakzio nuklear bat da non nukleo astun bat neutroiz bonbardatuz, zatitu eta bi nukleo arin sortzen diren. Prozesuan zenbait neutroi eta energia kantitate handia askatzen dira. Fisiorako nukleo egokienak pisu atomiko handikoak dira. Gehien erabiltzen direnak uranio-235 eta plutonio-239 isotopoak dira. Energetikoki, fisioan sorturiko produktuak baino ezegonkorragoa den arren, uranio-235 motako nukleoa ez da berez fisionatzen. Nahitaezkoa du aktibazio-energia bat bereganatzea, nukleoak neutroia irenstean lortzen duena.

Kate-Erreakzio Nuklearra

Nukleo baten fisioan askaturiko neutroiek beste nukleo batzuen fisioan parte har dezakete, horrela kate-erreakzio nuklear bat sortuz. Fisiozko kate-erreakzio nuklearrak bi era desberdinetan gerta daitezke:

• Kontrolatua: fisioan askaturiko neutroien kopurua handiegia denean, gehiegizko neutroiak xurgatzeko materiala sartzen da, horrela erreakzioa leherketa bihurtzea ekidinez.
• Ez-kontrolatua: kasu honetan ez da elementu kontrolatzailerik erabiltzen gehiegizko neutroiak xurgatzeko, eta erreakzioa leherketa modura burutzen da.

Fisio nuklearra etekin energetiko handiko erreakzioa da baina fisioak kutsadura erradioaktiboa sortzen du eta oso zaila da hondakinak suntsitzea. +MASA GALERA

Fusio Nuklearra

Fusio nuklearra deritzon erreakzio nuklearrean, bi nukleo arin batu egiten dira, eta nukleo astunago bat eratzen da. Prozesu horretan energia kantitate handi-handia askatzen da. Fusiorako nukleo egokienak pisu atomiko txikikoak dira. Fusio nuklear bat abiarazteko, aktibazio-energia baten premia dago. Aldarapen elektrostatikoak gainditzeko behar den energia lor daiteke, energia termiko oso handia emanez.

Fusio-Erreakzioak

Fusio-erreakzioak era naturalean gertatzen dira Eguzkian eta izarretan. Era artifizialean, leherketa modura eta fusiozko kate-erreakzio nuklearrak bi era desberdinetan gerta daitezke:

• Kontrolatua: hainbat abantaila ekarriko lituzke fisioarekin konparatuz: erregai-erreserba handiak daude; fisioan baino hiru aldiz energia gehiago lortzen da masa unitateko; eta, gainera, ez da hondakin kutsatzailerik sortzen. Baina oraindik leherketa modura baino ez dira lortu, oso zaila baita erreaktiboak konbinatzea eta horrela mantentzea, hain tenperatura handian plasma-egoeran baitaude.
• Ez-kontrolatua: hidrogeno-bonba atomikoan lortu da (H-bonba). Fusio erreakzioa gertatzeko behar den tenperatura aldez aurretik leherrarazten den fisiozko bonba atomiko batez lortzen da. +MASA GALERA

Masa-Galera

. Einstein-en ekuazioa askatutako energiarako. Nukleo baten lotura-energia bere nukleoi isolatuak nukleoa eratzeko biltzean askaturiko

energia da.Nukleoa nukleoi isolatuen multzoa baino egonkorragoa da , zeren eraketan energia askatzen baita.

LE energia-aldakuntza erlazionaturik dago Ém masa-aldakuntzarekin. Honela nukleoiek beren masaren parte bat galtzen dute nukleoa eratzean.  protoiz eta neutroiz eratutako nukleoaren masa beti da protoi eta neutroi askeen masen batura baino txikiagoa. Bien arteko diferentzia, masa-defektua

Am=(Zmp+(A-Z)mn)-MnAe lotura-energia da, Einsten-en ekuazioa: AE=Am.c^2

Nukleoi bakoitzeko lotura-energia lotura-energiarén eta zenbaki masikoaren .arteko zatidura da: zenbat eta handiagoa izan, nukleoa hainbat eta egonkorragoa da.

ErranaturErradioaktibitate naturalaren fenomenoa. Erradioaktibitatea substantzia erradioaktiboak intentsitate handiko erradiazioak igortzeko duten propietatea da. Erradiazio horiek gorputz opakuak zeharkatzeko, airea ionizatzeko, plaka fotografikoak inpresionatzeko eta zenbait substantziaren fluoreszentzia kitzikatzeko gai dira.

Alfa, beta eta gamma partikulen igorpena. Substantzia erradiaktiboek igorritako erradiazioak alfa a, beta eta gamma y erradiazio modura sailkatu ziren, sarkortasun txikienetik handienera. Erradiazio horiek nukleo atomikoan sortzen dira+TAULA+eskuaaluminioahormigoia(alfaezduzearkatzen)

Desintegrazio erradioaktiboa. Nukleo atomiko batek a,b edo y erradiazioa igortzean, nukleoaren egoera aldatu, egiten da edo beste mota bateko nukleo bihurtzen da,desintegrazioa.Desintegrazio erradiaktiboa ausazko prozesua da, eta lege estatikoen arabera dago. legeak t aldiunean oraindik desintegratu gabe dauden- nukleoen kopurua, N, adierazten du: N = N oe^1t , No hasierako aldiunean desintegratu gabe dauden nukleoen kopurua da eta 1 konstante erradioaktiboa da, Grafikoan ikus dezakegunez,' desintegratu gabeko nukleoen kopurua era esponentzialean txikiagotzen da denbora pasatu ahala.

Substantzia batek denbora-unitatean buruturiko igorpen erradioaktiboen kopuruari aktibitatea deritzo. A=Aoe^1nerdibizitza, T, hasierako nukleoen erdiak desintegratu arte pasatu behar den denbora da: T=ln2/1Isotopo erradioaktibo baten batez besteko bizitza, T, zoriz aukeratutako nukleo bat desintegratzeko pasatzen den batez besteko denbora da: t=T/ln2

Soddy eta Fajans-en legeak. igorpen erradioaktiboak sortzen dituzten erreakzio nuklearrak:  1) a partikulen igorpena. Hélio-nukleoa- bi protoiz eta bi neutroiz eratuta dagoena- nukleo gurasotik irteten da. nukleo berriarén zenbaki masikoa lau unitate txikiagoa da, eta zenbaki-atomikoa bi ^-unitate. Txikiagoa.Soddy-ren legea

2)B_;partikulen igorpena. Nukleo gurasoaren Outroi bat desintegratuz, elektroi bat, protoi bat eta antineutrino .bat sortzen dira Zenbaki masikoa ez da aldatzen, eta zenbaki atomikoa unitate bat handiago bihurtzen da. (Fajans-en legea

Argazki-kameraren funtsezko elementuak hauxek dira: O Gorputza: kamera iluna da, funtsean. Atzealdean, objektuaren irudi erreal eta alderantzikatua eratzen den lekuan, xafla edo film fotografiko sentikorra jartzen da. O Objektiboa: objektuek islaturiko argia biltzen duen sistema konbergentea da. Kasurik sinpleenean lente konbergente bat da. Objektibo on batek akatsik gabeko irudia sortu behar du, eta fokatze-sakonera handia izan behar du (objektiboak aldi berean foka ditzakeen punturik hurbilarenaren eta urrunaren arteko distantzia).  Bisorea: horren bidez irudia enkoadratu egin daiteke, nahi den gorputza edo partea filmean inpresionatuta gera dadin. O Obturadorea: dispositibo horren bidez esposizio-denbora kontrola daiteke, hau da, argia pelikulara iristen dagoen denbora-tartea. O Diafragma: elkarren gainean ezarritako xaflatxo metalikoen eraztun bat da, eta objektiboaren diametro eraginkorra erregulatzeko balio du, eta, beraz, filmera iristen den argi kantitatea erregulatzeko.

 Kliskagailua: kliskatzean, argazkia ateratzen dugu. Denbora konkretu batean ireki egiten du obturadorea, kanpoko argiak filma inpresiona dezan. Kameraren funtzionamendua eta giza begiarena antzekoak dira. Objektiboak gure kristalinoaren zeregina burutzen du, eta film sentikorra erretinaren baliokidea da. Baina argazki-kamera irekiera-angelua oso handiagoa du fokaturik, begiaren baino handiagoa, eta horri esker guk baino ikuste-eremu handiagoa hartzen du. Objektuen fokatzea lortzeko, lentearen eta pelikularen distantzia doitu behar da, argazkia egin nahi zaion objektuaren irudia film sentikorrean eratzeko moduan. Kameran sartzen den argi kantitatea argiztapen-denboraren bidez eta diafragmaren irekieraren bitartez erregulatzen da. Pantaila batean argazki kameran islatzen den irudia erreala, alderantzizkoa eta txikiagoa da (objektutik lentearen distantzia, distantzia fokalaren bikoitza baino urrunago dagoelako).

Begien helburua objektuen irudi estigmatikoak eta akatsik gabekoak sortzea edo eskaintzea da. Begien forma la esferikoa da, eta ikusmen-eremu zabala dute, 180°-koa; edo fokapena oso bizkor aldatzeko gai dira — hurbil eta urrun dauden gauzak ikusteko egokituz — eta bereizmen-ahalmen handia dute. O Kornea begia inguratzen duen mintz erresistentearen — esklerotika izenekoa — atal garfen da. Argia korneatik barneratzen da. O Kristalinoa lente konbergentearen forma duen gorputz biguna da. Erretina begiaren barnealdea estaltzen duen mintza da. Bertan proiektatzen da objektuaren irudia. Argiaren eraginpean sentikorrak diren hainbat zelula-geruzak osatzen dute.

Objektuei dagokienez ikusten dugun tamaina, erretinan eraturiko irudiaren (erreala eta buruz beherakoa) tamainaren araberakoa da: objektua zenbat eta hurbilago egon, irudi hori hainbat eta handiagoa izango da; eta zenbat eta urrunago egon, irudia hainbat eta txikiagoa. Kristalinoa Kristalinoa lrudia Irudia Gure begia honako elementu hauek osaturiko sistema optiko modura har daiteke: dioptrio esferiko bat, kornea izenekoa, eta lente bat, lente konbergentearen forma duen gorputz biguna, kristalinoa izenekoa. Normalean, infinituan fokaturik dago; horregatik, infinitua urruneko puntua dela esan ohi dugu. Objektu hurbil batean fokatzeko, gihar ziliarrak izkurtu egiten dira, era horretan kristalinoaren forma aldaraziz, eskerikoago bihurtuz, eta distantzia fokala eta kurbadura erradioa-txikiagotuz. Fokatze-gaitasun horri egokitzapena deritzo. Horri esker, giza begia begitik 25 cm-ra dauden objektuak argi eta garbi ikusteko egokitu daiteke. Puntu horri begiaren puntu hurbila deritzo