Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Gravitáció

A tömegmegmaradás törvénye A tömeg skalármennyiség. A tömegek összege akkor is állandó, ha a test halmazállapota megváltozik, vagy kémiai átalakulások játszódnak le.

Súly és súlytalanság A gravitációs mezőben a testeket erőhatás éri. Ha ezeket a testeket egy felfüggesztés vagy alátámasztás egyensúlyban tartja, akkor ezek a testek is erőhatást fejtenek ki a felfüggesztésükre vagy az alátámasztásukra. Az az erő, amely a gravitációs vonzás miatt húzza a felfüggesztést, vagy nyomja az alátámasztást a test súlya. Ez gravitációs mezőben lévő rendszer akkor van súlytalansági állapotban, ha nincs alátámasztva vagy felfüggesztve, hiszen akkor nem fejt ki súlyt semmire. A súlytalan állapot nem a gravitáció hiányát jelenti, hanem azt, hogy csak gravitációs erők hatnak a súlytalannak tapasztalt testre.

Az általános tömegvonzás (nehézségi erő) elméletét Newton 1687-ben megjelent könyvében írta le. Gondolatmenete arra a feltevésre épült, hogy bármely két test között fellép-kölcsönös vonzóerővel jellemezhető- gravitációs kölcsönhatás. Két pontszerű test között a gravitációs vonzóerő egyenesen arányos a kölcsönhatásban részt vevő testek tömegeivel, és fordítottan arányos a közöttük lévő távolság négyzetével. (képlet a fgvtáblában, ide nem lehet jól képletet írni)

Nehézségi gyorsulás:m*a=FgravKépetekből kapható meg, az "a" kifejezésével, általában bolygóra jellemző állandó (a kísérlettel megmérhető). A földön ez az érték 9,81m/s^2.Newton: angol fizikus első publikált munkája egy a fény természetéről szóló úttörő jellegű értekezés volt, melyben megállapította, hogy a fehér fény a szivárvány színeinek keveréke, valamit részletesen elemezte a fénytörés és –visszaverődés törvényszerűségeit.

Ezek alapján tervezte meg és készítette el 1668-ban az első tükrös távcsövet, azaz a teleszkópot, melyet a legtöbb csillagvizsgálóban ma is használnak.

Ennél fontosabb eredményeket ért el azonban az elméleti matematikában: megalkotta a differenciál- és integrálszámítást.

Legfontosabb felfedezései azonban a mechanika területén születtek: négy törvényt is alkotott.

Kozmikus sebességek: (képletek a fgvtáblában)
-Első kozmikus sebesség: vagy körsebesség az a sebesség, amellyel egy égitest felszínével párhuzamosan indított test kör­pályán kering. Nagysága az égitest tömegével egyenesen, az indítás ma­gas­sá­gával fordítva arányos.

-Ha az indítási sebesség a körsebesség √2-szerese, akkor a pálya parabola alakú, vagyis az indított test végtelenül eltávolodik a Földtől. Ez a második kozmikus sebesség vagy az ún. szökési sebesség.
-A harmadik kozmikus sebesség az a sebesség, mellyel egy űrhajót vagy más testet adott pontról indítva az éppen elhagyja a Naprendszert. A Földről indított űrhajó esetében ez a sebesség 16,6 km/s.


+Fonálngás kísérlet is benne lesz

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Csillagászat

Kepler törvényei:

• A bolygók a Nap körül közel egy síkban fekvő ellipszispályákon keringenek. E pályák egyik gyújtópontja közös, és ebben a közös gyújtópontban található a Nap.
• A bolygókhoz a Napból húzott vezérsugár egyenlő időközök alatt egyenlő területeket súrol. (=a bolygók napközelben gyorsabban haladnak, mint naptávolban).
• A bolygók keringési időinek a négyzetei úgy aránylanak egymáshoz, mint a Naptól számított közepes távolságaik köbei

Az első két törvény a bolygók és a Nap közötti viszonyra vonatkozik. A harmadik törvény a bolygók pályajellemzőit hasonlítja össze.

Johannes Kepler (magyarul ismert Kepler János néven is ismert, Németország, 1571. – Bajorország, Németország, 1630. ): német matematikus, csillagász és optikus volt, aki felfedezte a bolygómozgás törvényeit, amelyet róla Kepler-törvényeknek neveznek.

Naprendszer szerkezete, nap
A naprendszer: Egy 2 fényév sugarú gömb, melyben közel egy síkban keringenek a bolygók (Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz). A naprendszerben a Nap gravitációs ereje a meghatározó, ez tartja a naprendszerben a bolygókat. A Nap gravitációs vonzása azért olyan nagy, mivel a naprendszer tömegének 99%-át magában foglalja ez a csillag.A perdületfőként a körülötte keringő égitestekben van. A naprendszerben a távolságokat csillagászati egységben (AE vagy CsE) mérik, ami az átlagos Nap- Föld távolságnak felel meg (149 597 900 km≈1,5·10^8 km).


Nap: tulajdonságai benne vannak a fgvtáblában vagyrészt-Mag > Sugárzási zóna > Konvektív zóna > Fotoszféra > Kromoszféra > Korona -Magjában a hőmérséklet 10-20·106 K (ott plazmaállapotban van a H), külsején 5800 K 

Energiatermelése:-Kelvin Herman von Helmholtz elmélete:Ha egy gázgömb összehúzódik, akkor a potenciális energiája csökken. Ez az energia viszont növeli a csillag részecskéinek kinetikus energiáját, azaz a csillag anyagának hőmérsékletét. (csillagok kezdeti energiatermelése, később azaz a napra már nem jellemző)
-Mostani elmélet: Nap belsejében uralkodó tízmillió fok körüli hőmérsékleten olyan fúziós reakciósorozat megy végbe, melynek végeredményeképp négy darab protonból, vagyis hidrogén-atommagból egyetlen hélium-atommag keletkezik, melynek során energia szabadul fel (ez a folyamat a magban játszódik le).

Nem biztos hogy kelleni fog a napról:
-a napszél: a Napból nagy sebességgel kiáramló plazma, főleg protonokból (hidrogén ionokból) és elektronokból áll. A Nap tevékenységétől függően változó napszél hatására megváltozik a földi magnetoszféra alakja és mérete. A napszél egy része a mágneses pólusoknál beáramlik és sarki fényt kelt. A nagy napkitöréseket követő földi mágneses viharok kárt tehetnek a műholdakban, erős áramok, komoly zavarok léphetnek fel a földi elektromos hálózatokban, olajvezetékekben Az űridőjárás kihat a földi időjárásra is (a naptevékenység hatására változik a Föld mágneses, sugárzási és plazmakörnyezete, ez a magnetoszféra és a felső légkör közvetítésével kihat az alsó légkörre és a földfelszínre is)


-A napfolt: A fotoszférán látható sötét foltok. Méretük általában akkora, mint a Föld átmérője. A napfolt középpontja, az umbra, mindössze 4000 K körüli hőmérsékletű, körülötte helyezkedik el a penumbra, amelynek a hőmérséklete valamivel magasabb. A napfoltok keletkezése a Nap mágneses terének rendkívüli strukturáltságával függ össze. A napfoltoknál a felszínt áttörő mágneses erővonalkötegek ellene hatnak a hőt szállító áramlásoknak a konvektív zónában, és akadályozzák az energia szállítását a felszínre. Ennek eredményeképpen alakulnak ki az alacsonyabb hőmérsékletű foltok, amelyek kevesebb fényt bocsátanak ki. A napfoltok élettartama általában néhány nap, de a nagyon nagy példányok élettartama több hét is lehet. Általában csoportokban keletkeznek, és két csoportot alkotnak, amelyekben a mágneses tér ellentétes irányú. Alakjuk lehet kerek, ovális, megnyúlt vagy csepp-alakú. A napfoltok száma ciklikusságot mutat, erőteljesen nő, majd erőteljesen csökken. Egy ilyen ciklus átlagos hossza 11 év, ami a Nap mágneses terének 22 éves periódusú pólusváltásával függ össze. A múltban többször is voltak olyan periódusok, amikor a napfolt-tevékenység nagyon alacsony volt, ilyen volt az úgynevezett ”kis jégkorszak” időszaka is, amely a 17. sz. közepétől a 18. sz. elejéig tartott.

Ősrobbanás elmélete:

13,7 milliárd évvel ezelött alakulhatott ki a világegyetem egy rendkívül sűrű és forró állapotból. Az összes létezõ anyag a másodperc tört része alatt alakult ki végtelenûl kis helyen, és hihetetlen sebességgel szórodott szanaszét. Ahogy a Világegyetem tágult,a szétszóródó anyag kezdett lehûlni, az ősrobbanás pillanatában ugyanis mérhetetlenül magas hõmérséklet uralkodott. A kissé már lehûlt anyagelemi részecskéi protonokká és neutronokká egyesültek, ezekbõl pedig létrejöttek a hidrógén és a hélium atomjai. Ma is ez a két gáz alkotja a Világegyetem legnagyobb részét. A csillagászok kimutatták, hogy a Világegyetem még mindig tágul, de elképzelhetõ, hogy a tágulás egyszer majd szûkölésbe fordul, és a Világegyetem újra egyetlen ponttá zsugorodik.
(Az ősrobbanás-elmélet azon a megfigyelésen – az úgynevezett Hubble-törvényen – alapul mely szerint a távoli galakszisok színképvonalai vöröseltolódást szenvednek. Ezt a kozmológiai elvvel összevetve azt kapjuk, hogy a tér az általános relativitás elmélet Friedmann-Lemaître modellje szerint tágul. Ha a múltba extrapoláljuk, akkor ezek a megfigyelések azt mutatják, hogy a világegyetem egy olyan állapotból kezdett tágulni, melyben az anyag és az energia rendkívüli hőmérsékletű és sűrűségű volt.)

Világegyetem szerkezete:
Világegyetem > Szupergalaxisok (sok galaxis) > Galaxisok (sok csillag + bolygóik) > Csillagok, bolygók etc Lokális Halmaz > Tejútrendszer > Naprendszer > Föld

Égitestek, objektumok, etc:
- A bolygó olyan jelentősebb tömegű égitest, amely egy csillag vagy egy csillagmaradvány körül kering, nincs saját fénye (nem termel nukleáris energiát), valamint elegendően nagy tömegű ahhoz, hogy kialakuljon a hidrosztatikai egyensúlyt tükröző közel gömb alak és tisztára söpörte a pályáját övező térséget
- Föld típusú bolygók más néven kőzetbolygók: ide tartozik a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars jellemzőjük a nagy sűrűség, relatíve kis méret és hogy nehéz elemek alkotják
- Jupiter típusú bolygók más néven gázbolygók: ide tartozik a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz ezeknek van gyűrűjük, könnyű elemekből épülnek fel (H, He), kicsi a sűrűségük és nagy a méretük több hőt sugároznak ki, mint amennyit elnyelnek - Egy kisbolygó vagy aszteroida kicsi (a bolygóknál jóval kisebb), szilárd anyagú égitest a Naprendszerben, mely a Nap körül kering. (pl: Plútó)- A csillag a csillagászat szaknyelvében olyan égitest, amely nukleáris energiát termel, így saját fénnyel rendelkezik, szemben a bolygókkal, amelyek központi csillaguk fényét verik vissza, és elenyésző saját fénnyel rendelkeznek (pl. sarki fény).





-A neutroncsillagok nagy mennyiségű szabad neutront tartalmazó maradványcsillagok.
-A fekete lyuk olyan égitest, amelynek a felszínén a szökési sebesség eléri vagy meghaladja a fénysebesség értékét.

-A Naprendszerben az üstökösök olyan Nap körül keringő égitestek, amelyek felszíne a Naphoz közel kerülve felmelegszik és a felszín anyaga gázzá alakul (szublimál), miközben por és kisebb-nagyobb kavicsok szabadulhatnak ki

Vizsgálati módszerek:

• csillagászati színképelemzés (A színképelemzés vagy spektrumanalízis az összetevőire bontott elektromágneses sugárzás, a színkép vizsgálatát jelenti. A színképelemzéssel foglalkozó tudományágat spektroszkópiának nevezzük)
• fotometria (csillagok fényességének a vizsgálata)

• Az elektromágneses hullámok megfigyelése
  
  
  
  • rádiócsillagászat
  • mikrohullámú csillagászat
  • infravörös csillagászat
  • optikai csillagászat
  • ultraibolya csillagászat
  • röntgencsillagászat
  • gamma csillagászat

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Az anyag kettős természete

A fény hullámtermészetét az interferencia, fényelhajlás, és a polarizáció jelensége bizonyítja (hulámtulajdonságok):

• interferencia:az a jelenség, amelynél a hullámok találkozásából származó eredő hullámkép erősítésekből és gyengítésekből áll. Pl a szappanhártyán vagy az olajfolton látható színes csíkok a fényinterferencia következményei.
• elhajlás: a hullám terjedési irányának változása, ha valamilyen akadály álla hullám útjában. Amennyiben ez az akadály egy optikai rács, a rács lehetővé teszi a fény hullámhosszának mérését, és alkalmazható színképek előállítására.
• polarizáció:a tranzverzális hullámokban több síkban is terjedhetnek rezgések. Ha egy ilyen hullámot keskeny résen bocsátunk át, a résből csak olyan hullámok lépnek ki, amelyek rezgésiránya párhuzamos a rés irányával. Alkalmazása: polárszűrők (fényképezőgép, napszemüveg-tükröző felületek zavart fényeinek kiszűrése)

Részecsketermészetét az bizonyítja, hogy hat rá a gravitáció.

Fényelektromos jelenség A különböző fémekből megfelelő megvilágítás hatására elektronok lépnek ki. Ez a fotoeffektus. A fény képes elvégezni az elektronok kilépési munkáját, ami által létrejöhet a jelenség, azonban ezt nem a megvilágítás erőssége, hanem a megvilágító fény frekvenciája határozza meg. Tehát a kilépő elektronok sebessége csak a megvilágító fény frekvenciájától és a fém anyagára jellemző kilépési munkától függ. A fotoeffektus csak akkor jöhet létre, ha a fény frekvenciája nagyobb egy küszöbnél, a határfrekvenciánál. A fényelektromos jelenség magyarázatára Albert Einstein kidolgozta a fény fotonelméletét. Abból a feltevésből indult ki, hogy a fény elemi, oszthatatlan energiacsomagként (részecskeként, amit fotonnak nevezett el, E=h·f energiaadagokkal (h=Plank állandó)) viselkedik akkor, ha a fém felületén elnyelődik. Ez a h·f energiaadag fedezi az elektron kilépési munkáját (a fennmaradó rész mozgási energia formájában marad meg).

• Alkalmazása: riasztóberendezések, automatikus berendezések (aut. bekapcsolódó világítás – kivéve a hűtőket :D, ajtók, felvonók zárását ellenőrző biztonsági berendezések…), napelem (félvezető anyagból készült fényelektromos érzékelő, melyben fény hatására fezültség keletkezik, és áram indukálódik.)
• Fényelektromos egyenlet: h*f=Eki +Emozg

Albert Einstein munkássága (1879.Németo.-1955 USA) Német fizikus, a modern elméleti fizika egyik megalapozója. 1905-ben megalkotta a speciális, majd 1916-ban az általánaos relativitáselméletet. Jelentőset alkotott a kvantummechanika területén: ő vezette be a fénykvantumok fogalmát, és megadta a fényelektromos-jelenség elméleti magyarázatát. Brown-mozgással kapcsolatos tanulmányai bizonyítékot szolgáltattak az atomok létezésére. A Bose-Einstein eloszlás, mint azóta kiderült, a bozonok (pl. a fotonok) eloszlását írja le. 1921-ben megkapta a fizikai Nobel-díjat.


A fotocella működése a fotoeffektuson alapul. A fotokatódba becsapódó foton a fotokatódból egy elektront üt ki. A kiütött elektronok a pozitívan töltött anód felé repülnek tova és ez így keletkezett áramot mérjük. A fotokatódot érő beeső fotonok fluxusa arányos a mért árammal. Fotocella előnyei: olcsó, egyszerű és - ami a legfontosabb – lineáris karakterisztikájú. Azonban alacsony az érzékenysége, külső áramra van szüksége és különböző fotokatódoknak különböző az átviteli karakterisztikájúk (más hullámhosszú fotonokra más az áram/beeső foton fluxus arány.)

A foton tehát az elektromágneses sugárzás elemi részecskéje. Energiája a Plank-állandó ás az elektromágneses hullám frekvenciájának szorzata: h*f=m*c^2 Tömege (nyugalmi tömege nulla): m=(h*f) / (c^2) A foton sebessége c (fénysebesség), tehát a lendülete: I= m*c = h*f/cFényelektromos egyenlet

A fizikában hullám-részecske kettősségnek nevezzük azt a koncepciót, hogy a fény és az anyag mutat mind hullám-, mind részecsketulajdonságokat. Ez a kvantummechanika egyik központi fogalma.


Louis-Victor de Broglie megfogalmazta a de Broglie hipotézist (de Broglie féle hullámhossz) amiben azt állította, hogy minden anyagnak van hullámtermészete. Összefüggésbe hozta a λ hullámhosszat a p impulzussal. Szigorúan vett tudományos munkáján túl Louis de Broglie gondolkodott és írt a tudományfilozófiáról, beleértve a modern tudományos felfedezések értékét.Louis de Broglie így egy új területet teremtett a fizikában, a hullámmechanikát, egyesítve a fény és az anyag fizikáját. Ezért 1929-ben fizikai Nobel-díjban részesült. Ezen munkájának alkalmazásai közé tartozott az elektronmikroszkóp kifejlesztése, ami sokkal jobb felbontással rendelkezik, mint az optikai mikroszkóp, köszönhetően az elektronnak a fotonéhoz képest rövidebb hullámhosszának.


Anyaghullám:

Anyagi részecskékhez rendelhető hullám. Először amerikai fizikusok mutatták ki az anyaghullámokat kísérletileg: nagy sebességgel repülő elektronok találkozásakor interferencia jön létre, az interferenciakép koncentrikus gyűrűkből áll. Egy részecske anyaghullámának hossza annál kisebb, minél nagyobb a részecske sebessége és tömege

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Magfizika

Atommag felépítése:
-p+ és n0-kból áll
-általában n0-ból több van, mivel a protonok pozitívak így taszítják egymást
-az úgynevezett "magerők" tartják (van másnéven "erős kölcsönhatás") egyben ezt a tömegdeffektussal lehet kiszámolni az "e=m*c^2" képletből ahol az "m" a tömegdeffektus:
Tömegdeffektus: "A kötött rendszer alacsonyabb energiájú, mint az alkotórészei, amikor nincsenek kötött állapotban, emiatt a tömegüknek kisebbnek kell lennie, mint az összetevők tömegeinek összege. Olyan rendszerek esetén, melyeknél a kötési energia alacsony, ez a kötés utáni „veszteség” elég kicsi hányada lehet a teljes tömegnek. A nagy kötési energiájú rendszerek esetén azonban a hiányzó tömeg könnyen mérhető rész." (kiszámítási módja benne van a fgvtáblában).

-Az atommag tömegének a növekedésével a magerők nagysága is növekszik, viszont egy bizonyos méret után már nem képesek a magerők a mag egészére kihatni, mivel erős exponenciális csökkenés tapasztalható az erő nagyságában a távolság növekedésével. A rendszámnövekedésével a protonok száma is növekszik, így az általuk kifejtett taszítóerő is Ebből következik:

• Legstabilabb maggal a Nikkel-62 (ez után a vas következik) rendelkezik mivel mérete nem túl nagy, viszonylag nehéz, de nincs benne túl sok proton
• A nikkelnél kissebb rendszámú magokra afúzió (összeolvadás), míg a nagyobb rendszámú magokra a frisszó azaz a bomlás/magasadás jellemző (ez nem jelenti azt hogy a nikkel utáni elemeket nem lehet fúzióra késztetni)
• A209-nél több nukleont tartalmazó magok (6 nukleonnyi átmérőnél nagyobbak) túl nagyok lesznek ahhoz, hogy stabilak legyenek, és spontán módon bomlanak könnyebb magokra.

Magfúzió:
-A magfúzió olyan magreakció, ami során két kisebb atommag egyesül egy nagyobbat eredményezve. Ez a folyamat lehet exoterm (energia leadás) vagy endoterm (energia felvétel), a kiinduló magok atomtömegétől függően. Az elemek közül a vas és a nikkel a legstabilabbak (ők rendelkeznek a legnagyobb fajlagos kötési energiával). Ha a fúzióban résztvevő elemek könnyebbek a vasnál, akkor a folyamat energiafölszabadulással jár, ellenkező esetben energiát kell befektetni.
-Ez a folyamat játszódik le a csillagokban és a hidrogénbomba robbanásakor. A vasnál nehezebb elemek fúziója (endoterm voltukból kifolyólag) szélsőséges feltételeket követel, mint például a szupernóva robbanás. A természetben található elemek mind csillagokban és szupernova robbanás közben jöttek létre.
-Hogy a fúzió megtörténjen, az atommagoknak le kell győzniük a potenciálgátat.

Maghasadás:
A maghasadás során egy atommag két vagy több, kisebb magra szakad. A maghasadás során jelentkezhet alfa-, béta-, gamma-, valamint neutronsugárzás is. Ezt (többek között) az atomerőművekben használják ki, ahol szabályozott láncreakcióként megy végbe a maghasadás. Sugárzások (és bomlástípus)

• α-sugárzás: az atommag egy kétszeresen pozitív töltésű, 4-es tömegszámú héliummagot bocsát ki, melyet α-részecskének nevezünk. Roncsolóképessége igen nagy, ám hatótávolsága kicsi (könnyen elnyelődik: papírlap, sőt az emberi bőr is könnyen elnyeli).

Alkalmazása: mesterséges magátalakítások, az elsőt Rutherford végezte 1919-ben Nitrogén és alfarészecske ütközetésével hozott létre oxigént.
Az izotópos füstjelző berendezések működésének elve, hogy a kis áthatoló képességű alfa-részecske a levegőben lebegő szilárd részecskéken (magyarul füst) nagy mértékben elnyelődik, így az átfolyó áram hirtelen lecsökken.

• β-sugárzás: (elektron kibocsátás) áthatolóképessége és roncsolóképessége is az α és γ sugárzás között van. (aluminiumlemezzel pl. már le lehet árnyékolni) Alkalmazása =>????
  
  
  • β-:" A folyamat során egy neutron protonná alakul elektron és antielektron kibocsátás mellett. A keletkező atom rendszáma emiatt eggyel növekszik, tömegszáma változatlan marad. Neutronfelesleggel rendelkező atomokra jellemző."
    
  • β+ : "A folyamat során egy proton neutronná alakul egyszeresen pozitív pozitron (antielektron) és elektron kibocsátása mellett. A keletkező atom rendszáma emiatt eggyel csökken, tömegszáma változatlan marad."

• γ-sugárzás: A gamma-sugárzás nagyfrekvenciájú elektromágneses hullámokból álló sugárzás, mely a gerjesztett atommagok alacsonyabban fekvő állapotba történő átmenetekor, az úgynevezett gamma-bomláskor keletkezik. Ez a bomlás sok esetben kíséri az alfa- és béta-bomlást, valamint a magreakciókat. A gamma-sugárzás töltéssel nem rendelkezik, ezért áthatolóképessége igen nagy ( vastag ólom vagy betonréteg nyeli csak el.), roncsoló képessége azonban kisebb a többi sugárzásénál.

Alkalmazása:

• sterilizálás
• terápia – rákos daganatok eltávolítása
• radiológia – radioaktív izotópok nyomon követése a szervezetben
• gamma radiográfia – roncsolásmentes anyagvizsgálat, átvilágítás, hibakeresés
• elem analízis – karakterisztikus gamma fotonok segítségével

A rádioaktív sugárzások mérése a sugárzások ionizáló és fényfelvillanást okozó hatásán alapszik:
"A Geiger–Müller-cső egy gáztöltésű detektor, ami az ionizáló sugárzás detektálására képes. Általában henger alakú, a közepén egy vékony dróttal. A henger palástja játsza a katód, a drót az anód szerepét. A henger egyik alapján vékonyabb a fal – ezen keresztül jut az ionizáló sugárzás a csőbe. A sugárzás által keltett elektronok és ionok elkezdenek áramlani az elektródák felé, ezzel áramot keltve.A csőre kapcsolt feszültség 1000 V körül mozog. A magas feszültségnek köszönhetően nincs szükség erősítőre, a jelet direkt lehet a számlálóba vezetni – egyszerű modellek esetében egy hangszóróra. A magas feszültség miatt akár egyetlen elektron – ion pár is kisülést okoz, így a Geiger–Müller-cső alkalmatlan energiamérésre. Egyszerűsége miatt azonban ideális eszköz, ha terepen radioaktív sugárzást szeretnénk kimutatni."

A láncreakció típusai:A maghasadáskor létrejövő szabad neutronok lehetővé teszik, hogy a lövedéktermelő hasadási folyamat önfenntartóvá váljon, és a hasadások száma lavinaszerűen megnőjön. Ezt nevezik maghasadásos láncreakciónak. Pl. az uránatommagok hasadásakor a hasadványpárok mellett 2-3 szabad neutron is kilép az elhasadt atommagból.
A szabályozatlan láncreakció megvalósításához (pl. hasadó uránbomba) erősen dúsítani kell az uránt. A láncreakció beindulásához szükséges még, hogy a hasadó anyag tömege elérjen egy bizonyos kritikus tömeget.
Szabályozott hasadásos (+atomerőmű műkődése):láncreakciót az atomreaktorokban valósítanak meg. A szabályozás elve azon alapszik, hogy a kritikus tömeg alatti hasadóanyagot vékony rúd alakú, hermetikusan zárt csövekbe helyezik el. A láncreakció beindulását a csöveket körülvevő neutronlassító közeg (víz vagy grafit), az ún. moderátor alkalmazásával érik el. A láncreakció szabályozását pedig az uránrudak közötti neutronelnyelő (kadmium vagy bór) szabályzórudak mozgatásával oldják meg. A moderátor –hasadóanyag- szabályzórudak elrendezés együttesét, az aktív zónát sugárzáselnyelő tartályban helyezik el, melyet a sugárzásvédelem miatt több méter vastag betonfallal vesznek körül. Az atomerőművekben a hőenergiát maghasadás útján felszabaduló magenergia szolgáltatja, melynek felhasználásával vízgőzt állítanak elő. A vízgőzzel hajtott gőzturbina forgási energiája alakul át a generátorokban villamos energiává. Az atomerőművekben három üzemi kört különböztetünk meg.
Hermetikusan zárt primerkör: itt történik a maghasadás útján felszabaduló hőenergia elszállítása a reaktor aktív zónájából a szekunder kör gőzfejlesztőjébe. A szekunderkörben a nyomás csökkentésével a turbinát meghajtó nagy nyomású gőzt állítanak elő. A harmadik (tercier) körben a turbina fáradt gőzét csapatják le vízhűtéssel.

Atombombák

Az atombombák, vagy fissziós bombák energiájukat a nehézatommagok hasadásából nyerik: nehéz atommagok (urán vagy plutónium) hasadnak könnyebb elemekké neutronok besugárzása révén (ezek újabb neutronokat hoznak létre, melyek újabb atommagokat bombáznak, láncreakciót eredményezve). Az atombombák méretét nem lehet tetszőlegesen növelni, mivel a kritikus tömeg felett maguktól felrobbannak mindenféle külső hatás nélkül.

Hidrogénbombák

A hidrogénbombák, vagy fúziós bombák az atommagok egyesülésén, fúzióján alapulnak, amikor könnyebb atommagok, mint például hidrogén vagy hélium állnak össze nehezebb elemekké nagy energia felszabadulása mellett. A hidrogénbomba elnevezést az alapanyaga miatt kapta, hívják még termonukleáris fegyvernek is, mivel a fúziós reakcióknál a láncreakció beindulásához rendkívül magas hőmérséklet kell. A hidrogénbombák tömegének nincsen felső korlátja, mivel csak akkor robban, amikor megfelelően magas a hőmérséklet.

Háromfázisú bombák A fúzió során nagy mennyiségben keletkeznek neutronok, amelyek lehetővé teszik az uránium 238-as izotópjának a hasadását. A három fázisú bombákban a fúziós magot uránium 238 köpennyel veszik körül. A robbanás erejéhez mind a fúziós, mind a fissziós reakció jeletős részben hozzájárul. (így érik el a fúzióhoz szükséges hőmérsékletet)

Fizika érettségi vizsga tétel 2010 - Az atom szerkezete

Avogadro törvénye:az azonos térfogatú, azonos hőmérsékletű és nyomású gázok azonos számú részecskét tartalmaznak. (Avogadro-szám: 6*1023, a szénatomok száma 12 gramm C12 izotópban )

Elemi töltés: megegyezik a proton töltésével: e=1,6*10-19 C

Elektron: negatív töltésű elemi részecske, John Thompson mutatta ki először. Tömege 9,11*10-31kg, töltése megegyezik az elemi töltéssel, csak negatív. Az atommag körül kering meghatározott energiaszintű pályákon, amelyek állúhullámokkal írhatók fel (Bohr-féle atommodell)

Az atom felépítése (Bohr-féle atommodell szerint): Az atommag pozitív töltésű, protonokból és neutronokból áll (a hidrogén atommagban csak proton van), az atom tömegének legnagyobb része itt található, mégis nagyon apró a teljes atommérethez képest (viszonyítás: ha az atom egy 100m sugarú kör, az atommag sugara 1mm). Az atommag körül keringenek az elektronok, csak meghatározott sugarú (energiaszintű) pályákon. A centripetális erőt az elektrosztatikus vonzás biztosítja. Ezek a pályák állóhullámokként írhatóak le. Ha egy elektron alacsonyabb szintű pályára ugrik, az energiakülönbség foton formájában sugárzódik ki. Magasabb pályára lépéshez viszont külső energiára van szükség.
 
Rutherford szóráskísérlete: Rutherford alfa részecskéket szóratott vékony fémfólián és a várakozásokkal ellentétben azok nagy része lassulás vagy irányváltozás nélkül áthaladt a fólián, kis részük pedig visszaverődött. Ez megcáfolta a Thompson-féle atommodellt, hiszen azon irányváltozás nélkül át kellett volna haladnia a részecskéknek, és le is kellett volna lassulniuk. Ebből kiindulva alkotta meg Rutherford a saját atommodeljét, amely szerint az atommag nagyon kicsi az atom teljes méretéhez képest, de mégis ott található az anyag legnagyobb része.

Atommodellek:

• Thompson-féle: ,,mazsolás puding” az elektronok rendezetlenül helyezkednek el egy pozityv töltésű anyagban
  Ennek az atommodellnek a legnagyobb hiányossága a nem megfelelő tömegeloszlás
• Rutherford-féle: Naprendszerhez hasonló, ahol az elektronok tetszőleges pályákon keringenek az atommag körül, a körpályán tartó erő az elektrosztatikus vonzás.
  A tömegeloszlást itt a szórási kísérlet után úgy írta le, hogy az atommag a teljes atommérethez képest nagyon kicsi, de mégis itt található az anyag legnagyobb része.
  Ez az atommodell hibás, mivel az állandóan gyorsuló elektronoknak sugározniuk kellene, emiatt előbb-utóbb a magba esnének a csökkenő sugarú pálya és az így még jobban növekvő sugárzás miatt.
• Bohr-féle: a Rutherford-modell javított változata, az elektronok nem keringhetnek tetszőleges pályákon, hanem csak meghatározott energiaszinteken, ezek a pályák pedig állóhullámokként írhatóak le.
  Ha az elektron pályát vált, akkor vagy energia kell hozzá, vagy energia sugárzódik ki foton formájában.