lasery - cvut.cz · 2017. 1. 12. · lasery světlo • monochromatické • koherentní • malá...
TRANSCRIPT
Lasery
světlo
• monochromatické
• koherentní
• malá rozbíhavost svazku
• lze ho dobře zfokusovat
• aktivní prostředí
• rezonátor
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
učební text k přednášce UFY102
http://phet.colorado.edu/en/
simulation/lasers RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
He Ne He + Ne
http://www.tau.ac.il/~phchlab/experiments_new/SemB04_Sucrose/02T
heoreticalBackground.html RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
2 2 61 2 2s s p
5 12 5p s
5 12 3p p
4p5 12 4p p5 12 4p s
5 12 3p s
1 11 2s s
21s
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Rentgenová spektra
0,01 nm – 10 nm, energie 100 eV – 100 keV
zdroje: rentgenka, elektronový synchrotron RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
spojité spektrum
• prahová vlnová délka max
min
k
hcE h
čárové spektrum
23
14
cRZ
Moseleyho zákon
pro Kα
1Z
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Difrakce záření krystalem Braggova rovnice
J. C. Andeson at al: materials Science for Engineers, nelson Thores
Ltd, Cheltenham, 2003
2 sind n
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
An X-ray diffraction pattern of a crystallized enzyme.
The pattern of spots (called reflections) can be used to
determine the structure of the enzyme.
http://en.wikipedia.org/wiki/X-
ray_crystallography#X-
ray_analysis_of_crystals
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
http://www.wmi.badw.de/methods/xray.htm
Laue pattern of a c-oriented Nd2CuO4 single
crystal with 4-fold symmetry
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Pevné látky:
• amorfní (sklo)
• krystalické – krystalová mřížka; monokrystaly, polykrystaly
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
FullerenyJedná se o souměrnou kouli složenou pouze z uhlíkových atomů. Její stěny jsou
tvořené pěti nebo šestiúhelníky, povrch fullerenu připomíná strukturu grafitu.
Aby se taková struktura svinula do uzavřeného prostorového útvaru, musí být
součet vnitřních úhlů jejích stěn alespoň v některých bodech menší než 360°; musí
se v ní objevit „pětiúhelníkové poruchy“. Rodina fullerenů bude začínat od
nejméně stabilního C20 (pravidelný dvanáctistěn, jehož stěny jsou pětiúhelníky) a
pak téměř pro každý sudý počet atomů (vyjma 22) existuje další fulleren. Nemusí
být nutně zcela kulaté, jako např. C70, který má tvar ragbyového míče.
Zdaleka nejrozšířenějším a také nejstabilnějším fullerenem je C60, který má stejné
uspořádání jako švy na fotbalovém míči. Průměr této téměř dokonalé koule je asi
1 nm. Vyskytují se ovšem i mnohem větší útvary, např. C240 nebo C540.
Výjimečně se mezi fullereny řadí i uzavřené molekuly z uhlíku, které nemají
„pětiúhelníkové poruchy“, ale „čtvercové poruchy“. Takové molekuly mají
výrazně hranatější tvar a jsou výrazně vzácnější, vlastnosti mají ale podobné.
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Fullereny.jpg
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Nanotrubičky
Průměr nanotrubiček může nabýt mnoha hodnot – v jejich průřezu
totiž nemusí být celočíselný počet atomů uhlíku. To je dáno tím, že
se můžou uhlíky navázat nikoli kruhově, ale v nejrůznější míře
spirálně, tedy na uhlík, který je o kroužek dál. Tím se mírně zmenší
průměr.
Délka nanotrubiček se běžně uvádí v řádech mikrometrů, jedná se
tedy o 100 až 1000 násobky tloušťky, v nedávné době byl ale
objeven i způsob, jak vyrábět nanotrubičky skoro neomezené délky.
Konce bývají většinou kulatě uzavřeny polovinou Fullerova míče.
Při přípravě fullerenů v elektrickém oblouku mezi uhlíkovými
elektrodami byly ještě také nalezeny tenké uhlíkové jehličky o
průměru několika nanometrů a délky několika mikrometrů. Po
podrobném zkoumání pod elektronovým mikroskopem vyšlo
najevo, že se jehličky skládají z nanotrubiček různého průměru
vložených do sebe.
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
http://www.osel.cz/index.php?clanek=5811
kov polovodič
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Vazby v pevných látkách
přitažlivé i odpudivé síly
( )
pro dva atomy
m n
A BW r
r r
iontová
kovalentní
kovová
Van der Waalsova
gradF W
00dW
Rdr
odpudivé síly
přitažlivé síly
RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Iontová vazba
NaCl
• nejsilnější
• 10 eV ∙atom–1 (vazebná energie)
2
0
64
p
eW
a
2 2 2
0 0 0
12 86
4 4 42 3p
j j
e e eW
r a a
Madelungova konstanta
C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha, 1985 RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Kovalentní vazba
H2
C 1s22s22p2
sdílení potřebných elektronů s nejbližšími sousedními atomy
diamant
Ge, Si
(3 – 5) eV∙atom–1
C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha, 1985 RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Kovová vazba
elektronový plyn
I. – III. sloupec Mendělejevovy tabulky
(1 – 4) eV atom–1
C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha, 1985 RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Van der Waalsova vazba
inertní plyny (krystaly)
CH4, CO2
dipólový moment
7
1přitažliváF
r
0,1 eV∙atom–1
Smíšené vazby C. Kittel: Úvod do fyziky pevných
látek, Academia, Praha, 1985 RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016
Vodíková vazba
0,1 eV atom–1
2 atomy
C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha, 1985 RNDr. Zuzana Malá, Ph.D.
K611 FD ČVUT
FY2 21. 12. 2016