Када се проводник нађе у електричном пољу, у проводнику долази до раздвајања наелектрисања (позитивних и негативних) уз саму површину проводника. Та појава се зове електростатичка индукција (или електрична инфлуенца). Обе количине „-“ и „+“ наелектрисања су једнаке.
ЕЛЕКТРИЧНИ КАПАЦИТЕТ ПРОВОДНИКА
Реч капацитет је свима позната. На пример, капацитет стадиона или капацитет плућа. Капацитет стадиона означава колико стадион може да прими гладалаца, па би аналогно томе електрични капацитет проводника значио колику би количину наелектрисања неки проводник могао да прими.
Електрични капацитет проводника (С) је однос количине наелектрисања проводника (q) и његовог електричног потенцијала (V).
Различити проводници при истом електричном потенцијалу (V) могу да садрже различите количине неалектрисања (q), па зато имају различите електричне капацитете (С).
Јединица за електрични капацитет је фарад (F).(F = C/V) или (фарад= кулон/волт)
КОНДЕНЗАТОРИ
Кондензатор чине два проводника раздвојена изолатором, а проводници су наелектрисани истом количином наелектрисања, али супротног знака.
За изолатор се користе: ваздух, керамика, лискун, папир…
Између проводника постоји потенцијална разлика, тј.:
U = V1 – V2
Kапацитет кондензатора је:
Формула за капацитет кондензатора
C је капацитет кондензатора,
q је наелектрисање једног проводника,
U је напон између проводника.
Капацитет кондензатора је способност кондензатора да нагомилава наелектрисања на својим проводницима при одређеном напону.
Капацитет кондензатора зависи од:
облика и димензија проводника,
растојања између проводника,
од карактеристика изолатора.
Најпростији кондензатор је равни кондензатор.Њега чине две паралелне плоче на растојању d.Eлектрично поље равног кондензатора је хомогено (има исту јачину у свим тачкама).
Равни кондензатор
Капацитет равног кондензатора зависи од површине једне плоче кондензатора Sи растојања између плоча dи од средине (диелектрика) између плоча.
C = εr ε0 S/ d
εr је релативна диелектрична пропустљивост (средине), ε0је диелектрична пропустљивост вакуума.
ЗАДАЦИ ЗА ДОМАЋИ
Koликом количином електрицитета q ће се наелектрисати кондензатор, капацитетаС = 0,5 µ F, ako je напон између његових плочаU = 100 V?
Eлектрични капацитет металне кугле, наелектрисане количином наелектрисања q = 5 µ С износи 10 F. Oдредити потенцијал кугле.
Електрична потенцијална енергија је енергија коју има наелектрисано тело q када се налази у електричном пољу наелектрисаног тела Q.
Eлектрична потенцијална енергија Еpзависи од средине у којој се налазе наелектрисана тела, сразмерна је количинама наелектрисања тих тела, а линеарно опада са повећањем растојања (r) између њих.
Формула за електричну потенцијалну енергију коју има наелектрисамо тело q када се налази у електричном пољу наелектрисања Q
Eлектрични потенцијал (V) je однос електричне потенцијалне енергије Ер и величине наелектрисања q тела у том пољу.
Формула за електрични потенцијал
Јединица за електрични потенцијал је џул по кулону (Ј/С) и назива севолт(V=J/C).
Електрични напон је разлика потенцијала које наелектрисање q има у тачкама 1 и 2:
U = V1 – V2
Јединица за напон је такођеволт(V=J/C).
Kaда се неко наелектрисано тело q креће кроз електрично поље, у свакој тачки путање постоји сила којом електрично поље делује на то тело. Тада електрично поље врши рад (A). Taj рад је једнак разлици енергија које наелектрисање q има у тачкама 1 и 2:
А = Еp1 – Ep2 = q (V1-V2) =q U
ЗАДАЦИ ЗА ДОМАЋИ
Koлика је електрична потенцијална енергија (Еp =?) наелектрисаног тела у некој тачки електричног поља у којој је потенцијал -5V? Koличина наелектрисања тела је q = -5 mC =-0,005C.
2. Eлектрични напон између тачака 1 и 2 је U= 100 V. Koлики рад (А =?) изврши сила којом електрично поље делује на куглицу наелектрисану количином наелектрисања од q= 10 μC при премештању куглице из тачке 1 у тачку 2?
3. Колики је напон између тачака 1 и 2, ако је потенцијал у њима 6V и (-3V)?
Вежба бр 3.: (V) Скицирати ахроматско повећало и простирање зрака кроз њега.
Ахроматска лупа је дизајнирана за ограничавање хроматске аберације. Ахроматски систем се састоји из два појединачна синглетна сочива од различитог материјала и са различитим дисперзијама. Једно сочиво је сабирно и направљено је од крон стакла (попут ВК7) и има нижу дисперзију, а друго сочиво је расипно од флинт стакла ( F4 или ZF2) са већом дисперзијом. Та два сочива су у контакту (цементирана једно са другим помоћу оптичког лепка као што је канада балзам). Хроматска аберација једног сочива компензује хроматску аберацију другог сочива.
Позитивна оптичка јачина крон стакла није једнака негативној оптичкој јачини флинт стакла. Обично је:
fkr = ffl / 2
Зато они формирају слабу позитивну лупу која ће довести две различите таласне дужине у заједнички фокус (црвену и плаву). Tакође се израђују и негативни ахроматски дублети (мада ређе и тада на важи горња формула) у којима доминира елемент негативне снаге.
Слика 1: Горња слика приказује сабирно сочиво са хроматском аберацијом. Доња слика приказује ахроматски дублет који компензује аберацију црвене и плаве боје.
Вежба бр 3.: (IV) Скицирати апланатично повећало и простирање зрака кроз њега.
Када захтеви у погледу квалитета слике нису велики, као лупа се користи обично планконвексно сочиво, чија је равна страна окренута према оку. Ове лупе се користе за увећања до 6 пута. Ову лупу карактерише мали астигматизам.
При већим увећањима (за увећања од 6 до 16 пута) треба да се коригује сферна аберација што се постиже применом тзв АПЛАНАТИЧНЕ ЛУПЕ (сл.1.).Ова лупа обезбеђује чисту слику (без дисторзије).
Сл. 1. Апланатска лупа
Коначно, за велика увећања, користи се АНАСТИГМАТИЧНА ЛУПА код које су у довољној мери кориговане све аберације.
Код танких сочива се може сматрати да се преламање светлости врши само на равни која пролази кроз центар сочива.
За одређивање положаја ликова код сочива користе се зраци који полазе од предмета. Као и у случају сферних огледала, приликом конструкције ликова користићемо само карактеристичне зраке.Карактеристични зрацису зраци чији су правци простирања после преламања познати.
За конструкцију ликова код танких сочива могу да се користе следећи карактеристични зраци(сл.1. и сл. 2.):
сл. 1.Карактреристични зраци код танког сабирног сочива
сл. 2. Карактеристични зраци код танког расипног сочива.
1 – зрак паралелан са главном оптичком осом сочива након преламања пролази кроз задњу жижу код сабирног сочива, а код расипног сочива продужетак преломног зрака пролази кроз предњу жижу.
2 – зрак који пролази кроз оптички центар сочива се не прелама,
3 –зрак који пролази кроз предњу жижу сабирног сочива након преламања је паралелан са главном оптичком осом. Зрак, који се пре преламања кроз расипно сочиво простире у правцу чији продужетак пролази кроз задњу жижу тог сочива, након преламања излази на тој страни паралелно главној оптичкој оси.
За конструкцију ликова код сочива од ова три карактеристична зрака потребна су два.
Максвелова теорија електромагнетног зрачења (која се базирала на класичној физици) није могла да објасни експерименталне податке који су се односили на зрачење.
Макс Планк је 1900. године увео претпоставку да се електромагнетно зрачење емитује у облику одвојених количина енергије – тзв. кваната енергије .Значи, енергија се емитује дисконтинуално, са прекидима, у квантима енергије (слично као испаљивање метака из аутоматске пушке).
Енергија E једног кванта енергије je:
где је: h Планкова константа и износи:
а v је фреквенција електромагнетног таласа (зрачења).
Ајштајн је 1905. предложио да се кванти енергије назову фотони (делићи светлости).
Ајнштајн је доказао да сваком фотону одговара маса, импулс и енергија.
Енергија фотона:Е = m с2и Е = h v
Импулс фотона: р = h v /с = h /λ
Maса фотона:m =h v /с2
У овим формулама је сбрзина светлости, а λ таласна дужина светлости.
У монохроматској светлости сви фотони имају исту енергију, импулс и масу.
Ајнштајнова формула за импулс фотона р = h /λ је посебно интересантна јер су у њој две величине које припадају различитим теоријама о природи светлости. Импулс карактерише честицу, а таласна дужина је карактеристика таласа. Из овога се може закључити да се светлост понаша и као честица и као талас.
Електромагнетни спектар представља преглед свих електромагнетних таласа поређаних по фреквенцији или таласној дужини.
Електромагнетни таласи се према таласној дужини (или фреквенцији) деле на неколико врста:
Гама зрачење (има најмању таласну дужину односно највећу фреквенцију),
Рендгенско или X зрачење,
Ултраљубичасто зрачење,
Видљиву светлост,
Инфрацрвено зрачење,
Микроталасе и
Радио таласе (имају навећу таласну дужину, односно најмању фреквенцију)
Гама зраци. Њих одликује велика фреквенција и енергија (најмања таласна дужина). Веома су продорни и штетни по живе организме. Емитују се из атомског језгра при радиоактивним распадима (код радиоактивних елемената) и део су зрачења које долази из космоса, тзв. космичког зрачења.
Рендгенски или X зраци. Имају јонизујући ефекат (као и гама зраци). Користе се у медицини (радиологији) и за одређивање структуре кристала. Веома су продорни, а веће дозе ових зрака могу изазвати оштећење ткива.
Ултраљубичасто зрачење. Највећи извор ових таласа је Сунце. Ултаљубичасти зраци имају велику енергију, па могу изазвати разна оштећења на кожи (па и рак коже) и оку. Ово зрачење делимично апсорбује озонски омотач у Зељиној атмосфери. Ово зрачење нема јонизујуће дејство.
Видљива светлост. Видљива светлост је једина врста електромагнетних таласа које човек може да види. Обухвата таласне дужине од 380 nm до 760 nm. Видљива светлост се састоји од монохроматских компоненти – боја. Основне боје су: љубичаста, плава, зелена, жута, наранџаста и црвена. Таласи ових боја истовремено доспевају у око и стварају утисак беле светлости.
Инфрацрвено зрачење. Ово зречење се зове и топлотно зрачење. Има велику примену: у двогледима за ноћно посматрање, у метеорологији, у астрономији, код даљинских управљача, за грејање, код алармних уређаја…
Микроталаси. Ови таласи се зову још и радарски таласи. Углавном се користе у микроталасним пећницама, мобилној телефонији (GSM), комуникационим сателитима и радарима.
Радио таласи. Ови таласи се карактеришу великим таласним дужинама и малим фреквенцијама и енергијама. Утврђено је да ови таласи не могу да угрозе здравље човека и животиња, односно да су потпуно безопасни. Користе се за навигацију у авијацији, у комуникацију са подморницама, код радио и ТV уређаја, мобилних телефона, бежичног интернета итд.
Електромагнетни таласи поређани по таласној дужини.
Супстанца је облик материје од коje су изграђена сва тела у природи.
У природи постоји огроман број супстанци: папир, стакло, дрво, пластика, гума, кухињска со, шећер, кисеоник, вода, метал , кречњак, сумпор, плави камен, ….
Заједничко својство свих тела је да су грађена од једне или више различитих супстанци. Тако је нпр. књига направљена само од папира, школска клупа од дрвета и метала, a aутомобил oд метала, пластике, гуме, стакла. Пошто су од једне исте супстанце направљена многа тела, може се закључити да у природи постоји већи број тела него супстанци.
Свесупстанце се разликују међусобно по својим особинама (својствима, Сл. 1.) Зашто? То је зато што различите супстанце имају различит састав.
Сл.1.
Хемијски елементи и једињења су чисте супстанце.
Хемијски елементи су најпростије супстанце у природи. Једињења су сложене супстанце и она се могу разложити хемијским променама на елементе. Данас је познато 118. хемијских елеманата и огроман број једињења (више од 12 милијарди). Хемијски елементи су, на пример: кисеоник, гвожђе, злато, сребро, цинк, бакар, алуминијум, водоник, жива, јод, итд.Хемијска једињења су: алкохол, вода, гашени креч, угљендиоксид, плави камен, киселине, ацетон, кухињска со, шећер...
Меридијан је линија која спаја две тачке на супротним крајевима круга.
Покушајте да нацртате меридијан који полази из тачке А (Слика 1.):
Сл.1
Сочиво има бесконачно много меридијана.
Сваки меридијан има своју закривљеност, своју оптичку јачину и своју жижу.
Пресецањем сочива по меридијанима добијају се површине које се зову пресеци (или меридијански пресеци).
Код сферних сочива, сви меридијани су исти, па самим тим и њихови пресеци. Оптичка јачина код сферних сочива иста је у свим меридијанима (пресецима), али то није случај код тзв. астигматичних сочива.
Код астигматичних сочива постоје два меридијана који се зову главни меридијани са најмањом и највећом оптичком јачином. Они су међусобно нормални. Између два главна меридијана постоји такође бесконачно много меридијана, али они нису од интереса за анализу.
Главни пресеци су површине које се добијају пресецањем сочива по главним меридијанима.
Између два главна пресека постоји бесконачно много пресека чија оптичка јачина има вредност у интервалу између два главна пресека.
Сл. 2.
На слици 2. је приказано сочиво са два првим и другим главним пресеком. Мерење висине лука у првом и другом главном пресеку идентично је као и за било који други пресек (поступак одређивања је описан у претходној лекцији – мерило са шиљцима).
Наочаре са сферном сочивима се користе у сваком (било којем) положају њихових пресека, јер је оптичка јачина у сваком пресеку код ових сочива иста. Положај главних пресека астигматичних сочива у односу на око одређује се по шеми ТАБО (Сл.3 .).
Физика и Оптика 