Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 26 dotazů obsahujících »vlnovou«
14) Přenos informace
15. 08. 2003
Dotaz: Pokud jsou dvě hvězdy od sebe velmi vzdálené, mají
stejnou hmotnost a jedna se srazí s tělesem a svou hmotnost změní, změní se
působící gravitační síla této hvězdy na druhou až po určité době. Žádná
informace se totiž nemůže šířit rychleji než legendárních 299
792 458 m/s a okamžitá změna by vlastně znamenala nekonečnou rychlost přenosu
informace.
Chci se zeptat: 1. Jak je potom možné, že se dvě častíce od sebe
vzdálené mohou ovlivnit okamžitě? Je to něco jako nelokální transformace.
Anebo 2. Co kdyby se ta informace o zmněně gravitačního pole přenesla z jedné
hvězdy na druhou přes červí díru (neboli skrz hyperprostor) a změna by se
udála najednou? (Mark D.)
Odpověď: Nejsem specialista v této oblasti, takže jen náznakem:
Částici míníte zřejmě kvantovou, nikoli makroskopickou. Popis
kvantových částic je však mnohem složitější, než jak se pro názornost
prezentuje, když se mluví o "částici". V kvantové teorii je "částice"
popsána např. svou vlnovou funkcí (nebo i jinak, např. stavovým vektorem -
ekvivalentním vlnové funkci, anebo maticí hustoty, jde-li o tzv. smíšený
stav) a její "poloha" není jejím prostým atributem, jako je tomu u částice
klasické, ale čímsi, čeho střední hodnota či pravděpodobnost výsledku
měření se z vlnové funkce (stavového vektoru, matice hustoty) počítá jako
výsledek působení oprátoru polohy částice, vyjádřeného způsobem
odpovídajícím zápisu vlnové funkce (stavového vektoru, matice hustoty). Za
obvyklých sitauací nejsou proto Vámi zmíněné relativistické efekty středem
zájmu a neuvažují se. (Asi jako když máte v elektronice ideové schéma
zvukového předzesilovače s filtry atd., na začátku máte slabý signál ze
snímací hlavy, na konec upravený a silnější signál postoupený dál.
Samozřejmě to nenarušuje zákon zachování energie, protože ten
předzesilovač je nějak napájený atd., ale Vás zajímá spíš jen osud signálu
a jeho změny než skutečnost, že se i zde zachovává energie.)
Pokud je mi známo, tak dosud není vytvořena vnitřně konzistentní teorie
zahrnující i kvantovou teorii, i obecnou teorii relativity; přesto pokládám
za přijatelné, že obě teorie jsou ve svých pracovních oborech natolik
správné (= v souladu s experimentem, s vnitřní konzistencí a se schopností
predikovat), že jsou prakticky použitelné a používané.
Dotaz: Zajímalo by mě, jaké jsou metody měření rychlosti světla ve vakuu. (Robert Fiala)
Odpověď: Klasické jsou metody optické. Při koherentním světle vytvoříme
interferenční obrazce ze dvou paprsků, z nichž jeden proletí měřenou
vzdálenost (případně vícekrát po odrazu na zrcadle). Uvážíte-li vlnovou
délku světla, je zřejmé, že jde o měření velice citlivá a přesná.
Uvažujete-li o ověřování teorie relativity, pak uvažte, že můžete k měření
použít také světlo mimozemských zdrojů; světlem hvězd získáváte zdroj,
který se vůči Vám pohybuje s rychlostí v průběhu roku proměnnou o + - 30
km/s (oběžná rychlost Země kolem Slunce. Také můžete měřit rychlost
radiových vln (což je rovněž elektromagnetické vlnění).
Pro přesný popis interferometrů doporučuji speciální literaturu z
fyzikální optiky.
Dotaz: Ráda bych se zeptala:
1) zda roste s vlnovou délkou energie záření?
2) na závislost mezi vlnovou délkou a citlivostí u PN fotodetektoru.
(Petra Andrýsková)
Odpověď: 1/ Ta otázka je trochu zavádějící.
NEJMENŠÍ MNOŽSTVÍ, jakési zrníčko energie (kvantum), které se může
předat na frekvenci f, je úměrné této frekvenci : Emin(f) = hf . Vlnová délka
je nepřímo úměrná frekvenci, takže čím větší vlnová délka, tím menší je to
nejmenší kvantum, které se může předávat. Energie můžu vydat nebo předat
nebo přijmout kolik chci, ovšem bude to jen celý počet (zpravidla obrovský)
těchto kvant.
Pokud mám situaci takovou, že se mi hodí vlnový popis, pak vlna s
frekvencí f má tvar A = A0.cos(2.pi.f.t + fi0), kde A0 je amplituda, pi =
3,14..., t je čas a fi0 je fázová konstanta; celý výraz v závorce se nazývá
fáze. Takováto vlna má energii úměrnou A2 f2, čili při STEJNÉ AMPLITUDĚ
roste energie kmitů se čtvercem frekvence (neboli klesá nepřímo úměrně
čtverci vlnové délky).
Ptáte-li se ale, jak u konkrétného zdroje vln (třeba u rozžhavené
tyče) závisí vyzařovaná energie na vlnové délce, ptáte se na vyzařovací
charakteristiku příslušného děje (např. záření černého tělesa). Na to ovšem
není žádná univerzální odpověď, to potřebuje znát onen děj. (J.Obdržálek)
2/ Citlivost (proudová či napěťová) PN fotodiody je v ideálním případě přímo
úměrná vlnové délce dopadajícího záření. Pro reálnou fotodiodu existuje
dlouhovlnná mez (citlivost u určité vlnové délky prudce klesá k nule) a
navíc je ta lineární část snížena vlivem povrchové rekombinace.
Dotaz: Potřebovala bych vysvětlit vznik ultrafialového a infračerveného záření. (Karolína Melicharová)
Odpověď: Milá Karolíno,
je to vlastně jako vznik světla - jen trochu kratší nebo delší vlnová
délka. Nejobvyklejším zdrojem je dostatečně rozehřátý předmět; infrazářič
ani nemusí být tak rozpálený. Efektivnějším zdrojem jsou různé výbojky, kde
se vytváří jen mnohem užší část spektra. Nízkotlaké dávají poměrně ostré
čáry odpovídající přechodům elektronů mezi jednotlivými povolenými
hladinami (chcete-li UV, použijte třeba rozšířenou rtuťovou), vysokotlaké
dávají širší - pásové - spektrum, a mají větší účinnost. No a tu a tam může
vzniknout příslušné záření i jinde při "přeměně energie" - jako třeba při
některých chemických reakcích. Fluoreskující či fosforeskující látky zase
mohou měnit záření dopadající na ně s jistou vlnovou délkou na záření s
vlnovou délkou větší ("červenější").
Dotaz: V učebnici pro 9.třídu se probírá
elmg. vlnění a rozděluje se na 7 typů (rádiové vlny, mikrovlny,
ultrafialové záření, světlo, infračervené záření, gama z.,
rentgenové z.). Nevím, jak je které
"silné", kterými předměty prochází? (Jana Wernerová)
Odpověď: Když jdete od delších vlnových délek ke
krátkým, tak pronikavost vlnění zprvu klesá a pak zase stoupá, pokud
neuvažujeme materiály, které jsou vyjímečně "průhledné". Velmi
zhruba můžete za orientační hodnotu považovat vlnovou délku, "vlnění totiž
musí i do neproniknutelného materiálu kus zalézt, aby poznalo, že to
nejde." Dlouhovlnné rádiové vlny vlezou všude, také se snadno ohýbají.
Jdete-li ke kratším rádiovým vlnám, resp. k mikrovlnám, pak jejich
pronikavost klesá na centimetry, decimetry (proniknou kusem masa v
mikrovlnce, v místech se slabým signálem mobilu záleží na tom, jak se
otočíte nebo jestli zalezete do hustého lesa. S viditelným zářením máme
zkušenosti všichni, UV a IFC jsou těsně vedle, spíš záleží, jak moc je
materiál průhledný, např. atmosféra s/bez ozonovou/é dírou/y pro UV.
Rentgenové záření pak zase je více pronikavé, typická tloušťka zeslabení
na polovinu jsou milimetry materiálu. Víceenergetické gama záření je pak
ještě více pronikavé, typická polotloušťka jsou centimetry.
