Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 22 dotazů obsahujících »dopadající«
13) Perpetuum mobile?
28. 03. 2004
Dotaz: Pokud ponoříme kapiláru do vody začne kapalina vzlínat. Pokud by
voda, která by vytekla z kapiláry dopadla např. na vodní mlýnek, a kapilár bylo
mnoho, otáčel by se mlýnek díky kinetické energii na něj dopadající vody, voda
je vytlačována do kapilár tlakem vzduchu. Tudíž jsme do soustavy žádnou energii
nedodali, nebo je to jinak? (Jirka)
Odpověď: K Vámi popisovanému efektu nikdy nedojde, kapalina nezačne z kapiláry
přetékat, natož ze zahnuté trubičky odkapávat. Kapilární elevace či deprese je způsobena tlakem pod zakřiveným povrchem
kapaliny. Výsledná síla působí do kapaliny resp. ven podle toho, zda je
povrch vypuklý resp. vydutý. Charakteristika zakřivení je určena jevy u stěny
kapiláry (tím, zda kapalina stěnu smáčí či nesmáčí - vzájemně na sebe působí molekuly vody a materiálu kapiláry). Pokud tedy nebude
žádné rozhraní kapalina-stěna, nebude ani žádná síla, která by sloupec
tahala nahoru a ustanoví se rovnováha mezi stupněm zakřivení povrchu a
výškou kapiláry; povrchové napětí bude naopak vodě bránit vytékat.
Nejlepší způsob ověření ovšem je nesedět u klávesnice a pohrát si s kapilárami. Co třeba rtuť? Ta sklo nesmáčí, tak co kdyby nám mohl naopak probublávat
vzduch do kapaliny? :-)
Literatura: Bakule R. - Svoboda E. , Molekulová fyzika, Academia, Praha
1992
Dotaz: Chtěl bych se zeptat, proč se duha na oblohu promítá jako kružnice a jak je to
s její výškou nad horizontem během dne. Děkuji (Karel Zíval)
Odpověď: Na připojeném obrázku je kružnicí znázorněn řez kulovou kapkou obsahující její střed. Tímto středem prochází osa x položená do směru dopadajícího svazku rovnoběžných slunečních paprsků. Z tohoto svazku je zakreslen jeden paprsek, jenž na kapku dopadá s úhlem dopadu
α, lomí se dovnitř kapky (úhel lomu β) podstupuje jeden vnitřní odraz a posléze se lomí z kapky ven. Úhel, který svírá vystupující paprsek se směrem původně dopadajících paprsků, je označen δ. Jev duhy působí ty paprsky, které splňují podmínku minimální odchylky, tj. pro něž ve funkční závislosti úhlu na úhlu existuje lokální minimum.
Předpokládejme, že náš zakreslený paprsek právě splňuje tuto podmínku. Promítneme-li si stopu paprsku vystupujícího z kapky zpětně na nebeskou klenbu dostaneme zde světelný bod. Vzhledem k tomu, že při lomu paprsku dovnitř a ven z kapky dochází k disperzi světla, bude tento světelný bod rozložen do spektra barev. Od našeho plošného řezu k prostorovému obrazu dospějeme tak, že provedeme rotaci dle zakreslené osy x. Zmíněná zpětná stopa vystupujícího paprsku pak opíše po nebeské klenbě oblouk duhy. Nejvyšší bod má úhlovou výšku nad ideálním obzorem 42-α , když α je úhlová výška Slunce nad obzorem.
Uvedený výklad se týká tzv. hlavní (primární) duhy. Duhy vyšších řádů pak dostaneme při vícenásobných vnitřních odrazech paprsků v kapkách.
Dotaz: Proč je topení bílé a chladič ledničky černý? (Anežka Horáková)
Odpověď: Černá barva způsobuje, že těleso lépe absorbuje dopadající záření
(světelné i tepelné), a což je pro leckoho překvapivé, že také lépe teplo
vyzařuje. Proto se chladiče dělají černé. Radiátor topení také potřebuje
předávat teplo do okolí, ale asi (nejsem expert na topení) se počítá s
tím, že podstatnou roli bude hrát ohřívání vzduchu v kontaktu se žebry
radiátoru (zde barva nerozhoduje) a pak přenos tepla prouděním tohoto
vzduchu. Estetická stránka patrně převažuje nad přínosem zvýšeného přenosu
tepla v případě tmavého radiátoru.
(J.Dolejší)
Reakce na odpověď:
V odpovědi uvádíte, ze barva je důležitá pro efektivitu chladiče. Odkazujete se
na Planckův zákon. Pořád ale nerozumím, proč tomu tak je. Můžete to rozvést? Bílý chladič vydává záření o vyšší vlnové délce, a proto je hustota zářivého toku menší? Nevydává se většina tepla v infračerveném spektru?
Odpověď:
Má-li chladič nějakou barvu, znamená to, že tuto barvu odráží více než ostatní
(proto ho v této barvě taky vidíme). Uvážíme-li situaci v rovnovážném stavu, pak
zvýšená emise na jisté vlnové délce musí být spjata i se zvýšenou absorbcí této
vlnové délky, aby totiž předměty téže teploty, ale různých barev mohly být spolu
v rovnováze. Obvyklá situace chladiče však není rovnovážný stav: chladič je
spojen s něčím o teplotě výrazně vyšší než okolí a disipuje do okolí teplo. Pak
je ovšem nejvýhodnější chladič "všech barev", černý, který bude co nejvíc
vyzařovat světlo všech vlnových délek. (Samozřejmě, že by v případě teplejšího
okolí naopak pohlcoval světlo i teplo nejrychleji - ale chladič je zpravidla v
okolí chladnějším, než je sám.)
Dotaz: Na jedné debrujárské schůzce jsme narazili na problém, proč svítí svatojánské
mušky. Mohli byste mi prosím pomoci s vysvětlením? (Rostislav Petr)
Odpověď: Ke vzniku luminiscence je třeba dodat látce energii. Tato energie může být různá
a podle jejího původu rozlišujeme různé druhy luminiscence:
fotoluminiscence - energii dodává ultrafialové nebo viditelné světlo
elektroluminiscence - zdrojem energie je elektrické pole nebo elektrický proud
katodoluminiscence - vyvolává ji svazek elektronů dopadající na obrazovku televizoru
radioluminiscence - původcem jsou radioaktivní látky
sonoluminiscence - je vyvolána ultrazvukem
triboluminiscenci - původ má v mechanické deformaci
chemiluminiscence a bioluminiscence - vyvolávají ji chemické procesy probíhající v živých organismech.
Základní krok k pochopení jevů bioluminiscence učinil biolog Raphaél Dubois,
který odhalil, že světlo vzniká během zvláštní biochemické reakce, kterou lze shrnout takto:
luciferin + kyslík -----(luciferáza)-----> oxyluciferin + světlo
Luciferin reaguje s kyslíkem díky enzymu luciferáze, který hraje
roli katalyzátoru chemické reakce. Tím vznikne oxyluciferin ve stavu
energeticky excitovaném, což dovoluje vyzařování světla. Další podrobnější informace
se dočtete například na této stránce:
http://www.quido.cz/100/biolum.htm .
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.
