FyzWeb  odpovědna

Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!


nalezeno 40 dotazů obsahujících »elektronu«

36) Rentgenové záření05. 08. 2002

Dotaz: Prosím Vás, je pravda, že za působení většího napětí na elektronovou trysku z televize nevyletují elektrony, ale rentgenové záření? Jak velké by muselo být napětí? (Dave)

Odpověď: Milý kolego, v běžných rentgenech vzniká rentgenové záření tím, že intenzivní paprsek urychlených elektronů dopadá na materiál (např. tepelně odolný kov s vysokým Z), brzdí se v něm a tím budí brzdné rentgenové záření (rentgenové záření odnáší jen část absorbované energie, proto musí materiál něco vydržet a ještě být chlazen). Vyrábí se na to speciální součástka, "rentgenka". Spektrum rentgenového záření závisí na energii dopadajících elektronů - elektrony letící obrazovkou s energií lehce nad 10 keV, které se zabrzdí v luminescenční vrstvě a případně skle, budí také rentgenové záření, ale tak měkké, že tloušťka např. hliníku potřebná na jeho zeslabení na polovinu ("polotloušťka") je něco kolem desetiny milimetru (takže tlusté sklo obrazovky ho prakticky pohltí), pro praktické účely, např. rentgenování zlomených kostí, je potřeba mít urychlovací napětí desítek kV, např. pro 100 keV je už buzené rentgenové záření tak pronikavé, že odpovídající polotloušťka hliníku je 1,6 cm.

Je to takto:
1) Napětí mezi rozežhavenou katodou obrazovky a okolím vytváří elektrické pole v okolí katody. Je-li toto pole dostatečně silné, vytrhne z ní elektron; část energie (tzv. výstupní práce) se přitom použila na "vytržení" elektronu z materiálu katody, zbytek si nese elektron s sebou jako kinetickou energii. V oblasti energií v televizoru nám stačí počítat nerelativisticky, tedy kinetická energie je rovna Ek = 1/2 m v2. Nic jiného z katody nevylétává.
2) Elektron je dále urychlován a usměrňován elektrickým i magnetickým polem v obrazovce, až dopadne na příslušné místo stínítka. Během svého letu neztrácí energii žádným vyzařováním. (To by přicházelo v úvahu až v mnohem mohutnějších zařízeních typu synchrocyklotronu s mnohem většími energiemi.)
3) Dopadem na příslušné místo stínítka se elektron zabrzdí. Část jeho energie se spotřebuje mechanismem, který vede k tomu, že stínítko na tom místě zasvítí, zbytek energie se promění dílem na zahřátí a deformaci prostředí, kam elektron dopadl, dílem na elektromagnetické záření, tzv. brzdné záření. To má dvě výrazně rozlišné části - spojité spektrum vznikající principiálně vždy, když se elektricky nabitá částice urychluje (anebo brzdí, to je prostě urychlování se záporným znaménkem), a čárové spektrum, určené materiálem, v němž se elektron brzdí. Část brzdného záření padne i do rentgenových oblastí elektromagnetických vln ("měkké rentgenovo záření"), ovšem je poměrně slabá. Urychlující napětí obrazovky je deset až pětadvacet tisíc voltů, což není zas pro tento účel tak moc, záření se na své další cestě pohlcuje a samozřejmě na rozdíl od rentgenky je obrazovka koncipována tak, aby rentgenova záření k divákovi došlo co nejméně.

(J.Dolejší,J.Obdržálek)   >>>  

37) Jak vzniká magnetismus?10. 05. 2002

Dotaz: Mohli byste mi jasně a přesně vysvětlit, co je a jak vzniká magnetismus? V knížkách se člověk sice dozví to, že magnetismus vzniká při pohybu elektronů nebo podobně,ale jaký je princip vzniku magnetického pole na úrovni kvantové fyziky? Taky jsem někde četl, že tu hrají určitou roli spiny elektronu, fotony apod. (Tomáš Psika)

Odpověď: Podívejte se třeba do velké barevné učebnice FYZIKA (Halliday, Resnick, Walker), čes. překlad Prometheus,2001, do kap. 29 a dalších.

Stručně řečeno: 1) Formulujme otázku nikoli "co je to magnetismus, magnetické pole" apod., protože slovníková odpověď typu "magnetismus je hromadné označení pro jevy související s magnetickým polem" a "magnetické pole je spolu s elektrickým polem nedělitelnou součástí elektromagnetického pole" by vás těžko uspokojila. Otázka "Co je A?" se zodpoví převedením A na B,C,D.. která jsou známá -- nebo která pokládáme za známá a nerozebíráme je takhle obecně (např. čas). Ptejme se raději "jak vzniká magnetické pole, jak se projevuje, co ho ovlivňuje apod." Pak lze říci toto: 2) Některé elementární částice mají vlastnost zvanou elektrický náboj, vyjádřitelnou jako celistvé násobky tzv. elementárního náboje e. Proton má náboj e, elektron --e, neutron 0 (tj. nemá elektrický náboj). Pro úplnost: tzv. kvarky z nichž je mj. složen proton i neutron, mají náboje 2e/3 a --e/3, ale nevyskytují se nikdy samostatně. Náboj soustavy je algebraickým součtem všech nábojů jejich částí a náboj proto můžeme snadno pozorovat i na makroskopické úrovni. 3) Částice s elektrickým nábojem (budeme ji pro stručnost nazývat prostě "náboj") působí na jiný náboj silou. Vykládáme to zavedením pojmu pole:
a) náboj vytváří kolem sebe pole
b) pole se mění (šíří se jeho změny apod.)
c) je-li náboj v (cizím, nikoli jen vlastním) poli, působí na něj síla podle vzorce F = q( E + v x B),
kde q je náboj, v jeho rychlost (vektor), x značí vektorový součin, E vektor elektrické intenzity a B vektor magnetické indukce.
4) Kvantová teorie a) popisuje částici i pole stejnými prostředky, b) vystihuje skutečnost, že některé základní charakteristiky částic (a tedy i polí) se mění nikoli spojitě, ale po jistých dávkách -- kvantech; např. kvantem elmg. pole je foton. Ale i částice samy mohu chápat a popisovat jako kvanta jistých polí. Tím se vysvětluje, že částice téhož druhu jsou v kvantové teorii navzájem nerozlišitelné (asi jako jednotlivé koruny na vašem účtu ve spořitelně). c) dává nám "pohybové rovnice", tj. rovnice, jimiž se příslušná kvantová pole řídí.
5) Některé částice mají vlastnost zvanou spin (samozřejmě rovněž kvantovanou). Ta je spojena jednak s momentem hybnosti, jednak s magnetickým dipólovým momentem. Cokoliv byste potřeboval vědět podrobněji či přesněji, hledejte v (dobrých) učebnicích raději než v (dobré) populární literatuře. (Od toho jsou totiž učebnice, aby vám něco systematicky vysvětlily. Populární literatura má za účel přitáhnout a udržet váš zájem, i když občas jen ozobe ty třešničky z dortu a seriozní základ vám nedá.)

(J. Obdržálek)   >>>  

38) Beta rozpad25. 03. 2002

Dotaz: Při radioaktivním rozpadu beta prvky s protonovým číslem Z vznikne prvek s protonovým číslem Z+1, vzniklý elektron (a neutrino) odletí. Znamená to, že se radiaktivní látka postupně kladně nabíjí? (Jiří Benda)

Odpověď: Máte pravdu, že vyzářením elektronu se látka kladně nabíjí, ale tenhle efekt není u běžných zářičů a v běžných situacích vidět, neboť okolo nás se pohybuje spousta nábojů a několik někde navíc se snadno vykompenzuje z okolí, zvláště když záření ionizuje okolní prostředí a tak dodává další náboje obou znamének. Svou roli hraje i skutečnost, že i dost intenzivní zářiče (např. 1 TBq pro průmyslové použití, před kterým se musíte pečlivě chránit) vyzáří za 1 s 1012 elektronů (tera), což znamená náboj o mnoho řádů menší než coulomb. Sice nevím o experimentech, kde by něco podobného měřilo, ale je velmi pravděpodobné, že tento efekt nabíjení by šlo vidět experimentálně.
(J. Dolejší)   >>>  

39) Přechody elektronů mezi slupkami06. 03. 2002

Dotaz: Přechází-li elektron v atomovém obalu mezi slupkami, vyzařuje/pohlcuje fotony. Dochazí ke stejnému procesu vyzařování/pohlcování, pokud přechází elektrony mezi jednotlivými podslupkami v rámci jedné slupky? (Vlasta)

Odpověď: V principu ano. Přechody uvnitř slupek jsou relativně méně pravděpodobné než přechody mezi slupkami (což souvisí s malou energií přechodu uvnitř slupky), takže elektron zpravidla "dá přednost" přechodu na nižší slupku, je-li tam pro něj místo.
(P.Cejnar)   >>>  

40) A zase duha10. 12. 2001

Dotaz: 1. Slyšel jsem, že při pohledu z letícího letadla je vidět duha ve tvaru uzavřeného kruhu. Co je na tom pravdy?
2. Jaké je největší (resp. nejmenší) prakticky použitelné číslo? (např. číslo udávající počet částic ve vesmíru) (Václav Voráček)

Odpověď: 1. My nelétáme tak často, abychom ji viděli na vlastní oči. Poletíte-li ale poblíž vhodného závoje deště a bude-li svítit sluníčko z druhé strany letadla, měl byste opravdu vidět duhu v podobě uzavřeného kruhu charakterizovaného vrcholovým úhlem asi 42°.
Vysvětlení vzniku duhy a dalších atmosférických úkazů můžete najít na stránkách Tomáše Tržického: http://www.astro.cz/projekty/ukazy/duha.htm#kanimaci Další zajímavé články týkající se této problematiky najdete na: http://dir.seznam.cz/Veda/Fyzika/
2. Odhad celkové hmoty viditelné vesmíru je 1023 Slunečních hmot, tj. asi 1081 nukleonů, nezanedbatelná je ale i neviditelná hmota (viz např. pěkný článek http://www.sciam.com/specialissues/0398cosmos/0398peebles.html Za nejmenší prakticky použitelné číslo považuji nulu! Jinak třeba nejmenší rozměr ve světě bezprostředně kolem nás by mohl být třeba poloměr elektronu, který je podle rozptylových experimentů určitě menší než 1018 m (to je asi tisíckrát méně než poloměr protonu).
(M. Urbanová, J. Dolejší)   >>>