Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
208) Měření hmotnosti hvězd
16. 01. 2004
Dotaz: Dobrý den, rád bych věděl, jak se "váží" hvězdy, tedy jakým způsobem se počítá
nebo určuje hmotnost hvězd. Děkuji! (Marek Voltner)
Odpověď: Nejpřesnější informace o hmotnostech hvězd
získáváme z analýzy dvoj- (a více-) hvězdných systémů,
tj. pozorováním jejich světelných křivek a změn poloh
spektrálních čar. Zákrytové proměnné poskytují
hmotnosti velmi přesně, tzv. spektroskopické proměnné
(nedochází k zákrytu hvězd mezi sebou a tedy změnám
světelné křivky) poskytují jen určité omezení na hmotnosti
obou složek (tzv funkci hmoty).
Hmotnost se totiž vždy projevuje tím, jak hvězda
gravitačně působí na své okolí. Ostatně i hmotnost
Slunce je určena pohybem "těles" (planet) ve
sluneční soustavě.
Dotaz: Elektromagnetické pole se vždy vlní. Toto pole má navíc vždy duální charakter,
tzn. vlnění + fotony. Co víme o gravitačním poli? Vlní se také jako
elektromagnetické pole a má také duální charakter? Nakonec bych se ještě rád
zeptal, zda existují nějaké paralelní teorie elektromagnetického pole, které by
nepoužívaly slova "duální charakter"? (Tomáš Trojan)
Odpověď: Z Einsteinovy obecné teorie relativity plyne existence gravitačních vln.
Jejich povaha je ale hodně odlišná od elektromagnetických. Jeden ze
zásadních rozdílů je ten, že rovnice popisující gravitační pole jsou
nelineární.
Nicméně v jisté aproximaci fungující pro slabá pole lze gravitační vlny
považovat za poruchy na plochém (nezakřiveném) prostoru, které se chovají
lineárně. V této linearizované teorii skutečně existuje přímá analogie
fotonů, které se říká graviton. Kvantovat nelineární gravitační pole ale
zatím uspokojivě nikdo neumí, ostatně skloubení obecné relativity a
kvantové teorie pole je již delší dobu jednen z klíčových problémů
fundamentální fyziky vůbec (viz např. J. D. Barrow: Teorie všeho nebo
S. Weinberg: Snění o finální teorii).
Ke druhé části otázky. Klasická elektrodynamika o kvantování pole (tj.
ani o fotonech) nic neví. Proto s ní také nelze vysvětlit jevy, ve kterých
se tato vlastnost pole projevuje. Fotony se objevují až v kvantové
elektrodynamice a není mi známa žádná snaha tuto teorii přeformulovat tak,
aby v ní byla nějak přímo obsažena klasická teorie. Zmíněná dualita není ani
tak vlastnosti teorie, jako spíše naší interpretace související s tím,
kterou teorii k popisu konkrétních jevů používáme.
Dotaz: Dobrý den mám takový hloupý dotaz co je to vlastně Foton? (Martin)
Odpověď: Na to se dá těžko odpovědět moc stručně. Nejpřesnější asi je, že foton
je kvantum elektromagnetického pole.
Jistě víte, že foton odpovídající frekvenci f má rychlost v=c, kde c je
rychlost světla, energii E=hf, kde h je Planckova konstanta, hybnost
p=E/c=hf/c, a klidovou hmotnost nulovou (nemůže stát), pohybovou
(relativistickou) hmotnost m=hf/c^2.
Znamená to asi tolik, že když se má z jakéhokoliv důvodu měnit
elektromagnetická vlna o frekvenci f (neboli světlo s frekvencí f, pokud
ta frekvence padne do viditelné oblasti), tak že se mění nikoli spojitě,
ale po jednotlivých "zrníčkách" - kvantech, a to jsou právě ty fotony.
Takže třeba pohlcování světla spojené s uvolňováním elektronů
(fotoefekt) probíhá přes ty fotony, a nikoli snad spojitě. Einstein za
tento objev dostal Nobelovu cenu.
Dotaz: Světlo má duální charakter - jeho nositelem je jak foton, tak elektromagnetické záření. Vlnová dálka el.mag. záření které považujeme za viditelné světlo, se pohybuje v rozmezí 700nm - 400nm. Rád bych se zeptal:
1) pokud bych dokázal vysílat na frekvenci o vlnové délce řekněme 500nm, svítila by anténa vysílače?
2) pokud ano, kde by se vzaly fotony? Vždyť jen vysílám el.mag. záření.
3) existuje foton i pro el.mag. záření které má nižší nebo vyšší vlnovou délku než viditelné světlo a to i třeba o několik řádů?
Děkuji (Tomáš Trojan)
Odpověď: 1) Pokud bys takový vysílač dokázal sestrojit, tak by zcela jistě svítil.
Problém je v tom, že nikdo takovou anténu vyrobit neumí, a to zejména
proto, že vlnová délka vysílaného záření odpovídá rozměrům vysílače.
2) Otázka "kde se v el.-mag. vlnění vezmou fotony" je zcela přirozená ale
nikdo na ní neumí uspokojivě a jasně odpovědět. Jde o pochopení toho,
čemu říkáme vlnově-částicová dualita. Bohužel (či bohudík?) pravda je
taková, že názornou představu opírající se o nějakou běžnou zkušenost si v
tomto případě udělat nejspíš nelze. Fyzikové se s tímto vyrovnávají
většinou tak, že připustí, že elektromagnetické záření se může projevovat
jako vlnění i jako tok energetických kvant (fotonů). V některých situacích
(např. při interferneci či ohybu) se projeví vlnové vlastnosti, v jiných
(fotoefekt) zase částicové. Na otázku, zda je to teď zrovna vlna nebo
částice, také odpovedět nelze. Záření má totiž obě vlastnosti současně a
je to pouze naše interpretace, že ho jednou vidíme jako vlnu a jindy jako
částice.
3) Fotony pochopitelně existují pro záření všech vlnových délek.
Pochopitelně proto, že teorie, která by tak fundamentální věc jako
kvantování el.-mag. vln připouštěla jen pro nějaký konkrétní interval
vlnových délek, by byla přinejmenším podivná. Viditelné světlo se od
el.-mag. záření jiných vlnových délek skutečně ničím neliší.
Energie jednoho fotonu závisí na vlnové délce (určitě znáš vzorec E = hf =
hc/λ). Čili čím kratší vlnová délka, tím energičtější (říká se
také tvrdší) fotony. Takové fotony se budou projevovat velmi znatelně.
Naproti tomu fotony odpovídající např. rádiovým vlnám budou tak měkké, že
jen obtížně vymyslíme nějaký experiment, při kterém se "částicovost"
záření projeví. Můžeš si snadno spočítat jejich energii a porovnat jí
třeba s typickou energií chemických reakcí na jednu molekulu.
Dotaz: Dobrý den, trochu jsem se zajímal o kvantovou fyziku a dočetl jsem se, že čas
podle kvantové fyziky neni spojitý, ale diskrétní. Mohli byste mi prosím
objasnit, co to znamená? Zatím jsem nikde nenašel vhodnou odpověď. (Honza)
Odpověď: V základní podobě kvantové teorie je čas spojitým parametrem, podobně jako
prostor, a tato teorie popisuje spoustu jevů přírody. Na druhé straně
fyzici skoro nikdy nejsou uspokojeni existujícími teoriemi a hledají
další, takže jsou samozřejmě i úvahy o diskrétním časoprostoru, viz
odpověď z 4. 11. 2003 "Kvantování prostoru a času".
