Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 365 dotazů obsahujících »jev«
239) Efekt gravitační čočky
25. 09. 2003
Dotaz: Rád bych věděl, jak vlastně funguje gravitace a jakým způsobem dochází k efektu
gravitační čočky, co sem zatím četl na různých fyzikálních stránkách to mně
ten problém nijak nevysvětlilo a je opravdu rychlost světla konstanta? (Luboš Tepřík)
Odpověď: 1) Gravitace je všeobecná vlastnost veškerých hmotných objektů
přitahovat se navzájem. V klasické mechanice je popsána Newtonovým
gravitačním zákonem, který však neobsahuje vůbec čas - je to tedy popis,
při kterém by na sebe působila tělesa okamžitě na libovolnou dálku. To
je ve sporu s důsledky teorie relativity, podle níž se žádné silové
působení (žádná informace) nemůže šířit rychleji než světlo.
Jak funguje gravitace - to je otázka, co tím míníte. Jak funguje
elektřina? Jak funguje motor? Výkladem "jak něco funguje" míníme
převedení něčeho složitějšího (motor) na něco jednoduššího (chování
vodiče protékaného elektrickým proudem a nacházejícího je přitom v
magnetickém poli). Ovšem takové převádění na jednodušší jevy nutně končí
u těch "nejjednodušších" - fundamentálních - jevů. Ty můžeme popsat, to
ano - ale těžko je převést na něco ještě jednoduššího.
2) Gravitační čočka je termín z relativity. Protože světlo
(elektromagnetické vlnění nebo foton, jak to chcete popisovat) nese
jistou energii E, lze mu připsat i jistou hmotnost m = E/c2. Představte
si to s klidem pro tento účel jako foton - částečku světla o frekvenci
f přenášející nejmenší možnou energii E na frekvenci f, tedy energii E
= hf a mající tedy hmotnost m = hf/c2. Tato kulička letí v gravitačním
poli hvězdy (např. Slunce) a její dráha je tedy "ohnutá" podobně jako
kdyby to bylo obvyklé světlo a místo gravitačního pole by kolem Slunce
byla optická čočka.
3) Měříte-li rychlost světla hvězd, Slunce i žárovky co nejpřesněji na
jaře i na podzim, dostanete kupodivu totéž: těch 299792458 m/s, tedy
zhruba 300 000km/s. Přitom Země, na které toto měření provádíte, letí
kolem Slunce tak rychle, že za rok (tj. 60 . 60 . 24 . 365,22 sekund) urazí
kruhovou dráhu délky 2 . pi . 150 000 000 km, tedy Země letí postupnou
rychlostí cca 30 km/s. Světlo z hvězd ale není rychlejší ani pomalejší,
jak by to mělo být podle klasického (galileovského) skládání rychlostí.
O přesnosti měření nemusíte pochybovat v době, kdy jsou běžné počítače
s
procesorem o frekvenci 1 GHz; to odpovídá periodě 10-9s a za tu dobu
uletí světlo jen asi 30 cm.
Berte proto jako POKUSEM OVĚŘENO (nikoli hypoteticky zavedeno!), že
světlo má stále stejnou rychlost, nezávisle na vzájemné rychlosti
pozorovatele a světelného zdroje. Protože to je v rozporu s Galileiho
skládáním rychlostí (které máme dostatečně přesně ověřeno pro rychlosti
pomalé vůči světlu), tak se s tím musíme nějak poprat. Najdete-li lepší
vysvětlení a popis jiný než Einstein, Nobelova cena Vás určitě nemine.
Dotaz: Reaguji tímto na dotaz "Modrá zářivka". Možná se mýlím, ale
nepřipadá mi, že by tato zářivka nějak intenzivně zářila v UV oblasti. UV
záření se prozradí intenzivní vůní ozónu (zkuste si to s "horským sluníčkem",
nebo i s EPROM eraserem, který má výkon okolo 1 W). I tyto "modré" zářivky
jsou plněny rtuťovými parami a žádný ozón u nich cítit není. Možná, že sklo
zářivky zadržuje kromě viditelného světla i tvrdší UV, které je schopno
produkovat ozón. Ionizační energie kyslíku je poměrně vysoká, 13,6 eV, tudíž
bych předpokládal poněkud vyšší energii fotonů vhodných pro výrobu ozónu,
měkké UV na to asi nestačí. Rtuť má ve spektru několik čar v UV, zejména na
2537 A, vznikající přechodem 3P1-> 1S0, ale nemyslím, že tato by byla
zodpovědná za výše dotazovaný efekt. Amatérskými prostředky (CDčkem) jsem
zjistil ve rtuťovém spektru jednu čáru (nebo dvě těsně vedle sebe) téměř
přesně na hranici mezi UV a viditelným světlem (fialovější než fialová
:-).Pokud by existovala silnější čára ve velmi blízké UV oblasti, pak pro
přesun fotonů do viditelného světla by pak možná stačil Comptonův jev. (??) (Slavibor Mělnický)
Odpověď: Myslím, že si sám odpovídáte. Samozřejmě že "ultrafialové světlo" je
široký pojem; pro můj účel stačí cokoli, co má sice dostatečnou
intenzitu pro nějakou tu fluorecsenci, ale přitom už je to natolik mimo
oblast citlivosti oka, že si to neuvědomujeme. A nemusí to být ani tak
"tvrdé", aby to vytvářelo ozon, aby nám to vyrábělo rakovinu kůže apod.
Comptonův efekt to nebude, to si spočítejte z energiových úvah. Ale je
to fluorescence - molekula nebo jiná mikrostruktura je jedním UV fotonem
odpovídajícím frekvenci f a nesoucím tedy energii E=hf uvedena do
vzbuzeného stavu s energií E, ale než dojde k přechodu zpátky (a tím
vyzáření fotonu odpovídající frekvence), ztratí molekula vhodným
mechanismem část energie a má tedy energii jen o E1 < E větší než
nenabuzený stav. Vyzářený foton tedy odpovídá světlu s nižší frekvencí f1
= E1/h < f, a už ho proto můžeme vidět.
Dotaz: Včera ráno jsem na obloze viděla zajímavý úkaz a chtěla bych se zeptat, zda-li
je možné vidět trojitou duhu v tak intenzivní barvě a za ní ještě jednu
inverzní? (Marie Dekojová)
Odpověď: To je spíš otázka etiky: pokud říkáte, že jste to viděla, tak Vám věřím.
Je samozřejmě možné i to, že šlo jen o Váš subjektivní vjem (způsobený
třeba, nedej bůh, drogou, anebo prostě fantazií - asi jako něco naprosto
jasně vidíme ve snu).
Ale dovedu si docela dobře představit, že jste se dostala k dešti o
správně velkých kapkách na správném místě, takže klasická duha (se 2
lomy a 1 odrazem uvnitř kapky vody) i druhá duha opačného pořadí barev
(se 2 lomy a 2 odrazy) se projevily s nezvyklou intenzitou. Obě by měly
mít společný střed na přímce procházející vaším okem a Sluncem;
podrobnosti se dočtete v každé učebnici fyzikální optiky (a ovšem i ve
Fyzice - Halliday, Rewnick, Walker - kap. 34, foto a obr. 34-22 a Otázka
14).
Dotaz: Nedávno mě zaujal efekt "modré zářivky", která zvýrazní hlavně bílé
plochy objektů (případně i jiné barvy), ale sama o sobě vydává minimální
viditelné světlo. Na jakém principu tento jev funguje? Jedná se o triviální
modrý filtr nebo jde o speciální zářivku s jiným spektrem světla? Jaké
vlastnosti musí splňovat povrch tělesa, aby "bylo také zvýrazněno", tzn. aby
se jevilo jako zdroj světla při tomto osvětlení? (Pavel Faltýnek)
Odpověď: "Modrá zářivka" by se spíš mohla jmenovat "ultrafialová" (UV), aby bylo
ihned jasné, čím to je. Stačí k tomu rtuťová výbojka, ta vydává hodně UV
světla. My UV světlo přímo nevidíme, takže se nám zdá, že je naprostá
tma. Mnoho látek ale fluoreskuje - přijme UV světlo (které má díky
kratší vlnové délce fotony s větší energií) a vydá světlo viditelné, s
delší vlnovou délkou (a s fotony o energii menší než bylo to UV). Tím se
stane, že "v naprosté tmě září různé předměty pestrými barvami".
Jásavé barvy (zvláště modrou a fialovou) dávají nejrůznější
bělidla, co
se dávají do prádla při praní. Proro vám bude bílá košile třeba oslnivě
bleděmodře zářit. Ale pozor, tuk a pot taky fluoreskují, zpravidla se
mastné fleky projeví na jásavě modrém podkladu jako žlutavé skvrny,
nikterak půvabné.
Dotaz: Je možné vyrobit barvu, která by za normálních podmínek nebyla viditelná, ale
za použití speciálních brýlí ano? (Karel Nosek)
Odpověď: Nevím, jak to udělat prakticky, ale například polarizace dovoluje do
jisté míry manipulovat s barvami. Stačí vzít si polarizační brýle a
podívat se například na kus plastu - např. obal od kazety, CD, pravítko
atd. v polarizovaném světle. Od tohoto jevu je ale dost daleko k vyrobení
"barvy" ...
