Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 92 dotazů obsahujících »vakuu«
32) Rychleji než světlo
07. 03. 2007
Dotaz: Zajímalo by mě jak je to s rychlostí světla v různých prostředích, pokud se tedy
světlo láme na rozhraní dvou prostředí je to kvůli různým rychlostem světla v
daných prostředích. Tzn., že světlo se zde šíří rychlostí menší než je rychlost
c, jak se toto dá vysvětlit, když existuje zákon podle kterého se světlo stále
pohybuje rychlostí c? A je tedy jen teoreticky možné světlo v prostředí, kde se
pohybuje výrazně pomaleji předběhnout, ale samozdřejmě běžet rychlostí menší než
c? (Mirek)
Odpověď: V látkových prostředích se světlo skutečně pohybuje pomaleji a to tím pomaleji, čím větší je index lomu daného prostředí. Zatím ve vakuu se světlo šíří rychlostí 299 792 458 m/s, například ve vodě je to už jenom něco málo přes 225 000 000 m/s. Princip konstantní rychlosti světla (c = 299 792 458 m/s), platí pouze ve vakuu, v látkovém prostředí může (a je) jeho rychlost menší. Nic hmotného se nemůže pohybovat ani stejně rychle ani rychleji než světlo ve vakuu, což ale vůbec neznamená, že by se to nemohlo pohybovat rychlostí vyšší, než je rychlost světla v daném prostředí. Pokud tedy například urychlíme elektron či třeba neutron na rychlost 99% c a strefíme se s ním do vody (přičemž rychlost světla ve vodě je zhruba 75% c), bude se tato částice pohybovat výrazně rychleji, než světlo v daném prostředí. Pohybující se částice při tom bude emitovat tzv. Čerenkovovo záření. Čerenkovovo záření (někdy též Čerenkovův efekt) bylo poprve pozorováno již roku 1934 ruským fyzikem Pavlem Alexejevičem Čerenkovem (1904-1990).
Dotaz: Chtěl bych vědět jakou rychlostí (v km/h popř. v m/s) se šíří všechny druhy vln.
Vím jen, že zvuk se šíří něco kolem 340 m/s, ale co ty ostatní např. rádiové
vlny, signál mobilních telefonů.. Je pravda, že se některé vlny šíří rychlostí
světla? Jestli ano, tak které a jak je to možné? Zvukové vlny jsou jediné, které
lze slyšet? Jak mám vlastně chápat pojmy zvuk, rádiová vlna, frekvence,
frekvenční pásmo, signál. Jaký je mezi tím vším rozdíl? Chtěl bych se v tom
aspoň trochu orientovat.. (Roman Klimeš)
Odpověď: Šíření vln obecně závisí na jejich typu a na prostředí, ve kterém se šíří. Zvuk se ve vzduchu šíří skutečně rychlostí okolo 340 m/s, ve vodě pak okolo 1 500 m/s. Ve vakuu se zvuk nešíří (zvuk je v podstatě periodické nepatrné zřeďování a zhušťování média, jímž se šíří... a to ve vakuu dost dobře nejde, neboť se zde nemá co zřeďovat a zhušťovat).
Rádiové vlny, signál mobilních telefonů, světlo, tepelné sálání, UV záření a mnoho dalšího jsou různé formy elektromagnetického vlnění (periodické kmitání intenzity elektrického a magnetického pole). To se vakuem šíří rychlostí světla (c =299 792 458 m/s), ve vzduchu nepatrně pomaleji, ve vodě pak zhruba dvoutřetinovou rychlostí c.
Frekvence je údaj, kolikrát za sekundu stačí dané vlnění kmitnout (u zvuku kolikrát dojde ke zředění a zhuštění hmoty). U slyšitelného zvuku to bývají stovky až tisíce kmitů (zředění) za sekundu. U viditelného světla to bývá 300 biliónů kmitnutí intenzity elektrického a magnetického pole. Rádiové vlny, signál GSM a tepelné záření mají tuto frekvenci nižší než viditelné světlo, UV záření a třeba rentgenové záření ji mají výšší.
Dotaz: Ak E=m·c2, tak ked ohrejem zeleznu gulu tak sa zvysi jej hmotnost? (zanedbam rozpinanie a vztlakove sily vzduchu, myslim hmotnost nie vahu) (ja)
Odpověď: Ano, dodáním energie (tedy například zahřátím) se skutečně zvýší hmotnost objektu, prakticky to však nejspíše nikdy nenaměříte. Když bychom totiž zahřáli 1 kg železnou kouli o 1 °C, zvýšila by se její hmotnost zhruba o 5·10-15kg, tedy asi o 0,000 000 000 005 gramů. Tak přesně žádné klasické mechanické váhy samozřejmě neměří.
Poznámka: Hmotnost energie v předchozím odstavci byla spočtena tak, že do rovnice E=m·c2 byla za energii dosazena energie potřebná k ohřátí železa o jeden stupeň (452 J; číselně musí odpovídat měrné tepelné kapacitě železa 452 kg·kg-1K-1) a za rychlost světla ve vakuu pak c = 299 792 458 m·s-1.
Dotaz: Délka 1m je definována jako 1650763,73 vlnových délek oranžové čáry izotopu 86.
Jaká je vlnová délka oranžové čáry a její frekvence? (Libuše Weinerová)
Odpověď: Nemáte tak úplně pravdu. Délka jeden metr byla původně definována jako jedna desetimilióntina části zemského kvadrantu. O trochu později se za definici metru začala považovat vzdálenost mezi 2 vrypy na platinoiridiové tyči uložené v archívu Mezinárodního úřadu pro váhy a míry v Sévres (Francie). Další změna nastala roku 1960, kdy bylo ustanoveno, že jeden metr je "délka rovnající se 1 650 763,73 násobku vlnové délky záření šířícího se ve vakuu, která přísluší přechodu mezi energetickými hladinami 2p10 a 5d5 atomu kryptonu 86". Ani to však není aktuálně platná definice. Od roku 1983 platí, že jeden metr je "délka dráhy světla ve vakuu během časového intervalu 1/299 792 458 sekundy." Důvod pro poslední změnu je ryze praktický - čas umíme měřit nejpřeněji ze všech fyzikálních veličin a odměřit 1/299 792 458 sekundy je snadnější (a tím i přesnější) než měřit 1 650 763,73 násobku vlnové délky nějakého záření.
Ale zpět k původní otázce: vlnová délka oranžového světla je okolo 600 nm, frekvence pak okolo 5·1014Hz. Přesnou vlnovou délku a frekvenci světla odpovídajícímu přechodu mezi energetickými hladinami 2p10 a 5d5 atomu kryptonu 86 se mi nepodařilo zjistit, nebude však výše uvedeným hodnotám vzdálená.
Dotaz: Dobrý den, prosím o odpověď (nebo odkaz) na problematiku záření. Jak se bude lišit
grafický průběh spektrální charakteristiky žárovky (řekněme 2700 °C) v
závislosti na vzdálenosti od zdroje? Děkuji K. Kuběna (Karel Kuběna)
Odpověď: Spektrální složení libovolného záření ve vakuu nezáleží na vzdálenosti od zdroje, se vzáleností (dokonce s její druhou mocninou) klesá jenom intenzita daného záření. K drobné změně dochází jen při pozorování velice zvdálených objektů (například cizích galaxií, při pozorování žárovky jej rozhodně nezaznamenáme), kdy v důsledku rozpínání vesmíru dochází k mírnému posunu celého spektra směrem k nižším energiím neboli od fialové k červené části spektra - tomuto jevu říká rudý posuv a jde o speciální případ Dopplerova jevu.
Při pozorování žárovky v běžném prostředí, kdy musí vyzářené světlo procházet vzduchem, se pravděpodobně bude dané spektrum maličko se vzdáleností měnit, neboť zde přibudou emisní a absorbční čáry látek obsažených ve vzduchu, a to tím výrazněji, čím delší cestu bude muset světelný paprsek skrz vzduch urazit. Přesto se domnívám, že tento jev bude pro potřeby běžného užití žárovky zcela zanedbatelný a můžeme tedy považovat i zde její spektrum za nezávislé na vzdálenosti od pozorovatele.
