Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 92 dotazů obsahujících »vakuu«
46) Zpomalené světlo
02. 03. 2006
Dotaz: Je pravda, že rychlost světla je ve vodě menší než ve vzduchu a ve vzduchu je
menší než ve vakuu? Pak můžeme "stvořit" nějakou velmi hustou průsvitnou látku,
kde se rychlost světla sníží třeba dvojnásobně. (Petr)
Odpověď: Ano, rychlost světla ve vodě je skutečně nižší než ve vzduchu či vakuu - přibližne 225 000 000 m/s. To nás ale nepřekvapí, neboť kolikrát se v dané látce zmenší rychlost světla oproti vakuu, to nám udává index lomu. V látkách s vysokým indexem lomu se tedy světlo pohybuje výrazně pomaleji. Dobrým příkladem může být třeba diamant s indexem lomu n ≈ 2,4, v němž se světlo pohybuje rychlostí "pouze" 125 000 000 m/s.
Připomeňme ještě několik souvislostí:
index lomu se objevuje i ve středoškolské fyzice například v optice ve Snellově zákoně
rychlost světla ve vakuu je 299 792 458 m/s
rychlost světla ve vzduchu je jen nepatrně menší než ve vakuu
Odpověď: U původní Edisonovy žárovky, v níž bylo tahdy ještě uhlíkové vlákno, bylo v baňce vakuum. Dnešní žárovky používají wolframové vlákno a jsou plněny pod nízkým tlakem některým málo reaktivním plynem - obvykle dusíkem, kryptonem, argonem nebo xenonem. V halogenových žárovkách je pak navíc ještě příměs jódu či brómu, umožňující nažhavit wolframové vlákno na jěště vyšší teplotu (aby více svítilo), aniž by se přepálilo nebo vypařilo. Teplota wolframového vlákna ve svítíci halogenové žárovce tak dosahuje až 3000°C.
Trochu jiná situace je v zářivkách, tam se jako náplň obvykle používají páry rtuti.
Dotaz: Co sa stane s kompasom vo vakuu. Myslim tym ukazoval by nejaky smer alebo nie? (huja)
Odpověď: Kompas je založen na interakci zmagnetované střelky (obvykle kus plíšku vykazující nenulový celkový magnetický dipól) s magnetickým polem Země. Jelikož relativní permeabilita vzduchu je v podstatě rovna 1, bude se magnetické pole projevovat ve vzduchu stejně, jako ve vakuu. Byla-li by relativní permeabilita jiná, docházelo by v izotropním prostředí k zesilování či zaslabování účinku magnetického pole. Tento jev nastává třeba ve vodě (relativní permeabilita vody je 0,999 991), kde jsou účinky magnetického pole nepatrně zeslabeny.
Dotaz: Zajímalo by mne, zda mají virtuální částice kvantové fluktuace vakua nulovou
gravitační a setrvačnou hmotnost. pokud ano - jak se procentuelně projevuje na
celkové hmotnosti vesmíru pokud ne, co tlačí Casimirovy desky k sobě? (Pavel Ouběch)
Odpověď: Velmi obecně pro setrvačné a gravitační účinky je podstatná relativistická
hmotnost částice, tj. v podstatě energie. Tedy například foton, který má sice nulovou klidovou hmotnost, ale nenulovou energii a tedy relativistickou hmotnost
"padá" v gravitačním poli. Pokud takový foton vytvoří virtuální elektron-pozitronový pár, pak díky zachování energie gravitační efekty působící na pár budou stejné, jako na původní (a posléze pokračující) foton. Gravitační účinky na jednotlivé členy páru nelze jednoduše předpovědět, neboť přes vnitřní rozdělení energie (a hybnosti) virtuálních částic se integruje, tj. berou se v úvahu všechny možné realizovatelné situace, navíc s tím, že pro virtuální částice nemusí být splněna relace E2+p2=m02. V silném poli může docházet k zajímavým jevům, např. k produkci reálných částic (jak v elektromagnetickém poli, tak pravděpodobně v gravitačním - tzv. Hawkingovo záření z černých děr. Tyto jevy ale je třeba seriózně počítat v rámci kvantové teorie pole.
Kvantové efekty zpestřující život každé částice však přispívají k její
hmotě - k té, kterou měříme v experimentech. Tj. příspěvek virtuálních částic už je započten ve hmotě částic. S Casimirovým efektem tohle ale vůbec nesouvisí: Casimirův efekt je způsoben tím, že
kvantované pole ve vakuu má svou strukturu, není prostě nula
vakuová konfigurace elektromagnetického pole mezi dvěma vodivými deskami je
jiná, než prostě vakuum od nevidím do nevidím. Tento rozdíl vede k přitažlivé síle, aniž by bylo možné jednoduše odhadnout i třeba jen to, zda je přitažlivá nebo odpudivá.
Jasné vysvětlení Casimirova efektu je v mnohých článcích na webu, stačí do hledače napsat "Casimir effect". Za tento efekt neodpovídá hmotnost virtuálních
části mezi deskami ...
Obecná poznámka k tématu: Prakticky jedinou smysluplnou cestou k pochopení
efektu kvantové teorie pole je seriózní studium kvantové teorie pole.
Dotaz: Mám dotaz ohledně nakloněné roviny: Když máme nějakou nakloněnou rovinu v nějaké
výšce a z jejího vrcholu necháme kutálet kuličku, tak po dosažení kraje roviny
padá k zemi po dráze opisující parabolu. Když však to samé uděláme s papírem
slepeným do válce, tak po dosažení kraje vyletí mírně vpřed a poté jakoby zaletí
pod nakloněnou rovinu. Čím je to způsobené? Za odpověď předem děkuji. (Ondra)
Odpověď: Válec se na nakloněné rovině roztočí a i během svého pádu nadále rotuje. Svým povrchem se tak tře o vzduch (na různých stranách různě), což zakřivuje dráhu jeho pádu. U kuličky se tento jev prakticky neprojeví, neboť má výrazně menší povrch i moment setrvačnosti v poměru ke své hmotnosti. Pokud bychom tento pokus dělali ve vakuu, chovala by se obě tělesa stejně.
