FyzWeb  odpovědna

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

nalezeno 92 dotazů obsahujících »vakuu«

Warning: Undefined variable $dt in /srv/web/fyzweb.cz/odpovedna/index.php on line 139
91) Michelson-Morleyův pokus

Dotaz: Michelson-Morleyho experiment. Otazka: Dlhsiu dobu prevadzam meranie Michelsonovym interferometrom, z nameranych vysledkov som zistil, ze pre vsetky merania s tymto interferometrom plati Snellov zakon. V slavnom Michelson-Morleyho experimente je v matematickom vyjadreni pre pohyb svetelnych lucov v ramenach interferometra ignorovany Snellov zakon . Snellov zákon definuje, rýchlosť svetelných lúčov v hmotnom prostredí ako c/ n , kde n je indexom lomu svetla hmotného prostredia . Vo výpočte pre posun interferenčných prúžkov je nesprávne udávaná rýchlosť svetelných lúčov v ramenách interferometra ako c , čo je rýchlosť svetla vo vákuu. V Michelson-Morleyho experimente sa v ramenách interferometra vákum nenachádza. Michelson - Morleyho experiment bol meraný vo vzduchu, preto svetelné lúče v obidvoch ramenách interferometra sa pohybovali vo vzduchu. Vzduch v obidvoch ramenách interferometra je v kµude voči interferometru, preto rýchlosť svetelných lúčov voči interferometru je v obidvoch ramenách c/n. Rýchlosť pohybu interferometra voči zdroju svetla nemá vplyv na rýchlosť svetelných lúčov v ramenách interferometra, lebo rýchlosť svetelných lúčov v obidvoch ramenách interferometra je určená len indexom lomu svetla vzduchu v ktorom sa svetelné lúče pohybujú. Posun interferenčných prúžkov pri otočení Michelsonovho interferometra o 90 stupňov nenastal, lebo rýchlosť svetelných lúčov voči interferometru je v obidvoch ramenách konštantná c/n, po celú dobu otáčania interferometra. Je potom kontrakcia dĺžok v smere pohybu tak ako ju definoval Lorentz kontraktačnou hypotézou pre Michelson – Morleyho experiment správna ? (Jozef Babiak)

Odpověď: Pane Babiaku, velice jste mne svým dotazem potěšil (a jak doufám, potěším velice i já Vás svou odpovědí). Potěšilo mne totiž, že jste si všiml skutečnosti, která je sice - když o ní víme - jasně na očích, ale přitom - když o ní nevíme - si ji zpravidla ani neuvědomíme: že totiž pracovat v evakuované trubici by bylo další technickou komplikací už tak jemného pokusu. A teď ta potěšující odpověď: I když přesně vzato má světlo ve vzduchu rychlost jinou než ve vakuu, na průkaznosti M-M pokusu to nic nezmění. Proč? Lze samozřejmě opakovat všechny teorie tohoto experimentu a všude užívat c/n místo c; dostali bychom nové vzorce pro posuv proužků odpovídající příslušné teorii. Nejjednodušší je ale uvážit, že z teorie relativity plyne, že k žádnému posuvu proužků nemůže dojít (jinými slovy, že posuv je roven nule). Potom je zřejmé, že toto platí i tehdy, šíří-li se světlo jinou rychlostí než oněch 299 792 458 m/s, samozřejmě za předpokladu, že tato rychlost je stejná ve všech směrech (tj. že vzduch je izotropní). Je-li tedy nulový posuv proužků v M-M pokusu i při pokusu prováděném ve stojícím vzduchu, je to potvrzením všech teorií, které počítají se světlem ve vakuu v tomto pokusu.
Bylo by také možno provádět celý pokus např. ve vodě, tedy s rychlostí světla podstatně nižší než ve vakuu; opět by nemělo dojít k posuvu proužků, protože voda je izotropní. Samozřejmě by voda musela během pokusu vůči aparatuře stát, jinak by směr jejího pohybu byl "privilegovaným směrem". Pohyb světla v proudící vodě byl samozřejmě také experimentálně ověřován, viz. Fizeauův "strhovací koeficient". Samozřejmě že teorie relativity ho vysvětluje taky, a mnohem jednodušeji: prostě Lorentzovou (a ne Galileovou) transformací do systému spojeného s pohybující se vodou.
(J.Obdržálek)   >>>  

Warning: Undefined variable $dt in /srv/web/fyzweb.cz/odpovedna/index.php on line 139
92) Index lomu světla

Dotaz: Proč je index lomu světla různý pro různé barvy (na tom stejném rozhraní mezi prostředími)? Je rychlost šíření světla prostředím ovlivněna vlnovou délkou? A jestli ano, tak proč? (Jan Toušek)

Odpověď: Je to tak. A je velmi zajímavé (a vůbec ne jednoduché) rozebrat, proč je vlastně rychlost světla v hmotném prostředí jiná než ve vakuu. Jakmile zjistíme, proč je jiná, pak už tolik nepřekvapí, že je "jinak jiná" pro různé frekvence.
Mechanismus šíření světla v hmotném prostředí je takový: prostředí sestává z kladně i záporně elektricky nabitých částic, které mají úhrnný náboj (prakticky) nulový a jsou víceméně v dynamické rovnováze. Můžeme si představit, že elementární části látky jsou elektrické dipóly (např. kladné jádro + záporné elektrony kolem). Dopadne-li na látku světlo, pak z mikroskopického hlediska přišlo střídavé elektromagnetické pole (vlna) o frekvenci f. Dipól je nucen pod vlivem elektrického pole kmitat (a měnit svůj elektrický moment), protože na zápornou část působí opačná síla než na kladnou (rozměry dipólu jsou mnohem menší než vlnová délka světla). Ovšem pokud elektrický dipól kmitá, pak vyzařuje elektromagnetické vlny stejné frekvence, jakou kmitá (Rayleighův rozptyl - NIKOLI Comptonův, kde vyzařuje frekvenci jinou než přijal). Je to tedy jakési "pošli to dál", ale s jistým zdržením: dipól je tvořem hmotnými (nabitými) částicemi a ty mají samozřejmě jistou setrvačnost. Nakonec to dopadne tak, že rozkmitaná látka vyzařuje vlny, které se skládají s dopadající vlnou a ustáleným výsledkem je to, že se dopředu šíří nová vlna téže frekvence, ale pomaleji. (Tedy v látce s jinou vlnovou délkou než ve vakuu.) Jakmile přijmete tento rozbor, pak vám nebude moc divné, že to "zdržení" bude pro různé frekvence různé (tomu se říká disperze světla) v závislosti na vnitřní struktuře látky, na vlastních frekvencích částí tvořících látku apod.
(J.Obdržálek)   >>>  
<<< novější