Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 26 dotazů obsahujících »vlnovou«
7) Délka antény GSM
04. 09. 2006
Dotaz: Dobrý den. Viděl jsem v seriálu Brainiac (Discovery channel), jak za pomocí
kousku drátu a alobalu sestrojili fungující externí anténu na mobil. Chci si
tento experiment také vyzkoušet. Bohužel si pamatuji pouze kusé informace a na
číslo dílu si nevzpomenu vůbec. Pokud se nepletu, délka drátu (anténty) musí mít
přesně nějaký násobek vlnové délky "chytaného" záření. Vyčetl jsem, že se běžně
používají antény velikostí 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 lambda. Za pomoci vzorce vlnová
délka = rychlost záření / frekvence jsem vypočítal vlnovou délku 900MHz záření
(pro mobilní telefony se v Evropě používá 900 a 1800MHz), která činí 0,333102,
ale nevím jednotky. Jestli metru nebo milimetru. V pořadu mu to vyšlo nějak nad
tři centimetry. Mohl bych Vás poprosit o pomoc s výpočtem délky drátu (tedy
antény)? Mnohokrát děkuji! (Ondřej Vaverka)
Odpověď: Počítáte správně - stačí vydělit rychlost šíření elektromagnetického vlnění (neboli rychlost světla) jeho frekvencí a vyjde vám vlnová délka. Pokud počítáte v základních jednotkách, tedy rychlost v m/s a frekvenci v Hz, pak vám výsledná vlnová délka vyjde v metrech.
Je dost pravděpodobné, že při výpočtech byla použita frekvence 1900MHz obvyklá u mobilních sítí v USA, potom by totiž vycházelo:
299 792 458 m/s děleno 1 900 000 000 Hz = 0,15778 m
čtvrtvlna s frekvencí 1900MHz by pak měla délku 3,944 cm. Pro evropské frekvence 900MHz a 1800MHz pak vychází délka čtvrtvlny na 8,324 a 4,164 centimetru.
Dotaz: Jaky je rozdil mezi vlnami z mikrovlne trouby (2.45 GHz) a vlnami z bezdratoveho
vysilace (2.4 GHz) na tvorbu bezdratove pocitacove site? Neco jako Lan/Wan,
pouze s tim rozdilem, ze jde vse pres mikrovlnne zareni z bezdratoveho routeru.
Je bezdratovy vysilac, pouzivany misto kabelu a routeru pro pocitacove site,
nebezpecny pro zdravi? (Petr Svoboda)
Odpověď: Z pohledu fyziky se jedná o elektromagnetické záření s velice podobnou frekvencí (a tedy vlnovou délkou). Podstatné však je, že frekvence není zcela stejná - zatímco bezdrátové počítačové sítě využívají relativně neškodné frekvence okolo 2.40 GHz (a samozřejmě i spoutu jiných, záleží na technologiích a standardech), záření v mikrovlnné troubě je schválně naladěno na frekvenci 2.45 Ghz, která odpovídá vlastním kmitům molekul vody... a tedy s molekulami vody také snadno interaguje, nutí je kmitat intenzivněji a tím vodu zahřívá.
Nutno ještě dodat, že zatímco typická domácí bezdrátová počítačová síť bude mít vysílací výkon určitě menší než 1 watt, v mikrovlnné troubě půjde minimálně o stovky wattů.
Dotaz: Dobry vecer. Viditelne svetlo je proud fotonu, ktere se pohybuji konstantni
rychlosti a specialni teorie relativity predpoklada, ze je tato rychlost
konstantni ve vsech inercialnich soustavach. zajimalo by me, jestli se vsechny
bozony pohybuji take nejakou konstantni rychlosti ve vztahu ke vsem inercialnim
soustavam nebo nikoli. Zkratka jestli se konstantni rychlost tyka pouze fotonu
nebo vsech bozonu. Predem diky za odpoved nebo nejake materialy. (johan hornof)
Odpověď: Z teorie relativity plyne, že rychlostí světla se mohou pohybovat pouze částice, jejichž klidová hmotnost je nulová. To fotony splňují. Mnohé bosony (částice s celočíselným spinem a symetrickou vlnovou funkcí) však mají klidovou hmotnost nenulovou a musí se tedy pohybovat vždy pomaleji, než je rychlost světla. Příkladem bosonu s nenulovou klidovou hmotností může být třeba α-částice, což je jádro atomu hélia.
1.) Diracova rovnice popisuje chování relativistické bodové částice se spinem 1/2 (elektronu, mionu...). Jde o diferenciální rovnici pro čtyřkomponentovou vlnovou funkci (tj. jde vlastně o čtyři svázané rovnice). Rovnici je možné upravit do tvaru, kdy všechno vytkneme před hledanou funkci, a to, co stojí před ní, se nazývá Diracův operátor:
, kde
Jedná se tedy o velmi formální objekt, důležité však je, že rovnice (a tedy i tvar Diracova operátoru) určuje fyzikální chování volné částice, lze s ní i (v upravené formě) lépe popsat spektrum atomu vodíku (i když souhlasu s experimentem dosáhneme až s kvantovou teorií pole:), rovnice určuje možné stavy zkoumaného systému. Pro zajímavost můžeme uvést jeden z možných tvarů Diracových matic:
Pro hlubší pochopení je třeba přečíst si příslušnou kapitolu z relativistické kvantové mechaniky.
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.
