Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 92 dotazů obsahujících »vakuu«
29) Rychlost světla a vztažné soustavy
15. 08. 2007
Dotaz: Dobrý den, zajímalo by mě, jak se stanovila rychlost světla? Celý vesmír je v
pohybu, není jediný pevný bod, tudíž mi stále není jasný k čemu se rychlost světla
vztahuje? Čili i taková konstanta, za jakou se rychlost světla vydává, je pouze
relativní pojem. (pavel)
Odpověď: Ač to na první pohled může vypadat podivně a nesmyslně, překvapivá odpověď zní: ať měříte, jak měříte, rychlost světla ve vakuu naměříte pořád stejnou. Rychlost světla ve vakuu tedy nejen že není pouze relativní pojem, naopak jde o jednu z opravdu fundamentálních konstant.
Za poznámku stojí i skutečnost, že dnes pomocí konstantnosti rychlosti světla je zpětně definována i zvdálenost. Jeden metr je totiž definován jako délka dráhy světla ve vakuu během časového intervalu 1/299 792 458 sekundy. Tato definice byla zvolena mimo jiné proto, že časové okamžiky dokážeme měřit velmi přesně a tak je i takováto definice délky velmi přesná.
Dotaz: Dobrý den, zajímalo by mě, zda dle nejnovějších poznatků je rychlost světla ve
vakuu c stále považována za "nejkonstantnější konstantu" ve vesmíru. Pokud ano,
existuje nějaké vysvětlení proč? (kromě poznatků na základě výsledků měření). Za
odpověď předem děkuji Žáček (Žáček)
Odpověď: Veškeré jevy se fyzika pokouší vysvětlovat podle teorií, které za tímto účelem vytváří. Některé teorie se brzy ukáží jako nevhodné, neodpovídající realitě, jiné po dlouhou dobu dobře vystihují pozorované jevy a umožňují takové jevy vypočítat, předvídat. Mezi tyto (zatím?) "úspěšné" teorie patří mimo jiné i teorie relativity, která konstantnost rychlosti světla ve vakuu vyžaduje. A jelikož nám teorie relativity dobře slouží (což se využívá v mnoha aplikacích, typicky třeba u družicové navigace GPS), domníváme se, že konstantní rychlost světla ve vakuu skutečně patří mezi základní konstanty.
Dotaz: Dobrý den. Minulé jsem se ptal na vypařování černých der, s odpovědi však nejsem
spokojen. A tak bych se zeptal takto. Dejme tomu, že vytvořím černou díru ze
Slunce takže ze hmoty. Pak někde seženu proud antihmoty o váze právě jednoho
Slunce a ten nechám padat do díry. Podle mne černá díra nezanikne, ale
zdvojnásobí svou hmotu. Jak pak můžete tvrdit, že se černé díry vypařují
Hawkingovým zářením, když nerozlišují mezi hmotou a antihmotou, která do nich
spadne. Vždyť ze vzniklého párů částic z vakua jedna padne do díry a ta druhá
může odletět, ale už jsou obě reálné a černá díra ji vakuu nevrátí. Takže černá
díra má o tuto částici větší hmotnost sníženou o výdej energie potřebné na únik
druhé. dík za odpověď (vladyka)
Odpověď: Při vypařování černé díry skutečně nejde o to, že by anihilovala hmota v černé díře s antihmotou, která do černé díry spadne. Jde o ryze kvantově mechanický jev, který si lze jen těžko představit na základě zkušeností z našeho světa velkých rozměrů, v mikrosvětě totiž platí dosti jiné zákony, které umíme rozumně popsat jen matematicky. Přesto se pojďmě podívat na dvě možné interpretace, které by mohly danou situaci přiblížit. Znovu však připomínám, že jde pouze o jakousi ilustraci, značné zjednodušení, které nám má jenom ulehčit naše představy.
V mikrosvětě nemusí platit zákon zachování hmoty/energie vždy a všude, stačí, když platí tak nějak průměrně, tedy ve větších měřítkách či v delším časovém horizontu. Je tedy možné půjčit si na nepatrný okamžik jen tak z ničeho (resp. z vakua) trochu energie a z ní vytvořit pár částice-antičástice. Když nám ale jedna z nich uletí pryč a druhá částice spadne do černé díry, nemáme ten energetický dluh najednou čím splatit. A my jej splatit musíme, zákon zachování energie pro delší časové úseky platit musí. Příroda to tedy vyřeší tak, že si chybějící hmotu/energii vezme z nejbližšího možného zdroje - sebere ji černé díře, která je hned vedle, takřka po ruce.
Jinou možnou interpretací je, že v blízkosti Schwarzschildova poloměru dochází k tzv. tunelovému jevu, částice tzv. tunelují ven. Jde o to, že podle kvantové mechaniky je možné, aby částice překonala nějakou barieru, ikdyž na to nemá dost energie - v jednu chvíli je částice před bariérou, za chvíli už za ní. Přitom neměla tato částice dost energie, aby bariéru přelezla... proto tomu říkáme, že se bariérou protunelovala. (Matematický zápis kvantové mechaniky takový jev předpovídá a také jej v běžném životě využíváme v mnoha aplikacích, například v elektronice, nejde tedy o nic hypotetického.) Schwarzschildův poloměr lze z tohoto pohledu brát jako takovou bariéru, na jejíž překonání žádná částice nemá dostatečnou energii... občas by se ale některé mohlo podařit protunelovat ven.
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.
