Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
599) Mikroskopy
02. 05. 2006
Dotaz: Dobrý den, studuji chemii, absolvoval jsem laboratoře z biologie a napadlo mě
(při mikroskopování) jak dalece lze zajít při "zvětšování" objektů? Je mi jasné,
že světelný mikroskop zvětšuje méně než mikroskop elektronový, ale co vše lze
zatím pozorovat? Opravte mne jestli se mýlím, ale mám za to, že DNA vlákno lze
pozorovat elekt. mikroskopem. Moje otázka zní - je to konec, nebo budeme v
budoucnu schopni pozorovat menší částice? Co atomy uvidíme je někdy? Jsme
omezeni naši technologií, nebo nám zákony fyziky určily hranici, za kterou nelze
zajít? Možná vám můj dotaz přijde nesmyslný, ale již dlouho nad ním přemýšlím...
Předem děkuji za odpověď. (J. Neuschwaiz)
Odpověď: Pokud se chceme podívat na nějaký objekt, musíme si na něj posvítit a zachytit odražené světlo (případně prošlé, tedy nepohlcené světlo). Akazuje se ale, že musíme použít světlo vlnové délky kratší, než je rozměr tělesa (resp. jeho detailu), který chceme pozorovat. Při použití viditelného světla (okolo 500·10-9 m) proto můžeme pozorovat předměty o rozměrech mikrometrů a větší.
Chceme-li prozkoumat nějaké objekt detailněji, potřebujeme si na objekt svítit něčím s kratšími vlnovými délkami. Obvykle se k tomu užívají elektrony, které, jsou-li dostatečně urychleny, vykazují některé vlnové vlastnosti (a v mnohém se tak chovají jako světlo). Mikroskopům se pak říká elektronové mikroskopy a jsou schopny zvětšovat až 1 000 000 krát.
Ještě o něco lépe pak dokážeme prozkoumávat povrchy některých materiálů pomocí tzv. rastrovacího tunelovacího mikroskopu, který přejíždí těsně nad povrchem materálu s velice tenkým hrotem a měří velikost elektrického proudu, jemuž se podaří mezi vzorkem a hrotem "přeskočit" (přesněji vzato protunelovat potenciálovou bariérou). Pomocí tohoto mikroskopu se dokážeme "podívat" (po zpracování údajů počítačem a vytvoření obrazu na monitoru) i na jednotlivé atomy.
Dotaz: Zdravím, chci se Vás zeptat, jestli byste mi mohli poradit z jakého důvodu
vlákno obyčejné žárovky s wolframovým vláknem praskne nejčastěji při zapnutí
přívodu elektřiny...dík (Hanz)
Odpověď: Před zapnutím má vlákno žárovky běžnou pokojovou teplotu (tedy okolo 20°C). Po sepnutí spínače jím začne procházet elektrický proud a vlákno se zahřívá na 2100 až 3000°C. Zahřátí o několik tisíc stupňů přitom proběhne za méně než sekundu, což v důsledku tepelné roztažnosti nutně vyvolává ve vlákně určité pnutí. Při a krátce po zahřátí se z povrchu vlákna odpařuje část jeho materálu, dokud nedojde nad vláknem ke vzniku sytých par. Přitom se více odpařuje tam, kde je vlákno více zahřáto a vlákno je více zahřáto procházejícím proudem tam, kde je nejtenčí. Po vypnutí proudu odpařený materál na vlákně opět kondenzuje (resp. desublimuje), ovšem tentorát zase více tam, kde je vlákno chladnější, tedy tam kde je tlustší (a bylo tedy méně zahříváno procházejícím proudem). Krom toho část materálu zkondenzuje na skleněné baňce žárovky. Po dostatečném počtu zapnutí proto dojde k tomu, že se nějaké místo na vlákně ztenčí tak moc, že se průchod proudu přetaví.
Doplňeno: Jak správně poznamenal jeden náš čtenář, při vypnutí žárovky dochází při chladnutí vlákna ke změnám v krystalické struktuře wolframu a vlákno se postupně stává křehčí a náchylnější k mechanickému poškození. Navíc vlákno je zejména v okamžiku zapnutí (než se zahřeje, prochází jím značný proud) namáháno magnetickou silou způsobenou procházejícím proudem.
Dotaz: Jaký optický jev způsobuje světelnou stopu, například při kroužení(jakémkoli
rychlém pohybu) rozžhaveným klacíkem ve tmě? (linda)
Odpověď: Obrazce vznikající při rychlém pohybu světelného zdroje nejsou způsobeny žádným fyzikálním optickým jevem, ale jsou důsledkem nedokonalosti snímače, nejčastěji tedy oka. Pro názornost se ale podívejme nejprve na fotoaparát - ten při pořizování snímku na chvilku odkryje fotocitlivou vrstvu (film u klasických či snímací senzor u digitálních fotoaparátů) a když už je "nachytáno" dostatek světla, fotoaparát zase fotocitlivou vrstvu zakryje. Pokud se tedy fotografovaný předmět pohybuje, bude na výsledné fotografii zachycena jeho pozice od okamžiku odkrytí fotocitlivé vrstvy až do okamžiku jejího zakrytí - bude tedy rozmazaný. Při fotografování kroužícího žhnoucího klacíku tedy bude zachycena část jeho trajektorie.
V případě oka se nedá mluvit o zakrývání či odkrývání sítnice, protože pokud zrovna nemrkáme, je oko otevřené stále. Přesto zde dochází k podobnému jevu. Jednotlivé fotocitlivé buňky (tyčinky pro černobílé a čípky pro barevné vidění) totiž potřebují ke své aktivaci (oby odeslaly signál, že na ně dopadá světlo) určitý čas (a musí "nasbírat" dost světla), dá se tedy řict, že průměrují množství dopadajícího světla za určité krátké časové období. Při dobrém osvětlení je tento čas relativně krátký (několik setin sekundy), při horším ovětlení se doba prodlužuje (v šeru používáme už jenom tyčinky a ty jsou v tomto ohledu pomalejší). Celý obraz pak navíc ještě doupraví a zpracuje mozek tak, aby mu dával smysl.
Dotaz: Podle mnoha učebnic můžeme pomocí posunutí spektrálních čar zjistit polohu a
tedy i rychlost tělesa ve vesmíru.Jenže jakou polohu to zjistíme?Nemůže to být
současná poloha(světlo bylo vyzářeno i před tisíci lety) a myslím že to nemůže
být ani poloha tělesa v době vyzáření světla,kdyř bereme v úvahu rozpínání
vesmíru.Z posunutí tedy podle mě nemůžeme vyčíst nic o poloze tělesa,jen jak
dlouho světlo k nám letělo a to mohou být dvě rozdílné věci.Nebo se mýlím? (Jana Doleželová)
Odpověď: Z posunutí spektrálních čar zjistíme rychlost, kterou se od nás daný objekt vzdaluje. Na základě znalosti Hubbleova zákona (objekty se v důsledku rozpínání vesmíru od nás vzdalují rychlostí přímo úměrnou své aktuální vzdálenosti od nás) tak můžeme pomocí přímé úměry zjistit vzdálenosti vdálených galaxií. Konstanta přímé úmernosti v Hubbleově zákoně se nazývá Hubbleova (nebo též Hubblova) konstanta a má hodnotu H = 70 km·s-1·Mpc-1. V praxi to znamená, že se každý kilometr vzdálenosti protáhne za sekundu zhruba o 0,000 000 000 002 milimetru. Je tedy pravda, že v okamžiku výpočtu vzdálenost podle spektrálního posunu je daná galaxie už někde trochu jinde. Ale známe-li její přibližnou vzdálenost v minulosti, dokážeme přibližně určit čas, za který k nám dorazilo její světlo a tedy i dobu, jak dlouho se potom od nás ještě vzdalovala. Pak už je snadné dopočítat opravu k původnímu výsledku. Výsledek je samozřejmě přibližný, pro naše potřeba však zcela dostačující.
Dotaz: Zdravím. Už delší dobu mi vrtá hlavou následující: Pokud lze určit stáří vesmíru
(cca 14 mld. let) a pokud se nic nepohybuje rychleji než c, pak by podle mých
úvah měl být poloměr vesmíru (vzdálenost od velkého třesku k okraji (pokud
nějaký je)) přesně 14mld. světelných let. Ovšem vesmír je podle toho co jsem
někde četl větší (doufám) než hodnota, kterou jsem uvedl. Proč? Jaká je průměrná
a maximální rychlost rozpínání vesmíru? Předem děkuji. (Jakub Hostinský)
Odpověď: Jako rychlost rozpínání vesmíru se obvykle chápe tzv. Hubblova konstanta, jejíž hodnota je 70 kilometrů za sekundu na megaparsek. Čím jsou tedy dva objekty od sebe dál, tím rychleji se od sebe vzdalují (jsou-li vzdáleny 1 megaparsek, vzroste jejich vzdálenost o 70km každou sekundu, jsou-li vzdáleny 2 megaparseky, vzroste jejich vzdálenost za stejnou dobu o 140km). Ještě bych ale asi měl zdůraznit, že rozpínání vesmíru se znatelně projevuje až na velkých vzdálenostech, jeden megaparsek totiž odpovídá zhruba 3,1·1022m.
Naskýtá se tedy otázka, zda se mohou dva dostatečně vzdálené objekty vzájemně vzdalovat rychleji, než rychlostí světla. Odpověď je kupodivu kladná. Musíme si však uvědomit, že toto vzdalování (způsobené rozpínáním prostoru) není totéž, jako rychlost v klasickém smyslu, jak ji například chápe středoškolská fyzika. Stále platí, že nic nedokáže "předběhnout" foton. Budou-li se tedy dva objekty v důsledku rozpínání vesmíru vzdalovat vůči sobě nadsvětelnou rychlostí, světlo (a tedy ani žádný signál) z prvního z nich nikdy nedoputuje k tomu druhému a naopak.
