Založ si blog

Teplo a svetlo

Pri silnom zohrievaní telies sa vyžaruje aj aj viditeľné svetlo. Učili sme sa na základnej, že teplota je pohyb molekúl v materiáli. Tiež sme sa aj učili o spektre slnečného svetla. Slnečné svetlo je biele ale keď sme robili pokus, že sme nastavili zrezaný sklenený hranol tzv. optický hranol tak biele svetlo sa rozdelilo na niekoľko farebných svetelných lúčov. Takto to vyzerá.Je to tzv. spektrum bieleho svetla.

Keby sme jednotlivé farby púšťali cez štrbinu zistili by sme na tienidle prúžky. Volá sa to optická mriežka. Podľa vzdialenosti prúžkov a podľa konštrukcie mriežky vieme zmerať dĺžku svetelnej vlny. Že svetlo je vlnenie sa predpokladalo už dávno. Pre danú vlnovú dĺžku λ môžeme vypočítať frekvenciu f z rýchlosti svetla c . Vzťah je f=c. Keď budeme posúvať od červenej až po modrú zistíme, že prúžky sa budú zužovať. Každá farba bude mať svoju vlnovú dĺžku. Keby sme telesá nahrievali tak by začali pri určitej teplote žiariť červene, žiarovka alebo až by prechádzali postupne na bielu farbu určité spektra napokon by boli biele. To znamená, že teleso ktoré je zohriate na učitú teplotu nám vyžaruje rôzne vlnové dĺžky resp. má iné spektrum. Ale my vidíme iba úzke spektrum farieb. Slnko keď svieti tak aj hreje a opaľuje nás. Keby sme dali  ruku za červené spektrum tak by sme pocítili teplo. Je to infračervené svetlo. A opačne za fialovou farbou pri silnom jase by nás boleli oči. Je to ultrafialové svetlo. Každé telesá vyžaruje určité spektrum energie. Teoreticky iba keby malo teleso absolútnu nulu 0°K tak by nič nevyžarovalo. Telesá ktoré sú silno zohriate vyžarujú viditeľné spektrum. Meraním jasu farieb v jednotlivých spektrách, zistil nemecký fyzik Wilhelm Wien, že pri danej teplote je jedna vlnová dĺžka svetla má najvyššiu intenzitu. Najlepšie to bolo podľa merania slnečného spektra kde je najjasnejšia farba zelená. Podľa toho zostrojil rakúsky fyzik Wilhelm Wien graf medzi vlnovou dĺžkou a intenzitou svetla. Na vodorovnej osi sú vlnové dĺžky a na zvislej je spektrálna hustota energie žiarenia čierneho telesa. Jednotlivé farby odpovedajú pre spektrum ktoré vytvori teplotou vyžarované teleso podľa najkratšej vlnovej dĺžky.

Tento graf hovorí, že pre teplotu úplne čierneho telesa bude v jeho spektre určitá vlnová dĺžka svetla ktorá bude najjasnejšia. Úplne čierne teleso je teleso ktoré pohltí celé spektrum žiarenia a následne ho celé vyžaruje. Pre nás je ideálne úplne čierne teleso naše Slnko pretože celá energia na svietenie ide z vnútra slnka. Podľa  teploty určil aká vlnová dĺžka bude bude v danom spektre najjasnejšia. Vzorec pre maximálnu elektromagnetickú vlnu v danom spektre je λmax=b/T.  λmax je najväčšia vlnová dĺžka pri danej termodynamickej teplote T ktorá je udávaná v kelvínoch 1Kb je Wienová konštanta. Jej hodnota je 0.002897 7729 mK, meter Kelvín.

Čím sa bude materiál viac zohrievať tak molekuly budú mať pohyb chaotickejší. Ale kmitajú vlastne atómy ktoré sú síce elektricky neutrálne ale ich obal tvoria elektróny. Elektróny majú elementárny, (najmenší samostatný elektrický náboj. Elektróny môžu existovať aj samostatne napr. v elektrónkach, ale iba v pohybe. Elektróny sa pohybujú okolo jadier atómoch po jednotlivých vrstvách, podobne ako planéty po jednotlivých dráhach okolo slnka. Pohybujú sa okolo jadra atómu tak aby ich kinetická energia sa vyrovnala príťažlivej elektrickej sile medzi jadrom atómu pretože jadro má presne opačný elektrický náboj ako elektróny okolo neho. Pri chaotickom pohybe molekúl sa stane, že elektrón preskočí bližšie k jadru atómu. Tým pádom sa zmení elektrická intenzita v obale atómu. Na jednej dráhe nemôžu existovať dva elektróny, preto elektrón ktorý spadol bližšie k jadru, musí odovzdať časť energie vo forme elektromagnetickej vlny a vrátiť sa do pôvodnej hladiny. Vyžiari jednu elektromagnetickú vlnu ktorá pôjde najbližšou trasou preč od atómu rýchlosťou svetla. Medzi atómami je vákuum, tade sa vyškriabe s materiálu a s povrchu priamo od telesa. Tá jedna elektromagnetická vlna má danú energiu ktorá záleží na frekvencii elektromagnetickej vlny. Nemecký fyzik Max Planc vypočítal  konštantu z merania teploty úplne čierneho telesa ktorá by odpovedala frekvencii jednej elektromagnetickej vlny za sekundu 1Hz z Wienovho vzorca. Nazýva sa plancková konštanta. Označuje sa písmenom h. Jej hodnota je 6,62607004*10-34 Js, Joule sekunda. Je to číslo s 34 nulami za desatinnou čiarkou. Rozmer je jednotka energie J krát s. Frekvencia má vzorec f=1/T, T je perióda. Jednotka frekvencie je 1Hz Hertz. Uhlová frekvencia má vzťah ω=2*π/T, jednotka je rad/s. rad je radián je to kruhová výseč podľa polomera. Pre uhlovú frekvenciu Planc zaviedol tzv. redukovanú planckovú konštantu ħ=h/2*π= 1,054571628*10-34Js. Planc jej nejaký veľký význam nedával, to urobil až Einstein pri skúmaní fotoelektrického javu. Osvetlením niektorých druhov materiálu začínal materiál emitovať elektróny. Energia jednotlivých elektrónov nezávisela od toho akým silným lúčom danej farby sme osvetľovali plochu ale od frekvencie danej farby svetla. Vzťah medzi energiou E a frekvenciou fotónu f je E=h*f  a medzi uhlovou rýchlosťou a energiou fotónu je vzťah E=ħ*ω. Medzi vlnovou dĺžkou fotónu a energiou je vzťah E=h*c/λ. Tieto elektromagnetické vlny sa nešíria spojite ale samostatne ako určité kvantá energie. Sú to častice svetla nazývajú sa fotóny. Einstein bol vlastne zakladateľ kvantovej teórie, ktorú ale sám nepochopil resp. neuznal jej výklad. Snažil som sa dať čo najmenej vzorcov aby článok bol zaujímavejší a tému som zjednodušil.

 

2890
996
Posledný 08. 05. 2018, 18:38:07

Svetlo a konštanta

13.06.2018

Popis spektra žiarenia sa cez Raylegh - Jeansovho vyžarovacieho zákona a Wienovho vyžarovacieho zákona sa dostal do slepej uličky, pretože jeden popisoval spektrum žiarenia presne pri nízkych viac »

Teplo a svetlo III

06.06.2018

Pokračujem v doplnení článku o teple a svetle. Trochu tie jednotlivé blogy píšem od konca. Musím presnejšie vysvetliť ako sme sa vlastne dostali ku vzťahom pre žiarenie. Prví sa o popis svetelného viac »

Teplo a svetlo II

23.05.2018

Trochu by som chcel nadviazať na predchadzajúci článok. Boli tam Plancková konštanta a Wienová konštanta. Pri ich matematickom odvodení sa využila tzv. Bolztmanová konštanta. Trochu ju rozvediem viac »

pohotovosť, lekárska pohotovostná služžba

Zoznam pohotovostí bude na poslednú chvíľu

24.06.2018 20:00

Na nový systém fungovania prvej pomoci malo od júla nabehnúť 75 ambulancií pre dospelých a 61 pre deti, táto sieť nekopíruje dnešný stav, je menšia.

súd, Pavol Rusko, Marián Kočner, prepustenie na slobodu

Rozhodne sa polícia prehľadať Kočnerov dom?

24.06.2018 19:42

Polícia sa môže pokúsiť o prehliadku. Špecializovaný trestný súd v prípade oboch obvinených rozhodol, že na koniec vyšetrovania budú čakať na slobode.

babiš

Babiš potvrdil, že na post ministra zahraničných vecí navrhne Pocheho

24.06.2018 17:58

Predseda ČSSD Jan Hamáček tvrdí, že ak by Babiš nepredložil prezidentovi Pocheho nomináciu, išlo by o porušenie koaličnej zmluvy.

Euro, graf, peniaze

Clá na dovoz áut by výrazne poškodili EÚ aj USA

24.06.2018 17:01

Zavedenie ciel na dovoz áut do USA z EÚ by malo negatívny vplyv na obchod a poškodilo by takmer všetky členské štáty únie.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 116
Celková čítanosť: 204381x
Priemerná čítanosť článkov: 1762x

Autor blogu

Kategórie