Založ si blog

Svetlo a konštanta

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 frekvenciách a druhý zase naopak. Výpočet intenzity určitej vlnovej dĺžky pri danej teplote, znamená, že určujem výkon elektromagnetickej vlny spektra ktorá dopadá na plochu. Raylegh a Jeans uvažovali výkon žiarenia z tepeľnej energii jednej častice kB*T. Ale Wien si uvedomil, že častica ktorá má kinetickú energiu bude pohybom vyžarovať elektromagnetické vlny, ktoré budú mať určitú energiu závislú na frekvencii vyžarovania.  Z predchádzajúceho zákona vedel, že intenzita vyžarovania pri danej teplote bude do určitej frekvencie rásť ale pri ďalšom zvyšovaní bude klesať. Preto miesto tepelnej energie začal uvažovať priamo energiu elektromagnetických vĺn. Pre prenos energie elektromagnetickej vlny je iný vzťah, musíme poznať náboj ktorý vytvoril elektromagnetickú vlnu. Keďže to nepoznal ale meraním odsledoval, že to bude nejaká konštanta krát frekvencia žiarenia. Snažil som sa nájsť ako vlastne prišiel aspoň na približnú hodnotu konštanty h ale nevedeli mi poradiť ani na matematických fórach. Určil energiu elektromagnetickej vlny podľa vzťahu E=h*ν. Podľa krivky merania upravil rovnicu tak, že vložil súčiniteľ pre danú frekvenciu pri danej teplote ktorá bola konštantná. V minulom blogu som to opísal. Ale graf nezodpovedal meraniam pri malých frekvenciách. Nemecký fyzik Max Planck našiel  riešenie. Najprv to vyzerá ako matematické upravenie Wienovej rovnice. Wien v podstate rovnicu navrhol správne ale uvažoval, že jedna častica hmoty môže žiariť pri danej teplote viacerými frekvenciami. Planck na rozdiel od Wiena uvažoval, že každá častica hmoty ktorá bude vyžarovať nejakú frekvenciu bude jeden oscilátor, nebude žiariť všetkými frekvenciami. Teleso bude pozostávať z množstva oscilátorov ktoré budú určovať jeho spektrum žiarenia pretože každé normálne teleso má určitú teplotu. Špeciálny prípad je čierna diera tá nič nevyžiari. Hlavne na čom mal podiel bolo pomerne presné určenie konštanty h. Opravené vzorce od Wiena Maxom Planckom mali tvar pre vlnovú dĺžku λ a pre frekvenciu ν Odlišovali sa len -1 v menovateli násobku ktorý upravoval celú krivku. V zátvorkách sú udané hodnoty na čom je závislý výpočet (ν, T) je závislosť vyžarovania pri danej frekvencii ν na termodynamickej teplote T. Pre (λ, T) pre danú vlnovú dĺžku λ na termodynamickej teplote T. Matematické odvodenie je pri funkcii 1/ex: ak x=0 tak bude e0=1, potom bude 1/ex=1. Preto by pri danej teplote ak frekvencia žiarenia spektra ktorá sa blížila k nule by mala intenzitu žiarenia na plochu nižšiu, pretože výraz 1/ex je oveľa menší ako 1/(ex-1). Planck takto jednoducho opravil Wiena. Ale to by bola len matematická oprava, pre meranie musel presne určiť konštantu h. Planck uvažoval, že celková tepelná energia telesa sa bude rovnať súčtu všetkých kinetických energii elementárnych častí. Každá jedna častica sa bude správať ako oscilátor elektromagnetických vĺn. Energia ktorú elementárna častica, (atóm vyžiari bude práve celočíselný násobok konštanty h. Jednotlivé vlnové dĺžky sa budú šíriť po určitých balíčkoch energie, kvantách energie za jednotku času. Pre porovnanie jednotlivých výpočtov a meraní je graf dole. Ukazuje krivky pri 5800°K. Na zvislej osy je Bν  výkon žiarenia pri danej frekvencii na priestorový uhol a na vodorovnej osy je frekvencia žiarenia. Čierna čiarkovaná krivka predstavuje výsledky podľa Raylegh – Johnosonovho zákona, červená prerušovaná podľa Wienovho zákona a modrá je meraná krivka a súhlasí s Planckovým vyžarovacím zákonom resp s jeho výsledkami. Na rozdiel od Wiena Planc uvažoval, že jedna častica bude vyžarovať iba jednú frekvenciu, preto mohol vyrátať hodnotu konštanty ktorá je pomenovaná po ňom, Plancková konštanta. Výpočet planckovej konštanty je dosť zložitý, málokto by to pochopil preto to nepíšem. Základom pre definovanie planckovej konštanty bol Wienov vyžarovací zákon. Wien predpokladal, že častica bude vyžarovať celé spektrum elektromagnetických vĺn v tom urobil chybu. Planc síce vypočítal konštantu aj predpokladal, že energia žiarenia sa bude šíriť v násobkoch tejto konštanty ale ďalej sa ňou nezaoberal. Až Albert Einstein ju uviedol ako ďalšiu základnú základnú konštantu vesmíru. Max Planc a Albert Einstein boli vlastne zakladatelia kvantovej fyziky.

Plancková konštanta

11.10.2018

Písal som minule, že plancková konštanta si zaslúži vlastný blog. Ako sa k nej dopracovalo. Pri skúmaní žiarenia celkom čierného telesa Anglický fyzici Raylegh a Jeans podľa úvahy, elektromagnetická viac »

Fyzikálne konštanty II

07.10.2018

Pokračujem v ďalšom blogu o konštantách. Veľmi dôležitá je Avogadrová konštanta pri odvodení ďalšej hlavnej konštanty, elementárneho elektrického náboja e. Avogadrová konštanta Na je viac »

Fyzikálne konštanty

28.09.2018

Pokračujem vo svojich článkoch z histórie fyziky. V predchádzajúcich článkoch som spomenul niektoré konštanty čo sa týkajú elektromagnetických vĺn a svetla. Základné konštanty sú štyri. viac »

Turkey Saudi Arabia Missing Writer

Zabijak z Rijádu konzulovi: Zavri si papuľu!

18.10.2018 18:00

Turecké média denne zverejňujú informačné "úniky" ohľadne zmiznutia saudskoarabského novinára Džamála Chášakdžího, ktoré môže mať podľa novín The New York Times širšie súvislosti.

jaroslav málik

Inšpekcia rieši previerku bývalého policajného viceprezidenta

18.10.2018 17:37

Vlani vtedajší policajný prezident Gašpar oznámil podozrenie z možnej neoprávnenej manipulácie s utajovanými skutočnosťami Jaroslavom Málikom.

spolok martina rázusa, ján juráš

Rázusove osudové osmičky

18.10.2018 17:35

Po celý deň prebiehali v hlavnom meste podujatia späté s menom básnika, spisovateľa, kazateľa a politika Martina Rázusa.

obchod, maloobocho, nákup, obchodný reťazec, supermarket

Most-Híd má vlastné riešenie odvodu pre reťazce, opozícia ho odmieta

18.10.2018 17:22

SNS stojí za osobitným odvodom pre reťazce, Smer to podporuje, Most-Híd presadzuje vlastné riešenie a opozícia ho úplne odmieta.