Založ si blog

Planckova konštanta

Písal som minule, že planckova konštanta si zaslúži vlastný blog. Ako sa k nej dopracovalo. Pri skúmaní žiarenia celkom čierného telesa Anglický fyzici Raylegh a Jeans podľa úvahy, elektromagnetická vlna sa bude tvoriť v dutine čierného telesa a pre určitú teplotu by mala rôznu hustotu podľa jej vlnovej dĺžky, resp. frekvencie. V minulom blogu som písal ako odvodili hustotu elektromagnetickej vlny kde polomer vlny je polovica vlnovej dĺžky. Vzorec má tvarMerať môžeme ale iba to čo vyžiari dutina. musíme si predstaviť, že máme guľu a v jej strede bude žiariť dutina obrátene zo stredu na povrch gule. Obsah povrchu gule má vzorec 2. Keď túto plochu vydelíme dostaneme r2. Je to jednotkový priestorový uhol steradián. Je to kužeľ ktorý vystupuje zo stredu gule a jeho obsah je rovný druhej mocnine jeho strany. pre lepšiu názornosť skopírujem obrázokPredstavme si, že dutina bude žiariť v strede na povrch r2. Vydelíme vzorec a vynásobíme c, pretože za čas t svetlo prejde vzdialenosť r=c·t. Dostaneme vzorec pre intenzitu žiarenia danej frekvencie νFrekvencia je merateľná, teplotu poznáme a intenzitu si vieme odmerať. Hodnota energie žiarenia kB·T  sa nestratí vo vákuu a na ploche sa rozdelí. Tento vzorec na pochopenie si môžeme rozpísať kB·T·ν. Je to energia/čas=výkon. druhý člen je ν/c2. Keď to rozpíšeme rozmerovo dostaneme vzorec  (1/s)/(m2/s2)=1/((m2·(1/s))=1/m2·hz Keď dosadíme za výkon W dostaneme vzorec W/m2·hz. Teleso ktoré je zohriate na určitú teplotu vyžaruje spektrum frekvencie svetla ktoré je závislé aj od farby telesa, čierna vyžaruje najviac. Každá má inú intenzitu ale určitá frekvencia je pre danú teplotu najvyššia. závislosť pri danej pre najvyššiu intenzitu odvodil Wien podľa vzorca λmax=b/T. λmax je vlnová dĺžka ktorá má najsilnejšiu intenzitu pre danú teplotu T, b je Wienová konštanta. Ale nepodarilo sa mu popísať celé spektrum zohriatého telesa. Raylegh Jeansonov vzťah bol dobrý iba pre žiarenie pre nižšie frekvencie.Wien uvažoval, že teleso môže vyžarovať vlnu ktorá je pre vyššie frekvencie s menšou intenzitou. energia žiarenia bude závisieť od konštanty a od frekvencie. Do rovnice pre namiesto konštanty kB·T nahradil konštantou h a namiesto teploty použil frekvenciu ν. Potom vzorec pre energiu je E=h·ν. Konštantu h, neskôr ju upresnil a dobre odvodil nemecký fyzik Max Planc. Podľa neho je aj pomenovaná. ν je frekvencia. Wien uvažoval, že do určitej frekvencie hodnoty energie kB·Th·ν sa musia rovnať. Potom sa dá vypočítať h keď do pôvodnej rovnice vpíšeme Bν= (2·h·ν2/c2)·násobok hodnoty pre danú frekvenciu. Násobok je bezrozmerný maximálna hodnota je 1. Zmeriame intenzitu žiarenia a zmeriame frekvenciu pri tých hodnotách kde bude hodnota Raylegh Jeansonovho grafu kopírovať výpočet. Vtedy môžeme považovať konštantu za 1. Dáme to do roviny kB·T·ν2/c2=2·h·ν3/c2. Z toho si môžeme odvodiť hodnotu konštanty h=kB·T/ν. V násobku bude hodnota kB·T stála ale energia h·ν sa bude meniť podľa určitej funkcie ktoré budú pasovať do meraných hodnôt. Podľa nameraných hodnôt pre maximálne intenzity pri daných vlnových dĺžkach vedel, že funkcia bude 1/ex a x=h·ν/kB·T. Podľa toho zostavil vzorec Ale nebol presný. Vzorec pasoval iba pre vyššie frekvencie. Presne určil vzorec až Planck a zároveň vypočítal presne konštantu. Vyjadril ju zo vzorca Máličko upravil Wienov vzorec a spresnil hodnotu konštanty. dnes je veľmi dobre merateľná pri fotoelektrickom jave. Plancková konštanta  má hodnotu h=6,62607004×10-34 Js. Ale nevenoval jej nejakú veľkú pozornosť až Einstein jej dal dôležitosť pri vysvetlení fotoelektrického javu. V roku 1887 nemecký fyzik Rudolf Hertz si všimol jav keď boli osvetľované plochy niektorých kovov pod určitým uhlom tak z kovu začali vyletovať elektróny ktorý mali uhol opačný. Uhol pod ktorým boli elektróny vyrážané, závisel od frekvencie svetla. Čim vyššia bola frekvencia tým uhol bol väčší. Počet elektrónov pri danej frekvencii závisel od intenzity svetla. Pri prepočítaní na energie E=h·f zistili, že rozdiely uhlov sú úmerné rozdielom energie resp. rozdielom frekvencie krát plancková konštanta. Einstein s toho usúdil, že svetlo sa bude šíriť v určitých energetických kvantách, nazval ich fotóny. Energia jedného fotónu má vzorec E=h·f. To je podstata kvantovho, časticového šírenia svetla.

 

Od relatívnosti súčasnosti až po atómovú bombu II

25.06.2019

Ako som písal v minulom blogu preveriť Einsteinovu teóriu o relativistickej hmotnosti môžeme iba pri kinetickej energii. Energia je schopnosť konať prácu. Kinetickú energiu má teleso v pohybe. viac »

Od relatívnosti súčasnosti až po atómovú bombu

20.06.2019

Ako som písal minule Einstein tušil, že hmota je nejaký iný stav elektromagnetických vĺn. Hmota sa fakticky skladá s elektrických nábojov a väzbových síl. Keď sa uvoľnia väzbové sily viac »

Od galilea až po relatívnosť súčasnosti II

17.06.2019

Do búrlivých politických blogov zase píšem jeden nezáživný blog. Pokračujem v prvom blogu o transformáciách. Aby sa dali Galileove transformácie prepočítať aj pre vysoké rýchlosti tak viac »

Pevnosť, Brégançon,

Macron chce byť vplyvný líder. Odomkol pevnosť silnému Putinovi

19.08.2019 22:27

Šéf Kremľa sa dostal tam, kam francúzski prezidenti pozývajú štátnikov zo zahraničia len výnimočne.

Ábel Ravasz

Stratifikáciu podporiť chceme, považujeme ju za dôležitú, povedal Ábel Ravasz

19.08.2019 21:22

Na forme podľa neho strane veľmi nezáleží, dôležité je aby bol návrh kvalitný.

Béla Bugár,

Most-Híd a SMK chcú uzatvoriť rokovania o možnej koalícii do konca augusta

19.08.2019 20:53

Jednou z problémových tém je tiež podiel ľudí na potenciálnej kandidátke.

USA / Donald Trump /

USA otestovali raketu stredného doletu

19.08.2019 19:39

Spojené štáty od INF oficiálne odstúpili 2. augusta.