Proč se nedá světlo chytit do krabice od bot
Obilí, whisky, pitná voda, pivo nebo uhlí – to všechno jsou látky, které mají jedno společné. Dají se z nich tvořit zásoby pro špatné časy. Mají ještě jednu základní vlastnost – dají se chytit do ruky. Možná se to zdá být až příliš triviální, ale právě to je důvod, proč se světlo nedá uložit do pomyslné zásobárny a uchovávat ho (například v lahvích) na horší (temnější) časy.
Fyzikální charakter hmoty
Hmotu kolem nás tvoří několik druhů tzv. elementárních (tedy dále nedělitelných) částic. Když si představíte složitost vesmíru, je až s podivem, že oněch základních částic, ze kterých se vesmír skládá, zase tolik není.
Hmota – tedy obilí, whisky, pitná voda nebo třeba uhlí – se skládá z jednotlivých malých komplexů, kterým říkáme atomy. Jakkoliv jsou atomy různorodé (každý chemický prvek má svou vlastní konstrukci), mají vždy podobnou strukturu. V podstatě se naše „normální, viditelná hmota“ skládá z jader a většího nebo menšího množství elektronů, které se kolem jader pohybují po různě zformovaných oběžných drahách.
Jádra atomů hmoty se skládají ze dvou druhů kvarků, kterým říkáme „up“ a „down“. V naší hmotě se vyskytují ve trojicích. Podle toho, kolik „up“ a kolik „down“ kvarků se sdruží do jedné trojice, vznikne proton nebo neutron. Spolu pak různé množství protonů a neutronů vytváří jádro atomu určitého chemické prvku.
Další částicí, která se podílí na tvorbě naší hmoty, je elektron. Obíhá jádro a vyvažuje elektrický náboj, který mají uvnitř jádra skryté protony. Jelikož mají různé chemické prvky různou hodnotu náboje jádra, musí mít i různé množství elektronů, které toto jádro obíhají.
Fyzikální charakter světla
To, čemu lidově říkáme „světlo“ má úplně jiný charakter. Skládá se sice také z elementárních částic – tím ale veškerá podoba s hmotou, jakou je obilí, whisky, voda nebo uhlí, končí.
Těmto částicím se říká fotony. Patří do skupiny výměnných částic fyzikálních sil. Náš vesmír totiž tvoří nejen hmota, ale také fyzikální zákony a síly. Známé jsou zatím čtyři síly: silná s slabá interakce, která působí jen na krátkou vzdálenost v jádrech protonů a neutronů, elektromagnetická síla, která je přitažlivá nebo odpudivá a gravitační síla, která je vždy přitažlivá. V běžném životě přitom registrujeme jen poslední dvě, protože jádra atomů (ve kterých působí silná a slabá interakce) jsou příliš malá na běžné pozorování.
Obě „běžné“ síly – elektromagnetismus a gravitace – tvoří silová pole. Ta se rozkládají kolem zdroje, kterým může být v případě elektromagnetismu kladný nebo záporný náboj a v případě gravitace uskupení hmoty. Když se takovému poli dodá energie, vyprodukuje tzv. výměnnou částici. Tou je u elektromagnetismu foton a u gravitace zatím neobjevená částice graviton.
Fotony jsou částice, které v sobě nesou určitou energii, nemají ale klidovou hmotnost tak, jako ji mají částice, které tvoří hmotu. Fotony totiž nikdy v klidu nejsou. Pohybují se neustále stejnou rychlostí, která je shodou okolností také nejvyšší rychlost, jakou se může v našem vesmíru šířit informace – rychlostí světla.
Proč je tma, když se zhasne?
Z fyzikálních vlastností světla vyplývá také odpověď na otázku: „Proč je tma, když se zhasne?“ Světelný zdroj si nesmíme představovat jako nějakou schránku, ve které je světlo uskladněno a ze které se světlo vypouští v případě potřeby. Zdroj světlo jen v určitém momentě vyprodukuje.
Ze zdroje se světlo šíří tak dlouho, dokud nenarazí na pevnou překážku. Při „nárazu“ pak mají fotony dvě možnosti. Buď se odrazí, nebo se absorbují, když se jejich energie předá částečkám hmoty. Odražený foton pak letí dál prostorem až do té doby, kdy znovu narazí na překážku a buď se odrazí, nebo je překážkou absorbován.
O fotonech, které naleznou cestu do citlivé vrstvy v našich očích a absorbují se nich, říkáme, že je „vidíme“ Ve skutečnosti registrujeme nervové impulsy, které se absorbovanými fotony vyvolaly. Podle množství těchto fotonů pak rozeznáváme, jestli je tma, šero nebo světlo.
Když vypneme zdroj světla, například lampu, ukončíme produkci fotonů. Už vyprodukované a existující fotony dorazí k nejbližší překážce a odrazí se od ní nebo se v ní absorbují. Odražené fotony se pak dostanou k další překážce a všech se opakuje. To se děje až do té doby, kdy nezbude žádný volný foton. Vzhledem k tomu, že se fotony pohybují obrovskou rychlostí, probíhá celý děj tak rychle, že ho nezaznamenáme – zdá se, že po vypnutí lampy (zdroje světla) se okamžitě rozhostila tma.
Proč se nedá světlo chytit do krabice od bot?
Ze stejného důvodu se nedá světlo skladovat. Pakliže narazí na překážku, která by jej mohla zpomalit, tak se od ní buď odrazí, nebo se pohltí. Fotony pak přestanou existovat a jejich energie se předá elektronům ve hmotě překážky.
Elektrony se pohybují kolem jádra hmoty určitou rychlostí a nacházejí se na určitých specifických drahách v předem určené vzdálenosti od jádra atomu. Přidaná energie je může tzv. nabudit, tedy převést na jinou dráhu. Elektrony se samozřejmě snaží takové energie zase zbavit a vrátit se tam, kam patří. Přebytečnou energie vyzařují zpět ve formě fotonů, zpravidla se v běžných podmínkách ale jedná o fotony tepelného záření.
Fotony, které bychom chtěli uschovat v krabici od bot, tedy krabici jen nahřejí. Běžné fotony, které vnímáme očima jako světlo, mají relativně nízkou energii. Nahřejí tedy zeď nebo krabici od bot jen nepatrně a my si takové změny těžko všimneme.
Dana Tenzler
Jak pokračuje mise Artemis - návrat na Měsíc
I když od prvního výletu lidské posádky na Měsíc uplynulo už 55 roků, zůstaly podobné projekty obrovskou výzvou. Jak pokračuje mise Artemis? (délka blogu 5 min.)
Dana Tenzler
Jak se vyvíjejí mladé planety?
Jaký osud čeká na mladé planety, které krouží kolem hvězd, podobných Slunci? Vědci objevili v našem vesmírném sousedství hvězdu, která nabízí další střípek do mozaiky našich znalostí. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Co je nového v závodech o Měsíc?
Probíhá nový závod o přistání na Měsíci. Kdo ho tentokrát vyhraje? O přistání se tentokrát pokoušejí jak státní tak soukromé vesmírné společnosti. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Nový rentgenový satelit - tentokrát vypuštěný ISRO
Indická organizace pro kosmický výzkum ISRO přivítala Nový rok startem satelitu XPoSat s 10 dalšími vědeckými projekty. Satelit bude zkoumat rentgenové záření. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Měla kdysi Venuše svůj vlastní měsíc?
O teorii, podle které by mohla mít naše sousední planeta Venuše kdysi průvodce - velký měsíc, který zbrzdil a poté dokonce otočil její rotaci. (délka blogu 5 min.)
Další články autora |
Studentky rozrušila přednáška psycholožky, tři dívky skončily v nemocnici
Na kutnohorské střední škole zasahovali záchranáři kvůli skupině rozrušených studentek. Dívky...
Podvod století za 2,4 miliardy. Ortinskému hrozí osm let a peněžitý trest 25 milionů
Luxusní auta, zlaté cihly, diamanty a drahé nemovitosti. To vše si kupoval osmadvacetiletý Jakub...
Rusové hlásí průlom fronty. Ukrajinská minela jim přihrála klíčové město
Premium Jako „den průlomů“ oslavují ruští vojenští blogeři pondělní události na doněcké frontě, kde se...
Zemřel bývalý místopředseda ODS Miroslav Macek. Bylo mu 79 let
Ve věku 79 let zemřel bývalý místopředseda ODS a federální vlády Miroslav Macek, bylo mu 79 let. O...
To nemyslíte vážně! Soudce ostře zpražil bývalého vrchního žalobce
Emotivní závěr měl úterní jednací den v kauze údajného „podvodu století“, v němž měly přijít tisíce...
Hasiči celou noc zasahovali v pralese Mionší, vodu nosili na zádech
Beskydský prales Mionší v noci zachvátil požár. Hasiči celou noc zasahovali v jeho nejvyšším...
Volby by jasně vyhrálo ANO, mimo Sněmovnu by zůstaly TOP 09 a KDU-ČSL
Sněmovní volby by v dubnu vyhrálo ANO s 32,5 procenta, ODS by měla 13 procent, SPD a Piráti shodně...
Protesty studentů eskalovaly i v Kalifornii, jeden člověk skončil v nemocnici
Na Kalifornské univerzitě v Los Angeles (UCLA) se v noci na středu střetli proizraelští a...
Amsterdam bojuje proti nerovnosti v močení. Vyčlení miliony na veřejné záchodky
Radnice v Amsterodamu po několikaletém nátlaku ze strany žen vyčlenila čtyři miliony eur (přes 100...
Prodej domu 125 m2, pozemek 541 m2
Vrbno nad Lesy, okres Louny
4 500 000 Kč
- Počet článků 972
- Celková karma 19,07
- Průměrná čtenost 1325x