Portál:Fyzika/Odporúčané články/2009

2006 - 2007 - 2008 - 2009 - 2010 - Univerzálne

Toto je archív odporúčaných článkov za rok 2009.

Index

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52

1/2009

S rastúcou teplotou telesa sa vrchol intenzity žiarenia posúva ku kratším vlnovým dĺžkam

Absolútne čierne teleso alebo čierne teleso alebo čierny žiarič je idealizované teleso, ktoré úplne pohlcuje žiarenie všetkých vlnových dĺžok dopadajúce na jeho povrch. Absorpčný koeficient absolútne čierneho telesa je 1 pre všetky vlnové dĺžky. Absolútne čierne teleso je súčasne ideálny žiarič, zo všetkých možných telies tej istej teploty vysiela najväčšie množstvo žiarivej energie. Celkové množstvo energie, ktoré sa vyžiari z povrchu absolútne čierneho telesa za jednotku času a rozloženie intenzity žiarenia podľa vlnových dĺžok závisí len od jeho teploty. Žiarenie Slnka pomerne dobre zodpovedá žiareniu absolútne čierneho telesa s teplotou približne 5800 K, reliktové žiarenie zodpovedá žiareniu absolútne čierneho telesa s teplotou 2,7 K.

2/2009

Obrovský oblak antihmoty rozprestierajúci sa 3000 ly nad jadrom Galaxie. Snímka vznikla na základe pozorovaní orbitálneho observatória Compton GRO. Tento oblak antihmoty je príkladom zriedkavého výskytu väčšieho množstva antihmoty vo vesmíre. Antihmota spravidla nemá dlhú životnosť, pretože rýchlo anihiluje s časticami koinohmoty.

Antihmota je časť hmoty, ktorá je zložená z antičastíc (napríklad antiprotónov a pozitrónov), namiesto častíc (protónov a elektrónov). Každá častica obyčajnej hmoty má svoju antičasticu. Preto hovoríme, že antihmota je zrkadlovým obrazom tzv. koinohmoty, čo je hmota, z ktorej sme tvorení my a veci okolo nás.

Častice antihmoty majú opačný elektrický náboj než častice hmoty, pričom hmotnosť a spin sú rovnaké. Vplyv napr. gravitácie je rovnaký ako u bežnej hmoty. Hmotu aj antihmotu radíme k žiarivej hmote, pretože je schopná vyžarovať (aj odrážať) elektromagnetické žiarenie. Pri stretnutí hmoty s antihmotou sa môžu nastať dve rôzne udalosti. Môže dôjsť k pružnému (elektrickému) rozptylu, pri ktorom sa obe častice rozptýlia rôznymi smermi. V druhom prípade dôjde k nepružnému rozptylu: Vzniká častica zvaná mezón. Táto častica je veľmi nestabilná a existuje len zlomok sekundy, kým nedôjde k anihilácii. Anihilácia je proces, pri ktorom obe formy hmoty zaniknú a premenia sa na iné formy energie (častice poľa, typicky napr. fotóny) v súlade s rovnicou E = mc², alebo vzniknú častice hmoty a antihmoty identické s pôvodným párom.

3/2009

James Clerk Maxwell (* 13. jún 1831, Edinburgh – † 5. november 1879, Cambridge) bol škótsky fyzik. Jeho najväčším objavom je všeobecný matematický opis zákonov elektriny a magnetizmu, dnes známy ako Maxwellove rovnice. Známe je aj jeho Maxwell-Boltzmannovo rozdelenie rýchlostí v kinetickej teórii plynov.

Maxwell je vo všeobecnosti považovaný za vedca 19. storočia, ktorý mal svojim príspevkom k elementárnym modelom prírody najväčší vplyv na fyziku 20. storočia. Pri príležitosti stého výročia jeho narodenia, Albert Einstein opísal Maxwellovu prácu ako „najdômyselnejšie a najplodnejšie, čo fyzika zažila od Newtonových čias“.

Črtou Maxwellovej práce je algebraická matematika s prvkami geometrie. Maxwell demonštroval, že elektrické a magnetické sily sú dve dopĺňajúce sa stránky elektromagnetizmu. Ukázal, že elektrické a magnetické polia sa šíria priestorom vo forme vĺn konštantnou rýchlosťou 3.0 × 10⁸ m/s. Navrhol, že svetlo je forma elektromagnetického žiarenia.

Na jeho počesť bola podľa jeho mena pomenovaná jednotka magnetického toku (všeobecne zapisovaná ako f) v sústave jednotiek CGS ako Maxwell (Mx). Podobne, podľa jeho mena je pomenované aj pohorie na Venuši. Teleskop Jamesa Clerka Maxwella s priemerom zrkadla 15 m, je najväčší astronomický teleskop na svete.

4/2009

Portál:Fyzika/Odporúčaný článok/4 2009

5/2009

Portál:Fyzika/Odporúčaný článok/5 2009

6/2009

Sila je vektorová fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje mieru vzájomného pôsobenia telies alebo polí. Obyčajne sa označuje písmenom F z angl. force. Jej základnou jednotkou v sústave SI je newton so skratkou N. Sila sa meria silomerom.

Newtonov zákon sily

Newtonov zákon sily hovorí: Sila pôsobiaca na hmotný bod je úmerná súčinu jej hmotnosti a zrýchlenia, ktoré mu udeľuje.

Z Newtonovho zákona zotrvačnosti vyplýva, že len pôsobenie iných telies môže zmeniť pohybový stav telesa pohybujúceho sa určitou rýchlosťou vzhľadom na inerciálnu vzťažnú sústavu. Toto pôsobenie telies môžeme vyjadriť práve pomocou Newtonovho zákona sily. Ak nejaké teleso bude spôsobovať zrýchlenie iného telesa, povieme, že naň pôsobí silou. Smer tejto sily budeme stotožňovať so smerom vyvolaného zrýchlenia a bod telesa, v ktorom sa silové účinky bezprostredne uplatňujú, nazveme pôsobiskom sily.

Matematický zápis Newtonovho zákona je:

${\vec {F}}=m{\vec {a}}$

Kde ${\vec {F}}$ je pôsobiaca sila, ${\vec {a}}$ je vyvolané zrýchlenie a $m$ je hmotnosť hmotného bodu. Často využívame jednotlivé zložky tohto vektorového zápisu. Pod zložkami sa myslí to, že napríklad $x$-ová zložka sily veľkosti $F_{x}$ vyvoláva zrýchlenie v smere osi $x$ dané vzťahom $F_{x}=ma_{x}$.

Newtonov zákon sily, ako neskôr odvodíme, sa dá zovšeobecniť aj pre sústavy hmotných bodov a telies. Vo vzťahu potom bude vystupovať celková sila pôsobica na sústavu, celková hmotnosť sústavy a zrýchlenie ťažiska sústavy.

7/2009

Entropia je fyzikálna veličina, ktorá meria neusporiadanosť (náhodnosť, neporiadok,...) systému. Je jednou zo stavových veličín v termodynamike, no zavádza sa (všeobecnejšie) i v štatistikej fyzike. Jej jednotkou je J/K (Joul na Kelvin). Prvýkrát ju použil (v termodynamickom zmysle) Rudolf Clausis v roku 1850, prvýkrát ju však osobitne popísal a pomenoval až v roku 1865.

Jeden z najdôležitejších zákonov termodynamiky, druhá veta termodynamická, hovorí, že entropia izolovanej sústavy s časom rastie. Keď teda dáme do pohára s horúcim čajom studenú lyžičku, entropia je menšia než po istom čase kedy sa teploty vyrovnajú. Toto si môžeme vysvetliť tým, že vnútorná energia na začiatku prevažne sústredená v horúcom čaji sa neskôr rozdelila rovnomernejšie (a teda neusporiadanejšie) medzi čaj a lyžičku. No a čím vyššia neusporiadanosť, tým vyššia entropia.

Entropia v termodynamike

Ak pri vratnom deji v termodynamickom systéme dodáme teplo $\Delta Q$ pri teplote $T$, zmena entropie sústavy sa vypočíta pomocou vzťahu

$\Delta S={\frac {\Delta Q}{T}}.$

Ak sa pri deji mení teplota sústavy, musíme celkovú zmenu entropie počítať ako súčet zmien na jednotlivých častiach, kde je teplota konštantná. Ak sa teplota mení po celý čas, musíme sčítavanie nahradiť integrálom a dostaneme

8/2009

Stavová veličina (alebo veličina kvality) je veličina charakterizujúca stav sústavy.

Termodynamika

Vo fyzike sa stavové veličiny vyskytujú v termodynamike v súvislosti s opisom plynov, ale tiež magnetických vlastností látok. Dôležitou súčasťou našich vedomostí o sústave je tzv. stavová rovnica, ktorá navzájom spája niektoré stavové veličiny daného systému. Príkladom je známa stavová rovnica ideálneho plynu $pV=NkT$.

Stavové veličiny delíme na intenzívne a extenzívne. Intenzívne sa pri vzájomnom kontakte dvoch systémov nemenia. Patrí medzi ne napríklad teplota: ak dáme do kontaktu dva plyny s teplotami T, teplota výsledného plynu bude opäť T. Naproti tomu extenzívne veličiny sa pri spájaní sústav sčítavajú. Patria medzi ne napríklad objem, počet častíc, vnútorná energia a entropia.

Nezávislosť od dráhy (histórie)

Aby sa fyzikálna veličina mohla nazývať stavovou, nesmie závisieť od dráhy – teda od toho, akým spôsobom sa systém dostane zo začiatočného stavu do stavu koncového. S ohľadom na túto podmienku môžeme povedať, že napríklad vnútorná energia je stavová veličina, ale práca ňou nie je. Ak chceme porozumieť prečo, predstavme si plyn s tlakom p a objemom V, ktorý zväčšíme na 2V. Toto zväčšenie objemu môže prebehnúť pri danom konštantnom tlaku, vtedy plyn vykoná prácu $W=p(2V-V)=pV$ (vykonaná práca je súčinom tlaku a zmeny objemu). Môžeme však postupovať aj inak: najprv plyn ochladíme pri nezmenenom objeme tak, aby tlak klesol na polovicu pôvodnej hodnoty. Pri tomto tlaku zväčšíme objem plynu z V na 2V a nakoniec zvýšime tlak na pôvodnú hodnotu. Celková vykonaná práca $W=(p/2)(2V-V)=pV/2$ sa líši od prvej vypočítanej – práca teda skutočne nie je stavová veličina.

9/2009

Nositeľ Nobelovej ceny

Richard Phillips Feynman (* 11. máj 1918 – † 15. február 1988) bol jedným z najlepších amerických fyzikov 20. storočia, ktorý značne rozšíril teóriu kvantovej elektrodynamiky, fyziky supratekutosti tekutého hélia a časticovej fyziky. Rovnako, ako bol inšpiratívny prednášajúci a amatérsky hudobník, takisto sa podieľal na vývoji atómovej bomby a bol neskôr členom komisie, ktorá vyšetrovala haváriu raketoplánu Challenger. Za svoju prácu o kvantovej elektrodynamike bol Feynman odmenený Nobelovou cenou za fyziku v roku 1965, spolu s Julianom Schwingerom a Sin-Itiro Tomonagom; vyvinul spôsob ako pochopiť správanie sa subatomárnych častíc použitím obrazcov, ktoré sa neskôr stali známymi pod pomenovaním Feynamannove diagramy.

Vo svojich knihách a prednáškach bol Feynmann horlivým a vplyvným popularizátorom fyziky. Známe sú hlavne jeho Feynmannove prednášky z fyziky majúce v anglickom vydaní 3 časti. Známy je pre svoju neprekonateľnú zvedavosť, dôvtip, briliantnú myseľ a hravý temperament; rovnako je však povestný svojimi mnohými dobrodružstvami, rozpísanými v knihách To snáď nemyslíte vážne, pán Feynman!, Hádam ti nerobia starosti cudzie názory? a Tuva Or Bust! (angl.). Richard Feynman bol v mnohých ohľadoch excentrický voľnomyšlienkár.

10/2009

Obeh Zeme okolo Slnka; fialovou šípkou je naznačená rotácia okolo osi

Zem vykonáva v priestore voči všetkým ostatným telesám pohyb. Jej dráha a orientácia v priestore je zložená z množstva periodických i neperiodických pohybov, ktoré vykonáva jendak pod vplyvom zotrvačnosti, ďalej pod vplyvom gravitácie Slnka, Mesiaca, planét a iných telies slnečnej sústavy i mimo nej.

Základné pohyby, ktoré najvýznamnejšie vplývajú na život na Zemi sú obežný pohyb a rotačný pohyb. Zem obieha okolo Slnka po elipse veľmi podobnej kružnici priemernou rýchlosťou 29,783 km/s voči Slnku. Zároveň rotuje okolo svojej osi a to takmer konštantnou rýchlosťou 465,11 m/s, respektíve 1 670 km/h(merané na rovníku). Rotácia Zeme okolo jej osi je príčinou striedania dňa a noci na Zemi, zatiaľčo jej obeh okolo Slnka je príčinou zmeny ročných období.

Zem obieha okolo Slnka v strednej vzdialenosti 149,6 miliónov km priemernou rýchlosťou 29,8 km/s. Stredná vzdialenosť Zeme od Slnka sa stala jednou zo základných astronomických jednotiek dĺžky a označuje sa ako astronomická jednotka. Má skratku AJ alebo AU z anglického Astronomical Unit.

11/2009

Tento diagram zobrazuje označenie rôznych druhov fázovej premeny

Fázová premena je náhla zmena mikro- a makroskopických, mechanických a iných vlastností látky (zmenu jej fázy), ktorá nastala pri zmene niektorej stavovej veličiny (napr. teploty).

Pri fázovej premene sa vždy náhle zmenia niektoré jej vlastnosti, napr. hustota, tepelná vodivosť, merná tepelná kapacita, objem a pod. Za určitých okolností môžu v sústave existovať aj dve (tri) fázy jednej látky súčasne. Látka (časti látky) vtedy voľne prechádzajú z jedného skupenstva do druhého. Príkladom je voda, ktorá za určitej kombinácie teploty a tlaku existuje súčasne vo všetkých svojich skupenstvách (para, voda, ľad) tzv. trojný bod). Prechod medzi fázami je spojený so zmenou vnútornej energie látky. To znamená že obvykle na prechod látky z jednej fázy (skupenstva) do druhej je potrebné dodať, resp. odobrať tepelnú energiu.

12/2009

Mapa podzemného tunela veľkého hadrónového urýchľovača

Veľký hadrónový urýchľovač (Large Hadron Collider, LHC) je časticový urýchľovač, ktorý bol dostavaný v roku 2008 v rámci komplexu Európskej organizácie pre jadrový výskum – CERN. Je umiestnený v podzemí, v tuneli v tvare kruhu s obvodom 26,5 km, na území medzi pohorím Jura vo Francúzsku a Ženevským jazerom vo Švajčiarsku. Pôvodne v ňom bol umiestnený LEP – Veľký elektrón-pozitrónový urýchľovač. LHC bol spustený 10. septembra 2008. O pár dní 19. septembra 2008 nastali nečakané technické problémy a LHC odstavili. Predpokladané obnovenie činnosti urýchľovača je naplávané na jeseň 2009.

Výsledky meraní z urýchľovača LHC sú nesmierne dôležité pre jadrovú fyziku, otvárajú nové možnosti v oblasti výskumu a odhaľujú neznáme stránky vesmíru. Prístroj urýchľuje dva lúče častic oproti sebe na rýchlosť väčšiu než 99,9 % rýchlosti svetla. Zrážky týchto lúčov vytvárajú spŕšky nových častíc, ktoré sú potom predmetom vedeckého štúdia.

13/2009

Potenciálová bariéra alebo potenciálový val sa vo fyzike označuje také rozloženie potenciálu, že jeho hodnota je v určitej (obmedzenej) oblasti nenulová, pričom sa predpokladá, že je (aspoň približne) konštantná, konečná a kladná, zatiaľ čo mimo túto oblasť je hodnota potenciálu nulová.

V jednorozmernom prípade je možné potenciálovú bariéru vyjadriť potenciálom

$V=\left\{{\begin{matrix}0&{\mbox{ pre }}x<0{\mbox{ a }}x>a\\V_{0}&{\mbox{ pre }}0<x<a\end{matrix}}\right.$

Potenciálová bariéra umožňuje v kvantovej mechanike popísať základné vlastné vlastnosti kvantového tunelovania.

Obdobným prípadom ako potenciálová bariéra je tzv. potenciálová jama, kedy je $V_{0}<0$.

V klasickej mechanike je pohyb častíc povolený iba v oblasti, kde energia $E$ častice je menšia ako hodnota potenciálu.

Pokiaľ sa teda častica s $E<V_{0}$ pohybuje smerom k potenciálovej bariére, potom sa môže pohybovať iba mimo oblasť $0<x<a$. Do oblasti $0<x<a$ takáto častica nemôže vstúpiť. V klasickej mechanike sa teda častice nachádzajúce sa v oblasti $x<0$ nemôžu dostať do oblasti $x>a$ a naopak. Potenciálová bariéra je pre takéto častice nepriepustnou stenou, ktorá oddeľuje obe oblasti $x<0$ a $x>a$.

Častice s $E>V_{0}$ sa môžu pohybovať i v oblasti $0<x<a$ a môžu teda cez potenciálovú bariéru prechádzať. Takáto klasická častica pohybujúca sa smerom k potenciálovej bariére cez túto bariéru vždy prejde, tzn. nikdy nedôjde ku jej odrazu. K odrazu častice od bariéry dochádza iba v prípade $E<V_{0}$.

14/2009

Nositeľ Nobelovej ceny

Ernest Rutherford, 1. barón Rutherford z Nelsonu (* 30. august 1871, Spring Grove Nový Zéland – 19. október 1937, Cambridge, Spojené kráľovstvo) bol novozélandský v Británii žijúci jadrový fyzik. Je známy ako „otec“ jadrovej fyziky, priekopník orbitálnej teórie atómu, obzvlášť za jeho objav protónu z jadra pri jeho experimente so zlatou fóliou.

Rutherford sa narodil v Spring Grove, (dnes Brightwater), blízko Nelsonu. Študoval na Nelson College kde vyhral štipendium pre štúdium na Univerzitev v Cantarbury. Tu dosiahol tri tituly a pracoval tu dva roky na výskume popredne elektrickej technológie.

V roku 1895 Rutherford odcestoval do Anglicka na postgraduálne štúdium v Cavendish laboratóriach na Cambridgskej Univerzite. Tu sa stal na krátku dobu držiteľom rekordu v diaľke, na ktorú bol schopný detekovať bezdrôtové vlny. Počas výskumu rádioaktivity zaviedol termíny alfa lúč, beta lúč a gamma lúč.

V roku 1898 bolo Rutherfordovi udelené kreslo fyzika na McGill Univerzite kde vykonával prácu, za ktorú v roku 1908 získal Nobelovu cenu za chémiu. Dokázal, že rádioaktivita je spontánny rozpad atómu. Toto je ironicky spomenuté v jeho poznámke „Z vied je len fyzika; všetko ostatné je zbieranie známok.“. Všimol si, že vzorke rádioaktívneho materiálu trvalo nemenne rovnakú dobu, kým sa polovica z nej rozpadla -- jej polčas rozpadu -- a vyvinul praktické použitie tohto javu ako hodiny, ktoré potom mohli byť použité na určenie skutočného veku Zeme, ktorý sa ukázal byť oveľa vyšší ako vedci v tej dobe predpokladali.

15/2009

Preťaženie je silové pôsobenie na teleso alebo organizmus, ktoré je väčšie ako tiaž. Vzniká pri zrýchlenom pohybe telesa, napríklad pri štarte rakety, alebo pri pristávaní kozmickej lode na Zemi. Miera preťaženia sa vyjadruje v násobkoch zemskej tiaže a označuje sa písmenom G. Účinky preťaženia na živý organizmus sa skúmajú na centrifúgach. Pri štartoch rakiet s posádkou vzniká na niekoľko sekúnd preťaženie až 6 G, pri pristávaní po balistickej dráhe až 10 G (kozmonautika).

Hlavné fyziologické dôsledky preťaženia na ľudský (ale aj iný živý organizmus) sú sťaženie pohybov tela a nepriaznivé prelievanie krvi. Niektoré časti tela sa prekrvujú, iné naopak odkrvujú. Prílišné odkrvenie mozgu spôsobí najprv dočasnú stratu videnia, potom bezvedomie až smrť. Preto je nežiaduce, aby pri pilotovaných kozmických letoch nastávalo prílišné preťaženie. Tomu je prispôsobená aj dráha, orientácia a ťah motorov nosnej rakety či kozmickej lode. Odolnosť ľudského organizmu voči preťaženiu môže ovplyvniť aj dobrá fyzická kondícia, vhodná poloha kozmonauta v lodi, dĺžka jeho predchádzajúceho pobytu v stave beztiaže, rýchlosť narastania preťaženia, okolitá teplota a obsah kyslíka v kabíne lode. Pri stredne veľkom preťažení (niekoľko G) sa ľudské telo na preťaženie adaptuje a asi po 10 sekundách jeho odolnosť vzrastá.

16/2009

Farebný náboj kvarku predstavuje analógiu k teórii miešania svetla z optiky

Kvarky sú podľa štandardného modelu časticovej fyziky elementárne častice, z ktorých sa skladajú hadróny (teda napríklad protóny a neutróny).

Majú spin ½, sú to teda fermióny. Podľa štandardného modelu časticovej fyziky nemajú vnútornú štruktúru a sú spolu s leptónmi a kalibračnými bozónmi "najmenšie" známe častice, z ktorých pozostáva hmota. Baryóny (napríklad protón) pozostávajú z troch kvarkov, mezóny (napríklad pión) pozostávajú z jedného kvarku a z jedného antikvarku.

Teoreticky boli predpovedané roku 1964 Murray Gell-Mannom (a nezávisle od neho aj Georgeom Zweigom) v snahe vysvetliť vlastnosti vtedy známych častíc, za čo v roku 1969 dostal Nobelovu cenu za fyziku. Neskoršie objavy ďalších častíc si vyžiadali zavedenie dodatočných troch kvarkov. V súčasnosti teda poznáme šesť kvarkov.

Voľné kvarky neboli dosiaľ objavené, čo je v štandardnom modeli časticovej fyziky vysvetlené pomocou takzvaného uväznenia (angl. confinement). Experimentálne bola ich existencia overená v hlboko neelastických rozptyloch elektrónu na nukleónoch.

17/2009

Teória všetkého je to teória, ktorá sa snaží o zjednotenie makro- a mikrosveta. V konečnom dôsledku taktiež o zjednotenie pohľadu na vesmír a ľudskú spoločnosť. Vychádza z poznania, že vesmír je možné pochopiť na základe jednotného fyzikálneho prístupu, ktorý ako prvý načrtol Isaac Newton a neskôr rozpracoval Albert Einstein, ktorý newtonovskú mechanistickú fyziku doplnil o teóriu relativity a vysvetľovanie fyzikálnych javov pri rýchlostiach blízkych rýchlosti svetla . Pokračovateľom tejto teórie je Stephen Hawking, anglický vedec, ktorý je všeobecne známy ako vedec, ktorý sa najviac zaslúžil o poznanie zákonitostí fungovania nášho vesmíru, od jeho počiatku v stave singularity, cez prvopočiatky a tzv. inflačnú fázu rozpínania vesmíru až po súčasnosť a definovanie zásadných problémov spojených s pochopením fungovania vesmíru ako sú čierne diery a s nimi spojený tzv. horizont udalosti.

Na mikroúrovni, v tzv. kvantovom svete bolo potrebné vyriešiť hlavne problém neurčitosti, tj. Heisenbergom postupovaného princípu, že sa nedá naraz presne určiť aj rýchlosť aj poloha častice ako aj vysvetliť experimentálne overenú skutočnosť, že kvantum častíc môže súčasne existovať vo viac ako jednom stave (Heisenbergov princíp neurčitosti).

18/2009

Výkonové váhy poznáme tiež pod anglickým názvom watt balance sú extrémne presný prístroj na meranie hmotnosti alebo Planckovej konštanty. V roku 1975 ich navrhol Bryan P. Kibble z britského Národného fyzikálneho laboratória (NPL).

Medzinárodná komisia pre miery a váhy v súčasnosti uvažuje dve možnosti zmeny definície kilogramu a výkonové váhy predstavujú zatiaľ najpresnejší spôsob, ako podľa jednej z nich kilogram realizovať. Kilogram je ako posledný z jednotiek definovaný konkrétnym objektom – etalónom.

Výkonové váhy sú vylepšenou verziou prúdových váh, kde sa tiaž telesa porovnáva pomocou rovnoramennej páky s magnetickou silou pôsobiacou na cievku s prúdom. Prvá (statická) fáza experimentu watt balance spočíva práve v tomto meraní. Rovnováhu možno vyjadriť ako rovnosť tiažovej a magnetickej sily

$mg=I\int {\mathrm {d} }l\times {\mathbf {B} }\,,$

kde $m$ je hmotnosť telesa, $g$ je tiažové zrýchlenie, $I$ je prúd v cievke, $\mathbf {B}$ je magnetická indukcia vonkajšieho poľa a $dl$ je element dĺžky vodiča, ktorý tvorí cievku. Integrál na pravej strane sa často zapisuje ako $Bl$, kde $l$ je tzv. efektívna dĺžka vodiča:

$mg=IBl\,.$

19/2009

Princíp neurčitosti alebo Heisenbergov princíp je jeden zo základných pojmov kvantovej mechaniky (objavený a formulovaný Wernerom Heisenbergom). Podľa tohto princípu isté dvojice pozorovateľných veličín (ako napr. poloha a hybnosť alebo čas a energia) nemôžu byť súčasne známe s vyššou presnosťou, než aká je daná hornou hranicou, vyjadrenou pomocou Planckovej konštanty. Čím presnejšie zmeriame jednu veličinu, tým nepresnejšie zmeriame druhú veličinu.

Princíp teda hovorí, že nie je možné presne poznať hybnosť a rýchlosť častice súčasne, pretože samo meranie ovplyvňuje výsledok. V našom každodennom svete dokážeme spraviť dostatočne citlivé merania, ale v kvantových systémoch to tak nie je.

Ak chceme časticu veľmi presne lokalizovať, je nutné použiť svetlo s krátkou vlnovou dĺžkou, pretože vlnová dĺžka určuje najmenšiu oblasť, kde môžeme časticu lokalizovať. Ale čím je vlnová dĺžka menšia, tým je energia fotónu, ktorý narazí do častice, väčšia, takže po náraze vznikne veľká zmena hybnosti.

Ak by sme pokus spravili naopak, chceli by sme poznať presnú hybnosť, musíme použiť svetlo s nízkou energiou, čiže veľkou vlnovou dĺžkou, aby sme systém len minimálne ovplyvnili, ale pri veľkej vlnovej dĺžke nastáva neurčitosť v meraní polohy.

20/2009

Žiarenie gama

Žiarenie gama (často písané ako grécky znak gama, γ) je vysoko energetické elektromagnetické žiarenie vznikajúce pri rádioaktívnych a iných jadrových dejoch.

Žiarenie gama je často definované ako žiarenie s energiou fotónov nad 10 keV, čo zodpovedá frekvenciám nad 2,42 EHz, resp. vlnovej dĺžke kratšej ako 124 pm, Do tohto spektra patrí aj röntgenové žiarenie. Fyzikálny rozdiel medzi gama žiarením a röntgenovým žiarením nejestvuje, žiarenia sa líšia len svojim zdrojom.

Žiarenie gama je druh ionizujúceho žiarenia. Do materiálov preniká lepšia ako žiarenie alfa, alebo beta (korpuskulárne neelektromagnetické žiarenia).

21/2009

64-metrový rádioteleskop, Parkes observatory

Rádioteleskop alebo rádiový ďalekohľad je prístroj na pozorovanie kozmických objektov na rádiových vlnách. Od optických teleskopov sa líši tým, že pracuje v rádiovej časti elektromagnetického spektra, v ktorom detekuje a zbiera dáta zo zdrojov emitujúcich rádiové žiarenie. To znamená, že neposkytuje žiadny priamo viditeľný obraz. Rádioteleskopy sú väčšinou veľké parabolické antény používané buď samostatne alebo sú vzájomne prepojené. Radioobservatória bývajú situované čo najďalej od veľkých mestských centier, aby sa čo najviac eliminoval vplyv rušivých radioemisí, ktoré tieto centrá produkujú (napr. rádia, televízne vysielanie). Je to podobné ako u optických teleskopov, s tím rozdielom, že u nich v blízkosti veľkých miest dochádza k rušeniu svetelnými emisiami (tzv. svetelné znečistenie).

História rádioteleskopu

Prvá anténa určená na identifikáciu rádiových zdrojov vo vesmíre bola zostrojená v roku 1931 Karlom Guthem Janskym, inžinierom v Bellových laboratóriách. Janskyho úlohou bola identifikácia zdroju rádiového šumu, ktorý by mohol rušiť komunikáciu rádiotelefónov. Janskyho anténa bola skonštruovaná pre príjem krátkovlnných rádiových signálov na frekvencii 20,5 MHz (približne vlnová dĺžka λ=14,6 m).

22/2009

Žiarovka je druh elektrického svetelného zdroja, v ktorom sa na premenu elektrickej energie na svetelnú energiu využívajú tepelné účinky elektrického prúdu pri prechode tuhým telesom a žiarivé vlastnosti tohto telesa. Zvláštnym druhom žiarovky je halogénová žiarovka. Takzvaná úsporná žiarovka nie je žiarovka, ale žiarivka.

Prvé pokusy o zostrojenie žiarovky spadajú do roku 1854, kedy prvý odporový zdroj svetla vytvoril nemecký hodinár Henrich Göbel. Elektrickú žiarovku (v dnešnom ponímaní) vynašli nezávisle na sebe Joseph Swan z Newcastle vo Veľkej Británii v r. 1878 a Thomas Edison v USA v r. 1879. Funguje na princípe odporového zahrievania vodiča elektrickým prúdom ktorý ním preteká. Pri vysokej teplote vlákno žiarovky žiari ako absolútne čierne teleso v infračervenom a ultrafialovom a viditeľnom spektre. Sklenená banka žiarovky je však pre ultrafialové žiarenie nepriepustná.

Pôvodné Edisonove žiarovky mali uhlíkové vlákno, dnes sa zvyčajne využíva volfrám, ktorý lepšie odoláva vysokým teplotám. Volfrámové vlákno je stočené do špirály (špirála je dlhá asi 2 cm, po roztiahnutí má vlákno takmer meter). Prechodom elektrického prúdu sa rozžeraví na 2500°C, kedy wolfrám emituje biele svetlo. Aby vlákno nezhorelo, je umiestnené v sklenenej banke, z ktorej je vyčerpaný vzduch. Podtlak by ale spôsobil nebezpečnú implóziu pri náhodnom rozbití banky, preto býva vákuum nahradené inertným plynom pod nízkym tlakom napr argón. Žiarovky sa plnia aj halogénovými plynmi (pozri halogénová žiarovka).

Žiarovka spotrebuje len časť príkonu na svetlo. 92% energie je vyžiarené v iných spektrách a ako teplo.

23/2009

Meter je základná jednotka dĺžky v medzinárodnej sústave jednotiek SI. Je definovaná ako dĺžka dráhy, ktorú prejde svetlo vo vákuu za 1/299 792 458 s. Značka pre meter je m.

Meranie dĺžok rôznych rozmerov a vzdialeností patrilo k prvým meračským technikám v prebúdzajúcej sa ľudskej civilizácii. A je prirodzené, že ľudia k meraniu využili to, čo bolo najbližšie po ruke a malo aspoň približne porovnateľné rozmery. A tak sa u starých mier stretávame najčastejšie s časťami ľudského tela:palce, prsty, stopy, lakte… Samozrejme, že na rôznych miestach a v rôznych dobách mali tieto hoci aj rovnako pomenované miery rozdielne veľkosti, a tak nemôžeme ani približne povedať, že palec (stopa, lakeť…) mal toľko a toľko milimetrov bez toho, aby sme presne určili, o aký palec ide.

Napríklad staroegyptské dĺžkové miery používané za I. dynastie asi okolo roku 3000 pred Kr. Teda miery staré 5000 rokov. Základnou egyptskou mierou tejto doby bol 1 kráľovský lakeť (0,5236 m), ktorý sa delil na 7 dlaní. Každá dlaň mala 4 prsty. Pre väčšie vzdialenosti mali Egypťania i väčšiu jednotku – 100 kráľovských lakťov, ktorá sa volala chet alebo khet. Na meranie boli starí Egypťania celkom slušne vybavení, svedčia o tom aj diela, ktoré zanechali (pyramídy). Zachovali sa celkom presné pravítka z kameňa a archeológovia súdia, že existovali podobné, lacnejšie a častejšie používané drevené pravítka. Tie sa však nezachovali. Poznali aj pásma na vymeriavanie, ktoré boli drevené s lanom z palmových vlákien. Ani tie sa nezachovali, poznáme ich však z vyobrazení na freskách. Pre zložitejšie meracie práce používali stavitelia pyramíd pravouhlé trojuholníky s olovnicou, ktoré nahradzovali dnešné vodováhy.

24/2009

Šošovka je homogénne izotropné prostredie, ohraničené dvoma guľovými plochami alebo guľovou plochou a rovinou. Je to predmet z priehľadného materiálu slúžiaci v optike alebo v iných prípadoch na ovplyvnenie šírenia svetla v širšom zmysle, t.j. viditeľného svetla, infračerveného a ultrafialového žiarenia.

Šošovky sú najčastejšie sklenené, ale na ich výrobu sa bežne používajú aj plasty. Materiál šošovky je charakterizovaný indexom lomu, ktorý je vždy väčší ako jedna, a indexom absorbcie, ktorý je pre vlnové dĺžky v rozsahu použiteľnosti šošovky blízky nule. Najjednoduchší opis šírenia lúčov šošovkou poskytuje geometrická optika. Ak je hrúbka šošovky vzhľadom na polomery jej guľových plôch zanedbateľná (d<<r), potom hovoríme, že šošovka je tenká.

Najstaršia zmienka o šošovke pochádza zo starovekého Grécka. V divadelnej hre Oblaky (424 pr.n.l.) od Aristofanesa, bolo spomenuté zapaľovacie sklíčko (spojná šošovka, ktorá zbieha slnečné lúče do jedného bodu, a tým vytvára oheň). Spisy Plíniusa Staršieho tiež poukazujú na to, že zapaľovacie sklíčka boli zname už v Starovekom Ríme a spomína, možno po prvýkrát použitie korekčných šošoviek: hovoril o tom, že Nero pozeral zápasy gladiátorov cez smaragd (podľa všetkého v tvare rozptylky, na korekciu krátkozrakosti, referencie sú v tomto smere neurčité).

25/2009

Nikola Tesla (* 10. júl 1856, Smiljan, Rakúsko-Uhorsko (dnes Chorvátsko) – † 7. január 1943, New York) bol americký fyzik srbského pôvodu, vynálezca a konštruktér elektrických strojov a prístrojov. Na jeho počesť je pomenovaná jednotka merania magnetickej indukcie – tesla (T).

Známy je tiež vďaka svojim príspevkom k fyzike elektriny a magnetizmu koncom 19. a začiatkom 20. storočia. Jeho patenty a teoretická práca formovali základ moderných systémov na striedavý prúd (elektrická energia), vrátane polyfázových energeticko-distribučných systémov a motorov na striedavý prúd, ktoré umožnili začiatok etapy zvanej Druhá priemyselná revolúcia.

V USA bol Tesla (asi) slávnejší ako ktorýkoľvek vynálezca alebo vedec v histórii. Po jeho verejnom predvedení bezdrôtovej telekomunikácie v roku 1893 a po výhre v tzv. „Súťaž prúdov“ bol široko rešpektovaný ako najvýznamnejší elektrotechnický inžinier v Amerike. Mnoho z jeho predošlej práce zaviedlo moderné elektrotechnické inžinierstvo a mnoho jeho objavov malo základný význam. Neskôr bol uznaný ako vynálezca rádia. Pretože sa nikdy veľmi nesústredil na financie, Tesla umrel chudobný a zabudnutý vo veku 86 rokov.

26/2009

Jadrový reaktor je technologické zariadenie, v ktorom prebieha riadená reťazová reakcia. Využíva fyzikálne a chemické vlastnosti vysoko nestabilných chemických prvkov na produkciu energie, ktorá sa následne mení na požadovanú napr. elektrickú.

Prvý jadrový reaktor (uránovo-grafitový) bol uvedený do prevádzky v roku 1942 v Chicagu pod vedením Enrica Fermiho. Využitie jadrovej energie k pohonu lodí a ponoriek je myšlienkou dr. Rossa Gunna.

Prvá energetická jadrová elektráreň na svete bola pripojená k sieti v roku 1954 v Obninsku pri Moskve. Jej tepelný výkon je 30 MW a elektrický 5 MW. Do roku 2004 bolo postavených viac ako 438 jadrových reaktorov na výrobu elektrickej energie v tridsiatich krajinách sveta, s celkovou kapacitou 370,000 MWe, čo predstavuje 16% celkovej výroby elektrickej energie na Zemi. Počet inštalovaných reaktorov stále narastá. Mimo toho 56 krajín používa 284 výskumných reaktorov a ďalších 220 reaktorov je inštalovaných na lodiach a ponorkách.(1)

27/2009

Mechanická práca

Mechanická práca je dej, kedy sila pôsobiaca na teleso posúva týmto telesom po určitej dráhe. Zároveň je mechanická práca fyzikálna veličina, ktorá vyjadruje množstvo práce ako súčin zložky sily v smere pohybu a dráhy.

Pri mechanickom deji v izolovanej sústave vyjadruje mechanická práca predávanie mechanickej energie medzi telesami. Teleso, ktoré vykonáva prácu, stráca mechanickú energiu, teleso, na ktoré je vykonávaná práca, mechanickú energiu získava. Mechanická práca ako veličina udává veľkosť tejto predanej energie.

Symbol veličiny a jednotky

Symbol veličiny: W (angl. work)

Základná jednotka: joule, značka jednotky: J

Výpočet mechanickej práce

$W=F\cdot s$

kde

• $F\,$ je zložka sily v smere pohybu v (N)
• $s\,$ je dráha v (m)

V prípade, že je známy uhol $\alpha$, ktorý zviera smerový vektor pohybu a vektor sily, potom možno prácu vypočítať podľa vzorca

$W=F\cdot s\cdot \cos \alpha$

Sila je však vektorová fyzikálna veličina. Predchádzajúce prípady sú špeciálne pre jednorozmerný prípad. Nech $\mathbf {F}$ je vektor sily a $\mathbf {s}$ je smerový vektor pohybu. Potom práca, ktorá je vykonaná sa vypočíta ako skalárny súčin týchto vektorov, t. j.

$W=\mathbf {F} \cdot \mathbf {s}$

Ak prácu počítame po dráhe, ktorou je krivka $C$, potom platí

$W=\int _{C}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {s}$

28/2009

Blesk je silný prírodný elektrostatický výboj produkovaný počas búrky. Bleskový elektrický výboj – „blesk“ je sprevádzaný emisiou svetla. Najčastejšie sú blesky medzi oblakmi. Len každý tretí až štvrtý udiera do zeme.

Blesk ako prejav atmosférickej elektriny je známy od ranných čias vývoja ľudskej spoločnosti. Prvý oheň, ktorý človek poznal, bol pravdepodobne plameň vzniknutý úderom blesku do kra alebo suchej trávy. Podľa báje teda prišiel z neba. Starodávne národy uctievali boha hromu a blesku. U Germánov sa volal Thor a Donar, Egypťania mali v kalendári mesiac Amšir (8.február – 9.marec) pomenovaný na počesť boha búrok. V starom Grécku to bol vládca Olympu – hromovládny Zeus. Boh hromu a blesku u starých Slovanov sa volal Perún (Parom). Aj dnes sa v prenesenom slova zmysle používa „Parom aby ťa vzal!“. V ruskom ľudovom podaní vládne búrkou prorok Ilja (Eliáš), ktorý sa vozí vo svojom kočiari po nebi. Aristoteles v 4.storočí pred n.l. považoval blesk za horľavé výpary zeme, ktoré sa náhle zapália a vzbĺknu.

Hrom je charakteristický zvukový efekt blesku vznikajúci tým, že elektrický výboj blesku zahrieva okolitý vzduch, ktorý sa rozpína. Tento dej je veľmi rýchly a pripomína výbuch. Po skončení blesku sa teplota prudko znižuje, pritom sa vzduch prudko sťahuje a to spôsobuje otrasy a vytvára ohlušujúci zvukový efekt.

29/2009

Schéma protónu

Protón (p⁺, H⁺) (z gréčtiny protos – prvý) je subatomárna častica v jadre atómu.

Protón je považovaný za stabilnú časticu. Podľa niektorých teórií sa môže rozpadať s polčasom rozpadu vyše 10³⁵ rokov. Overenie tejto hypotézy je ale mimo roslišovacie schopnosti súčasných experimentálnych zariadení, rozpad protónu nebol doteraz pozorovaný. Jadrom najbežnejšieho izotopu vodíku je jediný protón. Ostatné atomárne jadrá sa skladajú z protónov a neutrónov priťahovaných k sebe silnou interakciou. Protónové číslo určuje chemické vlastnosti atómu ako chemického prvku.

Protón ako časticu zaraďujeme medzi baryóny a skladá sa z dvoch kvarkov u a jedného d, ktoré sa priťahujú silnou interakciou, sprostredkovanou gluónmi. Antičastica protónu je antiprotón, ktorý má rovnako veľký náboj, len opačného znamienka.

Pretože elektromagnetická sila je rádovo silnejšia ako gravitačná sila, musí byť náboj protónu rovnako veľký ako náboj elektrónu, inak by celková kladná či záporná odpudivosť (podľa toho, ktorý by bol väčší — atómy by neboli elektricky neutrálne) spôsobila viditeľnú rozpínavosť vesmíru a telies priťahovaných k sebe gravitačnou silou (planét, hviezd, a podobne).

30/2009

Tranzistor je polovodičová súčiastka, používaná ako zosilňovač, spínač, stabilizátor a modulátor elektrického napätia alebo prúdu.

Prvý zaznamenaný objav tranzistora je datovaný v roku 1947 a pochádza z Bellových laboratórií v USA. Za tento objav dostali jeho autori John Bardeen, Walter Houser Brattain a William Bradford Shockley v roku 1956 Nobelovu cenu za fyziku. Ale prvé pokusy, pri ktorých Julius Edgar Lilienfeld náhodou spozoroval zosilnenie prúdu pri vhodnom kontakte rôznych kovov (základ dnešného unipolárneho tranzistora) sa udiali už v roku 1925. V roku 1930 si dal doktor Lilienfeld patentovať svoj koncept elektronickej súčiastky s použitím Al/Al2O3/Cu2S. Dnes ju poznáme pod pojmom „elektrickým poľom riadený tranzistor“. Prvý unipolárny tranzistor bol vyrobený až v roku 1960 po objavení MOS (metal-oxide-semiconductor) štruktúry v roku 1958. Bol zhotovený na kremíku s využitím izolačnej vrstvy z SiO₂. Pri dnešných technológiách nie je prekvapením integrácia na úrovni ~10⁸ tranzistorov na jednom čipe. Môžeme konštatovať, že od začiatku éry IO malej hustoty integrácie až do súčasnosti sa toto zmenšovanie „riadi“ Mooreovým zákonom, ktorý hovorí o dvojnásobnom zväčšení výkonu a až štvornásobnom zmenšení rozmerov integrovaných obvodov každé dva roky. V roku 2013 by mohli byť pri zachovaní súčasného trendu vyhotovené tranzistory s dĺžkou hradla len 13 nm, čo by napr. umožňovalo v jednej pamäti DRAM uchovať až 16 tera bitov.

31/2009

Barometer je prístroj na meranie atmosférického tlaku (tlaku vzduchu), používaný na určovanie počasia (pri vyššom tlaku býva obyčajne jasno, pri nízkom tlaku možno očakávať zmenu jasného počasia na daždivé). Ide o špeciálny druh tlakomeru.

Barometre môžu byť založené na rôznom princípe:

• Ortuťový barometer sa skladá z trubice na jednom konci zatavenej, naplnené ortuťou, na ktorú na druhom otvorenom konci pôsobí atmosferický tlak. Podľa výšky ortuti pod zataveným koncom možno určiť veľkosť atmosferického tlaku (čím vyššie ortuť vystúpi, tým väčší je tlak). Ortuťový barometer vynašiel Evangelista Torricelli (1608-1647) v roku 1643.
• Aneroid (pružinový barometer) pracuje na základe merania deformácie plechové krabičky, ktorá má vo vnútri vákuum. Aneroid vynašiel v roku 1843 Lucien Vidia. Pôvodný názov barometre anéroide znamená "tlakomer bez kvapaliny".

Barometre sa druhotne používajú na fyzikálne merania výšky v geodézii alebo v letectve.

• Vodný barometer. Atmosferický tlak sa v tomto type barometra meria pomocou vodného stĺpca. Vodný stĺpec musí byť vysoký cca. 10,4 metra a meranie týmto typom barometra je silne ovplyvnené teplotou.
• Ortuťový barometer. Ortuťovému barometru stačí výška ortuťového stĺpca cca. 760 mm. Aj meranie týmto typom barometra je ovplyvnené teplotou, ale menej ako vodným.

32/2009

Dynamo je točivý elektrický stroj, ktorý premieňa mechanickú energiu z rotora hnacieho stroja na elektrickú energiu vo forme jednosmerného prúdu. Ide o jednosmerný generátor elektrickej energie.

Dynamo sa skladá zo statora tvoreného magnetom alebo elektromagnetom a rotora s vinutím a komutátorom. Konštrukčne sa v podstate jedná o jednosmerný elektromotor používaný k opačnému účelu.

Až do nástupu polovodičových usmerňovačov bolo dynamo najvýznamnejším zdrojom elektrickej energie (ve forme jednosmerného prúdu) v priemysle a v doprave. Dnes sú dynamá vytláčané spoľahlivejšími a konštrukčne jednoduchšími alternátormi a zariadeniami na následné usmernenie vyrobeného striedavého prúdu na prúd jednosmerný pozri (usmerňovač).

Podla spôsobu zapojenia statora delíme dynamá na:

1. dynamo s permanentným magnetom
2. dynamo s cudzím budením – typicky v priemyslovej výrobe elektrického prúdu. Budiaci prúd zaisťovalo iné menšie dynamo
3. derivačné dynamo (budiace vinutie zapojené paralelne so záťažou) – vhodné pro malé prúdové odbery
4. sériové dynamo (budiace vinutie zapojené do série so záťažou.)
5. kompaudné dynamo – kombinácia derivačného a sériového dynama. Išlo o bežný typ v doprave a u strojov, kde je veľmi premenlivá záťaž. Sériové vinutie statora zaisťuje dostatočné budenie pri malej impedancii záťaže, derivačné vinutie pri veľkej impedancii.

33/2009

Gottfried Wilhelm Leibniz (* 1. júl 1646, Lipsko – † 14. november 1716, Hannover) bol nemecký filozof, predstaviteľ novovekého racionalizmu, fyzik, matematik, diplomat, jeden z posledných polyhistorov, jeden z iniciátorov ekumenických snáh. Leibnizovi išlo o hľadanie kompromisu medzi apriórnou vedou, teológiou a empirizmom.

Leibniz prišiel s pokusom odlišným spôsobom ako Spinoza prekonať descartovský dualizmus.

Gottfried Wilhelm (von) Leibniz sa narodil dňa 1. júla 1646 (v pôvodnom kalendári 21. júna) v Lipsku. Jeho detstvo už v šiestich rokoch veku poznamenala smrť otca, ktorý bol profesorom etickej filozofie. Práve vďaka širokému vzdelaniu svojho otca mladý Gottfried získal prístup k výbornej rodinnej knižnici a už v tomto veku započína jeho systematická samovýuka, ktorá z neho urobila jedného z najvýznamnejších polyhistorov v nemeckých i európskych dejinách. Takto si osvojil už v detstve široké vzdelanie, a preto mu bol umožnený vstup na univerzitné štúdiá v Lipsku už v pätnástich rokoch. Leibniz sám študoval latinčinu a spoznával jej prostredníctvom klasické diela literatúry a filozofie vrátane diel Platóna, Aristotela a neskorších scholastikov.V roku 1663 získal na univerzite v Lipsku titul bakalára za úspešnú obhajobu diela Metafyzická rozprava o princípe individuácie. Následne pokračoval v štúdiu práva. Doktorát mal získať už ako dvadsaťročný, čo mu univerzita v Lipsku kvôli nízkemu veku odoprela, preto šiel na univerzitu v Altdorfe, kde doktorát úspešne dosiahol. Stalo sa tak po obhajobe dizertačnej práce.

34/2009

Jadrová fúzia alebo jadrová syntéza je zlúčenie atómových jadier s nižšou atómovou hmotnosťou do jadra s vyššou atómovou hmotnosťou. Je to opačný proces ako jadrovému rozpadu.

2 atómové jadrá sa spoja a dohromady vytvoria jedno väčšie. Principálne je možné spájať ľubovoľné jadrá. Na získavanie energie z jadrovej fúzie však možno použiť iba jadrá medzi vodíkom a železom.

Dve jadrá sú kladne nabité a dostať ich k sebe tak blízko, aby sa mohli zlúčiť (aby mohli účinkovať jadrové sily), je možné, len ak majú dostatočne veľkú energiu na prekonanie potencionálnej bariéry. Jednou z možností je, že im udelíme vysokú rýchlosť napríklad silným zahriatím. Teplota musí dosiahnuť niekoľko miliónov stupňov Celzia. Takúto teplotu neznesie žiaden materiál, preto musí byť "horiace" palivo oddelené od stien zariadenia vákuom. Látky pri týchto teplotách sú v stave plazmy, sú úplne ionizované, preto je možné na ich izoláciu použiť magnetické pole, ktoré udrží palivo v bezpečnej vzdialenosti od stien. Po naštartovaní reakcie sa palivo zahrieva aj energiou uvoľnenou z fúznej reakcie. Aby sa reakcia udržala, musí byť hustota atómov v reaktore pomerne veľká, čo sa dosahuje pomocou silného magnetického poľa.

35/2009

Aneroid je prístroj na meranie atmosferického tlaku.

Aneroidy známe ako aj kovové tlakomery (po grécky aneroid značí bez kvapaliny). Meranie tlaku vzduchu kvapalinovým tlakomerom má niektoré nevýhody, napríklad citlivosť prístroja na otrasy a iné možnosti poškodenia, a preto sa používajú aj iné spôsoby merania tlaku. Aneroid vynašiel Lucien Vidi v polovici 19. storočia. Princíp kovového tlakomera spočíva na pružnej deformácii prijímacej časti prístroja pod vplyvom zmien tlaku vzduchu. Prijímacou časťou prístroja býva kovová škatuľka v podobe nízkeho valca, ktorého spodná i vrchná časť sú zvlnené. Vnútri škatuľky je značne zriedený vzduch (menej ako stotina hPa), ale dostatočne silná struna zabraňuje vonkajšiemu tlaku úplne stlačiť steny škatuľky. Meracia časť potom funguje takto: Pri zväčšení vonkajšieho tlaku vrchnák trocha vtláča dovnútra a pri zmenšení tlaku zasa struna vytláča vrchnák škatuľky. Zmeny polohy vrchnáka sú nepatrné, pri zmene tlaku o 100 hPa je deformácia škatuľky len asi 0,3 m, no pákovitým prevodom sa tieto malé zmeny zväčšujú až osemstonásobne a prenášajú sa na stupnicu.

Aneroidy sú vybavené aj teplomerom, aby sa mohla urobiť oprava hodnoty podľa teploty. Okrem teplotnej opravy máva aneroid ešte opravu škálovú, čiže stupnicovú, lebo prístroj nereaguje na zmeny tlaku vo všetkých úsekoch stupnice rovnako. Doplnková oprava aneroidu súvisí so zmenami materiálu, z ktorého je zhotovený. Robí sa porovnávaním údajov s ortuťovým tlakomerom. Veľkou prednosťou aneroidov je ich dosť veľká presnosť, a najmä jednoduchá preprava prístroja. Sú takto nenahraditeľné pri nivelačných prácach a princíp aneroidov sa využíva i na barometrické určovanie výšky. Prístroje slúžiace na tento účel sa nazývajú výškomery a používajú sa predovšetkým na palubách lietadiel.

36/2009

Cestovanie v čase je teoretická koncepcia, kedy sa cestovateľ (človek) pohybuje do minulosti či do budúcnosti, väčšinou za pomoci nejakého stroja času.

Už od počiatku vedy si mnohí ľudia kládli otázku, či je možné cestovať do minulosti a zmeniť ju, alebo cestovať do budúcnosti a vyhnúť sa následkom. Napriek tomu, že až do začiatku 20. storočia bolo cestovanie v čase považované za nemožné, fyzik Albert Einstein pomocou špeciálnej teórie relativity ukázal, že do budúcnosti je cestovať možné. Podľa tejto teórie, pokiaľ sa akékoľvek teleso približuje rýchlosti svetla, čas sa pre neho z hľadiska ostatných spomalí, takže vlastne cestuje do budúcnosti. Rovnaký efekt je možný docieliť pobytom v silnom gravitačnom poli, napr. v blízkosti čiernej diery. Pri žiadnom z tých spôsobov nie je možné cesty späť do minulosti, cesta je len jednosmerná.

Cestovanie do minulosti je teoreticky omnoho zložitejšie a aj moderná fyzika ho je schopná len ťažko popísať. Odborníci sa delia na dva tábory, niektorí poukazujú na to, že to možné je, niektorí ho odmietajú.

Odporcovia svoje hlavné argumenty stavajú na existenciu časových paradoxov. Časový paradox je jav, kedy by prípadný pozorovateľ mohol pomocou cesty časom do minulosti zabrániť tomu, aby do nej odcestoval, a vytvoril tak situáciu, ktorá nemá riešenie, stav kedy reakcia zruší akciu (Paradox starého otca).

37/2009

Hawkingovo žiarenie je tepelné žiarenie čiernych dier, prvýkrát opísané slávnym britským fyzikom Stephenom Hawkingom.

V roku 1971 Stephen Hawking dokázal, že sa celková plocha horizontu udalostí akejkoľvek skupiny čiernych dier nikdy nezmenší. Toto tvrdenie sa príliš podobá druhému termodynamickému zákonu, pričom plocha hrá v tomto prípade úlohu entropie. Preto Jacob Bekenstein navrhol, že entropia čiernej diery je práve úmerná ploche jej horizontu udalostí. V roku 1975 aplikoval teóriu kvantového poľa na zakrivený časopriestor okolo horizontu udalostí a objavil, že čierne diery môžu vyžarovať tepelné žiarenie, známe aj ako Hawkinogovo žiarenie.

Z prvého zákona mechaniky čiernych dier vyplýva, že entropia čiernej diery sa rovná 1/4 plochy horizontu udalostí. Tento všeobecný výsledok je aplikovateľný na kozmologické horizonty ako de Sitterov časopriestor. Neskôr bolo navrhnuté, že čierne diery sú objekty s maximálnou entropiou, čo znamená, že maximálna entropia oblasti vesmíru je entropia najväčšej čiernej diery, ktorá sa do oblasti vojde. Toto viedlo k holografickému princípu.

Hawkingovo žiarenie vzniká hneď za horizontom udalostí a v súčasnom pojatí nenesie žiadnu informáciu o vnútri čiernej diery, pretože je tepelné. To však znamená, že čierne diery nie sú úplne čierne a dôsledkom je pomalé vyparovanie hmoty čiernej diery. I keď sú tieto efekty zanedbateľné pre astronomické čierne diery, sú významné pre hypotetické miniatúrne čierne diery, kde dominujú účinky kvantovej mechaniky. V súčasnosti sa predpokladá, že malé čierne diery sa rýchlo vyparujú a nakoniec môžu zmiznúť pri výbuchu žiarenia. Z toho dôvodu ma každá čierna diera, ktorá nemôže pohlcovať hmotu, konečnú dĺžku života priamo úmernú jej veľkosti.

38/2009

Infračervené žiarenie je elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou väčšou ako viditeľné svetlo a kratšou ako mikrovlnné žiarenie. Názov znamená „pod červenou“, pričom červená je farba viditeľného svetla s najdlhšou vlnovou dĺžkou. Infračervené žiarenie zaberá v spektre 3 dekády a má vlnovú dĺžku medzi 760 nm a 1 mm, resp. energiu fotónov medzi 0,0012 a 1,63 eV. Nazýva sa tiež tepelné žiarenie.

Za objaviteľa infračerveného žiarenia sa považuje sir William Herschel. V roku 1800 meral teplotu oblasti priliehajúcej k červenej oblasti spektra. Herschel dal aj pomenovanie tomuto žiareniu.

Zdrojom infračerveného žiarenia je každý predmet v našom okolí, živé organizmy a všetky vesmírne objekty. Všetky telesa s teplotu menšou než 4000 Kelvinov vysielajú maximum svojho žiarenia v infračervenej oblasti. Zemská atmosféra na veľké vzdialenosti infračervené žiarenie pohlcuje.

Hranica medzi viditeľným spektrom a IR žiarením nie je presne definovaná, nakoľko vychádza z citlivosti ľudského oka. Iné živočíchy (napr. had) však majú spektrum „viditeľného svetla“ posunuté, alebo rozšírené, prípadne sa orientujú len podľa žiarenia v tomto spektre.

39/2009

Supravodivosť je kvantovo mechanický jav, pri ktorom materiál nekladie takmer žiadny zaznamenateľný odpor prechodu elektrického prúdu, neuvoľňuje sa žiadne ohmické teplo a materiál emituje magnetické siločiary, čím odpudzuje vonkajšie magnetické pole a pri prechode prúdu sám okolo seba vytvára veľmi silné magnetické pole.

Počiatky myšlienky poklesu elektrického odporu pri nízkych teplotách siahajú do druhej polovice 18. storočia, keď škótsky chemik a fyzik James Dewar spolu s Angličanom Johnom Ambrose Flemingom prepovedali že v absolútnej nule bude odpor čistých kovov taktiež nulový (aj keď Dewar neskôr svoje tvrdenie poopravil s tým, že odpor nezanikne úplne, len sa bude blížiť k nule). Praktický výskum vodivosti kovov pri nízkych teplotách začali Poliaci Zygmunt Florenty Wróblewski a Karol Olszewski a približne v roku 1880 aj zdokumentovali tento jav. Tragická nehoda Wróblewskeho v roku 1888 (zomrel na následky popálenia petrolejom) však pokusy ukončila.

Skutočnú supravodivosť pozoroval až Heike Kamerlingh Onnes v roku 1911, ktorý uskutočnil sériu meraní elektrickej vodivosti čistých kovov pri veľmi nízkych teplotách. Onnes spočiatku experimentoval s platinou a zlatom, ktoré ponáral do tekutého hélia (sám v roku 1908 objavil proces jeho skvapalňovania), no neskôr oba kovy nahradil ortuťou (lepšie sa čistila). Pri teplote pod 4,19 K pozoroval náhle „zmiznutie“ odporu ortuti, ktorého hodnota sa obvykle blížila k tísícke, no po ochladení pod túto teplotu neboli prístroje schopné zaznamenať žiaden eletrický odpor. Onnes publikoval na tému straty odporu viacero článkov, zaviedol termín supravodivosť a za tento objav bol ocenený Nobelovou cenou za fyziku v roku 1913.

40/2009

Nositeľ Nobelovej ceny

Piotr Leonidovič Kapica (* 8. júl 1894, Kronštad, Ruské impérium – † 8. apríl 1984, Moskva, ZSSR) bol sovietsky experimentálny fyzik ruského pôvodu. Zaoberal sa fyzikou nízkych teplôt (kryogenikou) a javov prebiehajúcich v plazme. Prispel tiež k rozvoju fyziky silných magnetických polí, kvantovej fyziky kondenzovaného stavu a elektroniky. Pre jeho zásadné vynálezy a objavy v oblasti fyziky nízkych teplôt bol v roku 1978 odmenený Nobelovou cenou. Spolu s ním obdržali Nobelovu cenu aj Arno Allan Penzias a Robert Woodrow Wilson (za objav reliktného mikrovlnného žiarenia).

V 20. a 30. rokoch spolupracoval na výskume na Cambridgeskej univerzite s Rutherfordom. V roku 1924 skonštruoval pre výskum silného magnetického poľa selenoid. Od roku 1934 mu neumožnili cestovať mimo ZSSR, následne založil Ústav fyzikálnych problémov pri Sovietskej akadémii vied. V roku 1937 objavil pri štúdiu hélia jeho supratekutosť. Na ďalšom výskume fenoménu spolupracoval s L.D. Landauom, po tom čo dosiahol jeho prepustenie z väzenia. V rokoch 1939 až 1945 bol Kapica profesorom na Moskovskej univerzite. Tam v roku 1941 pri experimentálnom štúdiu tepelnej výmeny v kvapalnom héliu zistil, že pri prestupe tepla z pevnej látky do kvapalného hélia, možno na rozhraní pozorovať konečný rozdiel teploty. Tento jav bol označený Kapicov skok.

V roku 1946 sa Kapica odmietol zúčastniť na vývoji sovietskej atómovej bomby, a bol preto odvolaný z funkcie riaditeľa Ústavu fyzikálnych problémov a pozbavený ďalšej možnosti tu pracovať. Vo vedeckom výskume preto pokračoval na svojej súkromnej chate. Na pôvodnú pozíciu v ústave sa vrátil 2 roky po Stalinovej smrti v roku 1955.

V roku 1978 získal Nobelovu cenu za fyziku. Zomrel 8. apríla 1984 v Moskve vo veku 90 rokov.

41/2009

Veľký tresk (angl. Big Bang) je vedecká teória kozmológie, ktorá opisuje raný vývoj a tvar vesmíru. Nosnou myšlienkou je, že všeobecná teória relativity môže byť skombinovaná s pozorovaniami galaxií vzďaľujúcich sa od seba, čím sa dá odvodiť stav vesmíru v minulosti alebo aj v budúcnosti. Prirodzeným následkom Veľkého tresku je, že vesmír mal v minulosti vyššiu teplotu a hustotu. Termín „Veľký tresk“ sa v užšom zmysle používa na označenie časového bodu, kedy sa začalo pozorované rozpínanie vesmíru, v širšom zmysle na označenie prevládajúcej kozmologickej paradigmy, vysvetľujúcej vznik a vývin vesmíru.

Termín „Veľký tresk“ prvýkrát použil Fred Hoyle v roku 1949 počas programu rozhlasovej stanice BBC s názvom „Podstata vecí“ (angl. "The Nature of Things"); text bol vydaný v roku 1950. Hoyle túto teóriu nepodporoval a plánoval sa jej vysmiať.

Jedným z dôsledkov Veľkého tresku je, že podmienky dnešného vesmíru sú odlišné od podmienok v minulosti alebo v budúcnosti. Na základe tohto modelu bol George Gamow v roku 1948 schopný predpovedať kozmické mikrovlnné reliktové žiarenie (alebo kozmické mikrovlnné reliktné žiarenie/základné žiarenie/žiarenie pozadia; angl. cosmic microwave background radiation, CMB), ktoré bolo v roku 1960 objavené a poslúžilo ako dôkaz potvrdzujúci správnosť teórie Veľkého tresku, vyvracajúc tak teóriu nemenného stavu (angl. steady state theory).

42/2009

Röntgenové žiarenie alebo röntgenové lúče alebo lúče X je elektromagnetické žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok od 1 nanometra do 100 pikometrov. Vzniká prudkým zabrzdením urýchlených elektrónov (brzdné žiarenie) alebo prechodom elektrónov na nižšie energetické hladiny v atóme (charakteristické žiarenie).

Jeho prirodzeným zdrojom sú najmä hviezdy, umelo sa dá získať v röntgenovej trubici (röntgenke) dopadom zrýchlených elektrónov na anódu (kladne nabitú elektródu). Jeho ďalšími zdrojmi sú niektoré rádionuklidy, z umelých napríklad urýchľovač. V rádiológii používané spektrum má vlnovú dĺžku 1-50 nm. Okrem medicíny sa využíva pri štrukturálnej a spektrálnej analýze látok, v radiačnej chémii, v defektoskopii. Patrí do skupiny tzv. ionizačného žiarenia, ktoré má negatívne účinky na ľudský organizmus.

Jeho objaviteľom bol 8. novembra 1895 Wilhelm Conrad Röntgen, nemecký fyzik, pôsobiaci na univerzite vo Würzburgu, ktorý ich nazval „lúče X“.

43/2009

Portál:Fyzika/Odporúčaný článok/43 2009

44/2009

Magnet je objekt, ktorý v priestore vo svojom okolí vytvára magnetické pole. Môže mať formu permanentného magnetu alebo elektromagnetu. Permanentné magnety nepotrebujú k vytváraniu magnetického poľa žiadnu vonkajšiu energiu. Vyskytujú sa prirodzene v niektorých nerastoch, ale dajú sa tiež vyrobiť. Elektromagnety potrebujú k vytvoreniu magnetického poľa elektrickú energiu.

Magnety sú priťahované alebo odpudzované inými materiálmi. Materiál, ktorý je silno priťahovaný k magnetu má vysokú permeabilitu. Železo a oceľ sú dva príklady materiálov s veľmi vysokou permeabilitou a sú veľmi silno priťahované magnetmi. Voda má tak nízku permeabilitu, že je magnetickým poľom ľahko odpudzovaná.

SI jednotkou magnetickej indukcie, ktorá je nesprávne považovaná za „intenzitu“ magnetického poľa, je tesla (značka T). Homogénne magnetické pole, majúce magnetickú indukciu 1 T pôsobí na každý meter priameho vodiča pretekaného elektrickým prúdom 1 ampér silou 1 newton. Jednotkou SI intenzity magnetického poľa je ampér na meter (A/m). Jednotkou SI magnetického toku je Weber (značka Wb). Magnetický tok je súčinom magnetickej indukcie a plochy, ktorou pole prechádza; 1 Wb = 1 T·m². Je to veľmi vysoká hodnota magnetického toku.

45/2009

Nositeľ Nobelovej ceny

Ernest Orlando Lawrence (* 8. august 1901 – † 27. august 1958) bol americký fyzik a laureát Nobelovej ceny známy pre vynájdenie, využitie a vylepšenie cyklotrónu na začiatku roku 1929, a jeho neskoršiu prácu pri získavaní izotopov uránu pre projekt Manhattan. Dlhú dobu spolupracoval ako profesor fyziky na Kalifornskej Univerzite.

Narodil sa v Cantone, Južnej Dakote, USA. Navštevoval fakultu sv. Olafa v Minnesote, ale po prvom roku prestúpil na Univerzitu Južnej Dakoty(University of South Dakota). V roku 1922 získal bakalársky titul. Titul Ph.D. vo fyzike získal na Yalskej Univerzite v roku 1925. Zostal na Yalskej univerzite ako výskumník na fotoelektrický efekt. V roku 1927 sa stal pomocným profesorom.

V roku 1928 bol ustanovený spolupracujúcim profesorom fyziky na Kalifornskej univerzite v Berkeley a dva roky sa stal profesorom, najmladším v histórii tejto univerzity. Tu získal prezývky "Atom Smasher"(drvič atómov) a "muž, ktorý má kľúč od atómovej energie". Chcel robiť "veľkú fyziku, prácu, ktorá môže byť uskutočnená len vo veľkom rozsahu a s množstvom pracujúcich ľudí", povedal Herbert York, prvý riaditeľ Lawrenceovho laboratória v Livermore (Lawrence Livermore laboratory).

Vynález, ktorý priniesol Lawrenceovi medzinárodnú slávu začal ako skica na kuse papiera. Jedného večera sediac v knižnici, Lawrence narazil na článok v časopise a zaujal ho jeden z diagramov, ktorý znázorňoval, ako vyrobiť vysokoenergetické častice potrebné na rozloženie atómov pomocou za sebou nasledujúcich malých tlakov. Lawrence povedal svojím kolegom, že našiel spôsob na získanie častíc s veľmi vysokou energiou bez použitia vysokého napätia.

46/2009

Schéma procesu jadrovej rezonančnej fluorescencie

Jadrová rezonančná fluorescencia je proces jadrovej rezonančnej absorpcie nasledovaný jadrovou rezonančnou emisiou gama žiarenia prebiehajúci v troch etapách :

1. pohltenie kvanta γ a prechod jadra z východiskového základného stavu do vzbudeného stavu,
2. zotrvanie jadra vo vzbudenom stave počas strednej doby života tohto stavu,
3. návrat jadra zo vzbudeného do východiskového stavu vyžiarením kvanta γ s príslušnou energiou.

• Prvá etapa procesu, keď je jadro absorpciou kvanta elektromagnetického žiarenia excitované zo stavu s nižšou energiou do stavu s vyššou energiou, sa nazýva rezonančná absorpcia a schematicky je zobrazená na obr. a.

• Tretia etapa, zobrazená na obr. b, predstavuje rezonančnú emisiu, t. j. prechod jadra zo stavu s vyššou energiou do stavu s nižšou energiou za súčasného vyžiarenia kvanta elektromagnetického žiarenia.

• Ak návrat jadra z excitovaného do základného stavu v tretej etape nie je sprevádzaný opätovným vyžiarením kvanta γ, alebo sa jadro nadbytočnej energie zbaví iným, konkurenčným mechanizmom, potom nejde o fluorescenciu, ale len o absorpciu žiarenia gama, resp. o jeho nepružný rozptyl.

47/2009

Einsteinov model tuhej látky je prvý a z hľadiska súčasnosti najjednoduchší model ideálneho kryštálu.

V Einsteinovom modeli sa predpokladá :

• Kryštál je vytvorený len z atómov jedného druhu, t. j. všetky atómy v ňom sú rovnocenné.
• Pohyb jedného atómu nie je ovplyvnený pohybom ostatných atómov; potom je každý atóm viazaný len k svojej rovnovážnej poloherovnovážnej polohe.
• Elastická sila F pôsobiaca na každý atóm je návratná a priamo úmerná okamžitej výchylke atómu u z rovnovážnej polohy, t. j. pôsobí proti smeru výchylky:

${\vec {F}}=-\alpha {\vec {u}}$,

kde α je silová konštanta elastických síl.

Vzhľadom na rovnocennosť všetkých N atómov vytvárajúcich kryštál, je sila rovnaká pre všetky uvažované atómy a tiež zložky sily do jednotlivých súradnicových osí sú rovnaké. Pôsobením takej sily konajú atómy v kryštále harmonický pohyb okolo svojich rovnovážnych polôh, pričom frekvencia kmitov je pre všetky atómy rovnaká. Nazývame ju Einsteinova charakteristická frekvencia a značíme ju ω_E. Pretože v trojrozmernom prípade môže kmitať každý atóm kryštálu v troch nezávislých smeroch, potom podľa Einsteinovho modelu tuhá látka je množina 3N nezávislých harmonických oscilátorov kmitajúcich s rovnakou frekvenciou ω_E.

48/2009

Excitácia alebo (vz)budenie je zvýšenie energie atómu, jadra atómu, molekuly či kryštálu nad jeho základnú energiu. Po excitácii je daný systém v tzv. excitovanom stave.

Atóm

V prípade jednoduchého atómu sa excitácia prejaví ako preskok elektrónu v atóme na vyššiu energetickú hladinu. Pri excitácii musí elektrón získať určitú energiu (excitačná energia) vo forme žiarenia alebo zrážkou s inou časticou.

Excitácia žiarením (fotoexcitácia) nastáva pri absorpcii fotónu elektrónom, ak energia fotónu zodpovedá energii potrebnej na preskok z nižšej energetickej hladiny na vyššiu (viazane viazaný prechod).

Excitácia nárazom vzniká zrážkou atómu s voľným elektrónom (zriedkavo aj s iónom alebo s iným atómom), pričom atóm odoberie voľnému elektrónu energiu potrebnú na preskok viazaného elektrónu v atómovom obale z nižšej energetickej hladiny na vyššiu. Ak je energia narážajúceho elektrónu vyššia, môže nastať ionizácia, t. j. úplné uvoľnenie sa pôvodne viazaného elektrónu od atómu (viazane voľný prechod). Atóm zotrvá v stave excitácie len veľmi krátko (obyčajne do 10^-8 s), jeho vzbudený elektrón sa vráti samovoľne do pôvodného energetického stavu a vyžiari pritom získanú energiu E vo forme fotónu vlnovej dĺžky λ = hc/E, kde h je Planckova konštanta a c rýchlosť svetla (emisia žiarenia, spektrálna čiara). Relatívny počet atómov, ktoré sú v podmienkach termodynamickej rovnováhy v excitovanom stave, vyjadruje Boltzmannova rovnica.

49/2009

Luminiscencia je fyzikálny jav, pri ktorom teleso (látka) vyžaruje väčšie množstvo svetla, než by vyžarovalo absolútne čierne teleso rovnakej teploty. Je spôsobená prechodmi vybudených elektrónov do základného stavu po excitácii. Látka, schopná luminiscencie sa nazýva luminofor.

Luminiscencia môže byť prebiehajúca chemická reakcia, kde excitácia ide na úkor energie uvoľňovanej reakciou. Tento prípad sa zohľadňuje aj v názve – označuje sa ako chemiluminiscencia. Pri takýchto reakciách vzniká medziprodukt v tzv. vzbudenom stave a prebytočná energia sa vyžaruje v podobe fotónov.

Zvláštnym prípadom chemiluminiscencie je bioluminiscencia. Je to emitovanie chladného slabozeleného alebo slabočerveného v dôsledku chemických reakcií prebiehajúcich v tkanivách živých organizmov. Takéto svetlo dokážu emitovať niektoré druhy hmyzu, rýb, červov, húb a mikroorganizmov, napríklad hnilobných baktérií. Najznámejší je prípad svetielkovania svätojánskej mušky, ktorá svieti v dôsledku oxidácie organickej látky luciferínu; tú zabezpečuje enzým s názvom luciferáza.

50/2009

Ludwig Boltzmann (20. február 1844 Viedeň – 5. september 1906) bol rakúský fyzik, zakladateľ štatistickej fyziky.

Narodil sa na viedeňskom predmestí Erdberg v rodine daňového úradníka. Študoval fyziku na univerzite vo Viedni, Heidelbergu a v Berlíne. Roku 1866 získal doktorát a nasledujúce dva roky pracoval ako asistent profesora Josefa Stefana na univerzitě vo Viedni. Ako 25 ročný sa stal profesorom matematickej fyziky na univerzite v Grazi (Štajerskom Hradci). Po smrti profesora Stefana sa vrátil do Viedne a tu až do konca života vyučoval fyziku.

Sformuloval Boltzmannovo rozdelenie, ktoré umožňuje spočítať rozdelenie molekúl plynu, ktoré sa stalo dôležitou súčasťou termodynamických výpočtov. Roku 1877 pripojil Boltzmannovu konštantu. Jeho slávna rovnica opisuje schopnosť každého plynu zaujať po čase stav rovnomerne rozdelenej energie. Ako prvý použil štatistickú metódu pre opis tepelného žiarenia. Roku 1884 odvodil tzv. Stefanov-Boltzmannov zákon opisujúci časť tepelného spektra telies.

Ku koncu života trpel depresiami, trápila ho slepota a silná astma. V roku 1906 sa v Trieste obesil. Je pochovaný vo Viedni.

51/2009

Schwarzschildova metrika je najvšeobecnejšie statické, sféricky symetrické, vákuové riešenie Einsteinových rovníc gravitácie bez elektrického náboja. Schwarzschildova metrika teda opisuje časopriestor generovaný statickým (nerotujúcim) guľovým telesom. Geometria časopriestoru je potom označovaná ako Schwarzschildova.

Túto metriku možno použiť aj na opis pomaly rotujúcich objektov ako sú hviezdy alebo planéty. Svoj zmysel však získava až pri opise kompaktných objektov typu neutrónových hviezd alebo čiernych dier (v tejto súvislosti sa tiež hovorí o Schwarzschildovej čiernej diere). Hoci je väčšina týchto relativistických objektov dnes považovaná za (často veľmi rýchle) rotujúce objekty, hodí sa táto metrika na maximálne zjednodušenie opisu fyzikálnych procesov.

Čierna diera, ktorá by mala generovať Schwarzschildov časopriestor je hmotnou guľou, ktorá sa neprejavuje žiadnou rotáciou ani nábojom.

Vlastnosti

Schwarzschildova čierna diera sa vyznačuje existenciou horizontu udalostí, ktorý býva v prípade Schwarzschildovej metriky označovaný taktiež ako Schwarzschildova sféra. Schwarzschildova sféra leží na gravitačnom polomere $r_{s}$.

Okrem Schwarzschildovej sféry existuje okolo Schwarzschildovy čiernej diery tzv. fotónová sféra. Je to taká sféra, na ktorej vykonávajú fotóny rovnomerný kruhový pohyb okolo čiernej diery.

Ak položíme vo Schwarzschildovej metrike $\mathrm {d} s^{2}=0$, $\mathrm {d} r=0$ a $\theta ={\frac {\pi }{2}}$, potom vydelením $\mathrm {d} t$ dostaneme

${\left({\frac {\mathrm {d} \varphi }{\mathrm {d} t}}\right)}^{2}={\frac {1}{r^{2}}}\left(1-{\frac {2GM}{c^{2}r}}\right)$

Deriváciou tohoto vzťahu a aplikáciou podmienky ${\frac {\mathrm {d} ^{2}\varphi }{\mathrm {d} t^{2}}}=0$ vyjadrujúcu rovnomernosť kruhového pohybu dostaneme pre polomer fotónovej sféry

$r_{f}={\frac {3GM}{c^{2}}}$

Fotónová sféra teda leží vo vzdialenosti $r=r_{f}$. Fotónová sféra je význačná tým, že pod touto sférou už nemôžu existovať žiadne kruhové orbity.

52/2009

Schematické znázornenie Comptonovho javu. Fotón po zrážke a elektrónom e^- stratí časť svojej energie, čím sa zmení aj jeho vlnová dĺžka o hodnotu Δλ = λ´ – λ, závislá od odchýlky fotónu φ.

Comptonov jav alebo Comptonov rozptyl je rozptyl fotónov na voľnom alebo slabo viazanom elektróne vo vyššej energetickej hladine, pri ktorom fotón odovzdáva časť svojej energie elektrónu. Pri inverznom Comptonovom jave fotón získava časť energie vysokoenergetického elektrónu. Vlnová dĺžka rozptýlených fotónov sa pri Comptonovom jave vzhľadom na pôvodnú zmení o Δλ v závislosti od odchýlky fotónu φ od pôvodného smeru:

Δλ = 2Λ_c. sin² φ/2

kde Λ_c = h/ m_ec

je tzv. Comptonova vlnová dĺžka pre rozptyl na elektróne s hmotnosťou m_e, c rýchlosť svetla a h Planckova konštanta (pre elektrón Λc_e = 0,002426 nm). Comptonov jav bol jedným z prvých experimentálnych dôkazov kvantového charakteru svetla. V astrofyzike má Comptonov jav význam ako proces, ktorý mení spektrálne rozdelenie žiarenia v riedkom, veľmi ionizovanom plyne. Inverzným Comptonovým javom sa vysvetľuje napríklad mechanizmus žiarenia röntgenových zdrojov.