Stáhnout prezentaci
Prezentace se nahrává, počkejte prosím
ZveřejnilFrantiška Němcová
1
Obhájce (ex offo) Zdeněk Mikulášek, ÚTFA PřF, Masarykova univerzita, Brno Ano!
2
Světlo Světlo – bude obžalováno z hrdelních zločinů, hrozí mu, že bude uvrženo do temnice. Má obhajoba se pokusí vyzvednout i světlé stránky světla a přesvědčit vás, abyste jej vzali na milost. Světlo Světlo – všichni víme o čem je řeč… Pohled na světlo se v průběhu historie navazující lidské kultury stával stále propracovanější a konkrétnější. Vývoj: od pusté spekulace až k vědě a aplikacím Historie poznávání světla Historie poznávání světla má řadu milníků, v současnosti objev stíhá objev, zejména v oblasti světelných technologií. Fyzika světla se ale začala bouřlivě rozvíjet koncem 19. stol. a počátkem 20. stol.
3
Světlo – příčné vlnění s různou vlnovou délkou. Barevnost světla Barevnost světla – vysvětlena smícháním tzv. čistých, spektrálních barev v různém poměru. Může tak vzniknout i čistě bílé světlo. Spektrální rozklad Spektrální rozklad – hranolem, mřížkou – umožnil i chemický rozbor plazmatu – charakteristická spektra chemických prvků a sloučenin. Spektrum světla Slunce, Měsíce, hvězd – barevný podklad přerušovaný řadou různě tmavých čar, čar týchž prvků, jaké jsme nacházeli na Zemi. Definitivní popření dvojí fyziky – pozemské a nebeské – jsme součástí vesmíru. Ve vesmíru platí všude tytéž zákony, je složen z týchž součástek jako svět kolem nás. astrofyziky Toto východisko zkoumání kosmu – umožnilo v 19. stol. vznik úspěšné aplikace fyziky – tzv. astrofyziky, vědy opírající se o rozbor světla. Řada otázek kolem světla ale byla nezodpovězena. Čím se světlo šíří, proč chemické prvky svítí v určitých vlnových délkách. Praxe předběhla fyziku.
4
elektromagnetické vlnění Světlo – elektromagnetické vlnění – podle Maxwellových rovnic se může šířit i vakuem (éteru netřeba), a to nejvyšší možnou rychlostí, rychlostí světla, c = 2,997 924 58 ·10 8 m s –1 (přesně). Existuje jednoznačný vztah mezi kmitočtem a vlnovou délkou: c = λ ν. Optické záření Optické záření – viditelné lidským okem λ (400 –800) nm = (4 – 8) x 10 -7 m, odpovídající frekvence – stovky biliónů Hz, rozsah 1 oktáva. V tomto oboru září Slunce a hvězdy s povrchy o teplotě tisíců K – záření absolutně černého tělesa má maximum λ max = 2,898 ·10 –3 m/ T. Člověk vyzařuje nejvíce v oblasti mikrovln 10 μm, většina záření ve vesmíru (reliktní, T = 2,718 K) má délku cca 1 mm! 80 oktáv Existují ale i jiné mechanismy vzniku EM záření – jsme schopni vyrobit a detektovat radiové vlny o vlnové délce několika km, i tvrdé kosmické záření až 10 -21 m! Rozsah 24 řádů – 80 oktáv!
5
Planckova konstanta, foton Kvantování světla – nejmenší dávka EM záření o kmitočtu ν je hν, kde je Planckova konstanta, h = 6,62606876x10 -34 J s. Částice světla – 1 foton. Fotony Fotony jsou částice s energií hν, hybností hν/c a hmotností hν/c 2, pohybovat se mohou jen rychlostí c – to souvisí s tím, že jejich klidová hmotnost je nulová. Rozmezí energií je 24 řádů, nejenergetičtější pozorovaný foton 51 J. Optické fotony jsou natolik lehké, že je lze velice snadno tvořit i likvidovat. Nicméně dokáží přenášet energii i informaci na vzdálenosti miliard světelných let. gravitační čočkování Fotony nemají náboj – pohybují se po geotikách, směr záření je s to ovlivnit jen gravitace. Záření tak dává věrohodnou informaci o vesmíru do vzdálenosti mnoha miliard světelných let. U vzdálenějších objektů vše komplikuje gravitační čočkování – pohled na nejvzdálenější vesmír lze přirovnat k světu za sklenicí minerálky. Unisex fotonů Unisex fotonů: Foton a antifoton jsou totožné částice – nelze zjistit, podle záření nelze hmotný či antihmotný svět rozlišit.
6
Proměny role světla v historii vesmíru. Ta oficiálně začíná velkým třeskem, tedy okamžikem stvoření vesmíru, tak jak ho známe. Autoritou na otázky stvoření je ovšem bible. A tam se o světle mluví… Kniha Mojžíšova první – Genesis. Kapitola 1.: 1. Na počátku stvořil Bůh nebe a zemi. 2. Země pak byla nesličná a pustá, a tma byla nad propastí, a Duch Boží vznášel se nad vodami. 3. I řekl Bůh: Buď světlo. I bylo světlo! 4. I viděl Bůh, že je to dobré; i oddělil Bůh světlo od tmy… Má bible úplnou pravdu? Jak to sdělení interpretovat po našem? Fotony tu byly už od samého začátku vývoje vesmíru. Při jeho expanzi platí: T ~ R -1, hustota energie látky ~ R -3, ovšem hustota energie fotonů ~T 4 ~ R -4. Energie, tedy důležitost fotonů byla mnohokrát větší než ostatní složek látky. éra světla anihilovaly Hned po o VT tak nastala éra světla, kdy fotony byly dominantní. Při jejich srážkách vznikaly dvojice částice – antičástice, ty pak zase anihilovaly.
7
Hmotnosti tehdejších fotonů – srovnatelné hmotnostmi hvězd. Fotony a průběžně vytvářená látka byly v dotyku – v termodynamické rovnováze. narušení symetrie Expanzí vesmíru ovšem teplota snižovala, fotony ztrácely na hmotnosti. Kreovaná hmota a antihmota byly zpočátku v dokonalé rovnováze. Při chladnutí ale časem došlo ke narušení symetrie: začalo vznikat malounko více hmoty než antihmoty: na 10 miliard antičástic pak připadalo 10 miliard + 1 částic. Částice a antičástice postupně anihilovaly, změnily se v fotony. Přebytečné částice daly vznik našemu světu. reliktní fotony Od té doby antihmota ve vesmíru chybí, zato fotonů je řádově 10 7 více než částic, a jejich podíl stále roste. Převažují mezi nimi tzv. reliktní fotony. tepelné smrti Zajímavé je, že vesmír byl od svého vzniku ve stavu TR, čili tepelné smrti. Nicméně díky organizovanému rozpínání vesmíru se kletba tepelné smrti, kdy byl jakýkoli vývoj látky znemožněn, sňala.
8
Kolem roku 340 000 po VT teplota ve vesmíru klesla pod 2200° C. Dosud volné elektrony se spojily s protony do atomů vodíků a vesmír náhle zprůhledněl. Světlo oddělilo od hmoty a začalo žít svým vlastním životem. Jeho vývoj už byl diktován jen rozpínáním vesmíru. Reliktní fotony se natahovaly, ztrácely na energii. reliktního záření Vesmír se od té doby zvětšil asi 900krát, teplota reliktního záření spadla na 2,72 K. RZ přináší informaci o stavu světa pár set tisíc let po VT. Objevili jej Penzias a Wilson 1964 (NC 1978), studováno družicemi COBE, WMAP a Planck. Tato pozorování postavila dnešní kosmologii na pevné základy, víme teď s velkou určitosti, kdy došlo k VT, jak se vesmír rozpíná a jaká bude jeho budoucnost. hvězdy Po oddělení začal překotný vývoj baryonové hmoty, objevily se hvězdy – neúnavné to zdroje optických fotonů – během jejich vývoje se z povrchu hvězd vyzáří několik set tisíc fotonů na částici. Ale ani tak se počet hvězdných fotonů počtu fotonů RZ nepřekoná. Ve velmi vzdálené budoucnosti se všechny částice postupně přemění v záření, nastane nová éra záření, tentokrát však nesmírně chladného a neplodného.
9
Kdo, my? Astronomové? Lidi? Živé bytosti? Život na Zemi Slunci Život na Zemi je osudově spjatý s aktivní fází života hvězdy, která je hlavním zdrojem jeho energie, na nadprůměrně hmotné a přitom zcela klidné hvězdě hlavní posloupnosti, na Slunci. Život se v pozemských mořích objevil hned, jak jen to bylo možné, nicméně dlouho byl jednobuněčný a jeho vývoj byl pomalý. Závislý byl na světle, po nocích zamrzal. Vše do doby, než se v buňkách prarostlin objevila tělíska chlorofylu a začal zázrak fotosyntézy. Zelené barvivo katalyzovalo složitý proces přeměny H 2 O a CO 2 na glukózu, zdroj energie, nezávislý na světle. Tato energie vznikla akumulací energie světla v průběhu fotosyntézy. Tuto nahromaděnou energii z doby před milióny let dodnes využíváme třeba spalováním fosilních paliv. Fotosyntéza vyvolala prudký rozvoj života i z jiných důvodů.
10
Obsah CO 2 v atmosféře Země začal klesat, tím se snížil vliv skleníkového efektu. Eliminoval se tím fakt, že Slunce během svého zvyšovalo svůj zářivý výkon. V atmosféře Země začal zvyšovat obsah O 2 a tím i dynamika života, v mořích se objevili vícebuneční živočichové, kteří spolu s rostlinami záhy osídlili i souš. člověk rozumný Nastal překotný vývoj, na Zemi se vystřídalo fantastické množství životních forem, z nichž pak jediná – člověk rozumný – si podmanila celou zeměkouli. Stalo se tak díky evolučnímu experimentu – vyvinutému mozku a schopnost vzájemné spolupráce a předávání si informací. očí Nejvíce informací člověk získává prostřednictvím nejsofistikovanějšího ze smyslů – páru očí, schopných barevného i nočního vidění. Oči jsou důležité i pro všechny ostatní živočichy, takřka všichni z nich mají nějaký orgán vidění, který se u nich vytvořil až sedmi nezávislými cestami jejich prenatálního vývoje.
11
astronomů Oči pak byly po řadu století hlavním pozorovacím přístroje dávných astronomů. Teprve nedávno se dostaly ke slovu dalekohledy, družice, a další přístroje, které jsou schopny detektovat i velice slabé světlo vzdálených objektů. To je našim hlavním pojítkem se vzdáleným vesmírem, hlavním zdrojem informací o nich. Bez světla bychom tu prostě nebyli. Kdo, no přece my! Světlo? Vezměte ho na milost. Ano, rozhodně ANO!
Podobné prezentace
© 2024 SlidePlayer.cz Inc.
All rights reserved.