24.04.2014, 08:50
(Tento příspěvek byl naposledy změněn: 24.04.2014, 08:59 uživatelem Martin. Edited 1 time in total.)
Studium Slunce a fotonu:
* česká wiki *
* anglická wiki *
Sice jsem to nepochopil úplně k dokonalosti, ale nemám zbytek života na studium fotonu (už když to člověk čte, v jednom odstavci 20 odkazů na další články: Co je modře podtržený, to chce vědět Sejkora.. No jo, ale tady je podtržený úplně všecko!)
Jestli to není tím, že má představa fotonu jako klasické částice (typu "kulatého" atomu) je v tomto případě spíš zavádějící.
Už jsem si ale stáhl články o elektromagnetickém vlnění, el.mag. záření a vlnách ve vakuu, takže se pokusím nastudovat tohle.
Teď mi došlo, když je energie fotonu daná vztahem E=h*f, a f=c/lambda, není spíš frekvence fotonu jen jeho energie převedená tak, aby se dala použít, když budeme brát světlo jako vlnu? Tudíž že foton defakto neosciluje, ale jen má určitou energii, kterou předává atomům a teprve ty defakto uvolní vlnění?
* česká wiki *
Takže zpomalení rychlosti fotonu v jiném prostředí je dané tím, že když foton vrazí do atomu, ten jej pohltí, chvíli podrží a pak vyzáří (opět rychlostí světla). Takže pokud nějaký materiál absorbuje určitou vlnovou délku, jednoduše se foton změní na teplo.
Fázová rychlost fotonu může být vyšší než rychlost světla ve vakuu (akorád že nevím, co to je).
Mezi světlo se počítá i anihilace částice-antičástice a radioaktivní rozpad.
Odbočení: jaká jsme civilizace? Naše běžně prodávané fotovoltaické panely na IR světlo dovedou vyrobit z 1m2 přibližně asi 200W energie. Přitom slunce dodá 1.4 kW/m2. Výkon běžné jaderné elektárny: 10^9 W. Výkon Slunce: 10^26 W.
Nebo spíš 
(1m2 Slunce teda vyzáří "jen" 63x10^6 J - na wiki je jednou uvedeno 4x10^24 wattů, pak Joulů. Je to to samé v případě záření?).
Průměrná hustota Slunce je 1400kg/m3, tj. jen o něco málo víc než voda. Jádro má hustotu 130.000 kg/m3 (nehustější prvek na Zemi běžně se vyskytující je myslím rtuť a má okolo 20 tun na kubík, jestli si dobře vzpomínám). Naproti tomu hustota fotosféry je cca. 4*10^-8 g/sm3. Hustota chromosféry Slunce je přibližně stejná jako hustota atmosféry Země ve výšce 75 km (tj. skoro nic). Ještě řidčí je koróna, která je ovšem 5000x teplejší než povrch Slunce.
Teda, to jsem nevěděl, že oficiální potvrzení teorie jaderné fúze jako zdroje energie ve hvězdách proběhlo až v roce 2002!
Molekuly vzduchu absorbují světlo o kratší vlnové délce (modré), takže to není tak, že by se vlastnosti fotonů měnily průchodem atmosféry, ale jednoduše se z celé řady různě kmitajících fotonů odstraní všechny až na ty červené?
"Slunce je viděno ze Země jako červené jen při svém východu a západu... Molekuly vzduchu absorbují kratší vlnové délky světla (modré světlo), takže pozorovateli zůstane převážně červená... je-li Slunce kolem poledne vysoko nad obzorem, jeví se barva oblohy jako modrá, protože sluneční světlo urazí nejkratší vzdálenost atmosférou. Tato vzdálenost odpovídá vlnové délce modrého světla, ostatní vlnové délky (delší – červená, …) jsou molekulami absorbovány..."
Není to v rozporu? Takže když stejný svazek světla proletí prostředím, které pohlcuje červené fotony, tak zůstanou jen modré, ale když zvětšíme vzdálenost, tak najednou červené proletí a zmizí modré? Není to spíš tím, že při kratší vzdálenosti proletí i ty modré a protože jsou více energeticky "vydatné", tak "přesvítí" ty červené? (Slunce ve skutečnosti svítí nejvíc na zelené délce, ne žluté, ale ve vesmíru by bylo vidět spíš trochu do modra/běla).
Reakce na Slunci za vteřinu: 700 mil.tun vodíku -> 695 mil. tun hélia + 4.5 mil.tun energie (96% fotony a 4% neutrina) = spotřeba Země na 1000 let. Fotony vznikají v jádře jako gamma záření (+ neutrina). Fotony opouští Slunce po milionech let, neutrina prakticky okamžitě.
Zachytíme jen asi 1/3 neutrin, protože než vylezou ze Slunce, tak mění svou podobu a my umíme detekovat jen ta elektronová.
Slunce se v současné době skládá z 92% vodíku a 7.8% hélia (vodík tvoří hmotnostně ale jen 3/4, přitom už Slunce spálilo polovinu zásob).
1g vodíku při přeměně uvolní 10^12J energie (basebalová pálka odpalující míček myslím 4J? a dělová koule 100.000 J).
Slunce každou vteřinu vyhodí do vesmíru asi 1 mil.tun plazmy. Za celou dobu jeho životnosti to je jen 0.01% celkové hmoty!
Mám takový dojem, že nám na základní škole kecali (nebo je wiki poněkud nepřesná). Jsme se učili, že první kosmická je 7 km/s a třetí okolo 21 km/s, ale ona závisí na vzdálenosti od Slunce a u Země je 42 km/s (přitom sondy Voyager letí teď asi poloviční rychlostí a to rapidně zrychlovaly průletem okolo planet). (ostatně, na wiki se drobet liší i poslední fáze života Slunce proti jiným zdrojům, hlavně v tom, kdy se začne spalovat hélium, takže je asi nutné ji brát s rezervou).
Jak dlouho trvá bílým trpaslíkům, než zcela vychladnou? Možná bychom se jich měli bát víc než černých děr, protože supernov zase tolik není, ale mrtvolek hvězd našeho typu musí být vesmír plný.
Zpátky k fotonům:
Gamma foton putuje 17 tisíc až 50 mil. let k povrchu, a přitom odevzdává Slunci svou energii, až z něj na konec vznikne většinou viditelné světlo (Slunce emituje široké spektrum, protože asi ne každému fotonu trvá stejně dlouho se z něj dostat; vzhledem k tomu, že nejvíc zastoupené je červené/infra záření, těm modrým a UV se to moc často nepovede).
Nejvrchnější Slunce díky své nižší teplotě je schopna některé fotony úplně pohltit a už dál neemitovat. Životnost fotonu je sice neomezená, ale není nesmrtelný.
Pohlcený foton je z atomu vždy vyzářen v náhodném směru.
Fázová rychlost fotonu může být vyšší než rychlost světla ve vakuu (akorád že nevím, co to je).
Mezi světlo se počítá i anihilace částice-antičástice a radioaktivní rozpad.
Odbočení: jaká jsme civilizace? Naše běžně prodávané fotovoltaické panely na IR světlo dovedou vyrobit z 1m2 přibližně asi 200W energie. Přitom slunce dodá 1.4 kW/m2. Výkon běžné jaderné elektárny: 10^9 W. Výkon Slunce: 10^26 W.
Nebo spíš (1m2 Slunce teda vyzáří "jen" 63x10^6 J - na wiki je jednou uvedeno 4x10^24 wattů, pak Joulů. Je to to samé v případě záření?).Průměrná hustota Slunce je 1400kg/m3, tj. jen o něco málo víc než voda. Jádro má hustotu 130.000 kg/m3 (nehustější prvek na Zemi běžně se vyskytující je myslím rtuť a má okolo 20 tun na kubík, jestli si dobře vzpomínám). Naproti tomu hustota fotosféry je cca. 4*10^-8 g/sm3. Hustota chromosféry Slunce je přibližně stejná jako hustota atmosféry Země ve výšce 75 km (tj. skoro nic). Ještě řidčí je koróna, která je ovšem 5000x teplejší než povrch Slunce.
Teda, to jsem nevěděl, že oficiální potvrzení teorie jaderné fúze jako zdroje energie ve hvězdách proběhlo až v roce 2002!
Molekuly vzduchu absorbují světlo o kratší vlnové délce (modré), takže to není tak, že by se vlastnosti fotonů měnily průchodem atmosféry, ale jednoduše se z celé řady různě kmitajících fotonů odstraní všechny až na ty červené?
"Slunce je viděno ze Země jako červené jen při svém východu a západu... Molekuly vzduchu absorbují kratší vlnové délky světla (modré světlo), takže pozorovateli zůstane převážně červená... je-li Slunce kolem poledne vysoko nad obzorem, jeví se barva oblohy jako modrá, protože sluneční světlo urazí nejkratší vzdálenost atmosférou. Tato vzdálenost odpovídá vlnové délce modrého světla, ostatní vlnové délky (delší – červená, …) jsou molekulami absorbovány..."
Není to v rozporu? Takže když stejný svazek světla proletí prostředím, které pohlcuje červené fotony, tak zůstanou jen modré, ale když zvětšíme vzdálenost, tak najednou červené proletí a zmizí modré? Není to spíš tím, že při kratší vzdálenosti proletí i ty modré a protože jsou více energeticky "vydatné", tak "přesvítí" ty červené? (Slunce ve skutečnosti svítí nejvíc na zelené délce, ne žluté, ale ve vesmíru by bylo vidět spíš trochu do modra/běla).
Reakce na Slunci za vteřinu: 700 mil.tun vodíku -> 695 mil. tun hélia + 4.5 mil.tun energie (96% fotony a 4% neutrina) = spotřeba Země na 1000 let. Fotony vznikají v jádře jako gamma záření (+ neutrina). Fotony opouští Slunce po milionech let, neutrina prakticky okamžitě.
Zachytíme jen asi 1/3 neutrin, protože než vylezou ze Slunce, tak mění svou podobu a my umíme detekovat jen ta elektronová.
Slunce se v současné době skládá z 92% vodíku a 7.8% hélia (vodík tvoří hmotnostně ale jen 3/4, přitom už Slunce spálilo polovinu zásob).
1g vodíku při přeměně uvolní 10^12J energie (basebalová pálka odpalující míček myslím 4J? a dělová koule 100.000 J).
Slunce každou vteřinu vyhodí do vesmíru asi 1 mil.tun plazmy. Za celou dobu jeho životnosti to je jen 0.01% celkové hmoty!
Mám takový dojem, že nám na základní škole kecali (nebo je wiki poněkud nepřesná). Jsme se učili, že první kosmická je 7 km/s a třetí okolo 21 km/s, ale ona závisí na vzdálenosti od Slunce a u Země je 42 km/s (přitom sondy Voyager letí teď asi poloviční rychlostí a to rapidně zrychlovaly průletem okolo planet). (ostatně, na wiki se drobet liší i poslední fáze života Slunce proti jiným zdrojům, hlavně v tom, kdy se začne spalovat hélium, takže je asi nutné ji brát s rezervou).
Jak dlouho trvá bílým trpaslíkům, než zcela vychladnou? Možná bychom se jich měli bát víc než černých děr, protože supernov zase tolik není, ale mrtvolek hvězd našeho typu musí být vesmír plný.
Zpátky k fotonům:
Gamma foton putuje 17 tisíc až 50 mil. let k povrchu, a přitom odevzdává Slunci svou energii, až z něj na konec vznikne většinou viditelné světlo (Slunce emituje široké spektrum, protože asi ne každému fotonu trvá stejně dlouho se z něj dostat; vzhledem k tomu, že nejvíc zastoupené je červené/infra záření, těm modrým a UV se to moc často nepovede).
Nejvrchnější Slunce díky své nižší teplotě je schopna některé fotony úplně pohltit a už dál neemitovat. Životnost fotonu je sice neomezená, ale není nesmrtelný.
Pohlcený foton je z atomu vždy vyzářen v náhodném směru.
* anglická wiki *
Částice (atomy) emitují energii (světlo) jen v určitých hodnotách (zřejmě dané orbitaly elektronů), tudíž vesmír je v tomto ohledu digitální.
Foton má dvě možné kruhové polarizace.
Není úplně jisté, že foton má nulovou hmotnost. Pak by jeho rychlost závisela na jeho frekvenci.
Světlo je vlastně vyzářeno, když elektron přeskočí z jednoho orbitalu na druhý. A pokud např. foton narazí do excitovaného atomu, opustí ho dva fotony (klonování). Atom už ale pak nebude v excitovaném stavu (vyzářený foton je defakto energie).
Je směr vyzáření fotonu dán aktuální pozicí elektronu, který přeskočil?
Atom, který pohltí foton, trochu "ztěžkne", zatímco když ho vyzáří, tak se "odlehčí" (vzorec E=m*c^2, tudíž foton je vlastně energie).
Takže pokud má foton málo (nebo moc) energie, tak ho některé atomy nedokáží "pohltit" nadobro, jako např. molekula vzduchu červené fotony (nebo rostliny zelené fotony)? Je ale možné, aby např. atom absorboval foton o určité energii, a vyzářil ho s energií o něco nižší (postupná změna modrých na červené - elektron by přeskočil na "vyšší" orbital, ale při vyzáření fotonu by se už nevrátil na nižší)? Je energie v tomto případě rovna frekvenci a tedy i barvě světla?
(o kolik orbitalů vlastně může elektron přeskočit směrem "vzhůru"? Je to dané počtem protonů nebo je to jedno?)
Zase je ale uvedeno, že čas nutný k cestě ze středu Slunce na okraj je čas nutný k přenesení energie, ne fotonu, takže foton <> energie?
Tudíž.. rozpadlý atom (např. jen samotný proton) nemůže vlastně generovat (ani pohlcovat) fotony (?).
Hmota ovlivňuje délku vlny a moment, ale ne rychlost fotonu. Vlna vytvořená z těchto fotonů se pak pohybuje pomaleji než rychlost světla ve vakuu ©. Vlna jako zástup fotonů se mi nezdá, že by ovlivnila barvu (ale počet fotonů za vteřinu by jistě ovlivnil jas).
Pozn.: vidíme díky molekule C20-H28-O.
Foton má dvě možné kruhové polarizace.
Není úplně jisté, že foton má nulovou hmotnost. Pak by jeho rychlost závisela na jeho frekvenci.
Světlo je vlastně vyzářeno, když elektron přeskočí z jednoho orbitalu na druhý. A pokud např. foton narazí do excitovaného atomu, opustí ho dva fotony (klonování). Atom už ale pak nebude v excitovaném stavu (vyzářený foton je defakto energie).
Je směr vyzáření fotonu dán aktuální pozicí elektronu, který přeskočil?
Atom, který pohltí foton, trochu "ztěžkne", zatímco když ho vyzáří, tak se "odlehčí" (vzorec E=m*c^2, tudíž foton je vlastně energie).
Takže pokud má foton málo (nebo moc) energie, tak ho některé atomy nedokáží "pohltit" nadobro, jako např. molekula vzduchu červené fotony (nebo rostliny zelené fotony)? Je ale možné, aby např. atom absorboval foton o určité energii, a vyzářil ho s energií o něco nižší (postupná změna modrých na červené - elektron by přeskočil na "vyšší" orbital, ale při vyzáření fotonu by se už nevrátil na nižší)? Je energie v tomto případě rovna frekvenci a tedy i barvě světla?
(o kolik orbitalů vlastně může elektron přeskočit směrem "vzhůru"? Je to dané počtem protonů nebo je to jedno?)
Zase je ale uvedeno, že čas nutný k cestě ze středu Slunce na okraj je čas nutný k přenesení energie, ne fotonu, takže foton <> energie?
Tudíž.. rozpadlý atom (např. jen samotný proton) nemůže vlastně generovat (ani pohlcovat) fotony (?).
Hmota ovlivňuje délku vlny a moment, ale ne rychlost fotonu. Vlna vytvořená z těchto fotonů se pak pohybuje pomaleji než rychlost světla ve vakuu ©. Vlna jako zástup fotonů se mi nezdá, že by ovlivnila barvu (ale počet fotonů za vteřinu by jistě ovlivnil jas).
Pozn.: vidíme díky molekule C20-H28-O.
Sice jsem to nepochopil úplně k dokonalosti, ale nemám zbytek života na studium fotonu (už když to člověk čte, v jednom odstavci 20 odkazů na další články: Co je modře podtržený, to chce vědět Sejkora.. No jo, ale tady je podtržený úplně všecko!)
Asi mi něco uniklo, ale stále mi není jasné, co vlastně foton dělá, že má určitou frekvenci, a že vytváří vlnění. Nebo je to tak, že jako vlna se foton chová až mezi hmotnými částicemi, a podle své frekvence/energie vytváří vlny o různé délce? Např. foton o určité frekvenci dokáže "odpálit" elektron z kovu, pokud má dostatečnou frekvenci (nezávisle na intezitě světla). Tudíž expanze vesmíru by snižovala frekvenci fotonu, tedy prodlužovala "vlnu"?
Tápu, protože když mluvím o frekvenci, většinou v tom vidím kmitání atomů vzduchu, otáčející se pulzar nebo změnu spinu atomu/obíhání elektronu, ale foton určitě žádný elektron nemá. Určitě nejde o "kuličku", která má zimnici S tím souvisí polarizace světla. Vlna se hezky nakreslí na papír, ale určitě foton neletí prostorem s tím, že se potácí "po čáře" jak opilec při policejní kontrole.
Délka vlny je daná frekvencí 1/f, takže jak si mám u fotonu představit jeho frekvenci?
Jak "vypadá" foton, který má frekvenci 0 Hz (pokud takový vůbec může existovat)? Totálně černé nic?
Tápu, protože když mluvím o frekvenci, většinou v tom vidím kmitání atomů vzduchu, otáčející se pulzar nebo změnu spinu atomu/obíhání elektronu, ale foton určitě žádný elektron nemá. Určitě nejde o "kuličku", která má zimnici
S tím souvisí polarizace světla. Vlna se hezky nakreslí na papír, ale určitě foton neletí prostorem s tím, že se potácí "po čáře" jak opilec při policejní kontrole.Délka vlny je daná frekvencí 1/f, takže jak si mám u fotonu představit jeho frekvenci?
Jak "vypadá" foton, který má frekvenci 0 Hz (pokud takový vůbec může existovat)? Totálně černé nic?
Jestli to není tím, že má představa fotonu jako klasické částice (typu "kulatého" atomu) je v tomto případě spíš zavádějící.
Už jsem si ale stáhl články o elektromagnetickém vlnění, el.mag. záření a vlnách ve vakuu, takže se pokusím nastudovat tohle.
Teď mi došlo, když je energie fotonu daná vztahem E=h*f, a f=c/lambda, není spíš frekvence fotonu jen jeho energie převedená tak, aby se dala použít, když budeme brát světlo jako vlnu? Tudíž že foton defakto neosciluje, ale jen má určitou energii, kterou předává atomům a teprve ty defakto uvolní vlnění?
. Ne, vážně... mrknu se ti do učebnice vysokoškolské fyziky, co mám doma a snad ti najdu pár odpovědí...
