referaty.sk – Všetko čo študent potrebuje
Urban
Sobota, 25. mája 2024
Laser - vznik a využitie
Dátum pridania: 14.08.2008 Oznámkuj: 12345
Autor referátu: adamsuja
 
Jazyk: Slovenčina Počet slov: 4 086
Referát vhodný pre: Základná škola Počet A4: 12.5
Priemerná známka: 2.98 Rýchle čítanie: 20m 50s
Pomalé čítanie: 31m 15s
 
V 19. storocí prevládla vlnová teória svetla. Ostávala teda jedna otázka: „Co sa vlní?“ Najprirodzenejšou predstavou vlnenia nám dáva akustika. Vzduch sa striedavo zhustuje a zrieduje pozdlž smeru šírenia sa zvukovej vlny. Zvuk je vlnenie pozdlžne, pricom svetlo je vlnenie priecne, pretože sa u nom uplatnuje jav polarizácie svetla. Polarizácia je možná iba u priecneho vlnenia, nikdy nie u pozdlžneho. Zvuk sa teda nedá polarizovat. Problém priecneho vlnenia je ten, že si nedokážeme predstavit žiadnu látku, ktorá by sa mohla priecne vlnit. Svetlo sa navyše šíri i vákuom a predstava, že by sa vlnila prázdnota je ešte absurdnejšia. Fyzici teda museli vymysliet špeciálnu všadeprítomnú, nehmotnú a nepolapitelnú substanciu, ktorú nazvali svetelný éter.

Vtedy už bola známa súvislost medzi elektrickými a magnetickými silami. Tieto sily boli vysvetlované rôznym napätím v zvláštnom prostredí, ktoré sa nazývalo elektromagnetický éter. Naštastie však na prelome 50. a 60. rokov prichádza James Clerk Maxwell so svojou teóriou elektromagnetického pola. Všetky známe javy a zákony sa dajú vypocítat z Maxwellových, po matematickej stránke geniálnych rovníc. Éter sa zrazu stal zbytocným. Elektromagnetické pole je forma hmoty odlišná od látky v akomkolvek skupenstve. Prejavom elektromagnetického pola sú iba elektrické a magnetické sily a nic viac. Aby sa fyzici presvedcili o pravdivosti Maxwellovej teórie bolo treba potvrdit ešte niektoré nové závery, ktoré z nich vyplývali. Jedným z nich bola práve existencia priecneho elektromagnetického vlnenia, šíriaceho sa rýchlostou svetla. Odtadial bol vlastne už len krôcik k záveru, že svetlo je vlnenie elektromagnetického pola.

Ako vzniká svetlo

Vieme, že zohriaté telesá žiaria. Žiari tak naše slnko, plamen sviecky i vlákno žiarovky. Vedla svetelného žiarenia vznikajú i žiarenia tepelné(infracervené). Ako svetelné zdroje sú velmi neekonomické, pretože na svetelný výkon vydajú iba nepatrnú cast dodávanej energie. Ak zahrejeme teleso, dôjde ku zrýchleniu chaotického pohybu atómov a molekúl. Tie do seba narážajú a pri nárazoch získavajú nadbytocnú vnútornú energiu, dostávajú sa do vybudeného (excitovaného) stavu. Tuto získanú energiu tak vyžiaria vo forme elektromagnetického žiarenia. Na druhej strane môžu atómy taktiež elektromagnetické žiarenie pohltit a zvýšit tak svoju vnútornú energiu. Zákony vyžarovania a pohlcovania energie sa stali predmetom skúmania mnohých fyzikov na konci minulého storocia, medzi nimi Gustáva Kirchhoffa, Wilhema Wienna, Ludwiga Boltzmanna, Josepha Stefana a dalších. Zahrievané telesá môžu byt z rôzneho materiálu, môžu mat rôzny tvar, objem a váhu. Co môže mat ich vyžarovanie spolocné? Gustav Robert Kirchhoff však došiel k poznaniu, že spektrum žiarenia vychádza z uzavretej dutiny, do ktorej ked nahliadneme malým otvorom, má rovnaké vlastnosti bez ohladu na materiál z ktorého sú steny dutiny tvorené a bez ohladu na velkost dutiny. Jediná velicina, ktorá urcuje charakter pozorovaného žiarenia je teplota stien dutiny, kde sú pohlcované inými atómmi. Vznikne teda rovnovážny stav, ktorý sa zmení iba so zmenou teploty stien dutiny.

Na konci minulého storocia sa zdalo, že fyzika už dosiahla svojho vrcholu svojho vývoja a že všetky základné zákonitosti prírody sú spoznané. Newtonova klasická mechanika vysvetlovala pohyb ako nebeských telies tak i molekúl a atómov. Maxwellova teória brilantným spôsobom popisovala elektromagnetické pole a jeho úcinky. Fyzika sa javila ako veda, ktorá už ani nestojí za to študovat. Zdalo sa, že svet, ktorý nás obklopuje je tvorený dvoma základnými formami. Jedna ako látka zložená z atómov a molekúl a na druhej strane ako pole. Obe tieto formy sú rovnoprávne a na seba závislé. Niekolko málo prírodných javov (ciarové spektrum atómov, fotoelektrický jav) sa však nedali na základe týchto predstáv vysvetlit. Kamenom úrazu sa však nakoniec stalo žiarenie cierneho telesa. Pokusy vysvetlit charakter spektra tohto žiarenia stroskotávali alebo boli úspešné len ciastocne. Niekde zrejme nastala chyba.

17.12. 1900 vyslovil vtedy 42 rocný Max Planck hypotézu, ktorá umožnovala vypocítat presne vzorec udávajúci spektrum žiarenia cierneho svetla. Podstata hypotézy bola, že svetlo je tvorené malými ciastockami energie nazývanými kvantá.

Energia každého kvanta je úmerná kmitoctu daného žiarenia. Toho dna vznikla kvantová fyzika, ktorá zahájili kvantovú éru. Podla predstáv kvantovej fyziky má svetlo dvojaký charakter. Svetlo je teda zároven casticou i vlnou. Spor Newtona a Huygense bol nakoniec vyriešený dômyselnou syntézou. Planckove kvantá boli neskôr nazvané fotóny. Fotóny letia priestorom a pri zrazení s inou casticou sa chovajú ako castice. Medzi sebou ale fotony interferujú ako vlny. Ak by dopadli na dve štrbiny, dokážu sa zariadit tak, že prejdú oboma štrbinami zároven a na stienitku vytvoria difrakcný obrazec. Kvantová mechanika neskôr ukázala, že tato dvojakost nieje vlastnostou iba fotónov, ale i elektrónov a nukleónov a vôbec všetkých prírodných objektov a že s pohybom mechanickým je spojený i pohyb vlnový.

Planckova kvantová hypotéza síce priviedla fyzikov ku správnemu vzorcu udávajúcu intenzitu jednotlivých castí spektra žiarenia cierneho telesa, avšak bližšie nepopisovala spôsob jeho vzniku. Nevysvetlovala princípy vyžarovania a pohlcovania žiariacich atómov. To sa podarilo až dalším rozvojom kvantovej teórie na pociatku nášho storocia. Slávny dánsky fyzik Niels Bohr vypracoval v rokoch 1912-1913 planetárny model atómov vodíka. Podla neho obiehajú elektróny okolo jadra po vymedzených dráhach podobne ako planéty okolo slnka. Ak preskocí jeden elektrón z jednej dráhy na druhú, môže atóm získat ci stratit energiu v podobe elektromagnetického žiarenia. Energia atómov sa zmení práve o vyžiarené alebo pohltené kvantum. Polomer dráhy a dalšie predmety elektrónu sa musia zmenit skokom.

V dvadsiatych rokoch bola zásluhou predných teoretických fyzikov, ako bol Lous de Broglie, Max Born, Werner Heisenberg, Erwin Schrodinger, P. A. M. Dirac a další, vytvorená matematická teória kvantovej fyziky, tá ktorá je používaná v dnešnej dobe. Je to velmi neobvyklá teória, pretože miesto císel a funkcií pracuje sa so symbolmi zvanými operátormi. Experimenty dokazujú, že pravdivo popisujú zákony mikrosveta.

 
späť späť   1  |   2  |  3  |  4  |  5    ďalej ďalej
 
Podobné referáty
Laser - vznik a využitie SOŠ 2.9185 4256 slov
Copyright © 1999-2019 News and Media Holding, a.s.
Všetky práva vyhradené. Publikovanie alebo šírenie obsahu je zakázané bez predchádzajúceho súhlasu.