Ngayon ay pag-uusapan natin ang tungkol sa eksperimento ni Lebedev sa pagpapatunay ng presyon ng mga light photon. Ihahayag namin ang kahalagahan ng pagtuklas na ito at ang background na humantong dito.
Ang kaalaman ay pagkamausisa
Mayroong dalawang pananaw tungkol sa phenomenon ng curiosity. Ang isa ay ipinahayag ng kasabihang "napunit ang ilong ni Varvara sa palengke", at ang isa pa - sa pamamagitan ng kasabihang "hindi bisyo ang pagkamausisa." Ang kabalintunaan na ito ay madaling mareresolba kung ang isa ay nakikilala sa pagitan ng mga lugar kung saan ang interes ay hindi tinatanggap o, sa kabaligtaran, ay kinakailangan.
Johannes Kepler ay hindi ipinanganak upang maging isang siyentipiko: ang kanyang ama ay nakipaglaban sa digmaan, at ang kanyang ina ay nag-iingat ng isang tavern. Ngunit mayroon siyang hindi pangkaraniwang mga kakayahan at, siyempre, ay mausisa. Bilang karagdagan, si Kepler ay nagdusa mula sa isang malubhang kapansanan sa paningin. Ngunit siya ang gumawa ng mga pagtuklas, salamat sa kung saan ang agham at ang buong mundo ay kung nasaan sila ngayon. Si Johannes Kepler ay sikat sa paglilinaw sa planetary system ng Copernicus, ngunit ngayon ay pag-uusapan natin ang iba pang mga nagawa ng siyentipiko.
Inertia at Wavelength: Isang Medieval Legacy
Limampung libong taon na ang nakalipas, ang matematika at pisika ay kabilang sa seksyong "Sining." Samakatuwid, si Copernicus ay nakikibahagi sa mga mekanika ng paggalaw ng mga katawan (kabilang ang mga celestial), at optika, at gravity. Siya ang nagpatunay ng pagkakaroon ng pagkawalang-galaw. Mula sa mga konklusyonAng siyentipikong ito ay lumago ng mga modernong mekanika, ang konsepto ng mga pakikipag-ugnayan ng mga katawan, ang agham ng pagpapalitan ng mga bilis ng pakikipag-ugnay sa mga bagay. Gumawa rin si Copernicus ng maayos na sistema ng linear optics.
Nagpakilala siya ng mga konsepto tulad ng:
- "repraksyon ng liwanag";
- "repraksyon";
- "optical axis";
- "kabuuang panloob na pagmuni-muni";
- "iluminasyon".
At sa kalaunan ay napatunayan ng kanyang pananaliksik ang likas na alon ng liwanag at humantong sa eksperimento ni Lebedev sa pagsukat ng presyon ng mga photon.
Quantum properties ng liwanag
Una sa lahat, sulit na tukuyin ang esensya ng liwanag at pag-usapan kung ano ito. Ang photon ay isang quantum ng isang electromagnetic field. Ito ay isang pakete ng enerhiya na gumagalaw sa kalawakan sa kabuuan. Hindi mo maaaring "kagat" ng kaunting enerhiya mula sa isang photon, ngunit maaari itong mabago. Halimbawa, kung ang liwanag ay nasisipsip ng isang sangkap, kung gayon sa loob ng katawan ang enerhiya nito ay makakaranas ng mga pagbabago at naglalabas ng photon na may ibang enerhiya. Ngunit pormal, hindi ito ang parehong dami ng liwanag na na-absorb.
Ang isang halimbawa nito ay isang solidong metal na bola. Kung ang isang piraso ng bagay ay napunit mula sa ibabaw nito, kung gayon ang hugis ay magbabago, ito ay titigil na maging spherical. Ngunit kung tunawin mo ang buong bagay, kumuha ng ilang likidong metal, at pagkatapos ay lumikha ng isang mas maliit na bola mula sa mga labi, pagkatapos ay muli itong magiging isang globo, ngunit iba, hindi katulad ng dati.
Mga katangian ng alon ng liwanag
Ang mga larawan ay may mga katangian ng isang alon. Ang mga pangunahing parameter ay:
- haba ng daluyong (nailalarawan ang espasyo);
- frequency (nailalarawan angoras);
- amplitude (nailalarawan ang lakas ng oscillation).
Gayunpaman, bilang isang quantum ng isang electromagnetic field, ang isang photon ay mayroon ding direksyon ng pagpapalaganap (na tinukoy bilang wave vector). Bilang karagdagan, ang amplitude vector ay nakakapag-ikot sa paligid ng wave vector at lumikha ng wave polarization. Sa sabay-sabay na paglabas ng ilang mga photon, ang phase, o sa halip ang phase difference, ay nagiging isang mahalagang kadahilanan. Alalahanin na ang bahagi ay bahagi ng oscillation na mayroon ang harap ng alon sa isang partikular na sandali sa oras (pagtaas, maximum, pagbaba o minimum).
Misa at enerhiya
As Einstein wittily proved, ang masa ay enerhiya. Ngunit sa bawat partikular na kaso, ang paghahanap para sa isang batas ayon sa kung saan ang isang halaga ay nagiging isa pa ay maaaring maging mahirap. Ang lahat ng nasa itaas na katangian ng alon ng liwanag ay malapit na nauugnay sa enerhiya. Namely: ang pagtaas ng wavelength at pagbaba ng frequency ay nangangahulugan ng mas kaunting enerhiya. Ngunit dahil may enerhiya, kung gayon ang photon ay dapat may masa, samakatuwid, dapat ay may magaan na presyon.
Struktura ng karanasan
Gayunpaman, dahil napakaliit ng mga photon, dapat maliit din ang kanilang masa. Ang pagbuo ng isang aparato na maaaring matukoy ito nang may sapat na katumpakan ay isang mahirap na teknikal na gawain. Ang Russian scientist na si Lebedev Petr Nikolaevich ang unang nakayanan ito.
Ang mismong eksperimento ay batay sa disenyo ng mga timbang na tumutukoy sa sandali ng pamamaluktot. Ang isang crossbar ay nakasabit sa isang pilak na sinulid. Nakalakip sa mga dulo nito ay magkaparehong manipis na mga plato ng iba't ibangmateryales. Kadalasan, ang mga metal (pilak, ginto, nikel) ay ginamit sa eksperimento ni Lebedev, ngunit mayroon ding mika. Ang buong istraktura ay inilagay sa isang sisidlan ng salamin, kung saan nilikha ang isang vacuum. Pagkatapos nito, ang isang plato ay naiilaw, habang ang isa ay nanatili sa anino. Pinatunayan ng karanasan ni Lebedev na ang pag-iilaw ng isang panig ay humahantong sa katotohanan na ang mga kaliskis ay nagsisimulang umikot. Ayon sa anggulo ng paglihis, hinuhusgahan ng siyentipiko ang lakas ng liwanag.
Maranasan ang mga paghihirap
Sa simula ng ikadalawampu siglo, mahirap mag-set up ng isang sapat na tumpak na eksperimento. Alam ng bawat physicist kung paano gumawa ng vacuum, magtrabaho sa salamin, at polish surface. Sa katunayan, ang kaalaman ay nakuha nang manu-mano. Noong panahong iyon, walang malalaking korporasyon na gagawa ng mga kinakailangang kagamitan sa daan-daang piraso. Ang aparato ni Lebedev ay nilikha sa pamamagitan ng kamay, kaya ang scientist ay nahaharap sa ilang mga paghihirap.
Ang vacuum sa oras na iyon ay hindi kahit na karaniwan. Ang siyentipiko ay nagbomba ng hangin mula sa ilalim ng takip ng salamin na may espesyal na bomba. Ngunit ang eksperimento ay naganap sa pinakamahusay sa isang bihirang kapaligiran. Mahirap paghiwalayin ang presyon ng liwanag (impulse transfer) mula sa pag-init ng iluminado na bahagi ng aparato: ang pangunahing balakid ay ang pagkakaroon ng gas. Kung ang eksperimento ay ginawa sa isang malalim na vacuum, walang mga molekula na ang Brownian motion sa iluminated na bahagi ay magiging mas malakas.
Ang sensitivity ng anggulo ng pagpapalihis ay naiwan nang labis na naisin. Ang mga makabagong tagahanap ng tornilyo ay maaaring magsukat ng mga anggulo hanggang sa ika-milyong bahagi ng isang radian. Sa simula ng ikalabinsiyam na siglo, ang sukat ay makikita sa mata. Pamamaraanang oras ay hindi makapagbibigay ng magkaparehong timbang at sukat ng mga plato. Dahil dito, naging imposibleng pantay-pantay na ipamahagi ang masa, na nagdulot din ng mga kahirapan sa pagtukoy ng torque.
Ang pagkakabukod at istraktura ng thread ay lubos na nakakaapekto sa resulta. Kung ang isang dulo ng piraso ng metal ay pinainit nang higit sa ilang kadahilanan (ito ay tinatawag na gradient ng temperatura), kung gayon ang wire ay maaaring magsimulang umikot nang walang magaan na presyon. Sa kabila ng katotohanan na ang aparato ni Lebedev ay medyo simple at nagbigay ng isang malaking error, ang katotohanan ng paglipat ng momentum sa pamamagitan ng mga photon ng liwanag ay nakumpirma.
Hugis ng mga lighting plate
Naglista ang nakaraang seksyon ng maraming mga teknikal na problema na umiiral sa eksperimento, ngunit hindi nakaapekto sa pangunahing bagay - ang liwanag. Purong theoretically, iniisip namin na ang isang sinag ng mga monochromatic ray ay bumagsak sa plato, na mahigpit na kahanay sa bawat isa. Ngunit sa simula ng ikadalawampu siglo, ang pinagmumulan ng liwanag ay ang araw, mga kandila at simpleng mga lamp na maliwanag na maliwanag. Upang gawing parallel ang sinag ng mga sinag, itinayo ang mga kumplikadong sistema ng lens. At sa kasong ito, ang luminous intensity curve ng source ang pinakamahalagang salik.
Sa klase ng pisika madalas sinasabi na ang mga sinag ay nagmumula sa isang punto. Ngunit ang mga tunay na generator ng ilaw ay may ilang mga sukat. Gayundin, ang gitna ng isang filament ay maaaring maglabas ng mas maraming photon kaysa sa mga gilid. Bilang resulta, ang lampara ay nag-iilaw sa ilang mga lugar sa paligid nito nang mas mahusay kaysa sa iba. Tinatawag na luminous intensity curve ang linyang umiikot sa buong espasyo na may parehong pag-iilaw mula sa isang partikular na pinagmulan.
Blood moon at partial eclipse
Ang mga nobela ng Vampire ay puno ng mga kakila-kilabot na pagbabagong nangyayari sa mga tao at kalikasan sa blood moon. Ngunit hindi nito sinasabi na ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hindi dapat katakutan. Dahil ito ay bunga ng malaking sukat ng Araw. Ang diameter ng ating gitnang bituin ay humigit-kumulang 110 diametro ng Earth. Kasabay nito, ang mga photon na ibinubuga mula sa isa at sa kabilang gilid ng nakikitang disk ay umaabot sa ibabaw ng planeta. Kaya, kapag ang Buwan ay bumagsak sa penumbra ng Earth, hindi ito ganap na natatakpan, ngunit, parang ito ay nagiging pula. Ang kapaligiran ng planeta ay dapat ding sisihin para sa lilim na ito: sinisipsip nito ang lahat ng nakikitang wavelength, maliban sa mga orange. Tandaan, ang Araw ay nagiging pula din sa paglubog ng araw, at lahat ay tiyak dahil ito ay dumadaan sa mas makapal na layer ng atmospera.
Paano nilikha ang ozone layer ng Earth?
Maaaring magtanong ang isang maselang mambabasa: "Ano ang kinalaman ng presyon ng liwanag sa mga eksperimento ni Lebedev?" Ang kemikal na epekto ng liwanag, sa pamamagitan ng paraan, ay dahil din sa katotohanan na ang photon ay nagdadala ng momentum. Ibig sabihin, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay responsable para sa ilang mga layer ng atmospera ng planeta.
Tulad ng alam mo, ang ating air ocean ay pangunahing sumisipsip ng ultraviolet component ng sikat ng araw. Bukod dito, ang buhay sa isang kilalang anyo ay magiging imposible kung ang mabatong ibabaw ng lupa ay naliligo ng ultraviolet light. Ngunit sa taas na humigit-kumulang 100 km, ang kapaligiran ay hindi pa sapat na makapal upang makuha ang lahat. At ang ultraviolet ay nakakakuha ng pagkakataon na direktang makipag-ugnayan sa oxygen. Pinaghihiwa nito ang mga molekula O2mga libreng atom at itinataguyod ang kanilang kumbinasyon sa isa pang pagbabago - O3. Sa dalisay nitong anyo, ang gas na ito ay nakamamatay. Iyon ang dahilan kung bakit ito ay ginagamit upang disimpektahin ang hangin, tubig, damit. Ngunit bilang bahagi ng atmospera ng daigdig, pinoprotektahan nito ang lahat ng nabubuhay na bagay mula sa mga epekto ng mapaminsalang radiation, dahil ang ozone layer ay napakaepektibong sumisipsip ng quanta ng electromagnetic field na may mga enerhiya na higit sa nakikitang spectrum.
