Download
1 / 19
190 likes | 331 Views
Crookesův mlýnek. Demonstrace hybnosti fotonu (anebo ne?). Martin Albrech , Ondřej Ficker , Jiří Vejrtosta , Vladislav Větrovec. Cíle. Sestavení funkčního Crookesova radiometru (CR) Vysvětlení principu vzniku otáčivých sil Diskuse možností využití CR. Schéma prezentace.
E N D
Crookesův mlýnek Demonstrace hybnosti fotonu (anebo ne?) Martin Albrech, Ondřej Ficker, Jiří Vejrtosta, Vladislav Větrovec
Cíle • Sestavení funkčního Crookesova radiometru (CR) • Vysvětlení principu vzniku otáčivých sil • Diskuse možností využití CR
Teorie o povaze světla • Emanační – antika • Částicová (Newton) • Vlnová (Huygens, Hook ,…,Fresnel, Young) • Kvantová
Hybnost fotonu • Nulová klidová hmotnost • Umíme určit energii = umíme určit hybnost • Tlak záření – suma hybností všech dopadajících fotonů dělená plochou a dobou expozice • Solární plachetnice
Kinetická teorie plynů • Brownův pohyb • Pružné srážky • Střední volná dráha molekuly závisí na počtu částic (tlaku) • Závislost střední kvadratické rychlosti na teplotě • Jev tepelné transpirace
Crookesův mlýnek • Vedlejší produkt chemických výzkumů Williama Crookese • Není to tak, jak se na první pohled zdá • Max. účinnost při tlaku ~1 Pa • Záření zahřívá plochy mlýnku (černé více) • Vzniká nerovnováha a zbylé molekuly proudí k teplejším černým stranám • Střední volné dráhy molekul jsou mnohem větší než při normálním tlaku
Nicholsůvraidometr • Složitější a nákladnější konstrukce, nižší tlak • Skutečně měří tlak záření
Crookesův mlýnek v nanosvětě • Kovy s dobrou vodivostí (Au) • Laserový paprsek nese moment hybnosti • Vzniká rezonance mezi fotony a povrchovými vlnami vodivostních elektronů (plasmony) • Velmi dobrý poměr velikosti a momentu síly • Možnost měnit směr změnou vlnové délky světla • Aplikace – biologie, elektronika, energetika
Feynmanova rohatka • Elementární vysvětlení účinnosti tepelného stroje • Bez tepelného spádu (či jiné nesymetrie) nefunkční
Naše konstrukce • 3 verze • Lopatky z alobalu umístěné ve staré žárovce, tlak udržován AV ventilkem • Plastový mlýnek (bez nádoby ) • Alobalový mlýnek (bez nádoby) • Tlak snížen dvoustupňovou rotační vývěvou (Fyzikální praktikum)
Výsledky pokusu • Minimální dosažený tlak 50 hPa • Mlýnek se přesto roztočil • Čím to bylo způsobeno? • Vibrace • Proudění vzduchu (vývěva) • 2. pokus – mlýnek se neroztočil při žádném z vyzkoušených uspořádání pokusu
Zhodnocení a závěr • Nedosáhli jsme dostatečně nízkých tlaků, abychom demonstrovali přímo hybnost fotonu • Efekt tepelné transpirace se také prokazatelně neprojevil • Co zlepšit - vývěva, konstrukce – vyvážení, izolace stran lopatek, vhodná nádoba • Crookesův mlýnek nedemonstruje tlak záření, ale jev tepelné transpirace • Oprava článku na české wiki
Použitá literatura+ odkazy • Feynman ,R. P. Přednášky z fyziky, 1. díl. Praha: Fragment, 2000. ISBN 978-80-7200-405-8. • Pelant a kol. Fyzikální praktikum III – Optika.Praha: Matfyzpress, 2001. ISBN 80-85863-72-3. • Fuka J., HavlekaB. Fyzikální kompendium – Optika a atomová fyzika.Praha: SPN, 1961. • http://en.wikipedia.org/wiki/Crookes_radiometer (9. 10. 2010) • http://www.knowledgerush.com/kr/encyclopedia/Crookes_Radiometer/ (10. 10. 2010) • http://gregegan.customer.netspace.net.au/SCIENCE/LightMill/LightMill.html (10. 10. 2010) • http://www.physorg.com/news197555841.html (11. 10. 2010)
