Archive for the ‘Kosmos i człowiek’ Category

ZAWIODŁY STARANIA

Zawiodły wszelkie starania o pogodzenie obserwacji doświadczalnych z teorią i w roku 1900 Max Planck wykazał matematycznie, iż dopóki przyjmuje się, że ciało czarne emituje promieniowanie w sposób ciągły w formie fal, wniosek o katastrofie w nadfiolecie jest nieuchronny. Planck wystąpił więc z hipotezą, że pro­mieniowanie nie jest emitowane w sposób ciągły, lecz małymi, oddzielnymi porcjami, kwantami; każdy foton, czyli kwant świetlny, miałby własną długość fali i częstotliwość. Nie było to wskrzeszaniem korpuskularnej teorii światła, którą zwolennicy New­tona próbowali w XIX wieku (bez powodzenia) po­godzić z teorią falową. Foton Plancka nie mógłby mieć w ogóle masy spoczynkowej, mógłby istnieć je­dynie w ruchu z prędkością światła: znikałby zatrzy­mując się lub stawał częścią jakiejś zwykłej cząstki.

POSTULOWANA SUBSTANCJA

Postulowana w ten sposób substancja, pojmowana za­razem jako tak niesubstancjalna jak cień — nie sa­tysfakcjonowała Einsteina. Twierdził on, że promie­niowanie nie tylko jest emitowane w sposób nieciągły w postaci fotonów, lecz że w ogóle w tej tylko postaci egzystuje. Poparcie dla tej tezy znalazł Einstein w wyjaśnianym zarazem przez nią efekcie fotelektrycznym.W sensie doświadczalnym oparł się Einstein na pra­cach Heinricha Hertza z zakresu radia. Hertz używał cewki indukcyjnej do wytwarzania iskier między dwiema gałkami metalowymi i odkrył, że uzyskuje się lepsze iskrzenie, jeśli napromieniuje się gałki światłem ultrafioletowym. Powietrze między gałka­mi ładowało się elektrycznie, kiedy metalowe gałki pod wpływem ultrafioletowego światła emitowały elektrony.

INTENSYWNOŚĆ NAPROMIENIOWANIA

Zależnie od intensywności napromieniowania i za­stosowanych materiałów, emisję elektronów można wywołać z pomocą światła widzialnego. Tak się tłu­maczy działanie komórki fotoelektrycznej, która prze­kształca światło w prąd elektryczny — strumień elektronów. Wspomnijmy choćby, jaką rolę odegrała ona w przemyśle rozrywkowym (wśród tysięcy in­nych zastosowań). Komórka fbtcelektryczna pozwala na korzystanie ze ścieżki dźwiękowej na taśmie filmu. Kamera telewizyjna — zarówno do zdjęć czarno-bia­łych, jak kolorowych — składa się z mozaiki światło­czułych komórek, które reagując na stopień lub bar­wę (częstotliwości) naświetlenia przekształcają je w sygnały elektryczne.

TRANSMITOWANIE SYGNAŁÓW

Sygnały te można transmitować (wychwytywać w odbiorniku telewizyjnym) i prze­kształcać w wiązkę elektronów w kineskopie. Wiązka ta pada na wewnętrzną płaską powierzchnię kine­skopu powleczoną chemikaliami. ChemikaHa na po­wrót przetwarzają promienie katodowe na częstotli­wości świetlne, uchwytne dla wzroku widzów. Czę­stotliwości wytworzone przez pierwotne fotony — to znaczy te porcje światła, które trafiły w mozaikę optyczną w kamerze — można też magazynować jako nie przekazane sygnały na taśmie video> podobnie jak drgania głosowe przekształcone w mikrofonie w postać elektroniczną można składować magnetycznie na pospolitej taśmie magnetofonu. Kiedy głowica ma­gnetyczna reaktywuje zapis z taśmy, zostaje odtwo­rzony oryginalny proces elektronowy.

PRĘDKOŚĆ EMITOWANYCH ELEKTRONÓW

Foton jest więc „czymś , co wytrąca elektrony z atomów materii i da­je im swobodę ruchu. (Parafrazując tytuł z programu telewizyjnego: „Znajdziesz foton — możesz jechać.”) Prędkość emitowanych elektronów zależy wyłącz­nie od częstotliwości zastosowanego światła. Im wyż­sza częstotliwość (im bardziej niebieskie światło), tym szybciej poruszają się elektrony. Zmniejszenie inten­sywności światła nie wpływa na prędkość elektro­nów — jedynie mniej ich zostaje wytrąconych. Ein­steinowi udało się przedstawić wzór, którym można ująć zachowanie się światła w ogólności i który zdaje sprawę 2 wyników pomiaru energii emitowanych elektronów.

MIĘDZY ENERGIĄ I BARWĄ

Związek między energią i barwą można wyrazić w taki sposób: aby znaleźć energię fotonu należy częstotliwość jego ruchu pomnożyć przez liczbę 6,625 podzieloną przez jedynkę z dwudziestoma siedmioma zerami: 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000. (Dlacze­go? — Uwierzmy Planckowi na słowo.) To się pisze: 6,625X10″ lub — w stenografii matematycznej “: h. Stała h Plancka należy do nieodzownych elemen­tów współczesnej nauki. Gdyby udało się ją zakwe­stionować z powodzeniem — że zaś w nauce nie ma nic świętego, więc próbowano — podważyłoby to większość aktualnych teorii wszechświata i zachwia­ło paradygmatem teorii kwantów.