Tip:
Highlight text to annotate it
X
V tomto videu vám chci dát
základní přehled o fenoménu světla.
A světlo je, alespoň podle mě, docela záhadné
protože z jednoho úhlu opravdu definuje naší realitu
může to být dokonce nejsilnější charakteristika naší reality
všechno, co vidíme, jak vnímáme realitu je založeno
na odrazech světla a jeho ohýbaní okolo objektů, čili difrakci,
což vnímají naše oči a poté
posílají signály do našeho mozku, který vytváří model světa okolo nás.
Je to opravdu skoro určující
vlastnost naší reality, ale zároveň,
když začnete zkoumat světlo více experimentálně,
objevíte spoustu záhadných
vlastností, které ve velké míře nejsou ještě plně pochopeny.
A možná ta nejúžasnější věc o světle
...vlastně tu je spousta úžasných věcí o světle..
jedna z nejzáhadnějších věcí,
což se vlastně netýká jenom světla,
platí skoro pro cokoli,
když se dostaneme na dostatečně miniaturní úroveň, kde platí zákony kvantové mechaniky
a světlo se chová jako vlna a částice zároveň.
Tento koncept pro vás pravděpodobně nebude snadno uchopitelný,
není intuitivní ani pro mě!
Ze zkušenosti jsem zvyklý, že se určité věci
chovají jako vlny, třeba zvukové vlny,
nebo mořské vlny.
A jsem také zvyklý, že se určité věci chovají jako částice.
Např. basketový míč, nebo ... nevím ...
Nebo... můj šálek kávy. Nejsem zvyklý na věci
které se chovají jako oboje!
A to všechno závisí jaký experiment
uděláte a jak světlo sledujete.
Takže pokud se na to díváte jako na částici,
jak můžeme vyvodit z Einsteinova fotoelektrického efektu.
A já o tom nebudu mluvit detailně, možná v dalším videu,
až začneme přemýšlet o kvantové mechanice.
Na světlo se můžete podívat jako řadu částic pohybujících se rychlostí světla.
O čemž budu za chvílli mluvit ...
A těmto částicím říkáme FOTONY.
Když se podíváte na světlo jinak
, jak ho vidíme pokud se podíváme na paprsek světla
lomený hranolem, vidíme ho jako vlnu.
A také má vlasnosti vlny.
Má frekvenci a vlnovou délku.
A jako ostatní vlny, má rychlost, která se rovná frekvence krát vlnová délka. [v = f * lambda]
I když budete ignorovat hledisko kdy se světlo chová jako částice,
když se podíváte na světlo jenom jako na vlnění, je stále fascinující protože,
většina vln potřebuje médium, kterým cestuje.
Například: Když si vzpomenu jak
zvuk cestuje vzduchem.
Tady nakreslím pár částic vzduchu.
Částice vzduchu tady
A teď nakreslím zvukovou vlnu cestující skrz vzduchové částice
Stane se to, že zvuková vlna
stlačí některé částice vzduchu
a ty stlačí sousední částice.
A tam máme ve vzduchu body s vyšším tlakem
a body s nižším tlakem
můžete to nakreslit
Takže tady máme vysoký tlak. Vysoký tlak, nízký tlak, vysoký tlak, nízký tlak, ...
A jak tyto částice do sebe naráží, vlna cestuje
doprava a když si to nakreslíte
uvidíte, že vlna opravdu cestuje doprava.
Vše je předpovězeno a založeno na energii
cestující skrz médium a já jsem zvyklý takto zobrazovat vlny, ale světlo NEPOTŘEBUJE MÉDIUM!
Světlo nepotřebuje médium
Světlo vlastně nejrychleji cestuje prázdnem, skrz vakuum.
A cestuje nepředstavitelně rychle: 3*10^8 m/s
Pro vaši představu
To je 300 miliónů metrů za sekundu. Nebo jinak:
Světlu by trvalo by méně než
sedminu sekundy obletět Zemi nebo
za sekundu by světlo obletělo Zemi sedmkrát.
Až tak rychle. A nejenom to že tak rychle kmitá,
nebo že je takhle rychlé
nám říká, že světlo je něco základního v našem vesmíru,
protože to není jenom nepředstavitelná rychlost, je to ta NEJVYŠŠÍ rychlost
nejenom známá ve fyzice, ale MOŽNÁ ve fyzice.
Což je opět né moc intuitivní v našem každodenním světě.
Vždycky nás napadne: "OK, takže když se něco pohybuje takovou rychlostí,
možná když se bude mravenec pohybovat na povrchu té věci
stejným směrem, bude se pohybovat ještě rychleji.
Ale nic se nemůže pohybovat rychleji než je RYCHLOST SVĚTLA.
Je to prostě nemožné na základě současného chápání fyziky.
Takže to není jenom velká rychlost. Je to největší možná rychlost
A tohle tady je jen přibližné
vlastně to je 2.99 něco něco krát 10 na osmou metrů za sekundu ...
Ale třikrát 10 na osmou je dostečně přesné zaokrouhlení
Nyní budu mluvit o viditelném světle
a co je mimo viditelné spektrum světla.
Asi znáte
barvy :) a možná si je představíte jako barvy duhy,
a duha se fakticky děje, když se světlo ze Slunce,
neboli bílé světlo, lomí v kapkách vody.
a můžete to vidět ještě jasněji
na světle rozptýlené tady hranolem.
Bílé světlo
obsahuje všechny viditelné vlnové délky.
Ale různé vlnové délky se v hranolu lomí různě,
takže v případě vlnových délek u vyšších frekvencí,
fialové a modré, se lomí pod větším úhlem
než nízkofrekvenční vlnové délky,
než tady červené a oranžové.
A když se podíváte na vlnovou délku světla,
viditelné světlo je mezi 400 nanometry a 700 nanometry.
A čím je vyšší frekvence, tím vyšší energie světla.
A to souvisí s
kvantovou mechanikou.
Vyšší frekvence znamená, že každý z těchto fotonů má vyšší energii.
Mají lepší schopnost pomocí kinetické energie uvolnit elektrony
nebo udělat jiné věci.
Takže vyšší frekvence, napišme si to:
VYŠŠÍ FREKVENCE znamená VYŠŠÍ ENERGIE
Pořád tady povídám o viditelném světle.
A mohli byste se zeptat: "Co je za hranicí viditelného světla?"
A zjistíte, že světlo je jenom část
o hodně většího fenoménu, jenom část
kterou pozorujeme.
A když tuto diskuzi rozšíříme ještě dále:
Viditelné světlo je opravdu jenom část elektromagnetického spektra.
Světlo je vlastně jenom elektromagnetická radiace.
Elektromagnetická radiace
A všechno co jsem vám do teď řekl o světlu,
to že se chová jako vlna i jako částice,
to se netýká jenom viditelného světla.
Platí to o celém elektromagnetickém záření.
Takže na velmi nízkých frekvencích, nebo dlouhých vlnových délkách
mluvíme o jevech jako rádiové vlny,
jevy, které umožňují rádiu dosáhnout do vašeho auta,
jevy, které umožňují vašemu mobilu
spojit se s vysílačem buňky
Mikrovlny, ta věc co rozvibruje molekuly vody
ve vašem jídle tak, že se zahřejí.
Infračervené záření, které vydává vaše tělo a tak
můžete detekovat lidi skrz zdi pomocí infrakamer.
Viditelné světlo...Ultrafialové světlo, to světlo
co jde ze slunce a opaluje vás.
Rentgenové paprsky! Radiace která nám dovolí podívat se skrz
měkký materiál a vidět kosti.
Gamma záření! Super silná energie co vychází z quasarů
a další druhy fyzikálních jevů.
To jsou všechno ukázky toho samého!
My pouze vnímáme určité frekvence jako viditelné světlo!
A můžete se zeptat: "Hej, Sale, proč
vidíme jenom určité frekvence?
Jaktože vidíme zrovna tyto frekvence?
A dám je ...
Doslova my dokážeme vidět tyto frekvence pouhým okem.
A důvod, nebo alespoň můj nejlepší odhad je:
Je to frekvence, kde slunce vyzařuje nejvíc elektromagnetického záření.
Slunce osvětluje Zemi a když
jako živočišný druh chcete pozorovat věci
založené na odražené energii, odražené elektromagnetické energii
nejvíc se hodí vnímat věci
na které padá nejvíc elektromagnetické radiace.
Takže je možné že v jiných realitách nebo na jiných planetách
Budou organizmy které vnímají víc ultrafialového spektra
nebo infračerveného spektra.
Dokonce na Zemi jsou nějaké,
které vidí lépe na nějakém konci spektra.
Ale my vidíme fakt dobře v té části spektra
kde na nás Slunce náhodou vyzařuje nejvíce.
U toho zůstaneme, myslím že teď máte docela dobrý přehled o světle.
A jestli se něco z toho zdá neintuitivní nebo
divné nebo opravdu matoucí,
Tato dualita vlna/částice, tahle myšlenka
přenosu energie skrz nic
a vypadá to neintuitivně: Nebojte!
Je to neintuitivní i pro ty nejlepší fyziky.
Takže jste už teď na špici fyzikálního myšlení!