Milyen előnyökkel jár vagy árt a kék fény az embereknek? Cserenkov sugárzás.
) az 1880-as években, de ezt a hatást véletlenül fedezte fel, valószínűleg Marie és Pierre Curie. Pavel Cherenkov gondosan tanulmányozta az 1930-as években, majd néhány évvel később Ilya Mikhailovich Frank és Igor Evgenievich Tamm részletesen elmagyarázta a hatást. Ez a három fizikus 1958-ban Nobel-díjat kapott a jelenség tanulmányozásáért.
jegyzet ford.: angol nyelvű forrásokban a szerzők a Cserenkov-sugárzás leírásakor szinte mindig a Curie-kat és azt a tényt sietve említik, hogy a 20. század elején úgy tűnt, hogy a rádiummal végzett kísérleteik során egyfajta kék izzást figyeltek meg. . Általában azonban nem jelzik ennek az információnak a forrását; ritka esetekben azt írják, hogy az információ egy szépirodalmi könyv, a Curie-k életrajzának elolvasása alapján történt, amelyet lányuk, Éva írt.
És magában az életrajzban csak ezt írja a kék izzásról:
„A sötét pajta között pedig értékes rádiumrészecskéket tartalmazó üvegedények, szekrények hiányában, egyszerűen asztalokra, falakra szegezett fapolcokra rakva kékes foszforeszkáló sziluettekkel ragyognak, mintha a sötétben lógnának. // „Pierre és Marie Curie”, ford. franciából S. A. Shukarev, Evgeniy Fedorovich Korsh, szerk. 1959
Mi volt ez a megfigyelés? Cserenkov azt a kék fényt vizsgálta, amely akkor jelent meg, amikor radioaktív tárgyakat (amelyek atomok más atommagokká bomlanak, nagy energiájú részecskéket, köztük elektronokat és pozitronokat köpve) víz és más átlátszó anyagok közelébe helyeztek. Ma már tudjuk, hogy minden elektromosan töltött részecske, például egy elektron, amely kellően nagy energiával mozog vízen, levegőn vagy más átlátszó közegben, kék fényt bocsát ki. Ez a fény egy bizonyos szögben mozog a részecskéből a mozgás irányába.
Mi történik? Ahogy Frank és Tamm rájöttek, ez egy fotonrobbanás, hasonló a hangrobbanáshoz, amely akkor következik be, amikor egy szuperszonikus repülőgép a hangsebességnél gyorsabban halad, vagy a vízen áthaladó hajó által keltett zavarhoz. Az átlátszó közegben a fény eltérő sebességgel terjed, mint a vákuumban, a fény és a közeget alkotó töltött részecskék (elektronok és atommagok) közötti kölcsönhatás miatt. Például a fény körülbelül 25%-kal lassabban halad vízben, mint vákuumban! Ezért egy nagy energiájú elektron könnyebben halad gyorsabban, mint a fény a vízben anélkül, hogy túllépné a fény sebességét vákuumban. Ha egy ilyen részecske áthalad a vízen, akkor elektromágneses robbanáshullámot hoz létre, amely hasonló ahhoz a robbanási hullámhoz, amelyet egy szuperszonikus repülőgép hoz létre sűrű levegőben. Ez a hullám a részecskéből származik, csakúgy, mint a hanghullám egy repülőgépből, és az elektromágneses sugárzás sokféle formájában (hullámhosszán) hordoz energiát, beleértve a látható fényt is. A szivárvány lila végén több energia keletkezik, mint a vörös végén, ezért szemünknek és agyunknak leginkább kéknek tűnik a fény.
Az ilyen sugárzás rendkívül hasznos a részecskefizikában, mert kiváló módszert biztosít a nagy energiájú részecskék kimutatására! Nemcsak az általuk kibocsátott fény miatt láthatjuk a nagy energiájú töltött részecskék jelenlétét, hanem sokkal többet megérthetünk a fény részleteinek tanulmányozásával. A pontos sugárzási mintázat segíthet meghatározni (a) milyen utat követ a részecske a közegben, (b) mennyi energiát hordoz, és még (c) valamit a tömegével kapcsolatban (mivel az elektronok szétszóródnak a közegben, és a nehezebb részecskék viselkednek eltérően). Számos nagyon fontos kísérlet, köztük azok is, amelyek később Nobel-díjat kaptak, ezen a sugárzáson alapulnak. Ide tartoznak a neutrínók vizsgálatában nagy szerepet játszó kísérletek, mint például a Super-Kamiokande.
A Cserenkov-sugárzás nagyon hasznos az Einstein-féle relativitáselmélet természetleírási helyességének tesztelésében is. A kozmikus sugarak, a mélyűrből repülő részecskék (gyakran összeütköznek valamivel a légkörben, és részecskekaszkádokat hoznak létre, amelyeket a földön lévő detektorok észlelnek) ritka esetekben rendkívül nagy energiájúak lehetnek - 100 milliószor több energiával, mint a Földön lévő protonok. Nagy hadronütköztető. Ezek a részecskék (amennyire tudjuk) a Földtől sok fényévnyire jöttek létre olyan erőteljes csillagászati események során, mint a szupernóvák. Tegyük fel, hogy a fénysebesség nem univerzális sebességkorlátozás, és ezek a részecskék gyorsabban haladnának, mint a fény a tér vákuumában. Akkor ezek a nagy energiájú részecskék Cserenkov-sugárzást is okoznának. És mivel az útjuk olyan hosszú volt, sok energiát veszítettek volna ettől a sugárzástól. Kiderült, hogy ez az energiaveszteség nagyon gyorsan megtörténhet, és ezek a részecskék nem tudnának csillagászati távolságokat megtenni és ilyen magas energiaszintet fenntartani, hacsak sebességük nem marad kisebb, mint a fénysebesség.
Röviden, ha az ultranagy energiájú kozmikus sugarak gyorsabban tudnának haladni, mint a fény, akkor ezzel az energiával nem tudnánk megfigyelni egyetlen kozmikus sugarat sem, mert minden energiájukat el kellene veszíteniük, mielőtt elérnék a Földet. De mi figyeljük őket.
Van itt egy kis bökkenő: szinte biztosak vagyunk abban, hogy a legtöbbjüknek van töltése: tulajdonságaik arra utalnak, hogy erős nukleáris kölcsönhatásokban vesznek részt, és az egyetlen stabil részecskék, amelyek ilyen távolságokat képesek megtenni, a protonok, és általában a nukleáris atommagok. atomok, és mindegyiknek van elektromos töltése. Még ha kihasználod is ezt a trükköt, egy kicsit lazíthatsz a korlátozásokon, de így is elég erősek maradnak.
Ebből arra következtethetünk: az ultranagy energiájú kozmikus sugarak (valamint általában az összes alacsony energiájú kozmikus sugárzás) nem haladhatnak gyorsabban, mint a fénysebesség, legalábbis sokkal gyorsabban. És ha ez az ólom létezik, akkor a híres fizikusok, Sidney Coleman és Sheldon Glashow 1990-es évek végén végzett becslései szerint ez az érték egy billió billió tíz részével egyenlő. Ezek a határértékek azóta valószínűleg javultak a kísérleti adatoknak köszönhetően.
Hasonlóképpen, az a tény, hogy nagy energiájú elektronokat figyelhetünk meg, korlátozza a fénysebességhez viszonyított sebességüket. Az egyik legfrissebb állítás, amit olvastam, azt mondta, hogy a 0,5 TeV-ig terjedő energiájú elektronok megfigyeléséből az következik, hogy az elektronok nem haladhatják meg a fénysebességet több mint egy résszel az ezer billióhoz.
Az álomban lévő galamb a jó hírek fogadását, a békét, a boldog örömet, a gazdagságot és az üzleti sikert szimbolizálja.
A szerelmesek számára egy ilyen álom hűséget jósol. Ha szeretője hosszú utazásra megy, akkor egy ilyen álom után hinnie kell, hogy visszatér hozzád, és az utazása nyereséges lesz.
A házasok számára a galambokról szóló álom előrevetíti a házastársak odaadását.
Az üzletemberek számára a galambokról szóló álom a vagyon növekedését ígéri.
Ha álomban látja repülni, az azt jelzi, hogy jó híreket kap a sikerről.
Az égen galambot látni a szerelmi vigasztalás jele.
A galambok álmában boldogságot ígérnek a szerelmeseknek és boldog házasságot a házasoknak.
A galambok etetése a kezéből egy álomban az élet nagy változásainak, az elismerésnek és a becsületnek a jele. Néha egy ilyen álom azt jelzi, hogy egy személy nagy szeretettel van irántad.
Ha egy álomban megpróbál bezárni egy galambot egy szekrénybe vagy szekrénybe, és kiesik, akkor a szerelmével való boldog házasságra vonatkozó reményei nem válnak valóra.
Egy anya számára egy galambról szóló álom azt jósolja, hogy híreket kap szeretett gyermekétől.
A galambok elfogása álomban veszteségeket jelent; megölni - egy közeli barát elválasztásához vagy halálához.
A háza felett repülő galambok, amelyek az ablak mellett vagy a tetőn ülnek, azt jelentik, hogy híreket kapnak szeretteitől.
Két csókolózó galamb látni álmában szeretője odaadását, kölcsönösségét és szeretetét jelzi.
Ha álomban lát egy gerblyét, az a férfiak iránti gyengéd vonzalom jele, és a nők számára jó hírek fogadása.
Az álmok értelmezése a Családi álomkönyvbőlA globális tudományos közösség évtizedek óta vitatkozik a kék fénynek való kitettség veszélyeiről és előnyeiről az emberi testre. Az egyik tábor képviselői a kék fény súlyos fenyegetését és pusztító hatását állítják, ellenfeleik pedig erős érveket hoznak fel a gyógyító hatása mellett. Mi az oka ezeknek a nézeteltéréseknek? Kinek van igaza, és hogyan lehet kitalálni, hogy az embereknek szüksége van-e kék fényre az egészség megőrzéséhez? Vagy a természet összekevert valamit azzal, hogy belefoglalta az emberi érzékelés számára elérhető látható spektrumba...
1. ábra Elektromágneses sugárzás a 380-760 nm hullámhossz-tartományban
Mindezek a kérdések különösen fontosak azok számára, akik szürkehályogban szenvednek, és az intraokuláris lencsék (IOL) beültetésén gondolkodnak. Sok gyártó kínál olyan anyagokból készült IOL-eket, amelyek a kék fényre jellemző 420–500 nm-es elektromágneses sugárzást nem sugározzák (az ilyen lencséket könnyű felismerni, sárgás árnyalatúak).
Ám a műlencse-piac egyik vezető cége, az Abbott Medical Optics (AMO) tudatosan úszik az árral szemben, harcol a sztereotípiák ellen, védi elvi és megalapozott álláspontját. Az AMO átlátszó lencséket hoz létre, amelyek a fiatal, egészséges szemek természetes lencséihez hasonlóan teljesen áteresztik a kék fényt a látható tartományban.
Ennek a kérdésnek a megválaszolásával, hogy mi okozta ezt a komoly választást, talán sikerül eloszlatnunk a kék fény veszélyeiről szóló, a többség által korábban megdönthetetlen posztulátumként elfogadott mítoszt.
Gondosan! kék fény
Minden látható tárgy színét az elektromágneses sugárzás különböző hullámhosszúsága okozza. A szemekbe jutva az ezekről a tárgyakról visszaverődő fény reakciót vált ki a retina fényérzékeny sejtjeiben, megindítva a látóideg mentén az agyba küldött idegimpulzusok képződését, ahol kialakul a szokásos „világkép” - a kép, ahogy mi látjuk. Szemünk a 380-760 nm hullámhosszúságú elektromágneses sugárzást érzékeli.Mivel a rövidhullámú sugárzás (jelen esetben kék fény) jobban szétszóródik a szem struktúráiban, rontja a látás minőségét és látási fáradtság tüneteit váltja ki. A kék fénnyel kapcsolatos fő aggályok azonban nem ezzel, hanem a retinára gyakorolt hatásával kapcsolatosak. Az erős szórás mellett a rövidhullámú sugárzás nagy energiájú. A retina sejtjeiben fotokémiai reakciót vált ki, melynek során szabad gyökök képződnek, amelyek károsan hatnak a fotoreceptorokra - kúpokra és pálcikákra.
A retina hámrétege nem képes hasznosítani ezen reakciók eredményeként keletkező anyagcseretermékeket. Ezek a termékek felhalmozódnak és retina degenerációt okoznak. Különböző országokban, például Svédországban, az USA-ban, Oroszországban és Nagy-Britanniában független tudóscsoportok által végzett hosszú távú kísérletek eredményeként sikerült megállapítani, hogy a legveszélyesebb hullámhossz-sáv a kék-ibolya részben található. A spektrum körülbelül 415-455 nm.
Azt azonban sehol nem mondják vagy a gyakorlatban nem erősítik meg, hogy az ebből a tartományból származó hullámhosszú kék fény azonnal megfoszthatja az embert az egészséges látástól. Csak a hosszan tartó, túlzott szemmel való érintkezés járulhat hozzá a negatív hatások kialakulásához. A legveszélyesebb nem is a napfény, hanem a különféle elektronikai eszközök energiatakarékos lámpáiból és képernyőjéből kiáradó mesterséges fény. Az ilyen mesterséges fény spektrumát a 420 és 450 nm közötti veszélyes hullámhossz-készlet uralja.
2. ábra A rövidhullámú sugárzás hatása a szem szerkezetére
Nem minden kék fény káros a szemre!
Bebizonyosodott, hogy a kékfény tartomány egy bizonyos része felelős a bioritmusok megfelelő működéséért, vagyis a „belső óra” szabályozásáért. Néhány évvel ezelőtt az volt a népszerű elmélet, hogy a reggeli kávé helyett kék lámpával kell bent maradni. Valójában számos kísérlet eredménye azt mutatja, hogy a kék fény segít az emberek felébredésében, energetizálja őket, javítja a figyelmet és aktiválja a gondolkodási folyamatot, ami befolyásolja a pszichomotoros funkciókat. Ez a hatás a nagyságrendű (450-480 nm) hullámhosszú kék fénynek a melatonin létfontosságú hormon termelésére gyakorolt hatásával függ össze, amely a cirkadián ritmus szabályozásáért, valamint a vér biokémiai összetételének megváltoztatásáért felelős. , a szív és a tüdő működésének javítása, az immun- és endokrin rendszer serkentése, az alkalmazkodási folyamatok befolyásolása időzónaváltáskor, sőt az öregedési folyamatok lassítása is.
Érdemes megjegyezni a kék fény pótolhatatlan szerepét is a magas színkontraszt érzékenység biztosításában és a magas látásélesség fenntartásában szürkületben, valamint gyenge fényviszonyok között.
A természet maga bizonyította!
A kék fény előnyeinek másik megerősítése az a tény, amely a természetes lencsék korral összefüggő változásaihoz kapcsolódik. Az évek során a lencse sűrűbbé válik, és sárgás árnyalatot kap. Ennek eredményeként megváltozik a szem fényáteresztő képessége - a spektrum kék régiójának észrevehető szűrése történik bennük. E változások és az idős emberek cirkadián ritmusának megzavarása közötti összefüggést már régóta megfigyelték. Megállapítást nyert, hogy ezeknek az embereknek sokkal nagyobb valószínűséggel vannak alvásproblémái: minden látható ok nélkül felébrednek az éjszaka közepén, sokáig nem tudnak mély álomba merülni, míg napközben álmosságot és szunnyadást tapasztalnak. ki. Ez úgy történik, hogy csökkentik a szemük érzékenységét a kék fényre, és ezáltal csökkentik a melatonin termelődését az egészséges cirkadián ritmus szabályozásához szükséges dózisokban.
A szűrésnek ésszerűnek kell lennie!
A modern technikai lehetőségek és a folyamatosan bővülő tudományos információk lehetővé teszik olyan speciális szemüvegbevonatok készítését, amelyek csökkentik a látható sugárzási spektrum káros részének áteresztését. Az ilyen megoldások mindenki számára elérhetőek, akinek fontos a szem egészségének megőrzése. Az intraokuláris lencsékkel rendelkező személyekre ugyanazok az óvintézkedések vonatkoznak. A túlzott napozás vagy a rövidhullámú kék fényt tartalmazó mesterséges fényforrás káros lehet a szervezetükre. Ez azonban nem jelenti azt, hogy az IOL-nek teljesen meg kell akadályoznia a kék fény bejutását a szembe. A műlencsés emberek, csakúgy, mint mindenki más, használhatnak és kell is használni az optikai védelem külső eszközeit.
De ha teljesen megfosztják őket attól, hogy észleljék a látható (és hasznos!) kék fényt, akkor komoly veszélynek teszik ki egészségüket. Egyszerűen fogalmazva, az ember mindig felvehet napszemüveget, de az intraokuláris lencsét akkor sem tudja eltávolítani a szeméről, ha akarja.
3. ábra: IOL-t használóknak külső optikai védelmet kell használniuk.
A fentiek mindegyike az IOL-választás kérdésére adott válaszra vonatkozik, azokra az előnyökre, amelyek tulajdonságai a lehető legközelebb állnak a természetes lencsék tulajdonságaihoz, valamint arra is, hogy mennyire fontos, hogy ne feledkezzünk meg egészségi állapotának mindennapos megfigyeléséről. !
Hol keresnek a mítoszrombolók?!
Befejezésül szeretnék még néhány szót hozzáfűzni, nem az orvosi, hanem a kék fényről szóló vita marketing összetevőjéről. Az intraokuláris lencsék beültetésének gyakorlata a múlt század közepére nyúlik vissza. A technológia fejlődésével, a tudományos ismeretek bővülésével és az anyagok fejlődésével az IOL-ek egyre hatékonyabbak és biztonságosabbak lettek.
Kezdetben azonban számos nehézséget kellett leküzdeni. Az egyik egy stabil, átlátszó, biokompatibilis polimer kifejlesztése volt, amely alkalmas műlencsék gyártására. Csak stabilizálás céljából speciális, sárgás színű anyagokat kevertek ebbe a polimerbe. Természetes fizikai okokból az ilyen IOL-ok nem juttattak kék fényt a szembe.
A gyártóknak pedig, akik nagyrészt egyidejűleg készítettek speciális védőbevonatot a szemüveglencsék számára, valahogy meg kellett magyarázniuk az ilyen szűrés „szükségességét”, mivel még nem tudták kiküszöbölni. Aztán felbukkant a kék fény retinára gyakorolt veszélyeinek tana, amely széles körben ismertté vált, és még mindig félelmetes mítoszokkal ijesztgeti az avatatlanokat, amelyek nem teljesen bizonyítottak.
Irodalom:
- „Veko” magazin, 2014/4. szám, „Vigyázat, kék fény!”, O. Scserbakova.
- A Comparison of Blue Light and Coffeine Effects on Cognitive Function and Alertness in Humans, C. Martyn Beaven, Johan Ekström PLOS ONE folyóirat, 2013. október 7..
- Útmutató az orvosoknak „Fotóterápia”, V. I. Krandashov, E. B. Petukhov, M.: Orvostudomány 2001.
- „Tudomány és Élet” folyóirat, 2011/12.
Vavilov-Cserenkov hatás(Vavilov-Cherenkov sugárzás) egy olyan izzás, amelyet átlátszó közegben egy töltött részecske okoz, amely a fény fázissebességét meghaladó sebességgel mozog ebben a közegben. A Cserenkov-sugárzást széles körben használják a nagyenergiájú fizikában a relativisztikus részecskék kimutatására és sebességük meghatározására.
A felfedezés története
1958-ban Cserenkov, Tamm és Frank fizikai Nobel-díjat kapott "a Cserenkov-effektus felfedezéséért és értelmezéséért". Manne Sigbahn, a Svéd Királyi Tudományos Akadémia munkatársa beszédében megjegyezte, hogy „a ma Cserenkov-effektusként ismert jelenség felfedezése érdekes példa arra, hogy egy viszonylag egyszerű fizikai megfigyelés, ha helyesen végezzük, fontos felfedezésekhez vezethet, és újakat nyithat meg. utak a további kutatásokhoz.”
A sugárzás mechanizmusa és geometriája
A relativitáselmélet kimondja: egyetlen anyagi test, beleértve a nagy energiájú, gyors elemi részecskéket sem, nem tud a fénysebességgel megegyező sebességgel mozogni vákuumban. De ez a korlátozás nem vonatkozik a mozgás sebességére átlátszó környezetben. Például üvegben vagy vízben a fény vákuumban a fénysebesség 60-70%-ával halad, és semmi sem akadályozza meg, hogy egy gyors részecske (például proton vagy elektron) a fénynél gyorsabban mozogjon ilyen közegben. .
1934-ben Pavel Cserenkov kutatásokat végzett a gamma-sugárzás hatására lévő folyadékok lumineszcenciájáról, és felfedezett egy halvány kék fényt (amelyet ma róla neveznek el), amelyet a gamma-sugárzás hatására a közeg atomjaiból kiütő gyors elektronok okoztak. Kicsit később kiderült, hogy ezek az elektronok a fénysebességnél nagyobb sebességgel mozognak a közegben. Olyan volt, mint annak a lökéshullámnak az optikai megfelelője, amelyet egy szuperszonikus sík okoz a légkörben, amikor áttöri a hangfalat. Ez a jelenség a Huygens-hullámok analógiájával képzelhető el, amelyek fénysebességgel koncentrikus körökben térnek el kifelé, és minden új hullám a részecske útjának következő pontjából indul ki. Ha egy részecske a fénysebességnél gyorsabban repül egy közegben, akkor megelőzi a hullámokat. E hullámok amplitúdócsúcsai alkotják a Cserenkov-sugárzás hullámfrontját.
A sugárzás egy kúpban divergál a részecske pályája körül. A kúp csúcsának szöge a részecske sebességétől és a közegben lévő fény sebességétől függ. Pontosan ez teszi olyan hasznossá a Cserenkov-sugárzást az elemi részecskefizika szempontjából, hiszen a kúp csúcsán bezárt szög meghatározása után a részecske sebessége kiszámítható belőle.
Alkalmazás
A Vavilov-Cherenkov sugárzás számos alkalmazást talált a kísérleti mag- és részecskefizikában. Ez az alapja az úgynevezett Cserenkov-számlálók, vagyis a relativisztikus töltésű részecskék detektorainak működésének, amelyek sugárzását fotosokszorozókkal rögzítik. A Cserenkov-számlálók fő célja az azonos momentumú, de eltérő sebességű relativisztikus részecskék szétválasztása. Például egy relativisztikus protonokból és -mezonokból álló nyaláb haladjon át egyenletes keresztirányú mágneses mezőn. Az elhaladó részecskék pályájának irányát csak az impulzusaik határozzák meg, de nem függnek sebességüktől. Diafragmák segítségével azonos momentumú protonok és -mezonok izolálhatók. A tömegkülönbség miatt a -mezonok sebessége valamivel nagyobb lesz, mint a protonok sebessége. Ha a keletkező sugarat egy gázba irányítjuk, és a gáz n törésmutatóját úgy választjuk meg, hogy az legyen, akkor a -mezonok Vavilov-Cserenkov sugárzást állítanak elő, a protonok viszont nem. Így a számláló csak -mezonokat regisztrál, protonokat nem.
Az izzás rendkívül gyengesége ellenére a fénydetektorok elég érzékenyek ahhoz, hogy észleljék az egyetlen töltött részecske által keltett sugárzást. Olyan műszereket hoztak létre, amelyek lehetővé teszik egy részecske töltésének, sebességének és mozgási irányának, valamint teljes energiájának meghatározását Vavilov-Cherenkov sugárzás segítségével. Ennek a sugárzásnak a felhasználása az atomreaktorok működésének szabályozására gyakorlatilag fontos.
Megjegyzések
Lásd még
- Mach kúp
| Fizika (kísérleti elméleti) | |
|---|---|
| Fő szakaszok | Mechanika Termodinamika Statisztikai fizika Elektrodinamika Rezgések és hullámok Kvantumfizika Atomfizika Atomfizika Részecskefizika Mezőelmélet |
| Mechanika | Klasszikus mechanika Speciális relativitáselmélet Általános relativitáselmélet Relativisztikus mechanika Kvantummechanika Kontinuum mechanika |
| Termodinamika és statisztikai fizika |
Molekuláris fizika Fizikai kinetika Kondenzált anyag fizika |
| Mezőelmélet | Klasszikus térelmélet Kvantumtérelmélet |
| Elektrodinamika | Elektrosztatika Magnetosztatika Folyamatos közegek elektrodinamikája Optika Kvantumelektrodinamika |
| Rezgések és hullámok | Optika Akusztika Radiofizika Oszcillációelmélet |
| alkalmazott fizika | Plazmafizika Lézerfizika |
| Kapcsolódó tudományok | Kémiai fizika Fizikai kémia Matematikai fizika Asztrofizika Geofizika Biofizika Légkörfizika Metrológia Anyagtudomány |
| Lásd még | Kozmológia Nemlineáris dinamika |
Wikimédia Alapítvány. 2010.
Nézze meg, mi a „Vavilov-Cherenkov-effektus” más szótárakban:
Elektromágneses sugárzás Szinkrotron Ciklotron Bremsstrahlung Termikus monokromatikus Cserenkov Átmenet Rádiókibocsátás Mikrohullámú Terahertz ... Wikipédia
Vavilov-Cserenkov hatás- Vavilovo Čerenkovo reiškinys statusas T terület radioelektronika atitikmenys: engl. Vavilov Tcherenkov hatás vok. Vavilov Tcherenkov-effektus, m rus. Vavilov Cserenkov hatás, m pranc. effekt Vavilov et Tcherenkov, m… Radioelektronikos terminų žodynas
- (Cserenkov-Vavilov-effektus), egy elektromosan töltött részecske fénykibocsátása, amely akkor következik be, amikor állandó környezetben mozog. a fény fázissebességét ebben a közegben meghaladó v sebesség (a fényhullámok terjedési sebessége). 1934-ben fedezték fel ...... Fizikai enciklopédia
- (Vavilov Cserenkov-effektus), akkor lép fel, amikor a töltött részecskék az anyagban a fény fázissebességét meghaladó sebességgel mozognak (lásd FÁZISSEBESÉG) ebben az anyagban. 1934-ben fedezte fel P. A. Cserenkov (lásd CHERENKOV Pavel Alekseevich) a... enciklopédikus szótár
- (Cserenkov-Vavilov effektus, néha Vavilov-Cherenkov sugárzásnak is nevezik) egy elektromosan töltött részecske fénykibocsátása, amely akkor következik be, amikor állandó közegben mozog. sebesség?, meghaladja a fény fázissebességét ebben a közegben (sebesség... ... Fizikai enciklopédia
HATÁS- (1) fizikai jelenség vagy eredmény, bármely ok, cselekedet, hatás stb. következménye; (2) E. belső fotoelektromos lásd, (3) E. elektronok dinatron emissziója elektronikus eszközökben fémelektródák felületéről ... ... Nagy Politechnikai Enciklopédia
Elektromágneses sugárzás Szinkrotron Ciklotron Bremsstrahlung Egyensúly Monokromatikus Cserenkov Átmenet Rádiókibocsátás Mikrohullámú Terahertz Infravörös Látható Ultra ... Wikipédia
A Vavilov-Cherenkov-effektust 1934-ben fedezte fel Pavel Alekszejevics Cherenkov szovjet fizikus, aki a Szergej Ivanovics Vavilov akadémikus vezette laboratóriumban dolgozott.
A felfedezés története
Pavel Alekszejevics Cserenkov
A gamma-sugárzás hatására a folyadékok lumineszcenciáját („hideg” fényét) vizsgáló kísérlet során a fiatal tudós gyönyörű kék fényt fedezett fel, amely meglehetősen gyenge volt. Minden tiszta átlátszó folyadékban megfigyelhető volt. Sőt, a lumineszcenciával ellentétben ennek a fénynek a fényereje gyakorlatilag független volt a folyadék kémiai összetételétől. És sem a hőmérséklet, sem a szennyeződések hozzáadása nem befolyásolta az intenzitását. Ezenkívül, ha a lumineszcencia minden irányban egyenletesen történik, akkor az új sugárzás polarizált és az elektronsugár mentén irányul. Megfigyeléseit összegezve Cserenkov arra a következtetésre jutott, hogy a fényt nem a folyadék, hanem a benne mozgó gyors elektronok bocsátják ki. A nyílt sugárzást hívták Vavilov-Cserenkov hatás .
A jelenség természetét 1937-ben Igor Evgenievich Tamm és Ilya Mikhailovich Frank szovjet fizikusok magyarázták.
Igor Evgenievich Tamm
Ilja Mihajlovics Frank
Vavilov-Cserenkov sugárzás
Kattintson a képre
Hogyan magyarázható a Vavilov-Cherenkov hatás?
Tudjuk, hogy vákuumban a fény az elérhető legnagyobb sebességgel terjed. A relativitáselmélet szerint egyetlen anyagi test sem mozoghat gyorsabban, mint a fénysebesség, beleértve a gyors elemi részecskéket (például protonokat vagy elektronokat). De bármely más átlátszó közegben a fény kisebb sebességgel halad. Például a fény sebessége vízben egyharmaddal kisebb, mint vákuumban. Ezért ebben a közegben a protonok vagy elektronok sebessége meghaladhatja a fény sebességét.
Éppen ilyen helyzetet figyeltek meg Cserenkov kísérletében. A gamma-sugárzás hatására a közeg atomjaiból kiütött gyors elektronok a fénysebességet meghaladó sebességgel mozogtak ebben a közegben.
Huygens elve szerint a felszín minden pontján, amelyet egy gömbhullám elér, új hullám keletkezik. Így az elektron pályájának minden pontja egy olyan hullám forrásának tekinthető, amely abban a pillanatban keletkezik, amikor áthalad rajta. Mindezek a hullámok ugyanolyan sebességgel haladnak u = c/n , Ahol u - hullámterjedési sebesség; Val vel - fénysebesség; n - a közeg törésmutatója.
Ha egy részecske gyorsabban mozog, mint a fényhullámok, akkor időben megelőzi a hullámokat t az A pont és az E pont távolsága egyenlő lesz v t , Ahol v - részecskesebesség. Az A pontból kibocsátott gömbhullám sugara egyenlő lesz R = u t , vagy c/n·t . E hullámok amplitúdóinak csúcsai alkotják a hullámfrontot (azt a hullámfelületet, amelyre a rezgések elérnek). Cserenkov hullámfrontnak hívják. Úgy néz ki, mint egy kúp, amelynek csúcsa az E pontban van. A kúp generatricáihoz tartozó normálok a fényhullámok mozgási irányát mutatják.
A normál és a részecske mozgási iránya közötti szög a részecske sebességétől és a közegben lévő fény sebességétől függ. Ezért ennek a szögnek a kiszámításával kiszámíthatjuk a részecske sebességét.
A szög nagysága és a részecske sebessége közötti összefüggést a következő képlet határozza meg:
A Vavilov-Cherenkov hatás gyakorlati alkalmazása
A Cserenkov izzás meglehetősen gyenge. És ahhoz, hogy lássa, Cserenkovnak sokáig a sötétben kellett ülnie, hogy az akkori legérzékenyebb „fotocella” - a szeme - lássa ezt a sugárzást. De a huszadik század közepén létrejöttek a fénysokszorozók, amelyek lehetővé tették akár az egyes fotonok rögzítését is. Ez lendületet adott a tudós által felfedezett jelenség gyakorlati alkalmazásának. Ennek eredményeként megjelentek a Cserenkov-detektorok, amelyeket a relativisztikus részecskék (a fénysebességgel összemérhető sebességgel mozgó részecskék) detektálására kezdtek használni.
Feladat Cserenkov detektor , vagy Cserenkov sugárzás detektor, - elválasztani a nehéz részecskéket a könnyebbektől, közvetett módon meghatározva tömegüket. Ehhez meg kell határozni a Cserenkov-fény sugárzási szögét, és kiszámítani a részecskesebességet. Ezután a részecske elektromágneses térbeli pályájának görbülete alapján megkapjuk a lendületének nagyságát, amely lehetővé teszi tömegének kiszámítását és magának a részecskének az azonosítását.
A Cserenkov-sugárzást a víz radionuklid-tartalmának közvetlen meghatározására használják, speciális detektorok használata nélkül.
A Vavilov-Cherenkov effektust széles körben használják a mag- és részecskefizikában.
A Cserenkov detektorokat obszervatóriumokban telepítik. Az egész világon használják. Például Japánban, a kamiokai laboratóriumban van egy „Super-Kamiokande” detektor, amely 50 ezer tonna vizet és 11 000 fényérzékeny elemet képes befogadni.
Cserenkov-sugárzás figyelhető meg egy atomreaktor hűtőközegében. Az atomreaktorok működésének szabályozására szolgál.
1958-ban Vavilov, Tamm és Frank elnyerték a fizikai Nobel-díjat, amelyet „a Cserenkov-effektus felfedezéséért és értelmezéséért” ítéltek oda.
Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete