Ako zmerať Planckovu konštantu doma: Experiment s LED diódami
Vedci dokázali zmerať Planckovu konštantu doma pomocou LED diód! Experiment ukazuje, ako svetlo pozostáva z fotónov a prečo Einstein získal Nobelovu cenu za E=hf. Zistite, ako to môžete skúsiť aj vy!
Viete, že Einstein získal Nobelovu cenu nie za E=mc², ale za úplne inú rovnicu? A čo ak by ste si mohli Planckovu konštantu zmerať priamo doma? V tomto videu od Looking Glass Universe sa presne to stáva – pomocou LED diód a jednoduchého experimentu. Poďme sa pozrieť, ako vedci rozlúskali záhadu svetla a ako môžete vy takisto!
O čom je Planckova konštanta?
Planckova konštanta je fundamentálna fyzikálna konštanta, ktorá udáva minimálne množstvo energie, ktoré môže byť emitované alebo absorbované vo forme fotónov. Je to kľúčový kameň v pilieri kvantovej mechaniky a hrá dôležitú úlohu pri pochopení správania svetla a hmoty na subatomárnej úrovni. Einstein ju využil vo svojom vysvetlení fotoelektrického javu, za čo mu bola udelená Nobelova cena.
Klasická vs. kvantová teória: Svetlo ako vlna alebo častica?
Pred kvantovou mechanikou vedci verili, že energia svetla závisí len od jeho intenzity (amplitúdy). Experimenty však ukázali niečo iné – farba svetla (frekvencia) má tiež zásadný vplyv. Einstein prišiel s revolučnou myšlienkou: svetlo sa skladá z malých „balíčkov“ energie, ktorým hovoríme fotóny. Každý fotón nesie energiu úmernú jeho frekvencii – práve to je E=hf!
Ako vedci experimentovali?
Namiesto toho, aby svietili svetlom na kov a sledovali, kedy sa z neho uvoľnia elektróny (ako v Einsteinovom pôvodnom experimente), tento experiment využíva LED diódy a rezistory. Cieľom je nájsť minimálne napätie potrebné na zapnutie LED diódy. Toto napätie zodpovedá energii jedného fotónu, ktorý potrebuje „vytlačiť“ elektrón z LED diódy.
Kľúčové poznatky
- Einsteinova Nobelova cena: Einstein získal Nobelovu cenu za rovnicu E=hf, ktorá prepojila energiu a farbu svetla prostredníctvom Planckovej konštanty.
- Planckov prístup: Max Planck pôvodne zaviedol konštantu ako matematický nástroj, ale Einstein si uvedomil jej fyzikálny význam.
- Domáci experiment: Je možné zmerať Planckovu konštantu pomocou LED diód a jednoduchého zapojenia.
- Fotóny: Svetlo sa skladá z fotónov, malých „balíčkov“ energie.
Vplyv tepla: Prečo sa LED diódy niekedy rozsvietia samy?
Aj keď neposielame do obvodu žiadne napätie, elektróny môžu byť stimulované termálnou energiou – teplom. To znamená, že aj v pokoji môže dôjsť k uvoľneniu elektrónov a LED dióda sa môže rozsvietiť. Je to však menej spoľahlivé ako použitie zdroja napätia.
Výpočet Planckovej konštanty: Ako na to?
Ak vieme, aké frekvencie svetlo emituje LED dióda (to je zvyčajne uvedené v špecifikácii) a nameriame minimálne napätie potrebné na jej zapnutie, môžeme vypočítať Planckovu konštantu! Je to prekvapivo presný spôsob, ako ju odhaliť priamo vo vašej obývačke.
Zhrnutie a úvahy
Tento experiment je skvelým príkladom toho, ako sa dajú komplexné fyzikálne javy demonštrovať pomocou jednoduchých pomôcok. Ukazuje nám, že kvantová mechanika nie je len teoretická abstrakcia, ale má reálny vplyv na to, čo vidíme a ako funguje svet okolo nás. Ak vás zaujíma vedecký výskum a experimentovanie, tento projekt je skvelým východiskom! Možno aj vy objavíte nové zákony fyziky priamo vo vašej obývačke.
Zdroje
Hodnotenie článku:
Ako zmerať Planckovu konštantu doma: Experiment s LED diódami
Osoby v článku
Približne 132 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.66 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.
Komentáre ()