Tajomstvá svetla a zvuku odhalené!

06. okt. 2016 • Fyzikálne vedy

Tajomstvá svetla a zvuku odhalené!

Národné centrum pre popularizáciu vedy a techniky v spoločnosti pri Centre vedecko-technických informácií SR opäť prinieslo Vedeckú show Michaela Londesborougha, tentokrát na tému Svetlo a zvuk. Vedecká show sa konala ako jedno zo sprievodných podujatí Európskej noci výskumníkov 2016 v šiestich mestách na Slovensku – v Košiciach, Žiline, Nitre, Trenčíne, Banskej Bystrici a v Bratislave. Známy vedec Dr. Michael Geoffrey Stephen Londesborough B.Sc Hons Ph.D. z Ústavu anorganickej chémie Akadémie vied Českej republiky, divákom dokázal, že spoločným princípom svetla a zvuku je vlnenie a taktiež poukázal na vlastnosti zvukovej a svetelnej vlny a na ich šírenie v rôznych médiách.

Detská zvedavosť

Záujem o Vedeckú show M. Londesborougha bol naozaj veľký, kapacita vo všetkých šiestich slovenských mestách sa naplnila v priebehu pár dní. Na úvod show sa Michael divákom a diváčkam prihovoril príbehom, ktorý vysvetlil, ako vôbec vznikla téma show Svetlo a zvuk. Prezradil nám, že jedného dňa, počas letných prázdnin, bol so svojím 7-ročným synom Markom vonku a zastihla ich búrka. Pri tom, ako utekali domov, sa ho malý Mark spýtal, prečo občas vidíme blesk a až po niekoľkých sekundách, počujeme hrom. Taktiež ho zaujímalo, ako je možné, že občas nevidíme žiaden blesk, ale vždy ho počujeme. Michael na základe toho rozmýšľal, ako formou experimentov a názorných ukážok možno zodpovedať banálne znejúce otázky, ktoré ešte rozšíril: Prečo počujeme to, čo sa deje za rohom, ale nevidíme to? Prečo sa svetlo pri prechode do iného média láme? Je počuť pod vodou zvuk? A vo vesmíre? Aký je princíp laseru? Čo v skutočnosti počujeme, keď k uchu priložíme morskú mušľu? Michael Londesborough v priebehu svojej Vedeckej show divákom a diváčkam pomocou množstva experimentov a názorných ukážok na všetky tieto otázky priniesol odpovede.

Na úvod show sa Michael divákom a diváčkam prihovoril príbehom, ktorý vysvetlil, ako vôbec vznikla téma show Svetlo a zvuk (Foto: Cyril Králik)

 

Pýtate sa prečo?

Aká je teda odpoveď, prečo počas búrky najprv vidíme blesk a až o niečo neskôr počujeme hrom? Dôvodom je rýchlosť. Búrka je od nás v určitej vzdialenosti. Hrom a blesk vznikajú spoločne, blesk vidíme takmer okamžite, ale zvuk je približne miliónkrát pomalší. Chvíľu to trvá, než sa k nám dostane. Jednoduchým spôsobom je možné vypočítať, ako ďaleko je od nás búrka – stačí vypočítať alebo odhadnúť oneskorenie medzi bleskom a hromom. Pýtate sa, prečo počujeme to, čo sa deje za rohom, ale nevidíme to? Vysvetlením je vlnová dĺžka. U viditeľného svetla je vlnová dĺžka približne 500 nanometrov, kým dĺžka zvukovej vlny je v rádoch decimetrov. Veľkosť zvukovej vlny teda rádovo odpovedá veľkosti rôznych predmetov, ktoré je schopná „obísť“. Vlnová dĺžka svetla je príliš malá a predmetmi je pohltená. Zaujíma vás, prečo sa svetlo pri prechode do iného média láme? Svetlo sa v rôznych prostrediach šíri rôznou rýchlosťou. Uspokojivé vysvetlenie príčiny lomu svetla poskytuje kvantová fyzika a v zásade ide o to, že svetlo vždy putuje po najkratšej trase od zdroja k cieľu. To znamená, že v rôznych prostrediach je ideálny smer rôzny. Myslíte si, že je pod vodou počuť zvuk? A vo vesmíre? Pri zvukovom vlnení dochádza zjednodušene povedané k mechanickému kmitaniu častíc. Aby teda malo čo kmitať, musia byť prítomné nejaké častice. Vo vákuu teda zvuky nebudeme počuť. Viete, aký je princíp laseru? Laser sa skladá z troch častí – zo zdroja energie, aktívneho média a rezonátoru. Zdrojom energie môžu byť napríklad batérie. Aktívne médium je excitované a pri návrate na základnú energetickú hladinu dôjde k vyžiareniu fotónov, ktoré sú rezonátorom urýchlené a polopriepustným zrkadlom sú emitované von z laseru. A zisťovali ste už niekedy, čo v skutočnosti počujeme, keď si k uchu priložíme morskú mušľu? V skutočnosti nepočujeme more, ale vlastné fyziologické pochody, ako je tep či prúdenie krvi, prípadne šumy z okolitého prostredia. Vnútro mušle má totiž veľmi hladký povrch, ktorý funguje ako zosilňovač. To znamená, že zvuky, ktoré bežne nepočujeme, sú zosilnené na počuteľnú hladinu. Napriek tomu, mušľa nie je úplne dokonalý zosilňovač, vo vnútri sa všetky zvuky zmiešajú a výsledkom je šumenie.

Pútavé experimenty a ukážky

Všetky spomínané javy britsko-český vedec demonštroval na zaujímavých pokusoch. Zvukovú vlnu si napríklad diváci mohli predstaviť na Rubensovej trubici, kde bola výborne viditeľná dĺžka zvukovej vlny v závislosti na frekvencii tónu a tiež sme videli názornú ukážku toho, že zvuk sa šíri všetkými smermi, teda aj za roh. Dvojrozmerným variantom Rubensovej trubice bol pyroboard, na ktorom zvuk z kláves rozhýbal veľké množstvo malých plamienkov do zvláštnych kreácií. Stlačenú vlnu mohli účastníci show aj cítiť pomocou zvukového dela.

Zvukovú vlnu si diváci mohli predstaviť na Rubensovej trubici, kde bola výborne viditeľná dĺžka zvukovej vlny v závislosti na frekvencii tónu (Foto: Matej Drobný) Na pyroboarde zvuk z kláves rozhýbal veľké množstvo malých plamienkov do zvláštnych kreácií (Foto: Matej Drobný)

Rovnako boli zhmotnené zvukové vlny pomocou Chladniho obrazcov na tenkej kovovej doske, na ktorej sa po rozvibrovaní usporiadali zrnká cukru do miest, kde sa aktuálne žiadne vibrácie nevyskytujú, teda do uzlov. Počas vedeckej show nám Michael Londesborough taktiež ukázal rôzne svetelné zdroje v rámci viditeľného spektra a vysvetlil ich pôvod. Okrem bežných svetelných zdrojov bol predvedený efekt UV lampy a princíp fluorescencie a fosforescencie. Názorná demonštrácia lomu svetla dopomohla objasniť správanie sa svetelnej vlny v rôznych prostrediach. Samostatnou kapitolou bol laser, ktorému sa Dr. Londesborough venuje aj profesionálne. Jeho vedeckému tímu sa podarilo objaviť celkom nový laserový materiál, ktorý sa vyznačuje extrémne vysokou fotostabilitou a je tak veľkým prísľubom do budúcnosti. Ide o vôbec prvé laserové médium na báze boranov, teda anorganickej látky. V priebehu vedeckej show Michael vlastnosti tohto nového materiálu ukázal unikátnym experimentom kombinujúcim oba fyzikálne javy – prenos zvukového signálu na svetelnom lúči. Laser bol pripojený k hudobnému prehrávaču, cez celú miestnosť namieril lúč laseru na malý solárny článok, ktorý bol spojený s reproduktorom. Pri spustení prehrávača sa zvuk prenášal na laserovom lúči a ozýval sa z reproduktora. Aj za pomoci takéhoto relatívne jednoduchého experimentu je možné ukázať princíp moderných technológií, ako je napríklad dátový prenos. Ak ste sa podujatia nemohli zúčastniť, pozrite si video, ktoré sprostredkováva jedinečnú Vedeckú show Michaela Londesborougha na tému Svetlo a zvuk.

 

 

Spracovala: Martina Pitlová, NCP VaT pri CVTI SR

Foto:

Matej Drobný (Trenčianska Univerzita A. Dubčeka v Trenčíne)

Cyril Králik (Žilinská Univerzita v Žiline)

Uverejnila: ZVČ

Súvisiace:

Hore
Noc výskumníkov 2019
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2018
Publikácie Veda v CENTRE
Aurelium - centrum vedy
Vedec roka 2018
QUARK
Prechod VK na VND - leto
fotografická súťaž TVT 2019
TVT 2018 články
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Krátkoperiodická kométa 46P/Wirtanen patrí do Jupiterovej rodiny komét.
Zistite viac