Οι μέρες του ήταν αυτές που πέρασαν - τις μέρες του Πάσχα εννοούμε - οπότε ένα εγκώμιο για το φως ίσως  να  είναι στο πνεύμα της γιορτής του. Αρχίζουμε λοιπόν.   ΙΣΤΟΡΙΑ 1: Το ότι ζούμε σε εναν κβαντικό κόσμο , το μάθαμε απο εκείνο το υπέροχο παγκόσμιο φως που εκπέμπουν όλα τα πυρακτωμένα σώματα και θα μας είχε σκοτώσει όλους - θυμηθείτε την υπεριώδη καταστροφή  που θα είχε πέσει πάνω μας - αν το φως δεν ηταν φτιαγμένο απο μικρές αδιαίρετες σταγόνες φωτός με ενέργεια Ε=hf η κάθε μία.   ΙΣΤΟΡΙΑ2: Μιά άλλη τρελή ιδιότητα του φωτός - να τρέχει με την ίδια ταχύτητα είτε εμείς κινούμαστε προς το φως είτε απομακρυνόμαστε απ' αυτό - θα μας μάθαινε επίσης , το 1905, οτι ζούμε και σε έναν σχετικιστικό κόσμο. Έναν παράξενο κόσμο στον οποίο τα ρολόγια πάνε πιο αργά σε ενα κινούμενο τρένο απ' ότι στον σταθμό και λόγω αυτού (αλλά όχι μόνο ) γίνονται δυνατοί εκείνοι οι μετασχηματισμοί της ύλης - πχ η διάσπαση του νετρονίου ( n-> p +e +ν ) - χάρη στους οποίους μπορούν...

Μαζί με τις Πασχαλινές ευχές μου - " Καλή Ανάσταση " λοιπόν - σας παραθέτω εδώ τον σύνδεσμο για το βίντεο της εκδήλωσης που έγινε στο Βαρβάκειο την 14η Μαρτίου με πρωτοβουλία του εκλεκτού συναδέλφου (και πλέον φίλου) Θοδωρή Παπασγουρίδη. Το βίντεο είναι αρκετά μεγάλο (~3 ώρες) γιατί αποτελείται από 3 διακριτά μέρη μετά τα προκαταρκτικά. Μέρος 1 (~1 ώρα) Η Κβαντομηχανική στο Λύκειο: Ένα στοίχημα που αξίζει να κερδηθεί Μια εισήγηση κυρίως για μας (τους δασκάλους φυσικής) σχετικά με τον τρόπο που βλέπω εγώ ότι πρέπει να διδαχτεί η κβαντομηχανική στο ελληνικό Λύκειο (12:25 - 1:10:25) Μέρος 2 (~33 λεπτά) Η απολογία ενός φυσικού: Η αρχή της αβεβαιότητας και η ανάδυση της ζωής στο σύμπαν: Το τελευταίο μυστήριο. Μια ανεξάρτητη ομιλία για τον τρόπο που εμείς οι δάσκαλοι φυσικής θα μπορούσαμε να υπερασπιζόμαστε την επιστήμη μας ως κορυφαία συνιστώσα του πολιτισμού μας και όχι απλώς ως κινητήρια δύναμη της τεχνολογίας. (1:10:00 - 1:43:00) Μέρος 3 (~70 λεπτά) Συζήτηση. Με την...

Σε προηγούμενη ανάρτηση χρησιμοποιήσαμε απλά ποιοτικά επιχειρήματα για να δείξουμε ότι η πρόβλεψη της κλασικής φυσικής για την ένταση ακτινοβολίας \(I\) του μέλανος σώματος είναι καταδικασμένη να απειρίζεται.  Για να εξάγουμε όμως την εξάρτηση της φασματικής έντασης από τη συχνότητα \(J_{cl} \sim f^2\) θα χρειαστεί να κάνουμε αναλυτικά την εξαγωγή του νόμου των Rayleigh-Jeans. Έχουμε ήδη σκιαγραφήσει ποιοτικά την πορεία του υπολογισμού της φασματικής έντασης.  Τα βήματα που θα πρέπει να κάνουμε για την εξαγωγή του αποτελέσματος είναι τα ακόλουθα. Βήμα 1ο: Εύρεση όλων των τρόπων ταλάντωσης του ΗΜ πεδίου. Βήμα 2ο: Καταμέτρηση των τρόπων ταλάντωσης \(N(f)\) με συχνότητες μικρότερες από \(f\) ώστε να εξάγουμε από αυτό τον αριθμό των ταλαντώσεων ανά συχνότητα \(dN/df\). Βήμα 3ο:   Υπολογισμός της μέσης θερμικής ενέργειας του ΗΜ πεδίου ανά μονάδα συχνότητας και ανά μονάδα όγκου \(du/df = dN/df \cdot k_B T/V\) και από αυτήν τη ζητούμενη φασματική έ...

 Οι επισκέπτες τούτου του blog αλλά και οι αναγνώστες του βιβλίου μας ΚΜκή Λυκείου , θα έχουν πιθανότατα σημειώσει την ιδέα που εκφράσαμε εκει (&2.5, σ. 66 ) και λέει το εξης. Οτι αν ο κλασικός μηχανισμός απόσπασης ηλεκτρονίων απο ένα μέταλλο εφαρμοστει και για την απόσπαση ηλεκτρονίων απο τα άτομα ή τα μόρια μας τότε κι αυτα θα αποσπώνται πάντα ( ύστερα απο κάποιο χρόνο αναμονής) ανεξάρτητα απο τη συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας.Με δραματική ,βεβαίως, συνέπεια οτι η πανταχού παρούσα φωτεινη ακτινοβολία - για να πάρουμε μόνο αυτήν - θα είχε αποσπάσει το ένα μετά το άλλο τα ηλεκτρόνια των ατόμων και των μορίων μας και τότε κανείς απο μας δεν θα ήταν εδώ για να γράψει τον...αγωνιστικό επικήδειο: Πεσατε θύματα...... Αυτά λέγαμε λοιπόν στο πρόσφατο βιβλίο μας αλλά, ευτυχώς(!), κάναμε λάθος. Και το καταλάβαμε μόλις σήμερα όταν γράφαμε μια σχετική ανάρτηση και η εμπειρική αντίκρουση αυτής της ιδέας- ότι δηλαδη , αν ίσχυε η κλασική φυσική ,η πανταχού παρούσα ηλιακή ακτινοβολί...

  Απάντηση:  Θέλω να δείξω ότι είναι αδύνατη η αντίδραση  γ + e -> e στην οποία το αρχικό ηλεκτρόνιο  θεωρείται ακίνητο ενώ το ηλεκτρόνιο του δευτέρου μέλους θα έχει σίγουρα μια ορμή προς τα δεξιά λόγω ΑΔΟ .( γ είναι το καθιερωμένο σύμβολο για το φωτόνιο). Το ότι η παραπάνω αντίδραση είναι αδύνατη προκύπτει αμέσως αν πάμε στο σύστημα ηρεμίας του ηλεκτρονίου του δευτέρου μέλους, οπότε θα βλέπουμε το αρχικό ηλεκτρόνιο να φεύγει προς τα αριστερά και το φωτόνιο προς τα δεξιά αφου η συνολική ορμή τους πρέπει να είναι όση και του ακίνητου πλέον ηλεκτρονίου του 2ου μέλους , δηλαδή μηδέν. Ομως αυτη η είκόνα προφανώς παραβιάζει την ΑΔΕ αφου το ενα μέλος - το ακίνητο ηλεκτρόνιο - έχει ενέργεια mc2 ενώ στο άλλο μέλος έχουμε ένα κινούμενο ηλεκτρόνιο , που απο μόνο του έχει ενέργεια μεγαλύτερη του mc2 , ενώ υπάρχει και ένα φωτόνιο με τη δική του ενέργεια και η παραβίαση της ΑΔΕ είναι ακόμα μεγαλύτερη!!! Συμπέρασμα 1: Το ΦΦ μπορεί να συμβεί μόνο όταν το ηλεκτρόνιο είν...

  Απάντηση: Μια πρώτη απάντηση θα ηταν να πεί κανείς οτι υπάρχει και το φάσμα εκπομπής των ελεύθερων ηλεκτρονίων σε ένα μέταλλο (που ειναι τμηματικά συνεχές σε εναν κρύσταλλο) ή το δονητικό φάσμα των μορίων του υλικού γύρω απο τις θεσεις ισορροπίας τους (που είναι μεν διάκριτο αλλά με πολύ κοντινές στάθμες) και άλλες παρόμοιες ''πηγές'' που ομως δεν έχουν ιδιαίτερη σημασία γιατί η απάντηση στο ερώτημα μας δεν βρίσκεται στην πηγή εκπομπής των φωτονίων αλλλα στον μηχανισμό της θερμοποίησης τους.Ότι δηλαδή τα εκπεμπόμενα στο εσωτερικό τού σώματος φωτόνια ''συγκρούονται'' τόσες πολλές φορές με τα άτομα ,τα μόρια ή τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του - χάνοντας ή κερδίζοντας ενέργεια σε κάθε ''σύγκρουση'' -  ώστε οταν φτάνουν πλέον στην επιφάνεια του και εκπέμπονται στο περιβάλλον να έχουν χάσει κάθε μνήμη της προέλευσης τους. Εχουν πια αποκτήσει την τυχαία θερμική κατανομή που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία του εκπέμποντος σώματος. Δηλαδή εκείνη που μεγι...

Απάντηση:  Υπάρχουν πολλοί τρόποι να απαντήσεις αυτό το ερώτημα αλλά ο πιο ευθύς είναι ο παρακάτω και έχει δύο σκέλη. α) Στη θεμελιώδη κατάσταση το ηλεκτρόνιο του ατόμου  δεν ακτινοβολεί, διότι αν ακτινοβολούσε θα έχανε ενέργεια οπότε θα έπρεπε να πάει σε μια χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση η οποία όμως δεν υπάρχει αφού ήδη βρίσκεται στη χαμηλότερη δυνατή , δηλαδή εχει ''πιάσει πάτο''. β) Οσο για τον μηχανισμό που αναστέλλει τη δυνατότητα ακτινοβολίας είναι τούτος: Οτι το ηλεκτρόνιο δεν εκτελεί πλέον μια τροχιακή κίνηση - οπότε η θεωρία του Μαξγουελ θα το υποχρέωνε να ακτινοβολεί - αλλά περιγράφεται απο ένα νέφος πιθανότητας του οποίου η μορφή παραμένει σταθερή στο χρόνο( στάσιμη κατάσταση) και έτσι καμιά δυνατότητα ακτινοβολίας δεν υφίσταται.( Δέστε σχετική συζήτηση και στο βιβλλιο ΚΜ Λυκείου, σ. 138 )