//////

Miesięczne archiwum: Styczeń 2013

ŹRÓDŁO PROMIENIOWANIA

Ale, oddaleni od źródła promieniowania, znajdując się w ja­kimś obszarze przestrzeni je otaczającej, nie będziemy zainteresowani całkowitym tempem wysyłania przez nie promieniowania, lecz tą jego ilością, jaka do nas dochodzi. W tym przy­padku pożyteczną miarą jest ilość energii, któ­ra pada na metr kwadratowy w ciągu sekundy. Nazywamy ją natężeniem promieniowania i mierzymy w watach na metr kwadratowy (W/m2). Natężenie promieniowania słonecznego na granicy atmosfery ziemskiej wynosi 1,3 ki­lowata na metr kwadratowy (1,3 kW/m2). Na­tężenie potężnego impulsu laserowego może dochodzić do 1010 kW/m2. Natężenie jest naj­bardziej użyteczną miarą, lecz nie jedyną.

WSZYSTKIE FALE

Natężenie jest naj­bardziej użyteczną miarą, lecz nie jedyną. Cza­sami interesuje nas ilość energii aawartej w da­nej objętości promieniowania; używamy wtedy pojęcia gęstości energii — jest to jej ilość w metrze sześciennym strumienia promienio­wania w dowolnym momencie. Łatwo wykazać, że mnożąc gęstość energii przez prędkość fal promieniowania otrzymamy jego natężenie, wielkości te są więc ściśle związane. Skoro już jesteśmy przy falach, zwróćmy uwagę, że przenoszą one zarówno energię, jak i pęd. Każdy, kto został uderzony przez falę przy brzegu moi-za, wie, że fale niosą pęd. Wszystkie fale, jakakolwiek byłaby ich natura, niosą zarówno pęd, jak i energię.

CIŚNIENIE PROMIENIOWANIA

Odczuwamy to, gdy odbijają się od nas lub na nas gasną, jako wywieraną na nas przez nie siłę; w obu przypadkach jest ona tempem zmiany ich pę­du. Możemy wykorzystać to do mierzenia tem­pa przenoszenia pędu promieniowania przez określenie siły działającej na jednostkę po­wierzchni, czyli ciśnienia wywieranego na po­wierzchnię pochłaniającą. Mówimy wtedy o ciś­nieniu promieniowania. Ciśnienie wywierane przez światło słoneczne (fale świetlne) jest zni­kome, lecz w ogromnych masywnych gwiaz­dach może występować promieniowanie tak in­tensywne, że ciśnienie, jakie wywiera ono na elektrony i protony, z których gwiazda jest zbudowana, staje się główną ostoją przed jej grawitacyjnym skurczeniem się (tzw. kolap­sem grawitacyjnym).

DO OPISU FAL

Do opisu fal można bardzo łatwo zastosować dynamiczne pojęcie pędu i energii, lecz za­uważmy, jak odmienne z punktu widzenia dy­namiki jest zachowanie się fal . Wzrost pędu i energii kinetycznej .cząstki prowadzi zawsze do wzrostu jej prędkości. Wzrost pręd­kości jest bowiem sposobem przyswajania ener­gii przez cząstkę. Jeśli zaś chodzi o falę, jej prędkość nie zmienia się. Prędkość jej jest bo­wiem określona przez właściwości ośrodka, w którym rozchodzi się ta fala. Fala przyswaja energię bez wzrostu prędkości. Wzrasta jej amplituda, prędkość natomiast pozostaje stała.

ZACHOWANIE CZĄSTEK

Cząstki jednakże zaczynają zachowywać się z punktu widzenia dynamiki dość dziwnie, w sposób podobny raczej do fal, gdy ich pręd­kość zbliża się do prędkości światła. Jak wi­dzieliśmy w rozdziale poświęconym ruchowi,, gdy cząstki osiągają wysokie prędkości, zaczy­nają występować dziwne efekty. Jednym z nich jest to, że żadna siła nie jest zdolna nadać cząstce prędkości równej c, czyli prędkości światła w próżni. Elektron rozpędzany w akce­leratorze liniowym przez pole elektrostatyczne stałym potencjale z początku gwałtownie zwiększa prędkość, potem, w miarę jak jego prędkość zbliża się do c, coraz wolniej. Rzuca to niepokojące wyzwanie naszej koncepcji ener­gii potencjalnej.