Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

2005 Światowy Rok Fizyki Rok 1905 - Jan Pluta, UTW, 15.10.2007 przełom w historii fizyki.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "2005 Światowy Rok Fizyki Rok 1905 - Jan Pluta, UTW, 15.10.2007 przełom w historii fizyki."— Zapis prezentacji:

1

2 2005 Światowy Rok Fizyki Rok Jan Pluta, UTW, przełom w historii fizyki

3 zmieniły zasadniczo nasze rozumienie praw przyrody, zrewolucjonizowały rozwój fizyki i techniki w XX wieku: stały się podstawą nowych odkryć i wynalazków, stały się podstawą konstrukcji nowych urządzeń technicznych, inspirują nas obecnie (po 100 latach) do nowych poszukiwań. W 1905 roku Albert Einstein opublikował 5 prac, które:

4 Rozpoczynamy wykład.

5 Wykładowca: Prof. dr hab. Jan Pluta Wydział Fizyki PW, Zakład Fizyki Jądrowej Gmach Fizyki, pok. 117c (wejście przez pok. 115) Tel: , sekretariat: www: wersja polska wykłady UTW

6 Literatura: 1.A.Einstein, 5 prac, które zmieniły oblicze fizyki, Wyd. UW, Warszawa 2.M. Skłodowska-Curie, Autobiografia i wspomnienie o Piotrze Curie, Dom Wyd.- promocyjny GAL, Warszawa, 2004, 3. A.K. Wróblewski, Historia Fizyki, PWN, Warszawa, 2006, oraz zawarte tam referencje

7 Plan wykładu: 1.Fizyka przełomu wieków: XIX i XX 2.5 prac, które zmieniły oblicze fizyki 3.Rozwój fizyki w XX wieku 4.Fizyka współczesna

8 Mechanika – równania Newtona Elektromagnetyzm – równania Maxwella Powszechna opinia – fizyka jest nauką zamkniętą tj. opisuje poprawnie prawa przyrody i nie ma potrzeby jej dalej rozwijać. Fizyka końca XIX wieku.

9 Co już wiedziano? Mechanika – równania Newtona Wzór ten opisuje wszelkie ruchy obiektów makroskopowych od piłki na boisku po rakietę w kosmosie. (ale dla prędkości znacznie mniejszych od prędkości światła)

10 Co już wiedziano? Elektromagnetyzm – równania Maxwella Biblioteka Uniwersytetu Warszawskiego przy ul. Dobrej To z tych równań wynika możliwość generacji i rozprzestrzeniania się fal elektromagnetycznych To dzięki sformułowaniu tych równań przez Maxwella korzystamy z radia, telewizji, telefonów komórkowych, itd.

11 ...niektóre nieistotne cienie: 1.promieniowanie ciała doskonale czarnego – katastrofa nadfioletu - Rayleihg-Jeans, 2. eter i prędkość światła – doświadczenie Michelsona-Morleya, 3.nowy rodzaj promieniowania – H. Bequerell, M. & P. Curie.

12 1896 – Henri Becquerel – badając zjawiska luminescencji dokonuje (przez przypadek) odkrycia nieznanego promieniowania emitowanego samoistnie przez związki uranu.

13 Odkrycie nowych pierwiastków promieniotwórczych: Polonu i Radu w 1898 roku: Maria Skłodowska-Curie i Piotr Curie Maria Skłodowska- Curie, Auto- biografia

14 Albert Einstein (1879 – 1955) W 1905 r. ma 26 lat i jest pracownikiem urzędu patentowego w Bernie.

15 1.Nowa metoda wyznaczania rozmiarów molekuł 2.O ruchu cząsteczek zawieszonych w cieczach w spoczynku, wynikającym z molekularno-kinetycznej teorii ciepła 3.O elektrodynamice ciał w ruchu 4.Czy bezwładność ciała zależy od zawartej w nim energii? 5.O heurystycznym punkcie widzenia w sprawie emisji i przemiany światła Pięć prac Einsteina opublikowanych w 1905 roku ruchy Browna szczególna teoria względności kwantowa natura światła

16 Ruchy Browna Botanik Robert Brown zaobserwował w 1827 roku, że ziarna pyłku roślin w kropli wody oglądanej pod mikroskopem poruszają się chaotycznie. (Do identycznych wyników doszedł w 1906 roku, niezależnie od Einsteina, polski fizyk Marian Smoluchowski.) W 1905 roku Albert Einstein pokazał, że przypadkowe błądzenie drobin jest wywołane bombardowaniem ich przez cząsteczki wody; wyprowadził też podstawowe wzory matematyczne opisujące ruchy Browna.

17 O elektrodynamice ciał w ruchu Należy raczej sądzić, że te same prawa elektrodynamiki i optyki pozostają słuszne we wszystkich układach współrzędnych, w których spełnione są równania mechaniki.... Tę hipotezę (będziemy ją dalej nazywać zasadą względności) podniesiemy tutaj do rangi postulatu i wprowadzimy jeszcze jeden postulat, tylko pozornie sprzeczny z pierwszym, który stwierdza, że światło zawsze rozchodzi się w próżni z określoną prędkością V i nie zależy ona od ruchu ciała emitującego światło. Prędkość światła w prózni: c= m/s km/s

18 Konsekwencje skończonej prędkości światła Nadajnik, N znajdujący się na środku platformy P emituje błyski światła we wszystkich kierunkach. Na obu końcach platformy ustawione są układy pomiarowe (odbiorniki: O 1 i O 2 ), które rejestrują czas nadejścia do nich sygnału świetlnego. Platforma porusza się względem nieruchomej stacji S. Rozpatrujemy czas rejestracji sygnału przez oba odbiorniki. (Pamiętamy, że prędkość światła jest taka sama we wszystkich kierunkach i równa jest c zarówno w układzie platformy, jak i w układzie stacji.) Obserwator na platformie: Oba odbiorniki zarejestrują sygnał równocześnie. Wnioski: 1. Czas biegnie różnie w różnych układach odniesienia. 2. Równoczesność zdarzeń jest pojęciem względnym. Obserwator na stacji: Odbiornik O 1 zarejestrują sygnał wcześniej.

19 Paradoks bliźniąt Często omawianym przykładem tego, że czas biegnie różnie w układach odniesienia będących w ruchu względem siebie jest tzw. paradoks bliźniąt. Kiedy jeden z dwóch bliźniaków wyrusza w podróż kosmiczna, to po powrocie zastanie swego brata starszego niż on sam. Istotą różnicy pomiędzy nimi nie jest w tym przypadku sam ruch względny, ale fakt, że bliźniak odbywający podróż - zawraca, przez co zmienia układ odniesienia, zaś ten pozostający na Ziemi jest przez cały czas w tym samym układzie. Przykład ten rozważany jest szczegółowo w podreczniku A.K.Wróblewski, J.A.Zakrzewski Wstęp do fizyki, PWN, W-wa,1984 Tom I, str Jest tam też bardzo poglądowo ilustrowany serią rysunków w wykonaniu Z. Jujki.

20 Przestrzeń i czas są częściami jednej całości, czasoprzestrzeni Einstein Istnieje absolutna przestrzeń i absolutny czas. Odległość: Absolutny, rzeczywisty lub matematyczny czas, sam z siebie, na mocy swej wewnętrznej natury, płynie równomiernie, jednostajnie, bez odniesienia do czegoś zewnętrznego. Interwał: Newton

21 Stożek Minkowskiego. Cała przeszłość i przyszłość zdarzenia O mieści się w obrębie stożka.

22 Czy bezwładność ciała zależy od zawartej w nim energii? Masa ciała stanowi miarę zawartej w nim energii.

23 O heurystycznym punkcie widzenia w sprawie emisji i przemiany światła...kwant światła przekazuje całą swą energię pojedynczemu elektronowi.

24 Fizyka klasyczna Wzrost natężenie światła powinien spowodować zwiększenie energii emitowanych z katody elektronów. A. Einstein Wzrost natężenie światła powoduje zwiększenie liczby emitowanych z katody elektronów. A. Einstein Zwiększenie energii emitowanych z katody elektronów można uzyskać poprzez zmianę barwy padającego światła z czerwonego na niebieskie A. Einstein Nagroda Nobla z fizyki W 1921 roku

25 Trwał wiek XX !

26 Albert Einstein stał się symbolem - ale oni wszyscy współtworzyli fizykę 20-go wieku

27 Seated (L-R): Walther Nernst, Marcel Brillouin, Ernest Solvay, Hendrik Lorentz, Emil Warburg, Jean Baptiste Perrin, Wilhelm Wien, Marie Curie, and Henri Poincaré.Walther NernstMarcel BrillouinErnest SolvayHendrik LorentzEmil WarburgJean Baptiste PerrinWilhelm Wien Marie CurieHenri Poincaré Standing (L-R): Robert Goldschmidt, Max Planck, Heinrich Rubens, Arnold Sommerfeld, Frederick Lindemann, Maurice de Broglie, Martin Knudsen, Friedrich Hasenöhrl, Georges Hostelet, Edouard Herzen, James Hopwood Jeans, Ernest Rutherford, Heike Kamerlingh Onnes, Albert Einstein, and Paul Langevin.Robert GoldschmidtMax PlanckHeinrich RubensArnold SommerfeldFrederick LindemannMaurice de Broglie Martin KnudsenFriedrich HasenöhrlGeorges HosteletEdouard HerzenJames Hopwood JeansErnest RutherfordHeike Kamerlingh OnnesAlbert EinsteinPaul Langevin Photograph of participants of the first Solvay Conference, from 1911.

28 Spotkanie Tytanów

29 Niektóre ważniejsze daty w ciągu 100 lat 1895 – W. Roentgen - odkrycie promieni X (promieniowania rentgenowskiego) 1896 – H. Becquerel – odkrycie nieznanego promieniowania 1898 – Maria Skłodowska-Curie i Pierre Curie – odkrycie nowych pierwiastków promieniotwórczych: Polonu i Radu 1900 – Max Planck – kwantowe objaśnienie widma ciała doskonale czarnego 1905 – Albert Einstein – sformułowanie szczególnej teorii względności 1811 – Ernest Rurherford – stwierdzenie istnienia jądra atomowego 1913 – Niels Bohr – sformułowanie modelu atomu 1926 – Erwin Schrodinger – sformułowanie podstawowego równania mechaniki kwantowej 1928 – Paul Dirac – sformułowanie relatywistycznego równania falowego - odkrycie - antymaterii 1932 – James Chadwick – odkrycie neutronu C.D. Anderson – odkrycie pozytonu 1934 – Irena i Frederic Joliot-Curie – Odkrycie sztucznej promieniotwórczości 1942 – Enrico Fermi – wyzwolenie reakcji łańcuchowej – pierwszy reaktor jądrowy 1945 – zrzucenie bomby jądrowej na Hiroshimę i Nagassaki 1954 – budowa pierwszej elektrowni jądrowej (Obninsk, ZSRR) 1964 – Gell-Mann, Zweig - hipoteza istnienia kwarków 1986 – awaria elektrowni w Czarnobylu

30 lat później

31 Ruchy... zapadki Browna Zasada: asymetryczne przeszkody nadają bezładnym ruchom określony kierunek. Sortowanie wirusów Ciecz przepływa przez kanał z zapadkami. Mniejsze cząsteczki ulegają większym przemieszczeniom niż duże. Wirusy odkładają się posortowane według rozmiarów w dolnej części aparatu.

32 Zapadki Browna w zastosowaniu do oczyszczania wody Asymetryczne kanaliki Zanieczyszczenia odbijane od ścianek kanalików gromadzą się z jednej strony.

33

34 Fotopowielacz – licznik fotonów Zasada działaniaZastosowania – detektory promieniowania Efekt fotoelektryczny

35 Efekt fotoelektryczny – przykłady zastosowania wyłączniki światła o zmroku, czujniki w windach i innych podobnych urządzeniach, regulacja gęstości tonera w drukarkach, określenie czasu naświetlania w aparatach fotogr. alkomaty – zmiana barwy gazu testowego przetwarzanie światła w noktowizorach...i wiele, wiele innych kwantowe własności promieniowania - lasery

36 SPINTRONIKA – elektronika przyszłości Świat Nauki, 10(158), 2004

37 Kondensat Bosego-Einsteina Interferometr atomowy może mierzyć niewielkie zmiany natężenia i kierunku pola grawitacyjnego. W temperaturze bliskiej zera bezwzględnego grupa atomów zachowuje się w sposób całkowicie zgodny,podobnie jak fotony w wiązce laserowej..może ujawniać obiekty ukryte pod ziemią: obszary roponośne, rudy metali, jaskinie, bunkry, tunele.

38 Energia jądrowa 1000 ton węgla1 kg uranu

39 Fuzja termojądrowa

40 Wystawa na Wydziale Fizyki PW w maju 2004 r. Energia gwiazd – energia dla naszej planety

41 ...a co dalej?

42 Jakie są elementarne składniki materii – jakie są ich własności? ~10 -1 m ~ m ~ m ? Początek XX-go wieku Początek XXI-go wieku

43 Nukleon (hadron) Materia hadronowa Materia (plazma) kwarkowo-gluonowa confinement de-confinement Uwięzienie kwarków w hadronach

44 Dwa scenariusze

45 UrQMD – Ultra-relativistic Quantum-Molecular Dynamics

46

47 Brookhaven National Laboratory, Long Island, (New York) USA R H I C Relativistic Heavy Ion Collider

48 RHIC - Relativistic Heavy Ion Collider (Zderzacz Relatywistycznych Ciężkich Jonów)

49 Rezultat zderzenia jąder złota ( 197 Au+ 197 Au) przy energii w CMS: 200 GeV na nukleon, BNL, eksperyment STAR E=mc

50 CERN LHC

51 CERN - podziemny tunel LHC

52 LHC, Large Hadron Collider - Wielki Zderzacz Hadronów

53 A Large Ion Collider Experiment - ALICE

54 Montaż detektora ALICE

55 Co jest celem tych badań?

56 ...poznać strukturę materii ~10 -1 m ~ m ~ m Materia jądrowa Materia atomowa ?

57 10 –6 s 10 –4 s 3 min 1.5 *10 9 lat Plazma K-G NukleonyJądra Atomy Dzisiaj Przyroda Experyment Wielki Wybuch cofnąć bieg czasu...

58 zrozumieć ewolucję Wszechświata

59 A gdzie Polacy? A gdzie Politechnika Warszawska?

60 Leopold Infeld – profesor UW - współpracownik Alberta Einsteina

61 List Alberta Einsteina do Profesora Fizyki Politechniki Warszawskiej Mieczysława Wofkego. List dotyczy odwzorowań optycznych.

62 Praca doktorska profesora Wydziału Fizyki PW Włodzimierza Zycha poświęcona pomiarom masy elektronów w funkcji ich energii...z podręcznika: A.K.Wróblewski, J.A. Zakrzewski Wstęp do Fizyki

63 To było dawniej, a czy jesteśmy teraz obecni w tym świecie?

64 CERN - przed wejściem głównym – flagi państw - członków CERN-u Tak, jesteśmy – jako kraj

65 ... jako Uczelnia Prezentacja współpracy STAR na konferencji Quark Matter w Budapeszcie 4-9 sierpień 2005r.

66 ...jako ludzie Hanna Gos, doktorantka Wydziału Fizyki PW referuje wyniki swych prac W Brookhaven National Laboratory

67 ...jako ludzie Dr Radomir Kupczak (elektronik) Michał Olędzki (student fizyki) Prof. Władysław Trzaska (fizyk) CERN w tle – detektor ALICE w fazie konstrukcji

68

69 Podsumowanie

70 69 Czym jest fizyka we współczesnym świecie Fizyka zajmuje się badaniem materii oraz zjawisk zachodzących w przyrodzie. Za najważniejsze można uznać te prawa, których zasięg w świecie jest największy, które muszą być najściślej przestrzegane. Wiemy, że prawa i zasady formułują też organizacje międzynarodowe i rządowe, prawnicy, politycy, ekonomiści... Źródłem informacji w fizyce są obserwacje i pomiary. Na ich podstawie fizycy formułują prawa i zasady opisujące przebieg zjawisk i związki pomiędzy mierzonymi wielkościami. Galileusz Newton

71 70 Zauważmy następujące relacje: Prawom ruchu drogowego podlegają wszyscy kierowcy. Bywa jednak, że któryś z kierowców praw tych nie przestrzega. Prawu karnemu podlegają wszyscy przestępcy. Niekiedy jednak przestępcy udaje się uniknąć wymiaru sprawiedliwości. Prawom fizyki podlegamy wszyscy - zarówno my sami, jak i cała przyroda. Praw tych nie da się nie przestrzegać, ani uniknąć. Zmiany systemów ekonomicznych i społecznych nie mają na nie żadnego wpływu.

72 71 Podsumowanie (w ujęciu studentów Wydziału Fizyki PW) Dziękuję za uwagę, Jan Pluta


Pobierz ppt "2005 Światowy Rok Fizyki Rok 1905 - Jan Pluta, UTW, 15.10.2007 przełom w historii fizyki."

Podobne prezentacje


Reklamy Google