O stronie
EN
Radiometr Crookesa
William Crookes, angielski fizyk i chemik, w 1873 roku skonstruował radiometr - przyrząd przy pomocy którego, chciał unaocznić istnienie ciśnienia światła. Powodzenie tego eksperymentu byłoby potwierdzeniem teoretycznych przewidywań tego zjawiska wysuwanych przez Jamesa Clerka Maxwella.

Radiometr Crookesa składa się z przezroczystej bańki szklanej szczelnie zamkniętej i zawierającej powietrze o obniżonym ciśnieniu. Wydłużona część bańki osadzona jest w trzonie podstawy. Wewnątrz, na pionowej osi w postaci ostrza igły wtopionej w szklany słupek, osadzony jest ruchomo delikatny wiatraczek, którego cztery skrzydełka charakteryzują się tym, że każde odpowiednio po jednej stronie jest połyskliwe, a po drugiej matowe czarne.

Było wiadomo, że jeśli światło wywiera ciśnienie to będzie ono bardzo małe i aby po oświetleniu wiatraczek mógł zacząć się obracać to musi być lekki i mieć możliwość swobodnego ruchu, w tym znajdować się w otoczeniu o nikłym oporze powierza. Teoretycznie powodem obrotów miałby być moment siły wynikający z różnicy ciśnień światła, które odbija się od skrzydełka ustawionego powierzchnią połyskliwą w stronę źródła światła, a jest pochłaniane przy padaniu na jego część matową. I rzeczywiście, po zbliżeniu lampki i oświetleniu radiometru wiatraczek zaczyna się kręcić. Czy W. Crookes i J.C. Maxwell mogli obwieścić sukces? Okazało się, że musieli jednak zachować wstrzemięźliwość ponieważ po dokładniejszym przyjrzeniu się działającemu radiometrowi, wiatraczek obraca się w kierunku przeciwnym niż by to miało wynikać z działania ciśnienia światła. To czarne matowe skrzydełko wiatraczka odsuwa się od źródła światła, a nie to połyskujące. Co więcej, przy wyższej próżni w bańce radiometru wiatraczek obraca się słabiej. Wyższa próżnia to praktycznie zerowy opór powietrza, więc światło wywierając ciśnienie powinno mieć wówczas łatwiej rozpędzić wiatraczek. Wyraźnie coś się nie zgadzało. W tej sytuacji zasada działania radiometru Crookesa musiała być zweryfikowana.

Dziś wiemy, że światło rzeczywiście wywiera ciśnienie, jednak z uwagi na fakty wyżej wymienione stwierdzamy, że w przypadku radiometru Crookesa nie jest ono przyczyną jego działania. Ciśnienie światła jest na tyle małe w tym przypadku, że jest zdominowane przez inne zjawisko. Pogorszenie działania radiometru przy zbyt niskim ciśnieniu gazu wewnątrz bańki świadczy o tym, że we wprawianiu w ruch wiatraczka biorą udział cząsteczki gazu. Przy czym, przy zbyt dużej ich ilości przyrząd też przestaje działać, tym razem w wyniku dużych oporów powietrza. Jeśli radiometr nie jest oświetlany lampką, cząsteczki w bańce poruszają się w sposób chaotyczny i wiatraczek nie porusza się. W sytuacji zbliżenia do niego lampki żarowej (bądź np. ogrzania go suszarką do włosów - wtedy też działa) powierzchnia połyskująca nagrzewa się mniej, a matowa bardziej - wywołany tą różnicą temperatur ruch cząsteczek gazu, pociąga za sobą ruch wiatraczka.

Wyjaśnienie działania radiometru Crookesa okazało się zadaniem bardziej wymagającym niż wydawało się to na początku. Przede wszystkim znaczącym rozumowaniem jest tutaj to jakie zaproponował irlandzki inżynier Osborne Reynolds. Również Albert Einstein pochylił się nad tym zagadnieniem. Radiometr Crookesa w szkolnej pracowni fizycznej służy przede wszystkim do demonstracji zamiany energii cieplnej na energię kinetyczną. Ze względu na swoją bogatą i pouczającą historię może być też przykładem tego, jak kształtuje się wiedza naukowa.

Powrót

 

Galeria powstaje przy użyciu:

Canon EOS 40D
Canon EOS 40D
Canon EOS 40D
Canon EOS 40D
Kodak EasyShare Z950
Kodak EasyShare Z950
Gimp
Gimp
* - jeśli w galerii pojawią się zdjęcia wykonane innym sprzętem zostanie to zaznaczone (patrz również dane EXIF)
Copyright © 2015-2025 obrazFizyki.pl.
Wszelkie prawa zastrzeżone.
Ta strona używa plików cookies. kontakt@obrazFizyki.pl