E=mc2
Forum de discutii libere
Subiecte din
Stiinta - Filosofie-Religie
Prezentari de subiecte tangentiale
Paranormal - Astrologie - Minuni geografice
Sfaturi practice
Meditatii online pentru bacalaureat
Electrizarea corpurilor, cunoscuta inca din antichitate, este un proces prin care se transfera, prin frecare, electroni de la un corp la altul. Acest proces poate sa electrizeze picaturile de ulei in timp ce este privita la microscop. Poate fi folosit si pentru detectarea si masurarea intensitatii luminoase.
Efectul termoelectronic consta in emisia de electroni din corpurile incalzite la incandescenta. Fenomenul este prezent in toate becurile electrice cu incandescenta si este utilizat in tuburile electronice din aparatele de radio si T.V.
Radioactivitatea. Exista unele substante, denumite radioactive care emit radiatii invizibile, dar capabile sa innegreasca hartia fotografica sau sa ionizeze aerul prin care trece radiatia. S-a dovedit ca aceste radiatii nu sunt omogene fiind compuse din asa-numitele radiatii a,b si g. Cercetarile au dovedit ca radiatiile a sunt incarcate cu doua sarcini electrice elementare pozitive si ca au masa atomica 4,ceea ce le dezvaluie natura: ioni de heliu dublu ionizati. Radiatia ß este formata din electroni rapizi. Radiatia g nu este deviata de campurile electrice si magnetice; ea este neutra din punct de vedere electric si este de natura electromagnetica (ca si lumina).
In 1970, Luigi Galvani (1737-1798) a facut o observatie imtamplatoare pe care a publicat-o de-abia in 1791 in memoriul De viribus electricitatis in motu musculari.
"Dupa ce am disecat si preparat o broasca, am pus-o pe o masa pe care se gasea, la o oarecare distanta, o masina electrica. Din intamplare, unul dintre asistentii mei a atins cu varful scalpelului nervul crural intern al broastei: imediat muschii membrelor au fost agitati de convulsii violente." Unui alt asistent "i s-a parut ca a observat in acelasi moment cum din conductorul masinii a tasnit o scanteie. Eu eram ocupat atunci cu altceva, dar cand mi s-a atras atentia asupra acestui fapt, dorii mult sa incerc eu insumi experienta si sa-i descopar principalul ascuns."
Deci Galvani si-a dat seama imediat ca fusese o descoperire importanta. Descoperise un detector extrem de sensibil la curenti, sau la descarcari electrice, al caror studiu era inca defectuos; acest detector urma sa-i dezvaluie curand un mod de producere a electricitatii (in afara frecarii si a influenteielectrostatice, cunoascute pe atunci). El s-a apucat imediat sa varieze conditiile experimentale.
Intr-o zi bantuita de furtuna, el a constatat ca electricitatea atmosferica putea produce aceleasi efecte ca si masina sa. Pe vreme linistita nu a putut observa nici un fenomen, pana intr-o zi, cand, dupa ce fixase in maduva spinarii unei broaste un carlig de cupru, a inchis circuitul agatand carligul de un grilaj de fier: spasmele au aparut in aceeasi clipa.
La inceput, Galvani a atribuit aceste efecte, destul de usor de reprodus, variatiilor starii electrice a atmosferei "fiindca este destul de usor ca atunci cand facem experiente sa ne inselam si sa ne inchipuim ca vedem ceea ce dorim sa vedem."
"Am adus atunci animalul intr-o camera inchisa si l-am pus pe o placa de fier. Cand am atins placa cu carligul de cupru fixat in maduva spinarii, am observat aceleasi contractii spasmodice ca si mai inainte. Am incercat si cu alte metale si am obtinut acelasi rezultat, mai mult sau mai putin violent. Nu se producea nici un efect atunci cand se foloseau materiale neconductoare. Acest fapt, destul de surprinzator, m-a facut sa banuiesc ca electricitatea era inerenta animalului, banuiala care mi-a fost confirmata cand am observat ca un fel de circuit nervos foarte fin (asemanator cu circuitul electric al buteliei de Leyda) se inchide intre nervi si muschi atunci cand se produc contractiile."
Galvani s-a preocupat toata viata lui de teoria electricitatii animale si de comparatia cu butelia Leyda, nervul fiind armatura interna, iar muschiul armatura externa.
Pe vremea aceea, Alessandro Volta (1745-1827) era, inca din 1779, profesor la Universitatea din Palvia. El descoperise in 1771 electroforul, prima masina electrica cu influenta - mai comoda din multe puncte de vedere decat masinile cu frecare - care i-a dat posibilitatea atat lui, cat si contemporanilor lui, sa faca numeroase experiente noi. In 1781, Volta construise un electrometru sensibil cu fire de pai, care nu era decat o perfectionare a unui aparat al lui Dufay si care a fost transformat, la randul lui, in 1787, de Bennet, intr-un electrometru cu foite de aur. In 1782, dupa ce a subtiat la extrem lama izolanta a electroforului, transormand-o intr-un simplu strat de lac care acoperea o placa metalica, Volta si-a realizat "condensatorul" sau. Cuvantul - devenit clasic - ii aprtine lui, insa aparatul nu se deosebeste in principiu de placa de sticla a lui Franklin. Cu ajutorul acestui condensator asociat cu un electrometru, Volta urma sa puna mai tarziu in evidenta, in fine, eudiometrul, cu ajutorul caruia s-a facut sinteza apei prin scantei.
In 1792, Volta intelege importanta descoperirii lui Galvani, ii reface experientele si ii accepta teoria. Precizand observatiile facute in 1754 de elvetianul Sulzer, el observa, in 1793, ca daca se pune limba intre doua rondele metalice de natura diferita, legate printr-un fir metalic, se simte o senzatie acida sau alcalina (dupa ordinea celor doua metale) si ca senzatiile sunt aceleasi daca se pune limba pe un conductor care comunica cu polul negativ sau pozitiv al unei masini electrice. Aceste experiente foarte simple i-au permis sa schiteze o clasificare "electrica" a metalelor.
Toate acestea l-au determinat ca la sfarsitul anului 1793 sa respinga complet teoria "electricitatii animale" a lui Galvani. El demonstreaza ca muschii broastei nu se contracta daca "arcul" care inchide circuitul este construit dintr-un singur metal bine recopt.
Expresia cea mai clara a ideilor pe care le avea Volta, cu putin inainte de inventarea pilei, o gasim intr-o scrisoare adresata lui Green, scrisa in 1796:
"Atingerea diferitilor conductori, in special metalici..., pe care i-as numi conductori uscati, sau de prima categorie, cu conductorii umezi, sau de categoria a doua, provoaca fluidul electric si ii imprima un anumit impuls, sau o anumita incitare. N-am posibilitatea sa explic deocamdata cum de se-ntampla acest lucru, dar este de ajuns ca avem de-a face cu un fapt, si inca un fapt general. Aceasta incitare - fie ea ca o atractie, o repulsie sau un impuls oarecare - este variata si inegala atat in raport cu diferenta dintre metale, cat si cu diferitii conductori umezi... In felul acesta, ori de cate ori se asaza intr-un sir complet de conductori fie un conductor de a doua categorie intre cei doi conductori de categoria intai, diferiti intre ei, fie un conductor din prima categorie intre doi conductori din a doua categorie de asemenea diferiti intre ei, se stabileste - la dreapta sau la stanga, dupa forta predominanta - un curent electric sau o circulatie a acestui fluid, care nu inceteaza decat rupand sirul si care se restabileste imediat, de fiecare dat cand sirul este refacut."
Principiul nu putea fi degajat mai limpede, insa efectele observate continuau sa ramana reduse: muschii de broasca si senzatia gustului pe limba erau deocamdata detectorii cei mai folositi. In acelasi an insa, in 1796, Fabbroni din Florenta observa ca daca se scufunda in apa doua lame din metale diferite care se ating intre ele, atunci una din ele - zincul de exemplu - se oxideaza. El a inteles ca intre cele doua fenomene, electric si chimic, trebuia sa existe o legatura.
La inceputul anului 1800, Volta si-a inventat pila. Intensitatea fenomenelor observate devenea sperctaculoasa si urma sa atraga atentia lumii intregi. Prima publicare a descoperirii sale a fost facuta intr-o scrisoare adresata in martie 1800 lui Sir Joseph Bancks, presedintele lui Royal Society. Se stie ca aparatul lui era o pila din perechi de discuri zinc-cupru in contact direct, fiecare pereche fiind separata de urmatoarea prin carton umed.
Dispozitivul cu denumirea de LASER (obtinuta din reunirea imitialelor cuvintelor Light Amplification by Stimulated Emision of Radiation: amplificare de lumina prin emisie simulata de radiatie) este sursa care realizeaza emisia unei radiatii I.R. vizibile sau U.V. de cea mai mare monocromaticitate posibila.
Sa consideram o multime de atomi de sisteme cuantice care pentru simplificare, presupunem ca au doar doua nivele de energie. Toti atomii fiind identici, au aceeasi distanta intre cele doua nivele de energie (DE). Presupunem de asemenea pentru inceput ca toti atomii se gasesc in stare fundamentala. Inexistenta atomilor pe starea superioara face ca la o iradiere cu radiatia de rezonanata (perturbare) n=1/h*DE sa se petreaca numai tranzitii de jos in sus. Rezulta o absorbtie de energie, fasciculul ce strabate aceasta colectie de atomi va iesi atenuat. Daca am presupune ca am reusit sa ducem toti (sau cel putin majoritatea atomilor) pe nivelul superior, atunci radiatia incidenta, de frecventa de rezonanta, va determina tranzitii stimulate, de sus in jos. Va rezulta astfel un fascicul de radiatie mai intens decat cel incident. Obtinem astfel un fenomen de amplificare a radiatiei.
Problema cheie este deci realizarea situatiei in care in starea superioara sa se gaseasca un numar mai mare de atomi decat in starea inferioara. Aceasta corespunde unei situatii de neechilibru si deci nu poate sa persiste decat daca se consuma energie pentru mentinerea ei. Procesul prin care se realizeaza aceasta situatie de neechilibru (denumita si inversiune de populatie - inversiune a numarului de atomi, dintr-un ansamblu de atomi identici, care se gasesc intr-o stare determinata de energie) se numeste pompaj. Am putea compara procesul de pompaj cu procesul chimic dintr-o pila electrica, care mentine o stare de dezechilibru prin continua separare a purtatorilor de sarcina electrica din interiorul ei.
Dezvoltand analogia, putem spune ca mentinerea unei tensiuni constante la bornele pilei se realizeaza doar daca "viteza de separare" a purtatorilor din pila este mai mare ca viteza de revenire a lor prin circuitul exterior. La fel si aici, procesul de pompare va trebui sa fie mult mai intens decat cel de dezexcitare. Aceasta conditie se poate asigura daca unul dintre nivelele atomului (sa sistemului cuantic) este un nivel metastabil, care in consecinta determina o dezexcitare mai lenta (viata medie mai ridicata ca cea normala).
