F4110 Kvantová fyzika atomárních soustav letní semestr 2007 - 2008 Přednášející Bedřich Velický ÚTFA (prozatím) velicky@karlov.mff.cuni.cz Rozvrh (oficiální) St 13:00--14:50 F3 přednáška St 15:00--15:50 F3 cvičení Rozvrh (můj návrh) St 13:00--13:50 F3 cvičení St 14:00--15:40 F3 přednáška Požadavky 1. aktivní účast na cvičení 2. písemný test na konci semestru 3. ústní zkouška podle seznamu otázek vydaných na konci semestru F4110 Kvantová fyzika atomárních soustav letní semestr 2007 – 2008 PLÁNOVANÉ PŘEDNÁŠKY I. Tepelné fluktuace: Brownův pohyb KOTLÁŘSKÁ 27. ÚNORA 2008 Úvodem • Dnes: Důležitá otázka bez Planckovy konstanty • Přímé pozorování molekulárního chaosu •Jedna třetina Einsteinova zázračného roku 1905 • Odvoláme se na kinetickou teorii ideálního plynu a zobecníme trochu • Ne jen rovnovážné vlastnosti, ale také jejich fluktuace a stochastická dynamika Makrosvět, mesosvět, mikrosvět Na přelomu 19. a 20 století bylo ještě běžné mluvit o „atomové hypotéze“ Atomy a molekuly platily za nepozorovatelné. Teprve začátkem 20. století bylo toto cliché prolomeno několika experimenty s mesoskopickými objekty. Ty vedly k Nobelovým cenám. Logaritmická škála velikosti objektů Logaritmická škála velikosti objektů Logaritmická škála velikosti objektů Logaritmická škála velikosti objektů Logaritmická škála velikosti objektů Logaritmická škála velikosti objektů Logaritmická škála velikosti objektů Vidět atomy – dnešní možnosti Vidět atomy – dnešní možnosti Vidět atomy – dnešní možnosti Vidět atomy – dnešní možnosti Představa klasické fysiky o hierarchii měřítek Obraz "moderní " fysiky je jiný Obraz "moderní " fysiky je jiný Obraz "moderní " fysiky je jiný Souběh stupnic Mesoskopický objekt -- prostředník Mesoskopický objekt -- prostředník Mesoskopický objekt -- prostředník Mesoskopický objekt -- prostředník Koloidy a jejich kinetika Koloidní částice mají často správnou velikost, aby stály právě na pomezí makrosvěta a mikrosvěta Co jsou koloidy Co jsou koloidy Co jsou koloidy Co jsou koloidy Barometrická formule Barometrická formule Barometrická formule Barometrická formule Barometrická formule Barometrická formule – jiné použití Brownův pohyb Jev, který byl pokládán spíše za kuriositu, ale který byl nakonec jedním z pilířů "nové" fysiky před 100 lety Brownův pohyb Brownův pohyb Brownův pohyb Brownův pohyb Robert Brown (1773 – 1858) Robert Brown (1773 – 1858) Brownův pohyb Einsteinova práce o Brownově pohybu Nyní společně prostudujeme podrobnosti Einsteinovy úvahy o podstatě Brownova pohybu od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi K obsahu Einsteinovy práce K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: evoluce Brownovy částice K obsahu Einsteinovy práce: evoluce Brownovy částice K obsahu Einsteinovy práce: evoluce Brownovy částice Perrinovy pokusy Obecnější pohled na termické fluktuace Termické fluktuace jsou universální. Má proto smysl podívat se na ně z obecného hlediska. Obecný nástroj při této práci je ekvipartiční zákon. Pak (příště) se zaměříme na Kapplerův pokus. Ten začal éru studia vlivu termických fluktuaci na přesnost mechanismů a měřicích přístrojů. Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Tři příklady mesoskopických systémů Tři příklady mesoskopických systémů Tři příklady mesoskopických systémů Termostat z ideálního plynu Termostat z ideálního plynu Termostat z ideálního plynu Termostat z ideálního plynu Termostat v rovnováze Systém v rovnováze s termostatem Systém v rovnováze s termostatem Ekvipartiční teorém Ekvipartiční teorém Ekvipartiční teorém Kapplerův experiment The end