WYKŁADY OTWARTE - ARCHIWUM FILMOWE


X EDYCJA 2010/2011 - WYKŁAD 67


MECHANIKA KWANTOWA
W KUCHNI, APTECE I SOLARIUM


prof. dr hab. Lidia Latanowicz,
dr hab. Jolanta Latosińska
12.01.2011

Czas trwania: 1h


wykład dostępny również na DVD

 
Streaming: M.Karlic, M.Światłowski - Pracownia Komputerowa Wydziału Fizyki UAM
Zapis filmowy: Pracowania Demonstracji i Popularyzacji Fizyki WF UAM
STRESZCZENIE

W mikroświecie, czyli świecie atomów i cząsteczek wszystkie rodzaje energii poza energia cieplną są skwantowane, czyli nieciągłe. Mówimy, że są dyskretne. Ma to swoje konsekwencje - energię mikroświata przedstawiamy w postaci "drabiny", w której "szczeble" stanowią poziomy energetyczne. Najważniejsze poziomy energii mikroświata to poziomy elektronowe, oscylacyjne i rotacyjne. Odległości pomiędzy tymi poziomami w przypadku poziomów elektronowych są rzędu elektronowoltów ( Eel ~ eV), poziomów oscylacyjnych są stukrotnie mniejsze niż elektronowych ( Eosc~ 10-2 eV), a w przypadku poziomów rotacyjnych tysiąc razy mniejsze niż oscylacyjnych ( Erot ~ 10-5 eV). Na falę elektromagnetyczną, której źródłem jest np. Słońce musimy patrzeć poprzez kwanty energii h?=hc/?, gdzie h jest częstością, c - prędkością a ? długością fali elektromagnetycznej. W zależności od rodzaju fali kwanty są różnej wielkości. Molekuły mogą przeskakiwać na wyższe poziomy energii w "drabinie", jeżeli zaabsorbują kwant energii czyli po prostu pokonają kolejny "szczebel" drabiny. Żeby to jednak mogło nastapić, kwant musi być odpowiedniej wielkości - musi pasować do odległości pomiędzy danymi poziomami energii. I tak kwanty energii ultrafioletu (UV) pasują do odległości Eel, kwanty podczerwieni (IR) pasują do Eosc a kwanty mikrofal (MW) do Erot. Molekuły nie pozostają na wyższych poziomach, lecz powracają do stanu równowagi termodynamicznej albo na sposób promienisty - wyemitowując kwant energii albo na sposób bezpromienisty zwany relaksacyjnym - oddając energie wzbudzenia na ciepło. Prawo Einsteina mówi ze prawdopodobieństwo emisji małych kwantów energii równa się zeru.
Fizyka fizyką, ale jakie są tego konsekwencje dla każdego z nas? Dlaczego kwanty promieniowania IR oraz MW ulegają łatwo zamianie na energię cieplną, a kwanty UV zabijają muchy i powodują opaleniznę u człowieka? Dlaczego mówi się, że UV produkuje wolne rodniki. Dlaczego ogrzewanie za pomocą promienników podczerwieni i kuchenek mikrofalowych tak drastycznie się różni? Wiemy przecież, że mikrofale grzeją w całej objętości a podczerwień tylko grilluje powierzchnię.
W takim razie, dlaczego talerz w mikrofalówce musi się obracać, a mikrofalówka musi (bezwzględnie musi) mieć metalową siatkę w drzwiach? Ponadto chcemy wyjaśnić mechanizm przenoszenia energii przez leki fotouczulające (działające na człowieka jak chlorofil na rośliny). Jak to się dzieje, że niektóre leki, kosmetyki i rośliny są anteną wyłapującą promieniowanie słoneczne? Dlaczego niektóre lekarstwa koniecznie trzeba przechowywać nie tylko w chłodnym, ale i ciemnym miejscu? Czyli reasumując - chcemy pokazać, na czym polega praca kwantów promieniowania elektromagnetycznego w kuchni, aptece i solarium.

O WYKŁADOWCY

Lidia LATANOWICZ jest fizykiem, profesorem zwyczajnym Uniwersytetu Zielonogórskiego. Przedmiotem jej zainteresowań naukowych są badania struktury i dynamiki molekularnej fazy skondensowanej z wykorzystaniem nowoczesnych metod magnetycznego rezonansu jądrowego. Jest autorem i współautorem 37 prac w czasopismach w języku angielskim (w tym 23 prace w czasopismach filadelfijskich) oraz 30 prac w języku polskim. Jej prace maja ponad 100 cytowań wg. Science Citation Index. Odbywała staże naukowe przez dwa lata w University of Florida, Gainesville, USA, oraz przez pół roku w Freie Univlata w University of Florida, Gainesville, USA, oraz przez pół roku w Freie Universität Berlin, Niemcy. Czterokrotnie była wizytującym profesorem w University of South Africa, Pretoria, RPA.


Zdjęcia: K. Fryś, M. Nowak, M. Wachowicz.
Transmisja on-line: Pracownia Demonstracji i Popularyzacji Fizyki Wydziału Fizyki UAM, PK WF UAM, PCSS, CIM. Streaming: M. Karlic, M. Światłowski.
Copyright 2003-2013 J. Latosińska, M. Latosińska