V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
Elektromagnetické pole záření
Než začneme věnovat stavbě atomů jevům probíhajícím uvnitř, bude užitečné povědět pár slov o
jednom nejdůležitějších fenoménů přírodě elektromagnetickém působení elektromagnetickém
záření. Toto pole řídí Maxwellovými
rovnicemi elektromagnetického pole, které vznikly sloučením zobecněním všech zákonitostí
elektřiny magnetismu.RNDr.
Při pohybu nebo časových změnách magnetickém poli vzniká podle Faradayova
zákona elektromagnetické indukce pole elektrické.htm 58) [15. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika
individuálních částic vyúsťuje zákonitost pro statistický soubor těchto částic jako celek (nikoli pro
jeho jednotlivé prvky). Tato dialektická jednota
elektrického magnetického pole nachází své uplatnění koncepci elektromagnetického pole,
jehož speciálními projevy pole elektrické magnetické.cz/JadRadFyzika.
Maxwellovy rovnice" knihy "Gravitace, černé díry fyzika prostoročasu".µ .µ), kde elektrická permitivita magnetická permeabilita daného prostředí: E(x,y,z,t) f(t x/c) a
analogicky pro uvažujeme-li pro jednoduchost vlnění šířící směru osy Nejčastěji uvažuje
harmonická (sinusová resp.
Elektromagnetické vlny
Maxwellovy rovnice mají řadu pozoruhodných vlastností, pro nás zde však důležitá
následující zákonitost: Rozruch (změna) elektromagnetickém poli prostoru šíří
konečnou rychlostí rovnou rychlosti světla.: Podrobnosti teorii elektromagnetického pole lze nalézt např.
http://astronuklfyzika.5 "Elektromagnetické pole. Tyto aspekty kvantové fyziky budou stručně diskutovány níže ("Kvantová
povaha mikrosvěta"). Toto elektrické pole
působí silovými účinky q.∂2E/∂t2 ∂2B/∂x2 ∂2B/∂y2 ∂2B/∂z2 ε.10. Lorentzova síla působí kolmo směr pohybu náboje.µ .2008 12:13:16]
. Maxwellův posuvný proud).(B×v); tato tzv.
Každý elektrický náboj budí kolem sebe elektrické pole intenzitě úměrné (podle
Coulombova zákona) velikosti náboje nepřímo úměrné druhé mocnině vzdálenosti ro
. Jestliže se
náboj pohybuje (elektrický proud), budí kolem sebe kromě toho ještě pole magnetické intenzitě
B (zvané historických důvodů magnetická indukce), které vykazuje silové účinky každý elektrický náboj q
pohybující rychlostí q.(t x/c)) analogicky pro kde 2πf
je kruhová frekvence; vlnění totiž často vzniká důsledku periodických kmitavých pohybů elektrických nábojů (např. Jestliže elektrické náboje pohybují proměnnou
rychlostí (se zrychlením), vytvářejí kolem sebe časově proměnné elektromagnetické pole, což vede
ke vzniku elektromagnetických vln, které odpoutávají svého zdroje odnášejí sebou prostoru
část jeho energie. Sloučená nauka elektřině magnetismu, zahrnující dynamiku pohybů nábojů
a časové proměnnosti polí, nazývá elektrodynamika. Q/
r2, kde ro
je jednotkový vektor směřující náboje vyšetřovaného místa koeficient
vyjadřovaný soustavě jednotek pomocí permitivity vakua εo: 1/4πεo. tímto fenoménem jsou totiž úzce spojeny veškeré události atomech jejich jádrech.∂2B/∂t2 ,
což jsou vlnové rovnice popisující šíření časově proměnného elektrického magnetického pole prostoru rychlostí =
√(1/ε.
Níže, části "Atomová struktura hmoty" uvidíme, elektromagnetické síly mají určující význam
pro stavbu atomů pro jejich vlastnosti určující význam pro stavbu hmoty mikroskopické i
makroskopické úrovni, včetně všech jevů chemických. časové změny pole elektrického vyvolávají
zase pole magnetické (jako kdyby protékal tzv. §1. Spolu silnými interakcemi pak hrají elektrické
síly důležitou roli stavbě atomových jader (jak uvidíme části "Struktura atomového jádra").cos(ω.E každý jiný náboj který tohoto prostoru dostane. kosinusová) časová závislost: E(x,y,z,t) Eo.
Pozn.
Z Maxwellových rovnic lze vhodnou úpravou dojít dvěma parciálním diferenciálním rovnicím pro vektory :
∂2E/∂x2 ∂2E/∂y2 ∂2E/∂z2 ε
