Crookesův radiometr

Obr. 1: Crookesův radiometr

Tento demonstrační experiment slouží k ukázce principu a funkce Crookesova radiometru. Zařízení se skládá z baňky, z které byl částečně odčerpán vzduch a ze soustavy velmi lehkých otáčejících se lopatek. Jedna strana lopatky je vždy černá, druhá bílá (viz obr. 1). Je-li radiometr osvícen, dojde k roztočení lopatek. Rychlost rotace je tím větší, čím je intenzita použitého světla větší.

Tento experiment byl měl sloužit také k tomu, aby si studenti ujasnili, že je velmi důležité zvážit, co vlastně daný přístroj měří. Teprve přesná matematicko-fyzikální analýza principu funkce měřidla umožňuje jeho validní použití.Mezi vědci 19. století dlouho převládal názor, že důvodem rotace lopatek je tlak světla. Později byl tento názor vyvrácen nejen teoretickou analýzou, ale také experimentálně. Vyčerpáme-li totiž baňku na velmi vysoké vakuum, lopatky se při dopadu světla neroztočí. Skutečnou podstatou funkce radiometru je tepelný pohyb molekul plynu. Začerněná strana lopatek absorbuje více tepla a dochází kolem ní k ohřevu molekul zbytkového plynu. Naopak bílá strana lopatek absorbuje minimálně a plyn kolem ní se ohřívá málo. Ohřáté (teplejší) molekuly se pohybují výrazně rychleji a více narážejí do lopatek radiometru a tím způsobují jejich pohyb.

Kontrolní otázky:

 1. Jak závisí rychlost pohybu molekul ideálního plynu na teplotě? Dá se v případě radiometru o zbytkovém plynu mluvit jako o ideálním plynu?

2. Pokuste se řádově odhadnout skutečný tlak záření na lopatku radiometru a proveďte diskuzi, zda by tento tlak mohl být využit pro konstrukci „skutečného radiometru“, který by měřil tlak dopadajícího záření.

1. Popis

Obr. 1: Crookesův radiometr

Tento demonstrační experiment slouží k ukázce principu a funkce Crookesova radiometru. Zařízení se skládá z baňky, z které byl částečně odčerpán vzduch a ze soustavy velmi lehkých otáčejících se lopatek. Jedna strana lopatky je vždy černá, druhá bílá (viz obr. 1). Je-li radiometr osvícen, dojde k roztočení lopatek. Rychlost rotace je tím větší, čím je intenzita použitého světla větší.

Tento experiment byl měl sloužit také k tomu, aby si studenti ujasnili, že je velmi důležité zvážit, co vlastně daný přístroj měří. Teprve přesná matematicko-fyzikální analýza principu funkce měřidla umožňuje jeho validní použití.Mezi vědci 19. století dlouho převládal názor, že důvodem rotace lopatek je tlak světla. Později byl tento názor vyvrácen nejen teoretickou analýzou, ale také experimentálně. Vyčerpáme-li totiž baňku na velmi vysoké vakuum, lopatky se při dopadu světla neroztočí. Skutečnou podstatou funkce radiometru je tepelný pohyb molekul plynu. Začerněná strana lopatek absorbuje více tepla a dochází kolem ní k ohřevu molekul zbytkového plynu. Naopak bílá strana lopatek absorbuje minimálně a plyn kolem ní se ohřívá málo. Ohřáté (teplejší) molekuly se pohybují výrazně rychleji a více narážejí do lopatek radiometru a tím způsobují jejich pohyb.

Kontrolní otázky:

 

1. Jak závisí rychlost pohybu molekul ideálního plynu na teplotě? Dá se v případě radiometru o zbytkovém plynu mluvit jako o ideálním plynu?

2. Pokuste se řádově odhadnout skutečný tlak záření na lopatku radiometru a proveďte diskuzi, zda by tento tlak mohl být využit pro konstrukci „skutečného radiometru“, který by měřil tlak dopadajícího záření.