Χ. ΓκοτζαρίδηςΣχ. Σύμβουλος ΠΕ4

Πηγή φωτός (φωτονίων)

Ανιχνευτής

Μια καθημερινή εμπειρία σκέδασης

Για να “δούμε” τη γατούλα, πρέπει να αναλύσουμε τα δεδομένα που ανιχνεύει-

μετράει το μάτι μας με φορέα της πληροφορίας το ορατό φως και εργαλείο

μέτρησης ανάλυσης αξιολόγησης τον εγκέφαλό μας.

Αυτά όμως τα κύτταρα της γατούλας δεν μπορούμε να τα δούμε όσο και να τα χρωματίσουμε.

Και τι κάνουμε γι αυτό;Και τι κάνουμε γι αυτό;

Χρησιμοποιούμε το μικροσκόπιο για να «μεγαλώνει» τα

κύτταρα και να τα βλέπουμε.

Τα οπτικά μικροσκόπια συνδυάζουν διαφόρων ειδών φακούς για μεγέθυνση, αποτελώντας

ουσιαστικά άμεση εξέλιξη των μεγεθυντικών φακών.

Τα οπτικά μικροσκόπια έχουν μέγιστη μεγέθυνση 1600 φορές το μέγεθος του αντικειμένου.

Αυτό το ωραίο μάτι που κοιτά μέσα από ένα μικρό άνοιγμα δεν μπορεί να αντιληφθεί, να μετρήσει και να επεξεργαστεί, το μήκος του κύματος της θάλασσας. Αυτό συμβαίνει γιατί το μήκος του κύματος είναι πολύ-πολύ μεγαλύτερο από το εύρος παρατήρησης και επεξεργασίας πληροφοριών που μας παρέχει το μικρό άνοιγμα.

Αυτό το ωραίο μάτι που κοιτά μέσα από ένα μικρό άνοιγμα δεν μπορεί να αντιληφθεί, να μετρήσει και να επεξεργαστεί, το μήκος του κύματος της θάλασσας. Αυτό συμβαίνει γιατί το μήκος του κύματος είναι πολύ-πολύ μεγαλύτερο από το εύρος παρατήρησης και επεξεργασίας πληροφοριών που μας παρέχει το μικρό άνοιγμα.

Κάτι ανάλογο γίνεται και με την μελέτη των «μικροσκοπικών» σωμάτων.

Δεν έχουμε το «κατάλληλο παράθυρο» για να το βλέπουμε.

Κάτι ανάλογο γίνεται και με την μελέτη των «μικροσκοπικών» σωμάτων.

Δεν έχουμε το «κατάλληλο παράθυρο» για να το βλέπουμε.

Και τότε τί κάνουμε;

Το μήκος κύματοςΤο μήκος κύματος λ λ του του ορατορατού φωτός είναι από ού φωτός είναι από 400400 nm nm ως 700 ως 700nmnm..

Η ακτίνα του ατόμου είναι της τάξης των Η ακτίνα του ατόμου είναι της τάξης των 1010-1 0-1 0 m m δηλαδήδηλαδή= 0.1nm= 0.1nm..

Με άλλα λόγια το μήκος κύματος του ορατού φωτός είναι περίπου 5000 φορές μεγαλύτερο από τις διαστάσεις του ατόμου.

Άρα δεν μπορεί να διακρίνει τις λεπτομέρειες του ατόμου.

Είδαμε ότι τομεγάλο μήκος κύματος

σημαίνει μικρή διακριτική ικανότητα

(δηλαδή διακρίνουμε δύσκολα τα μικρά αντικείμενα)

Και πώς κάνουμε το φως να μικραίνει το μήκος κύματος του;Δυστυχώς δεν μπορούμε να αλλάξουμε το μήκος κύματος

του φωτός … γιατί τότε δεν θα είναι ….φως

Μπορούμε όμως να δημιουργήσουμε άλλου είδους κύματα (ηλεκτρομαγνητικά)

με πολύ- πολύ μικρό μήκος κύματος.

Και πώς γίνεται αυτό;

Ο Louis de Broglie (Μπρέιγ) ήταν αυτός συνέβαλε αποφασιστικά στη γέννηση της επαναστατικής, για την εποχή της, θεωρίας της κυματικής φύσης του ηλεκτρονίου επεκτείνοντας τη διττή φύση του φωτός και στην ύλη.

«Αφού τα φωτόνια δείχνουν συγχρόνως χαρακτηριστικές ιδιότητες σωματίων και κυμάτων, γιατί να μην συμβαίνει και το ίδιο με όλες τις μορφές της ύλης, γιατί δηλαδή τα σωματίδια να μη συμπεριφέρονται και ως κύματα;».

Τα κινούμενα σωματίδια συμπεριφέρονται και ως κύματα.

Αν έχουν μεγάλη ταχύτητα έχουν μεγάλη ορμή, μεγάλη ενέργεια και μικρό μήκος κύματος.

Για παράδειγμα:

Με 10.000 μπαταρίες στη σειρά, θα έχουμε

Δηλ.ένα αρκετά μικρό λ, ώστε να διακρίνει

ένα άτομο!

Με 10.000 μπαταρίες στη σειρά, θα έχουμε

Δηλ.ένα αρκετά μικρό λ, ώστε να διακρίνει

ένα άτομο!

λ ~ 0.08 nm

Τα κινούμενα σωματίδια, που δείξαμε πριν (ηλεκτρόνια),επιταχύνθηκαν και μας έδωσαν ένα πολύ- πολύ μικρό μήκος κύματος. Έτσι μπορούν και «βλέπουν» τα άτομα, αλλά όμως αυτά τα μάτια δεν βλέπουν τα ηλεκτρόνια,γιατί δεν είναι φως!

Και;

Τα ηλεκτρονιακά μικροσκόπια λειτουργούν με επιταχυνόμενες δέσμες ηλεκτρονίων, και «βλέπουν» πολύ ικανοποιητικά τα άτομα.

Τα ηλεκτρονιακά μικροσκόπια λειτουργούν με επιταχυνόμενες δέσμες ηλεκτρονίων, και «βλέπουν» πολύ ικανοποιητικά τα άτομα.

Στα ηλεκτρονιακά μικροσκόπια η εικόνα σχηματίζεται πάνω σε μια οθόνη επικαλυμμένη με φωσφορίζουσα ουσία,

η οποία διεγείρεται από τα ηλεκτρόνια που πέφτουν επάνω της.

Το άτομο έχει διαστάσεις 0,1 nm.

Ο πυρήνας του ατόμου 100.000 φορές μικρότερη!!!

Ούτε το ηλεκτρονιακό μικροσκόπιο μας αρκεί!!!!!Ούτε το ηλεκτρονιακό μικροσκόπιο μας αρκεί!!!!!

Χρειαζόμαστε πολύ- πολύ

μεγάλες ενέργειες

δηλαδή πολύ-πολύ μικρό λ

Χρειαζόμαστε πολύ- πολύ

μεγάλες ενέργειες

δηλαδή πολύ-πολύ μικρό λ

Και πολύ-πολύ ευαίσθητα

«μάτια», τους ανιχνευτές

Και πολύ-πολύ ευαίσθητα

«μάτια», τους ανιχνευτές

Χρειαζόμαστε λοιπόν μεγάλους επιταχυντές, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (Large Hadron Collider, LHC) στο CERN

Χρειαζόμαστε λοιπόν μεγάλους επιταχυντές, όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (Large Hadron Collider, LHC) στο CERN

και ισχυρούς ανιχνευτές για να «βλέπουν» τα αποτελέσματα των σκεδάσεων.

και ισχυρούς ανιχνευτές για να «βλέπουν» τα αποτελέσματα των σκεδάσεων.

Πηγή φωτός (φωτονίων)

ΑνιχνευτήςΠηγή σωματιδίων

ανιχνευτής

...καλή περιήγηση στις σελίδες του CERN

Κάντε κλίκ στην εικόνα

Για τη συνέχεια...

http://cern.gr/ http://kordas.web.cern.ch/kordas/Teaching/ http://www.physics4u.gr/articles/2002/

broglie.html http://www.aua.gr/fasseas/electron

%20microscopes.htm