• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Efekt Casimira

    Przeczytaj także...
    Długość fali – najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami o tej samej fazie drgań (czyli pomiędzy dwoma powtarzającymi się fragmentami fali – zob. rysunek). Dwa punkty fali są w tej samej fazie, jeżeli wychylenie w obu punktach jest takie samo i oba znajdują się na etapie wzrostu (lub zmniejszania się). Jeżeli w jednym punkcie wychylenie zwiększa się a w drugim maleje, to punkty te znajdują się w fazach przeciwnych.Liczba π (czytaj: liczba pi), ludolfina – stała matematyczna, która pojawia się w wielu dziedzinach matematyki i fizyki. W geometrii euklidesowej π jest równe stosunkowi długości obwodu koła do długości jego średnicy. Można też zdefiniować π na inne sposoby, na przykład jako pole koła o promieniu równym 1 albo jako najmniejszą dodatnią wartość x, dla której funkcja sinus przyjmuje wartość 0.
    Struna – źródło dźwięku (wibrator) w chordofonach (instrumentach strunowych). Struny mogą być wykonane z metalu, włókien naturalnych (m.in. jedwab), tworzywa sztucznego (przeważnie nylon), lub odpowiednio spreparowanych jelit zwierzęcych (instrumenty smyczkowe).
    Zjawisko Casimira pomiędzy dwiema nienaładowanymi płytami z przewodnika umieszczonymi w próżni pełnej wirtualnych cząstek

    Efekt Casimira, zjawisko Casimirazjawisko fizyczne przyciągania pomiędzy dwiema pozbawionymi ładunku elektrycznego płytami wykonanymi z przewodnika spowodowane różnicą ciśnienia oddziałujących na nie cząstek wirtualnych. Pierwszy raz wystąpienie tego efektu w roku 1948 przewidział holenderski fizyk Hendrik Casimir pracujący w laboratoriach Philipsa.

    Fluktuacje kwantowe – chwilowe zmiany ilości energii w pewnym punkcie przestrzeni. Możliwość istnienia kwantowych fluktuacji jest konsekwencją zasady nieoznaczoności.Seattle – miasto w stanie Waszyngton. Leży pomiędzy Zatoką Puget a jeziorem Waszyngtona z ujściem na Pacyfik, prawie 108 mil (174 km) na południe od granicy z Kanadą.

    Opis zjawiska[ | edytuj kod]

    Próżnia wypełniona jest ogromną liczbą cząstek, które pojawiają się i niemal natychmiast znikają dzięki fluktuacjom kwantowym. Cząstki te zwane wirtualnymi wypełniają próżnię, na rysunku przedstawione są różnymi kolorami, co ma reprezentować różne długości fal z nimi stowarzyszonych.

    Próżnia – w rozumieniu tradycyjnym pojęcie równoważne pustej przestrzeni. We współczesnej fizyce, technice oraz rozumieniu potocznym pojęcie próżni ma zupełnie odmienne konotacje.Eindhoven – miasto w południowej Holandii, w prowincji Brabancja Północna, nad rzeką Dommel (dorzecze Mozy). Powierzchnia wynosi 88,84 km², z czego 87,75 km² to ląd, a 1,09 km² to tereny zalane wodą. Miasto liczy 225 tys. mieszkańców (2012), co czyni je piątym pod względem ludności w Holandii. W skład aglomeracji wchodzą m.in. Valkenswaard, Veldhoven, Heeze, Best oraz Oirschot.

    Jeżeli umieści się w niewielkiej odległości dwie płyty wykonane z przewodnika, to będą one pełniły rolę luster rezonatora. Na zewnątrz będą pojawiały się wirtualne cząstki stowarzyszone z falami o wielu różnych długościach.

    Hendrik Brugt Gerhard Casimir (ur. 15 czerwca 1909 w Hadze - zm. 4 maja 2000 w Heeze) - holenderski fizyk teoretyczny. Urodził się w Hadze. Studiował fizykę teoretyczną na Uniwersytecie w Lejdzie pod kierownictwem Paula Ehrenfesta. Podczas studiów miał okazję przez 18 miesięcy uczęszczać na zajęcia prowadzone przez Nielsa Bohra. W 1931 roku obronił pracę doktorską dotyczącą fizyki kwantowej. W latach 1932–33 pracował z Wolfgangiem Paulim w Zurichu. W 1933 powrócił do Lejdy na Universiteit Leiden, a w roku 1938 został profesorem na tej uczelni. W 1942 roku Casimir przeniósł się do Eindhoven, gdzie podjął pracę w laboratoriach Philipsa.Zjawisko fizyczne – przemiana, na skutek której zmieniają się właściwości fizyczne ciała lub obiektu fizycznego.

    Pomiędzy płytami również będą powstawać wirtualne cząstki. Niektóre z nich będą miały długość stowarzyszonej fali równą lub itd., czyli długości kolejnych fal harmonicznych. Podobnie jak w strunie gitarowej fale o takich długościach zostaną wzmocnione (rezonans). Fale o innych długościach będą bardzo silnie tłumione. Na rysunku tłumienie dotyczy cząstek niebieskich i zielonych. Różowe i czerwone mogą swobodnie pojawiać się i znikać pomiędzy płytami z przewodnika.

    Fala – zaburzenie rozprzestrzeniające się w ośrodku lub przestrzeni. W przypadku fal mechanicznych cząstki ośrodka, w którym rozchodzi się fala, oscylują wokół położenia równowagi, przy czym przenoszą energię z jednego miejsca do drugiego bez transportu jakiejkolwiek materii.Odbicie - zmiana kierunku rozchodzenia się fali na granicy dwóch ośrodków, powodująca, że pozostaje ona w ośrodku, w którym się rozchodzi. Odbicie może dawać obraz lustrzany lub być rozmyte, zachowując tylko właściwości fali, ale nie dokładny obraz jej źródła.

    Wirtualne cząstki, podobnie jak cząstki gazu, wywierają na wszystkie zanurzone w nich ciała pewne ciśnienie. Ciśnienie wywierane przez „czterokolorową” mieszaninę cząstek będzie większe, bo od jednostkowej powierzchni płyty odbija się ich więcej niż przy mieszaninie „dwukolorowej”.

    Cząstka – bardzo mała ilość (pyłek, okruch) lub stosunkowo niewielka część większej całości (Galaktyka jest cząstką kosmosu). W naukach przyrodniczych (fizyka, chemia) cząstka oznacza mały fragment materii (np. cząstka kurzu), który ma zwarty kształt, w odróżnieniu od nici czy włókna.Uniwersytet Kalifornijski (University of California) – główny i najbardziej prestiżowy publiczny uniwersytet amerykańskiego stanu Kalifornia, de facto złożony z dziesięciu uniwersytetów i określany jako ich system. Wraz z systemem California State University i Community Colleges tworzy trójgałęziowy system publicznego szkolnictwa wyższego Kalifornii.

    Różnica ciśnień zaowocuje powstaniem siły Casimira Po przełożeniu opisu zjawiska na odpowiednie równania mechaniki kwantowej otrzymuje się zależność:

    Pudło rezonansowe – część instrumentu muzycznego, która współgra z wibratorem (np. ze strunami w gitarze, skrzypcach) i powoduje wzmocnienie dźwięku.Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna właściwość materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała obdarzone ładunkiem mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Oddziaływanie ładunku z polem elektromagnetycznym jest określone przez siłę Lorentza i jest jednym z oddziaływań podstawowych.

    gdzie:

    Stała Plancka (oznaczana przez h) jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. Ma wymiar działania, pojawia się w większości równań mechaniki kwantowej.Riverside – miasto w Stanach Zjednoczonych, w Kalifornii, nad rzeką Santa Ana, której Riverside zawdzięcza swą nazwę. Miasto znajduje się 70 km na wschód od Los Angeles. Siedziba władz hrabstwa Riverside. Według spisu ludności przeprowadzonego przez United States Census Bureau w roku 2010, w Riverside mieszka 303 871 mieszkańców. Należy do wielkiego obszaru metropolitalnego miasta Los Angeles mającego około 17,5 mln mieszkańców (2005).
    – powierzchnia płyt, – zredukowana stała Plancka, prędkość światła w próżni, – liczba pi, – odległość pomiędzy płytami.

    Wzór ten jest prawdziwy tylko dla płyt wykonanych z idealnie gładkiego przewodnika, który zachowuje się jak lustro odbijające fale o wszystkich długościach bez strat. Dodatkowym warunkiem jest ochłodzenie płyt do temperatury zera absolutnego.

    Cząstki wirtualne to matematyczna koncepcja w kwantowych teoriach pola - cząstki fizyczne manifestujące swoją obecność poprzez oddziaływania, jednak łamiące zasadę powłoki masy. Wbrew powszechnym przekonaniom, cząstki wirtualne nie naruszają żadnych zasad zachowania.Royal Philips Electronics (Koninklijke Philips Electronics N.V.), szerzej znany jako Philips – jest jednym z największych producentów elektroniki użytkowej na świecie. W 2003 przedsiębiorstwo zatrudniało 164 000 pracowników w ponad 60 krajach, a jego obroty wyniosły 29 miliardów €. Spółka publiczna, notowana na giełdach w Amsterdamie (na platformie EURONEXT; skrót PHIA) oraz nowojorskiej (tzw. "Wall Street"; (NYSE: PHG)). W obrębie koncernu działają spółki: Philips Consumer Lifestyle, Philips Lighting, Philips Healthcare.

    Efekt Casimira jest obserwowalny dopiero wtedy, kiedy odległość między płytami jest mniejsza od milionowej części metra (1 μm). Nawet w takiej sytuacji siła pomiędzy płytami o powierzchni metra kwadratowego jest rzędu tysięcznej części niutona (10 N) – jest on wyraźnie obserwowalny w mikroskali.

    Przewodnik elektryczny – substancja, która dobrze przewodzi prąd elektryczny, a przewodzenie prądu ma charakter elektronowy. Atomy przewodnika tworzą wiązania, w których elektrony walencyjne (jeden, lub więcej) pozostają swobodne (nie związane z żadnym z atomów), tworząc w ten sposób tzw. gaz elektronowy.Rezonans – zjawisko fizyczne zachodzące dla drgań wymuszonych, objawiające się wzrostem amplitudy drgań układu drgającego dla określonych częstotliwości drgań wymuszających. Częstotliwości dla których drgania mają największą amplitudę nazywa się częstotliwością rezonansową. Dla tych częstotliwości, nawet małe okresowe siły wymuszające mogą wytwarzać drgania o znacznej amplitudzie. Wiele systemów ma wiele odrębnych częstotliwości rezonansowych.

    Historia[ | edytuj kod]

    Pierwsze próby pomiaru siły przyciągania wywołanej efektem Casimira wykonał w roku 1958 Marcus Spaarnay w Laboratorium Philipsa w Eindhoven. Ówczesna technika nie była w stanie potwierdzić istnienia tak nikłego oddziaływania i dopiero w roku 1997 Steve Lamoreaux pracujący na Uniwersytecie WaszyngtońskimSeattle zdołał dokonać pomiarów potwierdzających teorię z niepewnością pomiarową rzędu 5%.

    Mikroukład elektromechaniczny, mikrosystem elektromechaniczny, mikrourządzenie elektromechaniczne, MEMS (od ang. microelectromechanical system) – zintegrowana struktura elektromechaniczna, której co najmniej jeden wymiar szczególny znajduje się w skali mikro (0,1–100 μm).University of Washington, UW – publiczny uniwersytet badawczy, położonym w Seattle, w stanie Waszyngton, założony w 1861.

    Rozwój technologii mikroukładów elektromechanicznych spowodował wkroczenie stosowanej techniki w obszar działania efektu Casimira. Siły pojawiające się na skutek oddziaływania próżni stają się wyraźne dla obiektów mających rozmiary rzędu mikrometrów. Pracujący na Uniwersytecie Kalifornijskim (w Riverside) Umar Mohideen wraz z zespołem naukowców w roku 2002 wykonał kolejne doświadczenie potwierdzające efekt Casimira z niepewnością 1%.

    Zero bezwzględne (temperatura zera bezwzględnego, zero absolutne) – temperatura równa zero w termodynamicznej skali temperatur, czyli jest to temperatura, w której wszystkie elementy układu termodynamicznego uzyskują najniższą z możliwych energii. Temperatura ta odpowiada −273,15 °C = 0 K.Mikrometr (symbol: μm) – podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Jest to jedna milionowa metra, czy inaczej, jedna tysięczna milimetra. Jeden mikrometr równa się zatem 10 m. W notacji naukowej można go zapisać jako 1 E-6 m oznaczający 0,000001 × 1 m.

    Bibliografia[ | edytuj kod]

  • H.B.G. Casimir. On the attraction between two perfectly conducting plates. „Proc. Kon. Nederland. Akad. Wetensch.”. B51, s. 793, 1948. 




  • Reklama

    Czas generowania strony: 0.026 sek.