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Es wurde experimentell nachgewiesen, dass Elektronen die Träger freier Ladungen in Metallen sind. Unter dem Einfluss elektrisches Feld Elektronen bewegen sich aufgrund des Bremsens mit einer konstanten Durchschnittsgeschwindigkeit Kristallgitter. Die Geschwindigkeit der geordneten Bewegung ist direkt proportional zur Feldstärke im Leiter.
IV.Abhängigkeit des Leiterwiderstands von der Temperatur
Wenn Sie Strom von der Batterie durch eine Stahlspule leiten und ihn dann in der Brennerflamme erhitzen, zeigt das Amperemeter einen Rückgang des Stroms an. Das bedeutet, dass sich mit der Temperaturänderung auch der Widerstand des Leiters ändert.
Wenn bei einer Temperatur gleich der Widerstand des Leiters gleich ist und bei einer Temperatur gleich ist, dann ist die relative Widerstandsänderung erfahrungsgemäß direkt proportional zur Temperaturänderung: .
Der Proportionalitätskoeffizient wird Temperaturkoeffizient des Widerstands genannt. Es charakterisiert die Abhängigkeit des Widerstands eines Stoffes von der Temperatur. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist numerisch gleich der relativen Änderung des Widerstands des Leiters bei Erwärmung um 1 K. Für alle Metallleiter gilt und ändert sich geringfügig mit der Temperatur. Wenn das Temperaturänderungsintervall klein ist, kann der Temperaturkoeffizient als konstant und gleich seinem Durchschnittswert über dieses Temperaturintervall betrachtet werden. In reinen Metallen.
Wenn ein Leiter erhitzt wird, ändern sich seine geometrischen Abmessungen geringfügig. Der Widerstand eines Leiters ändert sich hauptsächlich aufgrund von Änderungen seines spezifischen Widerstands. Die Abhängigkeit dieses spezifischen Widerstands von der Temperatur finden Sie hier: .
Da er sich kaum ändert, wenn sich die Temperatur des Leiters ändert, können wir davon ausgehen, dass der spezifische Widerstand des Leiters linear von der Temperatur abhängt (Abb. 1).
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Obwohl der Koeffizient recht klein ist, ist es einfach notwendig, bei der Berechnung von Heizgeräten die Abhängigkeit des Widerstands von der Temperatur zu berücksichtigen. Somit erhöht sich der Widerstand des Wolframfadens einer Glühlampe um mehr als das Zehnfache, wenn Strom durch ihn fließt. Einige Legierungen, wie zum Beispiel Kupfer-Nickel-Legierungen, haben einen sehr kleinen Temperaturkoeffizienten des Widerstands:
; Der spezifische Widerstand von Konstantan ist hoch: 
. Solche Legierungen werden zur Herstellung von Standardwiderständen und Zusatzwiderständen für Messgeräte verwendet, d. h. in Fällen, in denen es erforderlich ist, dass sich der Widerstand bei Temperaturschwankungen nicht merklich ändert.
Die Abhängigkeit des Metallwiderstands von der Temperatur wird bei Widerstandsthermometern genutzt. Typischerweise ist das Hauptarbeitselement eines solchen Thermometers Platindraht, dessen Abhängigkeit von der Temperatur bekannt ist. Temperaturänderungen werden anhand der messbaren Änderungen des Drahtwiderstands beurteilt. Mit solchen Thermometern können Sie sehr niedrige und sehr hohe Temperaturen messen, wenn herkömmliche Flüssigkeitsthermometer ungeeignet sind.
Der spezifische Widerstand von Metallen steigt linear mit steigender Temperatur. Bei Elektrolytlösungen nimmt sie mit steigender Temperatur ab.
V.Supraleitung
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Wenn in einem Ringleiter, der sich im supraleitenden Zustand befindet, ein Strom erzeugt wird und anschließend die Quelle des elektrischen Stroms ausgeschaltet wird, dann ändert sich die Stärke dieses Stroms für längere Zeit nicht. In einem gewöhnlichen nicht supraleitenden Leiter stoppt der elektrische Strom.
Supraleiter sind weit verbreitet. So werden leistungsstarke Elektromagnete mit supraleitender Wicklung gebaut, die über lange Zeiträume ein Magnetfeld erzeugen, ohne Energie zu verbrauchen. Denn in der supraleitenden Wicklung wird keine Wärme freigesetzt.
Allerdings ist es mit einem supraleitenden Magneten unmöglich, ein beliebig starkes Magnetfeld zu erzeugen. Ein sehr starkes Magnetfeld zerstört den supraleitenden Zustand. Ein solches Feld kann durch Strom im Supraleiter selbst erzeugt werden. Daher gibt es für jeden Leiter im supraleitenden Zustand einen kritischen Wert der Stromstärke, der nicht überschritten werden kann, ohne diesen Zustand zu verletzen.
Im Laufe der tausendjährigen Geschichte der Wissenschaft wurden Hunderttausende physikalische Experimente durchgeführt. Es ist schwierig, einige der „besten“ Physiker in den USA auszuwählen Westeuropa Es wurde eine Umfrage durchgeführt. Die Forscher Robert Creese und Stoney Book baten sie, die schönsten physikalischen Experimente der Geschichte zu nennen. Igor Sokalsky, Forscher am Labor für Hochenergie-Neutrino-Astrophysik und Kandidat für physikalische und mathematische Wissenschaften, sprach über die Experimente, die nach den Ergebnissen einer selektiven Umfrage von Kriz und Buk in die Top Ten aufgenommen wurden.
1. Experiment des Eratosthenes von Kyrene
Eines der ältesten bekannten physikalischen Experimente, bei dem der Erdradius gemessen wurde, wurde im 3. Jahrhundert v. Chr. vom Bibliothekar der berühmten Bibliothek von Alexandria, Erastothenes von Kyrene, durchgeführt. Der Versuchsaufbau ist einfach. Am Mittag, am Tag der Sommersonnenwende, stand die Sonne in der Stadt Siena (heute Assuan) im Zenit und Objekte warfen keine Schatten. Am selben Tag und zur gleichen Zeit wich die Sonne in der 800 Kilometer von Siena entfernten Stadt Alexandria um etwa 7° vom Zenit ab. Das entspricht etwa 1/50 eines Vollkreises (360°), was bedeutet, dass der Erdumfang 40.000 Kilometer und der Radius 6.300 Kilometer beträgt. Es scheint fast unglaublich, dass so etwas gemessen wurde einfache Methode Es stellte sich heraus, dass der Erdradius nur 5 % betrug geringer als der Wert, erhalten durch die genauesten moderne Methoden, berichtet die Website „Chemie und Leben“.
2. Galileo Galileis Experiment
Im 17. Jahrhundert war der vorherrschende Standpunkt Aristoteles, der lehrte, dass die Geschwindigkeit, mit der ein Körper fällt, von seiner Masse abhängt. Je schwerer der Körper, desto schneller fällt er. Beobachtungen, die jeder von uns machen kann Alltag, scheint dies zu bestätigen. Versuchen Sie, gleichzeitig einen leichten Zahnstocher und einen schweren Stein loszulassen. Der Stein berührt schneller den Boden. Solche Beobachtungen führten Aristoteles zu der Schlussfolgerung über die grundlegende Eigenschaft der Kraft, mit der die Erde andere Körper anzieht. Tatsächlich wird die Fallgeschwindigkeit nicht nur durch die Schwerkraft, sondern auch durch die Kraft des Luftwiderstands beeinflusst. Das Verhältnis dieser Kräfte ist bei leichten und schweren Objekten unterschiedlich, was zu dem beobachteten Effekt führt.
Der Italiener Galileo Galilei bezweifelte die Richtigkeit der Schlussfolgerungen des Aristoteles und fand einen Weg, sie zu überprüfen. Dazu warf er gleichzeitig eine Kanonenkugel und eine viel leichtere Musketenkugel vom Schiefen Turm von Pisa ab. Beide Körper hatten ungefähr die gleiche stromlinienförmige Form, daher waren die Luftwiderstandskräfte sowohl für den Kern als auch für das Geschoss im Vergleich zu den Schwerkraftkräften vernachlässigbar. Galileo fand heraus, dass beide Objekte im selben Moment den Boden erreichen, das heißt, dass ihre Fallgeschwindigkeit gleich ist.
Die von Galileo erzielten Ergebnisse sind eine Folge des Gesetzes universelle Schwerkraft und das Gesetz, nach dem die Beschleunigung, die ein Körper erfährt, direkt proportional zur auf ihn wirkenden Kraft und umgekehrt proportional zur Masse ist.
3. Ein weiteres Experiment von Galileo Galilei
Galilei maß die Distanz, die auf einem geneigten Brett rollende Kugeln in gleichen Zeitintervallen zurücklegten, gemessen vom Autor des Experiments mit einer Wasseruhr. Der Wissenschaftler fand heraus, dass die Kugeln bei einer Verdoppelung der Zeit viermal weiter rollen würden. Dieser quadratische Zusammenhang bedeutete, dass sich die Kugeln unter dem Einfluss der Schwerkraft mit beschleunigter Geschwindigkeit bewegten, was der seit 2000 Jahren gültigen Behauptung des Aristoteles widersprach, dass sich Körper, auf die eine Kraft einwirkt, mit konstanter Geschwindigkeit bewegen, wenn keine Kraft ausgeübt wird zum Körper, dann ist er in Ruhe. Die Ergebnisse dieses Experiments von Galileo sowie die Ergebnisse seines Experiments mit dem Schiefen Turm von Pisa dienten später als Grundlage für die Formulierung der Gesetze der klassischen Mechanik.
4. Henry Cavendishs Experiment
Nachdem Isaac Newton das Gesetz der universellen Gravitation formuliert hatte: Die Anziehungskraft zwischen zwei Körpern mit der Masse Mit, die durch einen Abstand r voneinander getrennt sind, ist gleich F=γ (mM/r2), blieb es, den Wert von zu bestimmen Gravitationskonstante γ - Dazu war es notwendig, die Kraftanziehung zwischen zwei Körpern mit bekannten Massen zu messen. Dies ist nicht so einfach, da die Anziehungskraft sehr gering ist. Wir spüren die Schwerkraft der Erde. Aber es ist unmöglich, die Anziehungskraft selbst eines sehr großen Berges in der Nähe zu spüren, da er sehr schwach ist.
Es war eine sehr subtile und sensible Methode erforderlich. Es wurde 1798 von Newtons Landsmann Henry Cavendish erfunden und verwendet. Er benutzte eine Torsionswaage – eine Wippe mit zwei Kugeln, die an einer sehr dünnen Schnur aufgehängt waren. Cavendish maß die Verschiebung des Kipphebels (Rotation), wenn sich andere Kugeln mit größerer Masse der Waage näherten. Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, wurde die Verschiebung durch Lichtpunkte bestimmt, die von an den Kippkugeln montierten Spiegeln reflektiert wurden. Als Ergebnis dieses Experiments konnte Cavendish den Wert der Gravitationskonstante recht genau bestimmen und erstmals die Masse der Erde berechnen.
5. Das Experiment von Jean Bernard Foucault
Der französische Physiker Jean Bernard Leon Foucault bewies 1851 experimentell die Rotation der Erde um ihre Achse mit einem 67 Meter langen Pendel, das an der Spitze der Kuppel des Pariser Pantheons aufgehängt war. Die Schwingebene des Pendels bleibt im Verhältnis zu den Sternen unverändert. Ein Beobachter, der sich auf der Erde befindet und mit ihr rotiert, sieht, dass sich die Rotationsebene langsam in die entgegengesetzte Richtung zur Rotationsrichtung der Erde dreht.
6. Isaac Newtons Experiment
Im Jahr 1672 führte Isaac Newton ein einfaches Experiment durch, das in allen Schulbüchern beschrieben ist. Nachdem er die Fensterläden geschlossen hatte, machte er ein kleines Loch hinein, durch das ein Sonnenstrahl fiel. Im Strahlengang wurde ein Prisma platziert und hinter dem Prisma ein Schirm angebracht. Auf dem Bildschirm beobachtete Newton einen „Regenbogen“: Ein weißer Sonnenstrahl, der durch ein Prisma fiel, verwandelte sich in mehrere farbige Strahlen – von violett bis rot. Dieses Phänomen wird Lichtstreuung genannt.
Sir Isaac war nicht der Erste, der dieses Phänomen beobachtete. Bereits zu Beginn unserer Zeitrechnung war bekannt, dass große Einkristalle natürlichen Ursprungs die Eigenschaft haben, Licht in Farben zu zerlegen. Die ersten Untersuchungen zur Lichtstreuung in Experimenten mit einem dreieckigen Glasprisma wurden bereits vor Newton von dem Engländer Hariot und dem tschechischen Naturforscher Marzi durchgeführt.
Allerdings wurden solche Beobachtungen vor Newton keiner ernsthaften Analyse unterzogen und die daraus gezogenen Schlussfolgerungen wurden nicht durch zusätzliche Experimente überprüft. Sowohl Hariot als auch Marzi blieben Anhänger von Aristoteles, der argumentierte, dass Farbunterschiede durch Unterschiede in der Menge der mit weißem Licht „gemischten“ Dunkelheit bestimmt würden. Laut Aristoteles entsteht violette Farbe, wenn der größten Lichtmenge Dunkelheit hinzugefügt wird, und rote Farbe, wenn der geringsten Menge Dunkelheit hinzugefügt wird. Newton führte zusätzliche Experimente mit gekreuzten Prismen durch, bei denen Licht, das durch ein Prisma fällt, dann durch ein anderes geht. Basierend auf der Gesamtheit seiner Experimente kam er zu dem Schluss, dass „aus der Mischung von Weiß und Schwarz keine Farbe entsteht, außer den mittleren dunklen.“
Die Lichtmenge verändert das Erscheinungsbild der Farbe nicht.“ Er zeigte, dass weißes Licht als eine Verbindung betrachtet werden sollte. Die Hauptfarben reichen von Lila bis Rot.
Dieses Newton-Experiment ist ein bemerkenswertes Beispiel dafür, wie verschiedene Menschen, die dasselbe Phänomen beobachten, es unterschiedlich interpretieren und nur diejenigen, die ihre Interpretation in Frage stellen und zusätzliche Experimente durchführen, zu den richtigen Schlussfolgerungen kommen.
7. Thomas Youngs Experiment
Bis zum Beginn des 19. Jahrhunderts herrschten Vorstellungen über die Korpuskularität des Lichts vor. Man ging davon aus, dass Licht aus einzelnen Teilchen – Korpuskeln – besteht. Obwohl die Phänomene der Beugung und Interferenz des Lichts von Newton beobachtet wurden („Newtons Ringe“), blieb die allgemein akzeptierte Sichtweise korpuskular.
Betrachtet man die Wellen auf der Wasseroberfläche zweier geworfener Steine, kann man erkennen, wie sich die Wellen durch gegenseitige Überlappung interferieren, also aufheben oder gegenseitig verstärken können. Basierend darauf, Englischer Physiker und der Arzt Thomas Young führte 1801 Experimente mit einem Lichtstrahl durch, der durch zwei Löcher in einem undurchsichtigen Schirm ging und so zwei unabhängige Lichtquellen bildete, analog zu zwei ins Wasser geworfenen Steinen. Als Ergebnis beobachtete er ein Interferenzmuster aus abwechselnd dunklen und weißen Streifen, das nicht entstehen könnte, wenn Licht aus Teilchen bestünde. Die dunklen Streifen entsprachen Bereichen, in denen sich die Lichtwellen der beiden Schlitze gegenseitig aufhoben. Lichtstreifen entstanden dort, wo sich Lichtwellen gegenseitig verstärkten. Damit wurde die Wellennatur des Lichts bewiesen.
8. Klaus Jonssons Experiment
Der deutsche Physiker Klaus Jonsson führte 1961 ein Experiment durch, das dem Experiment von Thomas Young zur Lichtinterferenz ähnelte. Der Unterschied bestand darin, dass Jonsson anstelle von Lichtstrahlen Elektronenstrahlen verwendete. Er erhielt ein Interferenzmuster, das dem ähnelte, was Young für Lichtwellen beobachtete. Dies bestätigte die Richtigkeit der Bestimmungen der Quantenmechanik über die gemischte Korpuskularwellennatur von Elementarteilchen.
9. Robert Millikans Experiment
Die Idee, dass elektrische Ladung Jeder Körper ist diskret (d. h. er besteht aus einer größeren oder kleineren Menge von Elementarladungen, die keiner Fragmentierung mehr unterliegen) und ist bereits im Jahr 2010 entstanden Anfang des 19. Jahrhunderts Jahrhunderte und wurde so gepflegt berühmte Physiker, wie M. Faraday und G. Helmholtz. Der Begriff „Elektron“ wurde in die Theorie eingeführt und bezeichnet ein bestimmtes Teilchen – den Träger einer elementaren elektrischen Ladung. Allerdings war dieser Begriff damals rein formal, da weder das Teilchen selbst noch die damit verbundene elementare elektrische Ladung experimentell entdeckt worden waren. Im Jahr 1895 entdeckte K. Röntgen bei Experimenten mit einer Entladungsröhre, dass ihre Anode unter dem Einfluss der von der Kathode ausgehenden Strahlen in der Lage war, eigene Röntgenstrahlen oder Röntgenstrahlen zu emittieren. Im selben Jahr bewies der französische Physiker J. Perrin experimentell, dass Kathodenstrahlen ein Strom negativ geladener Teilchen sind. Trotz des kolossalen experimentellen Materials blieb das Elektron ein hypothetisches Teilchen, da es kein einziges Experiment gab, an dem einzelne Elektronen beteiligt gewesen wären.
Der amerikanische Physiker Robert Millikan entwickelte eine Methode, die zu einem klassischen Beispiel für ein elegantes physikalisches Experiment geworden ist. Millikan gelang es, mehrere geladene Wassertröpfchen im Raum zwischen den Platten eines Kondensators zu isolieren. Durch die Beleuchtung mit Röntgenstrahlen gelang es, die Luft zwischen den Platten leicht zu ionisieren und die Ladung der Tröpfchen zu verändern. Wenn das Feld zwischen den Platten eingeschaltet wurde, bewegte sich das Tröpfchen unter dem Einfluss elektrischer Anziehung langsam nach oben. Als das Feld abgeschaltet wurde, fiel es unter dem Einfluss der Schwerkraft. Durch Ein- und Ausschalten des Feldes war es möglich, jeden der zwischen den Platten schwebenden Tröpfchen 45 Sekunden lang zu untersuchen, bevor sie verdampften. Bis 1909 konnte festgestellt werden, dass die Ladung jedes Tröpfchens immer ein ganzzahliges Vielfaches des Grundwertes e (Elektronenladung) war. Dies war ein überzeugender Beweis dafür, dass Elektronen Teilchen mit derselben Ladung und Masse waren. Indem er Wassertröpfchen durch Öltröpfchen ersetzte, konnte Millikan die Beobachtungsdauer auf 4,5 Stunden verlängern und veröffentlichte 1913, nachdem er mögliche Fehlerquellen nacheinander beseitigt hatte, den ersten gemessenen Wert der Elektronenladung: e = (4,774). ± 0,009)x 10-10 elektrostatische Einheiten.
10. Ernst Rutherfords Experiment
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde klar, dass Atome aus negativ geladenen Elektronen und einer Art positiver Ladung bestehen, wodurch das Atom im Allgemeinen neutral bleibt. Allerdings gab es zu viele Annahmen darüber, wie dieses „Positiv-Negativ“-System aussieht, während es offensichtlich an experimentellen Daten mangelte, die eine Entscheidung für das eine oder andere Modell ermöglichen würden. Die meisten Physiker akzeptierten das Modell von J. J. Thomson: Das Atom sei eine gleichmäßig geladene positive Kugel mit einem Durchmesser von etwa 108 cm, in der negative Elektronen schweben.
Im Jahr 1909 führte Ernst Rutherford (unterstützt von Hans Geiger und Ernst Marsden) ein Experiment durch, um die tatsächliche Struktur des Atoms zu verstehen. In diesem Experiment passierten schwere positiv geladene Alphateilchen, die sich mit einer Geschwindigkeit von 20 km/s bewegten, eine dünne Goldfolie und wurden an Goldatomen gestreut, wobei sie von der ursprünglichen Bewegungsrichtung abwichen. Um den Grad der Abweichung zu bestimmen, mussten Geiger und Marsden mit einem Mikroskop die Blitze auf der Szintillatorplatte beobachten, die dort auftraten, wo das Alphateilchen auf die Platte traf. Im Laufe von zwei Jahren wurden etwa eine Million Flares gezählt und nachgewiesen, dass etwa eins von 8000 Teilchen durch Streuung seine Bewegungsrichtung um mehr als 90° ändert (also umkehrt). Dies könnte in Thomsons „losem“ Atom unmöglich passieren. Die Ergebnisse stützten eindeutig das sogenannte Planetenmodell des Atoms – ein massiver winziger Kern mit einer Größe von etwa 10–13 cm und Elektronen, die in einem Abstand von etwa 10–8 cm um diesen Kern rotieren.
Moderne physikalische Experimente sind viel komplexer als Experimente der Vergangenheit. In einigen Fällen werden die Geräte auf Flächen von Zehntausenden Quadratkilometern platziert, in anderen füllen sie ein Volumen in der Größenordnung von einem Kubikkilometer. Und wieder andere werden bald auf anderen Planeten durchgeführt.
Ein internationales Team von Physikern der Universität Guangzhou in China und des Weizmann Institute of Science in Israel unter der Leitung von Ulf Leonhardt hat erstmals den Druck von Licht auf eine Flüssigkeit nachgewiesen. Die Ergebnisse der Studie und Schlussfolgerungen aus ihrer Arbeit stellten die Wissenschaftler in einem im New Journal of Physics veröffentlichten Artikel vor.
Die Debatte über die Natur des Drucks, oder wie Physiker ihn auch nennen, des Lichtimpulses, reicht bis ins Jahr 1908 zurück. Dann stellte der berühmte deutsche Wissenschaftler Hermann Minkowski die Hypothese auf, dass Licht auf Flüssigkeiten wie Öl oder Wasser einwirkt und diese anzieht. Doch 1909 widerlegte der Physiker Max Abraham diese Hypothese und bewies theoretisch, dass Licht einen Druck auf Flüssigkeiten ausübt.
„Wissenschaftler diskutieren seit einem Jahrhundert über die Natur des Lichtimpulses und seine Auswirkungen auf die Umwelt. Wir haben herausgefunden, dass der Lichtimpuls nicht der Hauptfaktor ist.“ physikalische Größe, aber es manifestiert sich in der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie und hängt von der Fähigkeit des Lichts ab, Materie zu verformen.
Wenn sich das Medium unter dem Einfluss eines Strahlungsstrahls bewegt, dann hat Minkowski recht und das Licht übt einen ziehenden Druck aus. Wenn das Medium stationär ist, dann hat Abraham recht, und Licht übt einen drückenden Druck auf die Flüssigkeit aus“, sagt Leonhardt.
Die beiden unterschiedlichen Druckarten lassen sich experimentell identifizieren, indem man einen Lichtstrahl auf die Flüssigkeitsoberfläche richtet. Sie müssen nur beobachten, wie sich die Flüssigkeit verhält – ob sie steigt oder fällt. Im ersten Fall stellt sich heraus, dass Licht das flüssige Medium zu sich selbst zieht, im zweiten Fall umgekehrt. Fügen wir hinzu, dass beide Theorien im leeren Raum übereinstimmen (wenn der Brechungsindex des Mediums gleich Eins ist), aber divergieren, wenn der Brechungsindex größer als 1 ist.
In ihrem Experiment zeigten Leonhardt und seine Kollegen, dass sich die Oberfläche einer Flüssigkeit nach innen biegen lässt, um sich dem Druckdruck des Lichts anzupassen, und zwar mithilfe eines relativ breiten Strahlungsstrahls in einem relativ großen Behälter. Diese beiden Faktoren bewirken, dass Licht in einer Flüssigkeit ein Strömungsmuster erzeugt.
Die Forscher zeigten, dass der Druck des Lichts sowohl in Wasser als auch in Öl auftritt, die unterschiedliche Brechungsindizes haben. Damit konnten sie Abrahams Theorie bestätigen.
Die Autoren der neuen Studie weisen darauf hin, dass ihre Kollegen in früheren Experimenten Minkowski lediglich Recht gegeben haben, indem sie den ziehenden Druck von Licht demonstrierten. Ihren Angaben zufolge verwendeten Wissenschaftler jedoch bisher schmalere Lichtstrahlen und kleine Flüssigkeitsbehälter.
Leonhardt und sein Team beschlossen, ihr Experiment zu wiederholen, und als sie einen schmalen Strahl und einen kleinen Behälter verwendeten, zeigte sich der ziehende Druck des Lichts. Das bedeutet, dass die Art des Drucks nicht nur vom Licht, sondern auch von der Flüssigkeit selbst abhängt, erläutern die Forscher.
Um die Natur des Lichtimpulses zu verstehen, schlägt Leonhardt eine Analogie zu einer Billardpartie vor. Ein Lichtimpuls habe eine etwas andere Energie, sagte er, und dieser Unterschied habe wichtige Aspekte.
„Stellen Sie sich ein Billardspiel vor. Der Spieler nimmt ein Stichwort und schlägt einen weißen Ball, der wiederum einen farbigen Ball schieben muss, und er kann in dieser gesamten Kette von Stoßbewegungen den Impuls weitergeben Dem Spieler wird der Cue übermittelt.
Licht kann auch Materie antreiben, allerdings sind diese Stöße mikroskopisch klein und kaum wahrnehmbar. In manchen Fällen können leichte Erschütterungen jedoch sehr bedeutsam für die Umwelt sein. Betrachten Sie zum Beispiel die Schweife von Kometen.
Der große Astronom Johannes Kepler schlug vor Hunderten von Jahren vor, dass der Schweif eines Kometen aus Materie besteht, die durch Licht von der Oberfläche seines Kerns gedrückt wird, da er immer von der Sonne abgewandt ist. Heute wissen wir, dass Kepler teilweise Recht hatte, denn der Sonnenwind schlägt Materie aus dem Kern des Kometen und bildet einen Schweif.
Daher nennen wir Impuls die Fähigkeit des Lichts, Materie in Bewegung zu setzen, und dieses Konzept ist sehr eng mit der Energie des Lichts verwandt, obwohl es sich von ihr unterscheidet“, erklärt Leonhardt.
Ergebnisse diese Studie haben sowohl grundlegende als auch praktische Bedeutung für die Wissenschaft. Aus der Sicht grundlegende Theorien, werden Physiker nun die Natur des Lichts besser verstehen. Die Frage, ob der Lichtimpuls mit zunehmendem Brechungsindex des Mediums zunimmt oder abnimmt, beantworteten Leonhardt und seine Kollegen: Das Ergebnis hängt von der Fähigkeit des Lichts ab, die Flüssigkeit in mechanische Bewegung zu versetzen, und ob der Lichtstrahl dazu in der Lage ist, dann nimmt der Puls ab, und wenn nicht, dann steigt er.
Was praktische Bedeutung Neue Forschungsergebnisse können bei der Entwicklung hilfreich sein innovative Technologie Trägheitsfusion, bei der die Kraft eines Lichtimpulses genutzt wird, um eine Kernfusion auszulösen.
Die neuesten Arbeiten werden sich auch auf die optische Technologie im Allgemeinen auswirken, einschließlich der Entwicklung von und.
Durch sorgfältige Experimente mit künstlich gebildeten Gemeinschaften einjähriger Pflanzen konnten Wissenschaftler erstmals direkte Beweise für die Divergenz erhalten verschiedene Typen Pflanzen in verschiedenen ökologischen Nischen - das ist ein wirklich wirksamer Mechanismus zur Erhaltung einer hohen Artenvielfalt in Gemeinschaften.
IN in letzter Zeit Auf den Seiten führender wissenschaftlicher Fachzeitschriften wird heftig darüber debattiert, ob Arten, die am selben Ort leben (und gleichzeitig um dieselben Ressourcen konkurrieren), unterschiedliche ökologische Nischen besetzen sollten. Nach traditioneller Auffassung (Gauses Prinzip des Konkurrenzausschlusses) ist die Divergenz von Arten in verschiedene ökologische Nischen eine Voraussetzung für deren Koexistenz. Allerdings haben Ökologen, die sich mit Pflanzengemeinschaften befassen, immer wieder darauf hingewiesen, dass die Möglichkeiten der Arten, sich in verschiedene Nischen auszubreiten, bei Pflanzen grundsätzlich recht begrenzt sind. Die Zahl der zusammenwachsenden Arten kann in Wirklichkeit um ein Vielfaches größer sein als die Zahl der Faktoren, die das Wachstum der Populationen einzelner Arten begrenzen („Nischendimensionen“).
Besonders beeindruckend ist die Vielfalt der Bäume in tropischen Regenwäldern, wo auf einem Hektar mehr als hundert verschiedene Arten vorkommen können, obwohl sie alle um die gleichen Ressourcen, vor allem Licht, konkurrieren. Es ist nicht verwunderlich, dass die Untersuchung genau solcher Wälder den amerikanischen Ökologen Stephen Hubbell dazu zwang, das Konzept des Neutralismus vorzuschlagen, wonach verschiedene Pflanzenarten nicht aufgrund der Divergenz ihrer Nischen, sondern im Gegenteil aufgrund von koexistieren können ihre Ähnlichkeit. Wenn nach dem Nischenkonzept die spezifische Populationswachstumsrate einer Art (pro Individuum) abnehmen sollte, wenn die Populationsgröße einer Art im Vergleich zu anderen Arten zunimmt, geht das neutralistische Modell davon aus, dass diese Rate unverändert bleibt (siehe die beiden unteren Diagramme). in Abb. 1).
Es ist ziemlich schwierig, die Neutralismushypothese (sowie die entgegengesetzte Hypothese der obligatorischen Divergenz von Arten in Nischen) durch direkte Experimente zu bestätigen. Daher suchen Forscher in der Regel nach indirekten Möglichkeiten der Überprüfung. Sie erstellen beispielsweise mathematische Modelle, die auf bestimmten Annahmen über die Eigenschaften von Arten basieren, und vergleichen dann das vom Modell vorhergesagte Verhältnis der Anzahl verschiedener Arten in einer Gemeinschaft mit dem, was tatsächlich in der Natur beobachtet wird (siehe: Auf der Suche nach einem Universellen). Gesetz für die Struktur biologischer Gemeinschaften oder Warum haben Ökologen versagt?).
Doch kürzlich unternahmen zwei Forscher der Abteilung für Ökologie, Evolution und Meeresbiologie der University of California, Santa Barbara, Kalifornien, Jonathan M. Levine und seine ehemalige Doktorandin Jennike Hillrislambers (Janneke Hille Ris Lambers), einen mutigen Versuch, es experimentell zu testen die Hypothese, dass eine hohe Artenvielfalt der Gemeinschaften aufgrund der Divergenz der Arten in verschiedene Nischen erhalten bleibt.
Gegenstand ihrer Forschung waren künstlich gebildete Gemeinschaften kleiner einjähriger Pflanzen, die sich auf sogenannten Serpentinenböden (die schwerlösliche, langsam abbaubare Magnesiumsilikate enthalten, siehe: Serpentinenböden) entwickeln. Da das Untersuchungsgebiet – in der Nähe von Santa Barbara, Kalifornien – durch ein mediterranes Klima mit trockenen, heißen Sommern und milden, feuchten Wintern gekennzeichnet war, begannen im Spätherbst und frühen Winter die Samen einjähriger Pflanzen im Boden zu keimen, und die daraus resultierenden Pflanzen produzierten Samen im Frühling oder Frühsommer. Diese Pflanzen sind klein – auf einer Fläche von 1 m2 können etwa 2,5 Tausend von ihnen wachsen, und die Vielfalt ist recht hoch – auf einer Fläche von 25 × 25 cm2 kann man mehr als ein Dutzend Arten zählen.
Das Schwierigste an dieser Arbeit war es, die möglichen Auswirkungen der Artendivergenz in verschiedenen Nischen zu minimieren. Die Autoren mussten Experimente und ein mathematisches Modell des jährlichen Wachstums kombinieren, und die Modellparameter wurden auf der Grundlage direkter Beobachtungen einjähriger Nutzpflanzen während zweier Vegetationsperioden bestimmt: 2006–2007 und 2007–2008 (das zweite Jahr war feuchter). Insgesamt wurden 10 verschiedene Arten (Vertreter verschiedener Familien) ausgewählt, die im Gebiet vorkommen. Sie wurden in speziellen Parzellen so ausgesät, dass die Gesamtmasse aller Samen 15 g pro 1 m2 betrug. Zunächst wurden Samen aller Arten in gleichem Gewicht entnommen, also Bedingungen künstlich hoher Diversität geschaffen. Bei Varianten, bei denen davon ausgegangen wurde, dass es in Nischen keine Artendivergenz gab, wurden die Sämlinge gejätet (wodurch die Populationsdichte verringert wurde) und nächstes Jahr Die Aussaat der Samen verschiedener Pflanzen erfolgte im gleichen Verhältnis wie im Vorjahr.
Die für alle Arten geschätzten Populationswachstumsraten unterschieden sich in diesem Fall sehr stark – um Größenordnungen, was unweigerlich zu einem schnellen Konkurrenzausschluss einiger Arten durch andere führen sollte. Also, den Berechnungen zufolge, Salbei Salvia Kolumbarien In 20 Jahren dürfte sie zur absoluten Dominante werden und mehr als 99 % der Gesamtzahl aller Pflanzen ausmachen. Die Gesamtartenvielfalt der Lebensgemeinschaften, in denen der Effekt der Nischentrennung gezielt abgeschwächt war, war deutlich geringer als in den Kontrollbehandlungen.
Ein sehr wichtiges Ergebnis der Studie ist experimentelle Bestätigung dass die spezifische Rate des Populationswachstums einer Art zunahm, wenn ihre relative Häufigkeit abnahm. Damit wurde tatsächlich eine Situation aufgezeigt, in der jede Art mit zunehmender Populationsdichte beginnt, das Wachstum ihrer eigenen Population stärker zu begrenzen als das Wachstum ihrer Konkurrenten.
Geheimnisse von Abydos
Luigi Galvani entdeckte 1790 durch reinen Zufall die „tierische Elektrizität“. Er bemerkte, dass sich die Muskeln des Frosches unwillkürlich zusammenzogen, wenn gleichzeitig Platten aus verschiedenen Metallen an seinem Bein angebracht wurden.
So begann es berühmte Geschichte, die Schaffung einer modernen „elektrischen“ Zivilisation.
Im Jahr 1969 wurden im Fundament des ägyptischen Hathor-Tempels (erbaut während der Herrschaft von Königin Kleopatra VII. – 69–30 v. Chr.) schmale Kammern mit einer Breite von 1,1 m in Dendera gefunden. Über den Zweck dieser Räume können Archäologen nichts sagen, hier jedoch abgebildete alte Glühlampen!
Die unterirdische Kammer befindet sich an der hintersten Wand des Tempels, zwei Stockwerke unter der Erde. Durch einen schmalen Schacht gelangt man hinein. Die Breite dieser Kammer beträgt 1 m 12 cm und die Länge 4 m 80 cm. Warum ist in einer so unansehnlichen, unzugänglichen, engen Kammer der Vorgang der elektrischen Beleuchtung auf den Wandreliefs dargestellt?!
Ägyptischer Hathor-Tempel:
Alte elektrische Lampe?! 
Es gibt drei dieser Flachreliefs.
Sie befinden sich alle im selben Raum und widmen sich demselben Thema: Eine Gruppe von Menschen (Priester?) ist mit bestimmten Gegenständen in Aktion. Die erste Analogie, die beim Betrachten dieser Objekte entsteht, ist eine elektrische Lampe.
Sie stellen Menschen dar, die große, durchsichtige, flaschenförmige Gegenstände halten, in denen sich windende Schlangen sichtbar sind (In den hieroglyphischen Texten, die die Flachreliefs begleiten, werden diese Schlangen mit dem Verb seref beschrieben, was „leuchten“ bedeutet). Hier sprechen wir über irgendeine Form von elektrischem Licht), die sich über die gesamte Länge des Objekts erstrecken, sind ein symbolisches Bild eines gedrehten Glühfadens.
Die spitzen Schwänze der Schlangen stecken in etwas, das Lotusblumen ähnelt: Man braucht nicht viel Fantasie, um elektrische Patronen darin zu sehen.
Unter den „Lampen“ befinden sich sehr ungewöhnliche Objekte namens Djed (später wurden Proben von Djed gefunden, an denen Kupferdrähte hingen), ähnlich wie Isolatoren, auf denen die Glühbirnen wie Säulen ruhen.
Von der Lotuskartusche führen Kabel in einem gestreiften Geflecht zur „Box“ (in den Texten wird dieses Kabel „der Lastkahn des Sonnengottes Ra“ genannt). Die auf der „Generator“-Box abgebildete Sonnengottheit – Hekh oder Laut einer anderen Version weist Atum-Ra auf die Beteiligung dieser Box mit einer bestimmten Energie hin.
Wie Jed war Heh die Personifikation der Ewigkeit, sein Name bedeutet „Million“ oder allgemein eine sehr große Zahl. Während der Isolator-Djed die „konstante“ Ewigkeit symbolisiert, verkörpert Heh den ewigen Wechsel der Zyklen, der, nun ja, eine sehr große Ressource einer bestimmten Energiequelle symbolisieren kann.
Rechts auf dem Relief steht ein Paviandämon bzw. Gott Horus mit Hundekopf und hält Messer in den Händen, was als von der Kiste ausgehende Schutzkraft bzw. Gefahr oder auch als Schalter/Schalter gedeutet werden kann.
Es wird angenommen, dass diese unterirdische Kammer im Fundament des Hathor-Tempels („Ort des Gottes Horus“) in Dendera ein Minikraftwerk war und hier die geheime Wissenschaft der Elektrizität dargestellt wurde, die nur an Eingeweihte weitergegeben wurde.
Was die „Röhren“ betrifft, können wir sie als Crookes-Röhren identifizieren. Der britische Physiker William Crookes (1832-1919) war einer der ersten, der die Ausbreitung einer elektrischen Entladung in mit verdünnten Gasen gefüllten Glasröhren untersuchte. Beim Anschluss an die Hochspannungswicklung einer Induktionsspule strahlten solche Röhren ein helles Leuchten aus.
Es gibt die Meinung, dass ähnliche Lampen beim Zeichnen von Bildern in verschiedenen Gebäuden des alten Ägypten verwendet wurden, an deren Wänden keine Spuren von Ruß gefunden wurden, die gewöhnliche Lampen „hinterlassen“ hätten. Einerseits ist dies ein Argument zur Stützung der obigen Hypothese, andererseits ist nicht bekannt, welche Art von Lampen die alten Ägypter verwendeten, und es ist möglich, dass die Räume gründlich von Ruß gereinigt wurden.
Darüber hinaus wurden Listen zur Aufrechterhaltung der Ausgaben gefunden, aus denen hervorgeht, wie viel Öl den Arbeitern für die Beleuchtung der Arbeiten ausgegeben wurde.
Gemessen am Inhalt der hieroglyphischen Inschriften, die die Flachreliefs begleiten, hatten diejenigen, die sie geschnitzt haben, bereits ein geringes Verständnis davon wahre Bedeutung Zeichnungen, höchstwahrscheinlich, dass diese Bilder, die von der frühen Zivilisation „geerbt“ wurden, „kanonisch“ wurden und im Laufe der Zeit kopiert wurden, wobei sie nur den Kanon noch älterer, heiliger Bilder, wie moderne Ikonen, wiederholten ... wenn wir von Ikonen und Artefakten auf ihnen sprechen , wie diese, es folgen noch mehr.. 
Ein Wesen mit Messern in der Hand kann die Gefahr symbolisieren, die an diesem Ort von der Strömung ausgeht: 
Die Säulen, Djed genannt, gelten als Isolatoren oder als etwas, das dem Prozess der Übertragung von elektrischem Strom nahe kommt: 
Jeds gibt es in den unterschiedlichsten Darstellungen: 
Es gibt auch kleine Bilder von Glühbirnen, die aus dem Alltag durchaus bekannt sind: 
Mit Unterstützung von Erich von Däniken (im Bild): 
Es wurde eine Rekonstruktion der „Alten Lampe“ durchgeführt: 