REVISTA DE FIZICA

EVRIKA

COLECTIVUL DE REDACTIE

CUPRINS

Descoperiri stiute de cand lumea

Test unde mecanice

Fenomene interesante:Refractia negativa..... Stiati ca

Anecdote in lumea fiziciiDescoperiri interesante

Fizicieni celebrii

DESCOPERIRI!

1900-1910

* Inventiile care astazi ni se par banale, au revolutionat epoca in care au aparut. Sa luam ca exemplu masina de spalat, care dateaza din 1901. Aceasta inventie care ar fi trebuit sa usureze considerabil munca gospodinelor din intreaga lume, nu a avut succesul scontat in momentul lansarii sale, mai ales pentru ca detergentul nu a fost inventat decat in 1916. Prima masina automatica realizata de compania Bendix, a venit sa spele onoarea inventatorilor din acest domeniu abia in 1937. * In 1905, cand Albert Einstein a descoperit relativitatea restransa (o teorie pe care putini au inteles-o in epoca), utilizarea novocainei in timpul interventiilor chirurgicale a sunat inceputul anesteziei. Pana atunci, chirurgii isi anesteziau pacientii dandu-le cateva inghitituri de whisky.* Mai tarziu, un canadian, Reginald Aubrey Fressenden, a pus la punct primul radio AM . O inovatie care, inaintea televiziunii, a adus o modificare importanta in felul in care oamenii isi petrec tipul liber.* In 1907, fratii Lumiere, care au inventat, de asemenea, cinematografia, au pus la punct fotografia color . * Automobilul exista inca de la inceputul secolului al XX-lea, dar Henry Ford a fost cel care a inaugurat aceasta industrie, in 1909, prin realizarea faimosului model T, disponibil la un pret de 250 $ intr-o vasta paleta de culori. Dar, Ford a inventat mai mult decat o simpla masina, el a pus la punct o intreaga linie tehnologica pe care o vor imita majoritatea uzinelor de masini din lume. * Nici Romania nu lipseste din istoria celor mai importante inventii ale primilor 10 de ani din secolul al XX-lea. Henri Coanda a realizat, in 1910, primul avion cu reactie, "Coanda-1910". Expus la cel de-al doilea Salon de aeronautica din Paris , avionul a fost ignorat de lumea stiintifica, dar a fost remarcat de inginerul francez Gustave Eiffel care i-a spus inventatorului roman:"Tinere, te-ai nascut cu 30 de ani, daca nu cu 50 de ani prea devreme". Profetice, cuvintele celebrului inginer francez s-au adeverit intocmai. Avionul cu reactie ce nu a impresionat in 1910, a devenit o realitate dupa 1950.

1911-1920* In 1918, Einstein a descoperit formula energiei, E=mc2. Opinia publica nu a fost insa

prea interesata de aceasta descoperire, fiind preocupata mai mult de inventiile care aduceau un plus de confort; cum ar fi cuptorul cu microunde si congelatorul . Era vanzatorului de gheata a apus definitiv. 1921-1930

* A trebuit, insa, ca omenirea sa mai astepte pana in 1923 pentru ca sa intampine cum se cuvine primul telefon cu cadran. * Doi ani mai tarziu (1925), a venit randul industriei spectacolelor sa inregistreze cea mai mare revolutie din toate timpurile prin inventarea microfonului. Si, cum drumul fusese deja deschis, in 1926, un scotian pe numele lui John Baird, v-a revolutiona viata de zi cu zi a oamenilor prin inventarea televiziunii. Singura problema a fost ca, la inceput, nu prea existau filme. In asteptarea ciresii din varful tortului, publicul s-a grabit sa mearga la cinematograf pentru a vedea primul film vorbit : "The Jazz Singer". Producatorii acestui film au fost destul de sceptici la inceput, fiind de parere ca publicul nu ar fi fost interesat de filme cu actori care vorbeau...* In 1930 se lanseaza banda cu frecventa FM, mai putin sensibila la paraziti ca banda AM. In acelasi an, in Montreal , se incepe construirea podului Jacques-Cartier, care deschide era cartierelor cu locuinte de la periferia marilor orase. * Industria spectacolului se fortifica in 1930, odata cu inventarea bandei magnetice si a discului cu 33 de turatii. Primul disc editat avea pe el simfonia a V-a de Beethoven.Inainte de izbucnirea celui de-al doilea razboi mondial si avalansei sale de inventii terifiante (printre care si bomba atomica), ungurii Lazlo si Gyirgy Biro realizeaza stiloul cu bila. * In timpul razboiului, printre atatea orori, Dow Corning inventeaza siliconul, care ne va da, multi ani mai tarziu, frumuseti apetisante de tipul Pamelei Anderson. Razboiul a dat un imbold fulminant dezvoltarii tehnologiilor si descoperirile au inceput sa se multiplice. 1941 - 1975

* In 1946 s-a inventat zapada artificiala si filtrul de cafea.* In 1954 vede lumina zilei o alta descoperire ce nu poate fi ignorata, bateria solara, creata de oamenii de stiinta de la Bell Telephone Laboratory* In 1955 cercetatorii de la General Electric reusesc sa creeze primul diamant sintetic, in timp ce Willard Frank Libby va revolutiona lumea stiintei prin fundamentarea metodei de datare cu carbon 14. * Anii '70 vor aduce cu ei o avalansa de noi descoperiri. * Dupa ce in 1970 americanul Har Gobind Khorana a realizat prima sinteza completa a unei gene, in anul imediat urmator Ted Hoff realizeaza primul microprocesor, iar Raymond Damadian, tot american, pune la punct primul aparat de imagerie prin rezonanta magnetica.

* 1972 este anul nasterii calculatorului electronic de buzunar, mosit de J.S. Kilby si J.D. Merryman, pentru ca in 1975 sa apara fibra optica, realizat` in laboratoarele Bell .

TEST DE EVALUAREClasa a XI-a

UNDE MECANICE

A. Care dintre afirmatiile de mai jos este falsa?1.Undele longitudinale se pot forma atat in mediile solide cat si in cele lichide si gazoase.2. Lungimea de unda este distanta dintre doua puncte consecutive care oscileaza in faza.3. Propagarea oscilatiilor este insotita de transport de masa.B. Viteza de propagare a undelor este: a) in unde transversale unde T- μ- b) in unde longitudinale: unde E- ρ- C. O unda este caracterizata prin:Notiuni specifice:

-Suprafata de unda care reprezinta…………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………- Frontul de unda care reprezinta…………………………………………………………….……………………………………………………………………………………………….- Directia de propagare

Marimi specifice: -Frecventa- se noteaza cu……., se masoara in ………… si reprezinta……………………… ……………………………………………………………………………………………….-Perioada- se noteaza cu………., se masoara in ………. si reprezinta……………………… ………………………………………………………………………………………………. -Amplitudinea- se noteaza cu………., se masoara in ………. si reprezinta…………………

………………………………………………………………………………………………. - viteza de propagare-se noteaza cu….……………. si se masoara in……………………….. - lungimea de unda- se noteaza cu……......, se masoara in ………. si reprezinta…………… - relatia dintre lungimea de unda si frecventa ……………………………………..………………………………………………………….D. Fenomenele undelor mecanice:- reflexia este............................................................................................................- refractia. este..............................................................................................................- interferenta- difractia STEFAN MARIUTA

REFRACŢIA NEGATIVĂ

Ştiinţa este fascinantă nu numai datorită faptului că descoperă noi şi noi domenii

de cercetare, dar şi datorită capacităţii sale de a descoperi lucruri absolut noi în domeniile

“vechi de când lumea”, unde nimeni nu s-ar aştepta să se mai facă vreo descoperire

uluitoare. Puţini îşi pot închipui că şi bine cunoscuta optică geometrică poate fi

reconsiderată sau redescoperită de ştiinţă.

Orice persoană, iniţiată într-o măsură oarecare în fizică, cunoaşte că toate

materialele pot fi caracterizate, din punct de vedere al interacţiunii lor cu câmpurile

electromagnetice, prin doi parametri, numiţi permeabilitatea magnetică (μ) şi

permitivitatea electrică (ε). Aceşti parametri determină complet modul de interacţiune a

radiaţiei electromagnetice cu materialul respectiv. Cei mai puţin iniţiaţi în fizică nu sunt

familiarizaţi cu μ si ε, ci cu indicele de refracţie n, care nu este altceva decât o

generalizare a celor doi parametri (μ si ε) în unul singur (n). Până nu demult se considera

că indicele de refracţie al materialelor obişnuite poate lua numai valori pozitive mai mari

decât 1. Însă nimeni nu ne împiedică sa considerăm, cel puţin imaginar, că există

materiale la care indicele de refracţie ia valori mai mici ca 1, sau chiar negative.

Victor Georgievich Veselago născut în 1929 în Ucraina, URSS, fizician rus la

Institutul de fizică generală al Academiei de Ştiinţe din Moscova care în 1967 a fost

primul care a teoretizat existenţa materialelor cu indici de

refracţie negativi. El a demonstrat în una din lucrările sale

că dacă permitivitatea şi permeabilitatea unui material

sunt simultan negative, indicele de refracţie al acestui

material va fi de asemenea negativ. În această afirmaţie

este ascuns un element de noutate ştiinţifică care poate

duce la reconsiderarea opticii geometrice cunoscute până

acum.

• Imagini ale propagării luminii într-un bicristal

YVO4 descriind refracţia totala. În cristalul de sus

se prezintă un exemplu de refracţie negativă iar in cristalul de jos refracţie

pozitivă.( Fig.1)

Munca de cercetare a lui Veselago a rămas necunoscută mult timp, până când fanteziile

lui matematice au fost concretizate prin crearea unor superlentile. Interesul faţă de

materialele cu indicele de refracţie negativ a fost însă reînviat cu câţiva ani în urma

(1999), când fizicianul englez John Pendry de la Imperial College din Londra a propus să

se construiască cu ajutorul acestor materiale lentile perfecte.

***

Doi oameni de ştiinţă, dintre care unul de origine română, au descoperit

mecanismul care face ca un obiect să devină invizibil şi au făcut publice rezultatele

cercetării lor, spre încântarea şcenariştilor care află că omul invizibil nu va mai fi în

curând un concept SF, informează The Telegraph. Profesorul Nicolae-Alexandru

Nicorovici de la Universitatea din Sydney - un cercetător care a plecat din România după

1989- şi Graeme Milton de la Universitatea din Utah au publicat rezultatele muncii lor în

Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences.

"Faptul ca un obiect poate deveni invizibil cu ajutorul unui dispozitiv a fost întotdeauna

privit ca o idee ce aparţine de domeniul science fiction", a declarat profesorul Milton.

Refracţia negativă este un fenomen anormal în electromagnetism pentru care raza

refractată este de aceeaşi parte ca şi raza incidentă (vezi figura alăturată) unde în cazul a)

refracţia este într-un material obişnuit ( n > 1) şi în cazul b) refracţia este neobişnuită în

material cu indicele de refracţie negativ (n <

0). Deoarece unghiul de incidenţă i ia valori

intre 0 si 2π, respectiv sin i va fi mai mare ca

zero. De aici rezultă că semnul lui sin r va

coincide cu semnul indicelui de refracţie al

materialului n .

Fig.7

Astfel, dacă n > 1, unghiul de refracţie va fi unul pozitiv (Fig. 7a) şi mai mic ca unghiul

de incidenţă. Adică raza se va propaga intr-o direcţie situată între perpendiculara pe

suprafaţa materialului şi direcţia razei iniţiale Pe de altă parte, în cazul indicelui de

refracţie negativ, n < 0, unghiul de refracţie va fi de asemenea negativ ( Fig.7b). Deci

raza refractată se va situa de partea stângă a normalei la suprafaţa materialului. O astfel

de refracţie “negativă” este total neobişnuită pentru materialele întâlnite în natură.

Printre consecinţele imediate ale refracţiei negative putem enumera următoarele:

1. Din punctul de vedere al opticii ondulatorii, un material cu indicele de refracţie negativ

va modifica unda de lumină într-un aşa mod, încât unda va produce vibraţii într-o

direcţie, iar energia undei se va propaga în sens opus;

2. Efectul Doppler va fi inversat, adică frecvenţa unei surse de lumină care se apropie de

observator nu se va mări (deplasarea spre violet) cum este firesc, ci se va micşora

(deplasarea spre roşu).

3. Efectul Cerenkov va fi, de asemenea, inversat. Deci, lumina generată datorită faptului

că mediul respectiv este traversat de o particulă

încărcată va fi emisă în spatele particulei şi nu în faţa

ei.

4. După cum a arătat Veselago în lucrările sale, o

simplă pană plan-paralelă va funcţiona ca o lentilă,

creând o imagine a obiectului în interiorul penei şi alta

de partea cealaltă a ei (Fig.8). Această proprietate ar

simplifica considerabil fabricarea lentilelor, deoarece

nu ar mai fi necesar de a se prelucra lentila pentru a fi

convexă sau concavă, după caz. O astfel de lentilă ar fi

mai puţin capricioasă decât lentilele obişnuite, din

simplul motiv că obiectul ar putea fi situat în orice

poziţie faţă de lentilă şi nu numai pe axa ei, cum e cazul lentilelor obişnuite.

5. O altă consecinţă a indicelui de refracţie negativ, pe care se bazează ideea lui J. Pendry

cu privire la lentilele perfecte, este că undele evanescente ale unui corp ar putea fi

amplificate de o lentilă cu indicele de refracţie negativ. Undele evanescente ale unui corp

au o lungime de undă foarte mică şi de obicei nu părăsesc

suprafaţa corpurilor. Datorită lungimii de undă mici ele

conţin informaţia cea mai detaliată despre corp.

6. Se ştie că atunci când privim intr-un vas cu apă,

adâncimea acestui vas pare a fi mult mai mică decât este

în realitate.

Acest efect se datorează faptului că indicele de refracţie al apei este pozitiv. Admiţând

însă că apa ar avea un indice de refracţie negativ, adâncimea vasului cu apă nu ni s-ar mai

părea a fi prea mică, ci din contra, vasul ar părea mult mai adânc decât este în realitate,

iar un creion în paharul cu apă se va vedea ca în fotografia alăturată stânga ( Fig.9).

7. Comportarea lentilelor la lumină este inversă decât in cazul obişnuit:

Fig.8pană plan-paralelă va funcţiona ca o lentilă, creând o imagine a obiectului în interiorul penei şi alta de partea cealaltă a ei.

(a) Lentila convexă efect divergent

(b) Lentila concavă efect convergent

Notă: Similar se întâmplă în microunde şi în domeniul X pentru materialele transparente

cu 0 < n < 1 (nu au n < 0)

8. Imaginea obiectelor printr-un material cu indice de refracţie negativ va fi situată ca în

Fig.10, de mai jos, unde se observă:

• imaginea peştelui situat în apă , mai sus decât în realitate, dar în interiorul apei, pentru

indice de refracţie pozitiv- refracţie pozitivă;

• imaginea peştelui situat în apă, mai sus decât în realitate, dar în exteriorul apei, pentru

indice de refracţie negativ- refracţie negativă;

BASANCIUC MARIA MAGDALENA