Fotografie

Pokud se vám obrázky líbí a chtěli byste je mít i někde na disku nebo třeba jako tapetu na ploše, můžete si je tu stáhnout. Po klinkutí na kterýkoliv z velkých obrázků se vám otevře jeho verze v plném rozlišení.

Luminiscence

Podobný obrázek by se dal vytvořit mnoha způsoby. To, co vidíte, je akvárium s vodou, na které plave pár kaštanových větviček. To celé je nasvícené ultrafialovým světlem. Díváme se tedy na luminiscenci kaštanového dřeva. To obsahuje aeskulin, látku, která pohltí ultrafialové světlo, část jeho energie si vezme a vyzáří modré světlo s nižší energií. Jak se aeskulin rozpouští ve vodě, pozorujeme růst těchto luminiscenčních struktur.

Luminiscence, zjednodušeně řečeno výroba světla z jiného světla, má mnoho využití, ať už u výstražných vest, zvýrazňovačů nebo třeba bělidel. My bychom vám rádi více přiblížili luminiscenci v přírodě. Zajímá nás tedy otázka, co z přírody svítí pod UV.

Samotný aeskulin není specialitou pouze kaštanu koňského, našli byste ho například i v pražených pampeliškových kořenech nebo v keři lýkovci jedovatém. Podobnou slabě modrou záři pod UV vydává také chinin, známý z tonikových nápojů. Luminiscence chininu je tak výrazná, že ji můžete pozorovat i na přímém slunečním světle proti tmavému pozadí. Luminiscenci, ovšem tentokrát červenou umí i chlorofyl, který dává rostlinám zelenou barvu. A v neposlední řadě také pod UV světlem uvidíte kroužky kolem hnědých teček na zralém banánu. Takže zde máte návod, jak vědeckým způsobem poznat zralý banán.

Praktickým způsobem využívají luminiscenci některé korály. Ty převádí ultrafialové světlo na viditelné, aby měli jejich symbiotické řasy více světla k fotosyntéze. Ze zvířecí říše vykazují luminiscenci některé žáby, štíři a pavouci. Luminiscence je také častá u ryb, které dokonce jakýmsi způsobem červenou luminiscencí komunikují, protože na červenou barvu nejsou citlivé oči jejich predátorů. A poměrně nedávno se ukázalo, že pod UV slabě zeleně svítí také srst ptakopyska.

V říši minerálů je luminiscence také ne zcela vzácnou vlastností. Několik druhů kalcitu nebo třeba aragonit pod UV září. Z drahokamů svítí rubín, smaragd a diamant. Všechny tři svítí pod UV červeně, což je v případě zeleného smaragdu trochu zvláštní. V neposlední řadě také UV luminiscenci jeví riboflavin, známý také jako vitamín B2.

I když luminiscenční barvy vypadají dost nepřirozeně, v přírodě se vyskytují celkem často. Luminiscence větviček kaštanu ve vodě je krásná, ale ne abyste šli olámat větve z nejbližšího stromu. Fungují i větve na zem spadlé.

Polarizace

To, co vidíte na obrázku, je kousek zmuchlané izolepy mezi dvěma zkříženými polarizačními filtry. S polarizačními filtry se dost vyhrajete v některém z dalších okének. Proto se o polarizaci pobavíme jen stručně, ale přesto vám v textu nabídneme pár nápadů, které se vám mohou za pár dní hodit.

Většina průhledných plastů se mezi zkříženými polarizačními filtry chová právě takto. Mění barvy podle toho, jak je vůči polarizačním filtrům natáčíme. A nebyla by to fyzika, kdybychom pro takové chování neměli složité pojmenování. Látky, ve kterých se světlo šíří různou rychlostí v závislosti na své barvě a polarizaci se nazývají birefrigentní, česky dvojlomné.

Jednodušší asi bude zůstat u pojmenování chuchvalec izolepy. Hezký způsob jak tuto vlastnost čiré izolepy využít, je nalepit její různé proužky na čirou pevnou fólii. Pak se na ni můžete podívat mezi dvěma zkříženými polarizačními filtry a zjistit, jakou barvu izolepa vytvoří podle toho, kolik vrstev se zrovna překrývá. Zajímavé je také to, jak se barvy změní, když folii s izolepou otočíte mezi filtry o 90°. Ty barvy, které před chvíli filtrem prošly, jsou teď zablokovány a naopak ty, které předtím filtr nepropustil, teď vidíme. Díváme se na negativ původního obrázku.

Ale pozor, vždy taky záleží na tom, jak je izolepa při lepení napínána. Což nakonec také lze vyzkoušet. když pásek izolepy začnete mezi filtry natahovat. Tímto způsobem se dá zvýraznit napětí v průhledných materiálech. Typicky to bývají odlévané plasty, například pravítka nebo krabičky od CD či DVD. Pokud máte plastové čočky v brýlích, zkuste se podívat i na ně, možná budete překvapeni, jak se zbarví. Kdysi se tato metoda používala i při konstrukci. Nějaký díl nebo součástku, třeba karabinu, jste si vyrobili z plexiskla a pak jste ji mohli namáhat v polarizovaném světle, abyste viděli, kde v ní je velké napětí a kde tedy máte posílit materiál. Dnes už je to ale hudba minulosti.

Kde však podobný jev využíváme dodnes jsou LCD monitory. V těch jsou také dva zkřížené filtry - úplně vespod a úplně vpředu. A mezi nimi jsou tekuté krystaly, které stáčí polarizaci světla tak, abyste na displeji viděli světlý nebo tmavý pixel podle toho, co je zrovna potřeba. Ale jistě by bylo možné postavit displej,ve kterém by byla síť proužků izolepy, které by se složitým systémem kladek vhodně napínaly. Věříme, že se takový displej na trhu již brzy objeví.

Černý plamen

Barvení plamenů patří spíš k úplnému konci roku, kdy se kocháme pohledem na barevné ohňostroje a čicháme vůni střelného prachu. Barvení plamenů je ale také krásný pokus, který kombinuje fyziku a chemii. Podle zbarvení plamene totiž chemici dokáží poznat, jaké prvky se mohou v nějaké látce skrývat. Třeba lithium barví plamen na krásnou sytou červenou a měď barví plameny do modrozelena.

Na fotce ale vidíte plamen černý. Když barvíme plameny před dětmi, často se právě po černém ohni ptají. Nakonec, když může existovat něco, čemu se říká černé světlo… Trik, kterým se tmavý plamen získá spojuje chemii a fyziku snad ještě zajímavějším způsobem. Tady totiž nezáleží na tom, jakou chemikálii do ohně přidáváte. Záleží i na tom, jakým světlem si u toho svítíte.

Tak nejdřív to obarvení ohně. Takovou žlutou umí jen jeden prvek. Každý chemik ji hned pozná. V tomhle ohni musí být sodík. Sodík je kolem nás dost běžný, nakonec je i třeba v našem potu, takže každé polínko, které hodíme rukou do ohně, na sobě nějaký sodík mít bude. Proto také plameny často podobně žluté bývají.

A teď to světlo. Stejně žlutě svítí jeden typ pouličních světel. Je to takzvaná nízkotlaká sodíková výbojka. Ještě se občas někde vidí, ale spíš už je to u nás vzácnost. Oranžové pouliční světlo, které potkáte na ulici častěji, bude taky sodíková výbojka, ale vysokotlaká. Jak to laik jdoucí po ulici pozná? Velmi snadno. Pod nízkotlakou sodíkovou výbojkou, tedy tou, kterou na černé plameny potřebujete, nejsou vůbec vidět barvy. Jen jediná zůstane, a to právě tahle žlutá.

Proč je tomu tak? Ve výbojce se vypaří, měli bychom spíše napsat vysublimuje, sodík. Atomy sodíku do sebe různě naráží a předávají si energii. Jenže elektrony v atomových obalech nemohou přijímat a vydávat jakou energii se jim zlíbí. Mají na výběr jen určité konkrétní hodnoty energie, které mohou mít. Tím pádem mohou vyzařovat jen světlo určité energie, tedy i určité barvy. A ze všech možností, které sodík má, jenom jedna spadá do oblasti energií, které vidíme očima a kterým říkáme viditelné světlo. Z celého viditelného světla umí sodík pohltit nebo vysvítit jen světlo právě téhle barvy. A teď to dáme dohromady.

Sodík ve výbojce vysvítí světlo své konkrétní sodíkové žluté. Toto světlo se rozletí po našem ÚDiFím doupěti. O kus dál hoří vařič, do kterého stříkáme líh se solí, která sestává z chloru a sodíku. Sodík na okraji plamene, kde už je studenější, potká žluté světlo, a je to právě ta žlutá, kterou jedinou dokáže pohltit. A tak ji taky pohltí. Tím pádem na koncích plamene část žlutého světla z výbojky chybí a my vidíme tmavý obrys plamene vařiče.

Je to vlastně docela prosté, když si nevšimnete, že z toho na jedné straně trochu čouhá kvantová fyzika. Tenhle pokus nemáme ze své hlavy. Pokud víme, první se s ním ukázali lidé z Britské akademie věd, známé jako Royal Institution. A když už o RI mluvíme, v 19. století tam Michael Faraday založil tradici vánočních přednášek pro laiky a veřejnost. Pokud tedy budete mít o svátcích náladu na další vědu a nebojíte se angličtiny nebo titulků, zkuste si tyto Christmas lectures najít třeba na youtube.