Vizualizace plynůVeritasium

Kdyby existoval portál, skrze který by šlo sledovat neviditelné proudění vzduchu, teplotní gradienty a rozdíly v tlaku a složení vzduchu, takhle by v něm bylo vidět škrtnutí zápalkou. Tohle je hélium, které vytlačuji z balónku. Můžete vidět, jak teplý vzduch stoupá kolem rukou. Neviditelné výpary isopropylalkoholu a proud při kýchnutí.

Natočil jsem to pomocí této soustavy. Mám tu čtyřiceticentimetrové konkávní parabolické zrcadlo, Z těch se běžně vyrábí teleskopy. Kdyby to byla součást velké kulovité plochy, obřího sférického zrcadla kolem nás, střed tohoto zrcadla by se nacházel přímo tady, kam jsem umístil tuto diodu. Je velká tři milimetry, ale snažil jsem se zdroj světla ještě zúžit černým lakem.

Snažil jsem se vyrobit bodový zdroj světla. Světlo se šíří všemi směry, odrazí se od zrcadla a letí zpět téměř do stejného místa, odkud vychází. Vidíte, že se paprsky setkávají v jednom bodě přímo tady. Posunul jsem zdroj světla tak, aby paprsky dopadaly do mé kamery. Teď sem nastavím žiletku, aby odstínila zhruba polovinu přicházejícího světla.

Díky tomu můžeme pozorovat malé výchylky, ke kterým dochází před zrcadlem. Například když teplý plyn stoupá z plamene svíčky. Můžeme to vidět, protože skrze sloupec teplého vzduchu prochází odražené světlo z diody a mění se směr těchto paprsků, dochází k lomu světla, protože index lomu sloupce teplého vzduchu je jiný než index lomu okolního vzduchu. Index lomu je poměr rychlosti světla ve vakuu a rychlosti, jakou světlo prochází prostředím.

Index lomu vzduchu je téměř roven jedné. Teplejší vzduch má nižší index lomu než chladný vzduch. Rozdíl indexů lomu je v tomto případě jen velmi malý. Nejsme tedy schopní ohyb světla postřehnout. Díky této soustavě to však možné je. Některé paprsky, které by normálně prošly nad žiletkou, změní svůj směr a neprojdou a na obrazu se objeví tmavší místo. A některé paprsky, které by se zastavily o žiletku ji naopak přelétnou a na obrazu vytvoří světlejší místo.

Takhle to funguje. Můžete tak vidět, jak z vaší hlavy stoupá teplo, a můžete vidět svůj dech. Můžete vidět i chladný vzduch vylévající se z poháru s ledem. Teplota ale není to jediné, na čem závisí index lomu. Různé látky mají různý index lomu. Například můžu natočit butan v zapalovači, který normálně není vidět.

Vidíte ho stoupat, ještě než vzplane. Světlo se také láme, když prochází bublinou. Lom závisí na tloušťce stěny bubliny. Tomuhle se říká šlírová metoda podle německého slova Schliere, což znamená šmouha. Objevil ji Robert Hook v roce 1665, který použil dvě svíčky a soustavu čoček. Pak ji v devatenáctém století využívali k odhalení kazů při výrobě čoček.

Také se využívala v aerodynamice a při sledování proudění kapalin, jelikož umožňuje znázornit rozdíly tlaku a teploty. Můžete tak sledovat rázové vlny a rozdíly ve složení plynů. Když sledujete toto škrtnutí zápalkou, vidíte teplo vzniklé třením, které zapálí fosfor, což uvolní ještě více tepla, které spustí reakci mezi sírou a chloridem draselným, při níž vzniká oxid siřičitý, který také můžete vidět. Můžete vidět i můj dech, kterým sfouknu plamen.

Jsem moc rád, že se mi to povedlo zprovoznit. Jestli vás napadá něco zajímavého, co bych mohl vyzkoušet, napište mi a já to zkusím. A pokud jste to ještě neudělali, přihlašte se k odběru tohoto pořadu. Překlad: Zarwan www.videacesky.cz