i
i
“1467-Pahor-0” — 2010/8/23 — 10:54 — page 1 — #1 i
i
i
i
i
i
List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje
ISSN 0351-6652
Letnik 29 (2001/2002)
Številka 1
Strani 12–15, IV
Jože Pahor:
NA SEJMU V OTAVALU
Ključne besede: fizika, zgradba snovi, termoluminiscenčna dozime-
trija.
Elektronska verzija: http://www.presek.si/29/1467-Pahor.pdf
c© 2001 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije
c© 2010 DMFA – založništvo
Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali
posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo-
ljeno.
Fizika I
NA SEJMU V OTAVALU
Avtobus lovi red ek zrak in hrop e v klanec proti Otavalu. Otavalo je
mestece v Ekvadorju , uro in pol vožnj e od prestolnice Quita. Vozimo se
okoli tri tisoč metrov nad morjem , zato ni čudno, da daje avtobus naduha.
Otavalo. V dolini globoko pod nami se lesketa jezero , nad nami se
vzpenjajo gor e. Nekaj ulic prem ore vrsto trgovin z usnjenimi izde lki .
Vendar nismo prišli zaradi usnja; bolj zanimiv bo indij anski sem enj , ki ga
imajo vsak mesec enkrat.
Na robu mest eca je vr st a stojnic. Ugled amo ročno tkane preproge,
obarvane s starimi, naravnimi barvami, pa tudi pisane. Preproge s sta-
rodavnimi inkovskimi vzorc i so še najbolj mikavne. Lahko poceni kupiš
pravi pončo , srajco ali pleten t elovnik. Rezb arij ni ; t e bomo kupovali
kasneje v naselju rezbarj ev San Antoniu. Oči pijejo zanimive podobe;
sem in tj a privoščim po žirek barv t udi fotografskemu aparat u .
"Poglej!" me opozori Fernando. Na klopi pred mano je drobna, za
pest deb ela orumenela glava z dol gimi lasmi in sršečimi ob rv mi. Tudi In-
dij anci znajo sušit i človeške glave. Te niso pripad ale pobitim sovražnikom,
ampak umrlim sorodnikom.
Kaj pa je tole? Kipec, stara keramika . Morda pa ni st ar a, morda je
pon ar ed ek , ki bi ga radi prodali lahkovernim turistom? Tudi Fernando ,
sicer domačin , Ekvadorec, ne ve od govor a.
Prij atelj Kar el se je s t akim vprašanjem ukvarjal že pred me noj. V
Peruju je kupil kip ec, ki naj bi bil po zat rdilu prodaj alca zelo star . Kako
se je prepričal o starosti?
Na pomoč je priskočila sodobna fizika, ki pozna termoluminiscenčno
do zimetrijo.
Fernando, ki je sicer dober elektronik, se je zgroz il že ob samem
imenu. Morda pa mu bom vso zadevo le lahko pojasnil.
"Nekatere snovi se napij ejo svetlobe in jo potem oddajajo tudi po več
ur. Pojav imenujemo luminiscen ca . Nekdaj smo imeli ure, ki so imele s
tako snovjo prem azane kazalce in oznake na številčnici . Na tako uro si
vide l tudi ponoči , dokler ni svetloba zblede la . Danes , v dobi elektronike,
t ake ure srečamo le še poredko.
Poznamo tudi snovi, ki svet lobo le pij ejo , p ot em pa jo obdrž ijo zase za
vse večne čase . Že bi uspeli pomeriti, koliko je v njih nakopičene svetlobe,
bi vedeli , koliko so stare ."
Fernando se ni st r injal. "Kaj pa dan in noč? Kaj pa oblaki, ki
zasti rajo sonce? Kaj , če jih spraviš v t em en pred al? Potem bi se po t voje
sploh ne st arale."
Fizika
"V mislih imam drugačno svetlobo, t rajno in enakomerno: kozmične
žarke. To sevanje , ki izvira s Sonca , povzroči v zemeljski atmos feri plazove
sevanja beta in ga ma. Vse to sevanje deluj e na naše snovi podobno
kot vidna svetloba, zaradi večj e energije pa proži t udi vrsto drugačnih
pojavov. Sevanje je enako izdatno podnevi in ponoči , v pr edalu ali izven
njega . Tudi oblaki nanj ne vp livaj o."
"Če se napij eš žganja, lahko policist z alkotestom ugotovi , koliko si
se ga naložil. Kako pa bom zvedel, koliko je nakopičene svetlobe v mojem
kip cu?"
Očitno bo t reba poglobi ti razlago. Pogledati moramo v snov in sledit i
poj avom .
P redstavlj amo si, da so v atomih elekt roni razporejeni po lupinah:
nekateri bliže, drugi dlje od jedra . Ta razporeditev pa ni večna; mogoče
jo je spremenit i vsaj za kr atek čas . Če damo elekt ronu v stanju A (slika 1)
nekaj energije, ga lahko spravimo na bo lj oddaljeno oziroma višjo lupino,
če je le tam še prostor. V našem primeru je to stanje C . Izpraznj enih
mest ato m ne trpi. Eden od elekt ronov na višji h lupinah pade v nastalo
luknjo. Pri t em se sprosti nekaj energ ije v obliki svet lobe. Odleti foton.
Vse dogaj anj e traja manj od milij onine sekunde. Tako si lahko razlagamo
značilno rumeno svet lobo, ki jo opaz ujemo, če potisnemo v brezbarvni
plamen nekaj kuhinjske soli . Na t rijevi ato mi vsrkavajo energijo , ko odle-
tavajo elekt roni iz stanja ali nivoj a Is, kakor ga imenujejo v spekt roskopiji,
v stanje z večjo energijo 2p1 ali 2p2 . Ob vračanju t eh elekt ronov v pr ejšnj e
stanje pride do oddajanja fotonov, ki jih zaz namo kot rumeno svet lobo .
•
• •
A •
E lektron v st a nj u A, ki po-
go lt ne dovolj energije, odleti
v eno od nezased enih st anj,
recimo v stanje C .
Izp raznj en o mesto A za-
sede elektron, ki je bil
do slej v stanj u B.
Slika 1.
Sprosti se ene rgija v obliki
svetl obe. Tako lahko , npr. ,
pojasnimo znači lno ru men o
svetl obo , ki jo oddajajo na-
t rije vi atomi.
Zdaj pr eidimo k snovem, ki po obsevanju oddajajo svet lob o dalj časa .
Tudi tam vr že elekt rone v višja stanj a , le da pogoj i za napolnitev nastalih
lukenj niso t ako ugodni . Tako se prvotno stanje vzpostavlj a le počasi ,
tudi po nekaj ur.
Fizika I
Skrajni primer je, ko elekt ron obvisi nekje tako nerodno, da ne najde
po ti nazaj (slika 2). Da bi ga sprostili in povzročili prehod, je t reba
snov pretresti . Ne zadošča, da bi po kosu take snovi ud arj ali s kladivom.
Najlepše st resemo krist alno mrežo , v katero so vgrajeni posamezni atomi,
t ako, da snov segrevamo. Tedaj zdrsnejo ujeti elekt roni navz dol, sprošča
se energija , ki jo odneso fotoni . Celot na oddana svet loba je sorazmern a
šte vilu ujet ih elekt ronov . Ti elekt roni so se ujemali enakomern o lahko
celo let a , desetl etj a ali stoletja. Že bi znali fotone prešteti in če bi vedeli,
koliko se jih je zat aknilo v sekundi ali morda v letu dni, bi lahko izračunali
starost predmeta.
A - - - - -
Od tam lahko pad e nazaj in odda ene r-
gijo v ob liki svetlob e, a li pa zdrkne v
st anje C, od koder ni vrnit ve. Stanje
A ostane nezaseden a , ker vo d i vanj le
pot prek st anja B, ki pa je nezasedena.
- - - - - B
---c
~A
Elektron v st anju A dvigne absorbi-
rana energij a v st anje B.
B ---~.
c
B - - - - -
A - - - -
C
B - - - -i ---- C
A~
--- C
•
Če snov seg rejemo , lahko Od tod zdrs ne v st anje A
povečano nihanje krista lne
mreže da elekt ro nu v sta-
nju C dovolj ene rgije, da
preide v stanje B.
Slika 2.
in odda ene rgijo v obliki
svetlobe.
Pri segrevanju , ki t raj a nekaj minut , gr emo do meje, ko začenja snov
že sa ma žaret i; morda do 500 stopinj Celzija. Kljub temu bi sproščeno
svetlobo z očesom te žko zaznali. Pom agam o si s fotopomn oževalko , z
elekt ronskim očesom, ki vidi blesk prižgane vžigalice celo na razdaljo deset
kilometrov, če seveda ni druge svet lobe. Luminiscenca , ki smo jo sprožili
s toploto, ima ime termoluminiscenca.
St ar e, dalj časa obsevane snovi torej oddajo svetl ob o, na novo pri-
pravlj ene, ki so nedavn o prišle iz peči , pa ne. Preost an e nam še, da
ueptrwimo &veao med hliEiuo n s k o ~ ~ e  &b  in &w&jo pdmeta. 
Velik pmdmet bo webod vei: &lobe. Nehtere bPoVi h j o  Wjo 
~ l m ~ t ,  da kopiEjo d o h ,  dntga maqjiuo. Vpdanja je tudi, hliko 
oddme snretIobe mama pre&&i. 
T k i h  nalogo najIqik rehm s p-m. Patam, lar pmo e w 
grmmjem b g d i  mo d o h ,  se lotimo no- ahvatqja z zmmh 
virom m j a  beta in gmxm Ker paammo ~~ narmmga m j a ,  
h r u j e m o  Eas  obsevanja in tako v nekaj minutah opmvbm natank;o 
tih, kar je uspelo n ~ ~ ~ v i  v desetih di morda sto l ea .  Ka q& iskmmo 
in immimo sdobo, ki bi jo pmzm6lo nmavno obseYanje Y &a letih, 
lahkn h m ,  k o b  let je predmet lmpilSil d o b o ,  preden smo ga 
prvrE eegrd. To je star& p h e t a .  
Zdsj je Fknmdo dojal ddaknje skosti  'ToDamtakem bi h h b  Srgd 
kipoe, jih OM in prodajd bt stwe? NMe bi mi ne mogel dob& 
, preva;re?" 
' V m o  lahko kupyjete stare 3dpce v Ehdorju. Poznam Fernanda 
in jamW aa njegwo pa8tamt. & pa star Idw ne bo etsr, bo kriv kdo 
drug in ne Fernando.