Zpět na hlavní stránku Heuréky


   
Seminář Heuréky pro "tradiční účastníky"
 
16. - 18. 1. 2004,  ZŠ Červený vrch a FZÚ AV ČR, Praha

na téma "Menší a ještě menší..."


Chcete vidět atomy ?
Jděte tam, kde vám je ukážou !

Vzpomeňte si - ještě koncem 19. století se i slavní fyzikové dohadovali, zda opravdu existují atomy a molekuly. Dneska už atomy může vidět "každé malé dítě". Stačí mu k tomu rastrovací tunelový mikroskop.

Proto i my jsme se (jako malé děti) těšili, že se v rámci semináře Heuréky podíváme do Fyzikálního ústavu a na vlastní oči shlédneme, jak to s těmi atomy vlastně je.


Když někdo umí vysvětlovat, připadá skoro každá myšlenka pochopitelná a jednoduchá.

RNDr. Antonín Fejfar, CSc. z Oddělení tenkých vrstev Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR je odborníkem, který vysvětlovat opravdu umí:

Jak vidíte, nestydí se jako pomůcku použít třeba plato na vajíčka. (Pokud ho chcete vidět detailněji, klepněte na obrázek. Podobně si můžete zvětšit i další fotografie na této stránce.)
Vysvětlování šlo ovšem o značný kus dál, než za takhle jednoduchý úvod. Takže jsme získali docela dobrou představu, co to ta rastrovací tunelová mikroskopie (scanning tunelling microscopy
, STM) asi tak může být.


 
I když je základní myšlenka jednoduchá, realizovat ji už vyžaduje dost práce. Takhle vypadá část mikroskopu STM a AFM (to je zase atomic force microscope) ve skutečnosti:

  

... a takhle jsme na to zírali, když nás pak vzali do laboratoře.

Naštěstí nám měl kdo odpovídat na zvídavé dotazy.
Laboratoří nás provázel, vše možné i nemožné předváděl a trpělivě vysvětloval Mgr. Tomáš Mates.

(To je ten vpravo - ještě jednou mnohokrát děkujeme.)

Samozřejmě, Antonínu Fejfarovi to taky nedalo, aby se do vysvětlování nezapojil.

 
To už jsme díky naší zvědavosti měli asi přes hodinu zpoždění oproti plánovanému časovému rozvrhu a jak dr. Fejfar, tak Mgr. Mates už měli být dávno pryč. (Kvůli nám byli v ústavu v sobotu dopoledne a kus odpoledne. I když by jistě věděli, co dělat jiného - například přemýšlet o dalších měřeních a výzkumech nebo o připravovaných publikacích dosažených výsledků. :-)

A stejně jim to nedalo a ještě nám rychle sdělili pár nápadů, co by se tak v téhle oblasti dalo dělat jako laboratorní práce nebo projekty pro zájemce na školách. Samozřejmě by to nebylo "to pravé STM", ale nějaké přístroje, které by modelovaly příslušné principy a skutečně leccos malého (možná magnetické domény? ) mohly zviditelnit, by se snad i na ve školních podmínkách mohly zkusit postavit. Však Zdeněk Polák už měl spoustu technických nápadů a dotazů... I když to vše jsou plány na hodně dlouho dopředu.

Antonínu Fejfarovi i Tomáši Matesovi za jejich ochotu a čas, který nám věnovali, moc a moc děkujeme.


Chcete taky vidět ty atomy?

Podívejte se na prezentaci přednášky dr. Fejfara  Dotek atomu (umístěné zde s jeho laskavým svolením).
Bez ústních vysvětlení a komentářů, které jsme slyšeli na místě, to ovšem není materiál na samostatné studium. Zato ji dr. Fejfar ještě trochu vyšperkoval a doplnil o další krásné obrázky, které bychom jinak museli sami hledat na webu či v odborných publikacích.
Zájemci si mohou otevřít či stáhnout celou prezentaci ve formátu pdf (pro Adobe Acrobat Reader). Ale pozor - je dlouhá skoro 24 MB!
A pokud chcete vidět některé originální výsledky práce skupiny, kterou jsme navštívili, můžete se podívat přímo na webovou stránku dr. Fejfara.


 

Ovšem co by to bylo za seminář Heuréky, kdybychom také aktivně nedělali leccos sami!

Na úroveň atomů jsme sice nedošli, ale malé věci jsou přece všude okolo nás: hrot jehly, vlas (zkuste změřit jeho tloušťku!), drážky na CD nebo na gramofonové desce, atd. atd. A tak jsme pokračovali formou "miniprojektů" pro skupinky dvou tří lidí, kteří si vybrali, co je lákalo. Některé pokusy a snahy stihl zaznamenat i náš fotoaparát:

Tady Zdeněk, Dan a Dana uvažují, co nejmenšího by šlo zvěčnit digitálním fotoaparátem.

(Fotoaparát a scanner budou technologie, kterými půjde zvětšit leccos. Ale na tomhle poli nás čeká ještě moc a moc práce.)

Zde zase Standa s Jaruškou diskutují, jak jednoduše změřit šířku drážky (vlastně spíš rozestup drážek) gramofonové desky.

Samozřejmě, že to jde jednoduše odhadnout z délky skladby a počtu otáček - ale nešlo by to třeba ověřit pomocí difrakce světla tužkového laseru?

  
Nezůstalo jen u teoretické diskuse:
 

... a tak se pilně experimentovalo až do večera.

Zrovna z experimentu s laserem svítícím šikmo na gramofonovou desku vyšel nápad na interferenci na mřížce realizované drážkami na posuvném měřítku - a skupinky se promísily, někteří jsme zuřivě teoreticky odvozovali, jak to s tou interferencí při (hodně) šikmém dopadu vlastně je a jak zpracovat získané výsledky a jak přesně budeme moci určit vlnovou délku laseru... Zdá se, že z toho bude námět nejen na laboratorní práci pro studenty Zdeňka Poláka. (Jak ukázalo následné hledání informací na internetu, analogický princip byl použit k jednomu z prvních měření vlnových délek rentgenového záření a dnes se používá v monochromátorech měkkého rentgenového záření ze synchrotronových zdrojů. Móóóc se z té Heuréky může člověk poučit...)


Pozdní večer nás zastihl u počítače - Irena Koudelková nám prezentovala CD s fyzikálními výukovými aplety, které jsme získali na Slovensku na konferenci Šoltésove dni:


Pak jsme se ještě dívali na pěkné obrázky z internetu.
(Na jaké obrázky se asi tak mohou dívat po nocích účastníci Heuréky?)

Komu to nestačilo, ještě chvíli zpracovával výsledky těch měření...


V neděli dopoledne pak byla prezentace výsledků.

Za denního světla je sice difrakce vidět hůř...

... ale stejně všichni vše pozorně sledujeme.

Zdeněk Polák změřil rozteč drážek nejen na CD,
ale i na DVD.

(Ověřil, že výrobci to uvádějí dobře. :-)

A bonbónek na závěr:

Nejen neživé věci jsou malé!

(Iva je bioložka, a tak nám v mikroskopu ukázala kvasinky a poreferovala, jak se je snažila přimět k dělení. Pak došlo i na počítačovou prezentaci věcí kolem chromozomů.)


  
Uteklo to jako voda a bylo nedělní poledne a rozjeli jsme se domů či za dalšími povinnostmi.

Tentokrát byl seminář trochu komornější, ale zase přinesl spoustu nápadů a námětů. Pro nás i pro naše žáky a studenty. Takže - nashledanou příště !


 

                        Leoš Dvořák
 

Zpět na hlavní stránku Heuréky

Foto a text: L.Dvořák, 26. 1. 2004