tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
בטמפרטורות נמוכות יחסית יתגלה האופי הקוונטי של החלקיקים, ואיתו מגוון תופעות פיזיקליות חדשות.
טמפרטורות שנמדדו קרוב לאפס המוחלט
לא ניתן לקרר חומר לטמפרטורת האפס המוחלט, אך ניתן להתקרב אליו.
בספטמבר 2003 הצליחו וולפנג קטרל ושותפיו למחקר במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס לקרר אטומי סידן לטמפרטורה של 450pK או , כלומר פחות מחצי מיליארדית מעלה צלזיוס מעל האפס המוחלט.
בערפילית הבומרנג, הנמצאת בקבוצת הכוכבים קנטאורוס, נמדדה בפברואר 2003 טמפרטורה של -272.15 מעלות צלזיוס, או קלווין אחד מעל האפס המוחלט.
זוהי הטמפרטורה הנמוכה ביותר שנמדדה מחוץ למעבדה.
הערפילית נמצאת במרחק של כ-5,000 שנות אור ממערכת השמש.
ישנן מגוון תופעות התלויות בטמפרטורה של החומר.
בחלקן ניתן להניח כי כאשר החלקיקים יפסיקו את תנועתם התופעה תיעלם גם היא, ולכן על ידי אקסטרפולציה ניתן לקבוע את ערכו של האפס המוחלט.
דוגמה אחת למדידה ניסיונית כזו היא מדידת רעש תרמי בנגד, שזהו אות חשמלי אקראי הנובע מתנועתם האקראית של האלקטרונים בחומר.
עוצמתו של הרעש (ריבוע המתח הנוצר) תלוי ליניארית בטמפרטורה.
תאוריות קוונטיות מסוימות טוענות שניתן לרדת מתחת לטמפרטורה הנמוכה מהאפס המוחלט.
ניסויים הראו תוצאות במערכות מסוימות (בעלות מספר סופי של רמות אנרגיה אפשריות) שיכולות להתפרש כטמפרטורה מתחת לאפס המוחלט במובן מסוים, אולם המדובר בטמפרטורה גבוהה יותר מאשר כל טמפרטורה חיובית – ולא נמוכה יותר כפי שלכאורה משתמע.
האפיפיורית יוהנה היא דמות מן המאה ה-9. מסופר עליה כי התחזתה לגבר, התקדמה בשלבי הכמורה ולבסוף זכתה לכהן כאפיפיור בשנים 853–855.
יש הטוענים כי השם יוהנה אינו מופיע ברשימת האפיפיורים, ומדובר בסיפור בדיוני סאטירי שנועד להלעיג את מוסד האפיפיורות.
אחרים סבורים שהסיפור הוא אמיתי, ומסבירים את היעדרה מרשימות האפיפיורים בכך שהכנסייה הקתולית הכריזה עליה מלחמה, ומחקה את זכרה מהרשומות.
ארכאולוג אוסטרלי בשם מייקל האביכט טוען שמטבעות עתיקים מהתקופה המיוחסת לכהונתה של יוהנה, כוללים את הכיתוב "האפיפיור יוחנן" ומחזקים את אמיתות הסיפור.
על פי הספר "סדר הדורות" משנת 1747, יוהנה נולדה במיינץ שעל גדות הריין בשנת 814 בשם אגניזה, וברחה לאנגליה בלוויית נער נוסף.
מאנגליה הגיעה לרומא ומשם הפליגה לאתונה, שם החלה להתפרסם כאדם משכיל ובעל ידע רב, בייחוד בתחומי המדעים.
לאחר זמן, הגיעה לרומא, והמשיכה להתקדם במדרג הכנסייתי עד לתפקיד רם הדרג של חשמן.
בשנת 853, במות האפיפיור לאו הרביעי, הצליחה - עדיין בזהות גברית - להיבחר פה אחד על ידי מוסדות הכנסייה לאפיפיור בשם יואניס (יוחנן) השמיני.
במשך שנתיים היא שימשה בתפקידה כראש הכנסייה, עד שבמהלך כהונתה הרתה; בשעת תהלוכה מכנסיית פטרוס הקדוש לקתדרלה האפיפיורית, עצרה באמצע הדרך וכרעה ללדת, אך מתה במהלך הלידה ונקברה במקום.
גרסאות פחות מקובלות מתארות את סופה של האפיפיורית באופן שונה.
לפי אחת מהן, כשאנשי רומא התוודעו לזהותה האמיתית של יוהנה, הם קשרו אותה לסוס, אותו הדהירו ברחבי רומא בעודם רוגמים אותה באבנים.
גרסה אחרת מספרת שלאחר הלידה נשלחה יוהנה למנזר מרוחק, בכוונה שתתפלל ותנסה לכפר על חטאיה, בעוד בנה גדל והוסמך לבישוף של אוסטיה בבגרותו.
ב-1601 הכריז האפיפיור קלמנס השמיני כי האגדה אודות האפיפיורית יוהנה אינה נכונה, ופקד לנתץ את פסלה שבקתדרלת סיינה.
סיפורה של האפיפיורית יוהנה מוכר בעיקר מכתביו של ההיסטוריון בן המאה ה-13 מרטין פון טראפאו (Martin Von Trappau), בהם מופיעה הגרסה הנפוצה אודות יוהנה.
עם זאת, גרסאות אחרות של הסיפור קדמו לזו, כשהגרסה המצוטטת ביותר מקורה ב"ספר האפיפיורים" (לטינית: Liber Pontificalis), מאת הספרן האפיפיורי אנסטסיוס (Anastasius), שהלך לעולמו ב-886), כך שהיה לכאורה בן דורה של האפיפיורית יוהנה.
אולם, רק בעותק אחד של הספר המצוי בוותיקן מוזכרת האפיפיורית, כאשר הפסקה המתארת אותה מופיעה בתחתית הדף - מחוץ לכל רצף וסדר, ובכתב יד שונה מזה שבשאר הספר.
הדבר מעיד כביכול על תוספת מאוחרת, לאחר ימיו של פון טראפאו, ובמילים אחרות - "עדות" זו לקיומה של האפיפיורית היא ספק זיוף, ונוספה הרבה אחרי זמנה של יוהנה.
טענה נפוצה לקיומה של אפיפיורית מבוססת על טקסי הכתרת האפיפיור.
בבזיליקת יוחנן הקדוש בלטראנו היו שני כיסאות עשויים בהט בעלי חור בתחתיתם, וכיסא דומה עשוי משיש, אשר ידוע שהאפיפיור היה יושב עליהם כחלק מטקס ההכתרה בתקופות מוקדמות.
על פי הטענה, כיסאות אלה נועדו לוודא את מין האפיפיור, כך שתימנע מבוכה נוספת, כפי שקרה כשיוהנה נבחרה לאפיפיור; נטען שהמועמד לאפיפיורות נדרש לחשוף חלק גופו התחתון בישיבתו במושב זה, כשקבוצת קרדינלים מהגוף הבוחר בודקת אותו.
משהוברר שהאפיפיור הוא אכן גבר, הכריזו הקרדינלים "Testiculos habet et bene pendentes" - "יש לו אשכים, והם מתנדנדים כראוי".
אחד ממושבי הבהט מצוי בימינו במוזיאון הוותיקן, והשני מוצג במוזיאון הלובר, לאחר שנלקח מהוותיקן על ידי נפוליאון בונפרטה.
אולם, ההסברים על מטרתם וקישורים לסיפור האפיפיורית יוהנה מוטלים בספק.
מושבים אלה מתועדים מתקופה קדומה לזו בה חיה לכאורה האפיפיורית יוהנה - ולכן אין קשר ביניהם לבין הצורך לאמת את מינו של האפיפיור.
השימוש בהם בטקסי ההכתרה מוסבר כתזכורת להיותו של האפיפיור בן תמותה.
קיימת עדות לכאורה על השימוש במושב כדי לבדוק את מינו של האפיפיור אינוקנטיוס העשירי, אך בזמן הכתרתו (שנת 1644) הכיסאות כבר לא היו בשימוש.
היסטוריונים בני זמננו מסכימים שאין בנמצא מקור אמין המתאר את האפיפיורית מלפני המאה ה-13, ולא מתקבל על הדעת שסיפור כסיפורה של יוהנה ייעלם, מבלי שיותיר עדויות ממשיות אחריו.
מעבר לכך, קיים תיעוד אמין למדי ונרחב של תולדות האפיפיורות במחצית המאה התשיעית; התיעוד לא מזכיר את דבר קיומה של יוהנה, ולכן המסקנה היא שיוהנה לא הייתה ולא נבראה.
ב-1972 נעשה סרט אודות יוהנה, בכיכובם של מקסימיליאן של וליב אולמן.
בשנת 2009 נעשה עיבוד קולנועי נוסף לסיפור, בכיכובם של יוהנה ווקלק וג'ון גודמן.
האפיפיור הנבחר סטפנוס (באיטלקית: Stephen; מת ב-25 במרץ 752) אמור היה לרשת את זכריה על כס האפיפיור.
בחלק מהרשימות לא נמנה סטפנוס עם האפיפיורים ובשנת 1959 נמחק שמו מן הרשימה הרשמית של האפיפיורים, אך היסטוריונים רבים מונים אותו ברשימה.
סטפנוס נבחר לאפיפיור עם מותו של האפיפיור הקודם ב־23 במרץ 752. שלושה ימים מאוחר יותר הוא מת משטף דם במוח טרם הכתרתו.
בגלל הבלבול בשאלה אם אכן היה סטפנוס אפיפיור ישנו בלבול לעיתים בנוגע למספור אפיפיורים ששמם סטפנוס אחריו.
לדוגמה, יורשו, סטפנוס גם הוא, רשום לעיתים כסטפנוס השני או השלישי, כשהגרסה הנוספת בסוגריים.
האפקט הפוטואלקטרי הוא תופעה פיזיקלית שבה נפלטים אלקטרונים מחומר כתוצאה מפגיעה של קרינה אלקטרומגנטית, כגון אור אולטרה סגול.
אלקטרונים הנפלטים באופן זה מכונים פוטואלקטרונים.
התופעה נחקרת בתחומי פיזיקה של חומר מעובה, פיזיקה של מצב מוצק וכימיה קוונטית כדי להסיק מסקנות על תכונותיהם של אטומים, מולקולות ומוצקים.
לאפקט שימושים בהתקנים אלקטרוניים המיועדים לגילוי אור ולפליטת אלקטרונים מתוזמנת.
תוצאות הניסויים של האפקט הפוטואלקטרי עומדות בסתירה לתחזיות האלקטרומגנטיות הקלאסית.
על פי התאוריה הקלאסית, האור מתואר כגל רציף המעביר אנרגיה לאלקטרונים באופן הדרגתי.
לפיכך, צפוי היה ששינוי בעוצמת האור (כמות האנרגיה ליחידת שטח ליחידת זמן) ישנה את האנרגיה קינטית של האלקטרונים הנפלטים, ושאור בעוצמה נמוכה מספיק יגרום לעיכוב בפליטה, עד שהאלקטרונים יצברו די אנרגיה.
בפועל, תוצאות הניסויים מראות תמונה שונה: אלקטרונים נפלטים רק כאשר תדירות האור (הקובעת את צבע האור) עוברת סף מסוים, ללא תלות בעוצמת האור או במשך החשיפה.
לדוגמה, אלומת אור אדום (תדירות נמוכה) בעוצמה גבוהה אינה גורמת לפליטת פוטואלקטרונים, גם אם מאירים על החומר זמן רב.
עובדה זו סותרת את התיאור הגלי, שבו האנרגיה אמורה להצטבר לאורך זמן.
כדי להסביר זאת, הציע אלברט איינשטיין שאור אינו גל רציף, אלא מורכב מחבילות אנרגיה בדידות, שכונו מאוחר יותר פוטונים (על ידי גילברט לואיס).
כל פוטון נושא מנת אנרגיה (קוונטה) התלויה בתדירות האור.
פליטת אלקטרון מתרחשת רק אם פוטון בודד פוגע באלקטרון ומעביר לו מספיק אנרגיה כדי להשתחרר מהחומר.
פליטת אלקטרוני הולכה ממתכות טיפוסיות דורשת פוטונים בעלי אנרגיה של כמה אלקטרון-וולט (eV) – יחידת מידה לאנרגיה המתאימה לאור נראה בעל אורך גל קצר או לאור אולטרה-סגול.
במקרים קיצוניים, ניתן לגרום לפליטה גם באמצעות פוטונים בעלי אנרגיה נמוכה יותר (במערכות עם אפיניות אלקטרונית שלילית) או באמצעות פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה מאוד (מאות קילו-אלקטרון-וולט), הגורמים לפליטת אלקטרונים מרמות האנרגיה הפנימיות ביסודות בעלי מספר אטומי גבוה.
חקר האפקט הפוטואלקטרי הוביל לצעדים חשובים בהבנת הטבע הקוונטי של אור ואלקטרונים, והשפיע על גיבוש רעיון הדואליות גל-חלקיק.
תופעות נוספות שבהן אור משפיע על תנועת מטענים חשמליים כוללות את אפקט הפוטו-מוליכות, האפקט הפוטו-וולטאי והאפקט הפוטואלקטרוכימי.
לפוטונים המרכיבים אלומת אור יש אנרגיה אופיינית, המכונה אנרגיית פוטון, והיא פרופורציונלית לתדירות האור.
בתהליך הפליטה הפוטואלקטרית, כאשר אלקטרון בחומר בולע אנרגיה מפוטון, ומקבל אנרגיה הגבוהה מאנרגיית הקשר שלו – כלומר, האנרגיה המינימלית הדרושה כדי לשחרר את האלקטרון מהכוחות האטומיים הקושרים אותו לחומר – הוא עשוי להיפלט החוצה.
אם אנרגיית הפוטון נמוכה מדי, האלקטרון לא יוכל להשתחרר.
הגברת עוצמת האור בתדירות נמוכה רק תגדיל את מספר הפוטונים הפוגעים בחומר, אך לא תשנה את האנרגיה של כל פוטון בודד.
לכן, הגברת העוצמה לא תגרום לפליטה אם האנרגיה של כל פוטון אינה מספיקה.
יתר על כן, האנרגיה הקינטית של האלקטרונים הנפלטים אינה תלויה בעוצמת האור הפוגע (בתדירות נתונה), אלא אך ורק באנרגיה של הפוטונים הבודדים.
בניגוד לאלקטרונים חופשיים, שיכולים לקיים אינטראקציה עם פוטונים ולשנות את האנרגיה שלהם באופן רציף (כפי שקורה, למשל, בתופעת פיזור קומפטון, שבה פוטון מתנגש באלקטרון חופשי ומעביר לו חלק מהאנרגיה), אלקטרונים הקשורים לאטומים בתוך חומר מתנהגים לפי כללי מכניקת הקוונטים.
משמעות הדבר היא שהם יכולים לבלוע אנרגיה רק ב"מנות" בדידות (קוונטות).
בתהליך הפוטואלקטרי, האלקטרון בולע את כל האנרגיה של פוטון בודד, או לא בולע כלל.
חלק מאנרגיה זו משמש להתגבר על אנרגיית הקשר (זוהי פונקציית העבודה של החומר), והיתר הופך לאנרגיה הקינטית של האלקטרון כחלקיק חופשי.
אלקטרונים בחומר אינם זהים באנרגיית הקשר שלהם.
הם מאכלסים רמות אנרגיה קוונטיות שונות – מעין "מסלולים" או מצבים מותרים סביב גרעיני האטומים, שלכל אחד מהם אנרגיית קשר אופיינית.
בנוסף, אלקטרונים עשויים לאבד אנרגיה בדרכם החוצה מהחומר.
כתוצאה מכך, הפוטואלקטרונים הנפלטים אינם בעלי אנרגיה קינטית אחידה, אלא מתפלגים על פני טווח של אנרגיות.
האלקטרונים הנפלטים מהרמות הקוונטיות הגבוהות ביותר (הקשורות באופן החלש ביותר לחומר) יהיו בעלי האנרגיה הקינטית המרבית.
במתכות, רמת האנרגיה המאוכלסת הגבוהה ביותר בטמפרטורת האפס המוחלט נקראת רמת פרמי, ולכן האלקטרונים בעלי האנרגיה הקינטית המרבית יהיו אלה שנפלטו מרמה זו.
כאשר הפוטואלקטרון נפלט לתוך המוצק עצמו (ולא אל מחוץ לחומר), התהליך מכונה לעיתים פליטה פוטואלקטרית פנימית, בניגוד לפליטה אל מחוץ לחומר, המכונה פליטה פוטואלקטרית חיצונית.
תצפיות ניסיוניות של הפליטה הפוטואלקטרית
אף שפליטה פוטואלקטרית יכולה להתרחש מכל חומר, היא נצפית בנקל בעיקר ממתכות ומוליכים אחרים.
הסיבה לכך נעוצה בחוסר איזון המטען הנוצר בתהליך: פליטת אלקטרונים מותירה את החומר טעון חיובית.
במוליכים, המטען העודף מתפזר במהירות ומאפשר לפליטה להימשך.
לעומת זאת, בחומרים מבודדים, הצטברות המטען החיובי יוצרת מחסום פוטנציאל המקשה על פליטת אלקטרונים נוספים, עד שהתהליך נעצר לחלוטין.
גורם נוסף המקשה על הפליטה הוא נוכחותן של שכבות תחמוצת שאינן מוליכות על פני השטח של מתכות.
לפיכך, רוב הניסויים וההתקנים המעשיים המבוססים על האפקט הפוטואלקטרי משתמשים במשטחי מתכת נקיים בתוך שפופרת ריק (ואקום), המסייע גם במניעת הפרעות לתנועת האלקטרונים הנפלטים.
מכיוון שאור שמש אינו מקור עקבי לקרינה אולטרה-סגולה הנדרשת לעיתים קרובות בניסויים, מקובל להשתמש במקורות אור מלאכותיים במעבדה.
נורות קשת קסנון בשימוש רב לצורך כך, בזכות עוצמתן הגבוהה וספקטרום הפליטה הרחב שלהן, הכולל תחום UV משמעותי.
נורות פלואורסצנטיות מספקות אור אחיד יותר, אך בעוצמה נמוכה יותר.
מקורות מתקדמים יותר כוללים לייזרים אולטרה-סגולים, המספקים אור מונוכרומטי בעוצמה גבוהה, וקרינת סינכרוטרון – קרינה עזה הניתנת לכוונון מדויק של אורך הגל, הנפלטת מחלקיקים טעונים הנעים במהירות גבוהה במסלול מעגלי.
המערך הניסויי הקלאסי לצפייה באפקט הפוטואלקטרי כולל מקור אור, פילטרים ליצירת אור מונוכרומטי, שפופרת ריק, אלקטרודה פולטת (E) החשופה לאור, ואלקטרודה קולטת (C) שהמתח שלה, VC, ניתן לשליטה חיצונית.
כאשר מופעל מתח חיצוני חיובי, הוא מושך את הפוטואלקטרונים הנפלטים אל הקולט.
אם התדירות ועוצמת הקרינה הפוגעת קבועות, הזרם הפוטואלקטרי גדל ככל שהמתח החיובי עולה, עד שהוא מגיע לערך רוויה, שבו כל הפוטואלקטרונים הנפלטים נאספים.
זרם הרוויה יגדל רק אם תוגבר עוצמת האור הפוגע.
הפעלת מתח שלילי הולך וגובר דוחה את האלקטרונים, ורק אלה בעלי האנרגיה הקינטית הגבוהה ביותר מצליחים להגיע לקולט.
כאשר הזרם בשפופרת פוסק לחלוטין, המתח השלילי הגיע לערך הקרוי מתח עצירה, Vo.
ערך זה מאפשר לחשב את האנרגיה הקינטית המרבית של הפוטואלקטרונים, Kmax, באמצעות הקשר .
עבור כל משטח מתכתי, קיימת תדירות סף מינימלית של קרינה פוגעת, שמתחתיה לא נפלטים פוטואלקטרונים כלל.
הגברת תדירות האור (מעל תדירות הסף) מגדילה את האנרגיה הקינטית המרבית של הפוטואלקטרונים הנפלטים, ולכן נדרש מתח עצירה גבוה יותר.
גם מספר האלקטרונים הנפלטים עשוי להשתנות, שכן ההסתברות שפוטון בודד יגרום לפליטת אלקטרון תלויה באנרגיית הפוטון.
אף שהסתברות זו עשויה להשתנות, הגודל הדומיננטי הקובע את סך האלקטרונים הנפלטים ביחידת זמן (ולכן את זרם הרוויה) הוא עדיין מספר הפוטונים הפוגעים במשטח, כלומר, עוצמת האור.
לעומת זאת, הגברת עוצמת האור המונוכרומטי מגדילה את מספר הפוטונים הפוגעים במשטח ביחידת זמן.
כתוצאה מכך, קצב פליטת האלקטרונים – הזרם הפוטואלקטרי I – גדל באופן פרופורציונלי ישר לעוצמת האור, אך האנרגיה הקינטית של הפוטואלקטרונים ומתח העצירה נותרים ללא שינוי.
סייג חשוב הוא שהנחה זו נכונה כל עוד העוצמה אינה גבוהה מדי; בעוצמות אור קיצוניות (כמו בלייזרים חזקים), עשויים להתרחש תהליכים מורכבים יותר של בליעת מספר פוטונים על ידי אלקטרון בודד.
מדידות הראו כי פער הזמן בין פגיעת הקרינה לפליטת הפוטואלקטרון הוא זעיר ביותר (פחות מננו-שנייה).
עובדה זו מחזקת את התיאור החלקיקי של האור, שכן על פי המודל הגלי הקלאסי, צפוי היה עיכוב משמעותי, במיוחד בעוצמות אור נמוכות, עד שהאלקטרון יצבור מספיק אנרגיה מהגל הרציף כדי להשתחרר.
חוסר העיכוב מצביע על כך שהאנרגיה מגיעה ב"חבילות" מרוכזות (פוטונים) המעבירות את האנרגיה באופן מיידי.
התפלגות הזוויתית של הפוטואלקטרונים הנפלטים מספקת מידע רב על מבנה החומר.
היא תלויה מאוד בקיטוב האור הפוגע – כיוון התנודה של השדה החשמלי של גל האור.
בנוסף, היא מושפעת מהתכונות הקוונטיות של החומר הפולט, כמו הסימטריה המרחבית של אורביטלים (האזורים שבהם סביר למצוא את האלקטרונים סביב האטומים) והמבנה פסי האנרגיה – טווחי האנרגיה המותרים לאלקטרונים בתוך מוצק גבישי.
הטכניקה הניסויית המודדת התפלגויות אלו היא ספקטרוסקופיית פליטה פוטואלקטרית זוויתית (ARPES).
בשנת 1905, הציע אלברט איינשטיין תאוריה לאפקט הפוטואלקטרי, שהתבססה על הרעיון המהפכני שאור אינו גל רציף, אלא מורכב מחלקיקים בדידים של אנרגיה, המוכרים כיום כפוטונים.
כל פוטון נושא מנת אנרגיה () הפרופורציונלית לתדירות () של הגל האלקטרומגנטי המתאים לו, על פי הנוסחה , כאשר הוא קבוע פלאנק.
כאשר פוטון פוגע באלקטרון בחומר ומעביר לו את האנרגיה שלו, האלקטרון עשוי להיפלט.
מתוך כלל האלקטרונים הנפלטים (הבאים מרמות קשר שונות), האנרגיה הקינטית המרבית () תהיה של האלקטרונים שהיו קשורים באופן החלש ביותר.
אנרגיה זו ניתנת על ידי המשוואה: כאן, היא פונקציית העבודה של החומר – האנרגיה המינימלית הנדרשת כדי לשחרר אלקטרון מפני השטח שלו (לעיתים מסומנת או ).
ניתן לבטא את פונקציית העבודה באמצעות תדירות מינימלית, תדירות הסף (), הדרושה כדי לשחרר אלקטרון: .
הצבת ביטוי זה במשוואה הקודמת נותנת: מכיוון שאנרגיה קינטית חייבת להיות חיובית, התנאי להתרחשות האפקט הפוטואלקטרי הוא שתדירות האור הפוגע תהיה גבוהה מתדירות הסף ().
מעל תדירות הסף, האנרגיה הקינטית המרבית של הפוטואלקטרונים, וכן מתח העצירה בניסוי (), עולים באופן ליניארי עם התדירות, ואינם תלויים בעוצמת האור.
נוסחתו הפשוטה של איינשטיין הצליחה להסביר את כל מאפייני האפקט הפוטואלקטרי, והיו לה השלכות מרחיקות לכת על התפתחות מכניקת הקוונטים.
פליטה פוטואלקטרית מאטומים, מולקולות ומוצקים
אלקטרונים הקשורים באטומים, מולקולות ומוצקים מאכלסים מצבים קוונטיים מוגדרים, שלכל אחד מהם אנרגיית קשר אופיינית.
כאשר פוטון מעביר לאלקטרון אנרגיה הגבוהה מאנרגיית הקשר שלו, האלקטרון עשוי להיפלט לחלל החופשי עם אנרגיה קינטית עודפת.
התפלגות האנרגיות הקינטיות של הפוטואלקטרונים משקפת אפוא את התפלגות אנרגיות הקשר של האלקטרונים במערכת הקוונטית.
לדוגמה, אלקטרון שנפלט ממצב בעל אנרגיית קשר יימצא עם אנרגיה קינטית .
מדידת התפלגות זו היא כלי מרכזי בחקר מבנה החומר בכימיה ובפיזיקה קוונטית.
מודלים של פליטה פוטואלקטרית ממוצקים
התכונות האלקטרוניות של מוצקים גבישיים מסודרים נקבעות על ידי האופן שבו האלקטרונים בחומר מתפלגים לפי האנרגיה והתנע שלהם.
התפלגות זו, המכונה מבנה פסי האנרגיה, מתארת את רמות האנרגיה המותרות לאלקטרונים בגביש ואת הקשר בינן לבין התנע של האלקטרונים.
מודלים תאורטיים מראים שמבנה זה נשמר במידה רבה באפקט הפוטואלקטרי, ולכן מדידת האנרגיה והתנע של האלקטרונים הנפלטים מאפשרת "לצלם" את מבנה פסי האנרגיה של החומר.
מודל שלושת השלבים הפנומנולוגי מפרק את התהליך לשלבים הבאים:
בליעת הפוטון ועירור האלקטרון: פוטון הפוגע בחומר נבלע על ידי אלקטרון הנמצא בתוך החומר ("בנפח").
אנרגיית הפוטון גורמת לאלקטרון "לקפוץ" מרמת אנרגיה מאוכלסת לרמת אנרגיה גבוהה יותר ופנויה.
מעבר זה כפוף לכללי ברירה קוונטיים, הקובעים אילו "קפיצות" מותרות מבחינה פיזיקלית.
כאשר האלקטרון עוזב את רמתו, הוא מותיר אחריו "חור" (מקום פנוי).
חור זה יכול לגרום לתופעות משניות, כמו אפקט אוז'ה, שבו אלקטרון מרמה גבוהה יותר "נופל" למלא את החור, והאנרגיה המשתחררת גורמת לפליטת אלקטרון אחר.
תנועת האלקטרון לפני השטח: האלקטרון שעורר בשלב הראשון צריך לנוע דרך החומר עד לפני השטח כדי להיפלט.
בדרכו, הוא עשוי להתנגש באטומים או באלקטרונים אחרים ולעבור פיזור.
כתוצאה מההתנגשויות, הוא מאבד אנרגיה וכיוון תנועתו משתנה.
ככל שהאלקטרון נוצר עמוק יותר בתוך החומר, כך גדל הסיכוי שיעבור פיזורים רבים ויאבד אנרגיה משמעותית לפני שיגיע לפני השטח.
המהלך חופשי ממוצע (המרחק הממוצע בין התנגשויות) תלוי באנרגיית האלקטרון ובסוג החומר.
פליטת האלקטרון מהמשטח: כדי להיפלט לחלל הריק, האלקטרון צריך להתגבר על מחסום אנרגיה הקיים בפני השטח של החומר.
אנרגיה מינימלית זו הנדרשת לבריחה היא פונקציית העבודה (W).
בשלב זה, האלקטרון מאבד אנרגיה השווה ל-W.
כמו כן, מכיוון שכוח המשיכה פועל רק בניצב לפני השטח, האלקטרון מאבד את רכיב התנע שהיה לו בכיוון זה.
מכיוון שנהוג למדוד את אנרגיית הקשר של אלקטרונים במוצק (EB) ביחס לרמת פרמי, האנרגיה הקינטית של האלקטרון הנפלט לחלל הריק נתונה על ידי:
קיימים מקרים שבהם מודל שלושת השלבים אינו מסביר את כל פרטי התפלגות הפוטואלקטרונים.
מודל השלב האחד המורכב יותר מתייחס לאפקט כתהליך קוונטי קוהרנטי יחיד, המתאר את המעבר מהמצב ההתחלתי של האלקטרון בתוך הגביש למצבו הסופי כאלקטרון חופשי מחוץ לגביש.
בשנת 1839, גילה הפיזיקאי הצרפתי אלכסנדר אדמון בקרל כי אור יכול לייצר מתח חשמלי בתוך תא אלקטרוליטי – התקן המשתמש בנוזל מוליך (אלקטרוליט) כדי לגרום לתגובות כימיות.
תופעה זו, המוכרת כיום כאפקט הפוטו-וולטאי, אינה זהה לאפקט הפוטואלקטרי, אך עבודתו של בקרל הייתה חיונית להבנת הקשר העמוק בין אור לתכונות אלקטרוניות של חומרים.
ב-1873, המהנדס הבריטי ווילובי סמית' גילה כי התנגדותו החשמלית של היסוד סלניום יורדת באופן משמעותי כאשר הוא נחשף לאור, תופעה המכונה פוטו-מוליכות.
צמד הסטודנטים הגרמנים יוהאן אלסטר והנס גייטל חקרו את השפעות האור על גופים טעונים חשמלית ופיתחו את התאים הפוטואלקטריים המעשיים הראשונים, ששימשו למדידת עוצמת האור.
הם סידרו מתכות שונות בהתאם ליכולתן לפרוק מטען שלילי תחת הקרנה, ומצאו שהסדר תואם את השורה הוולטאית (הידועה כיום כשורה האלקטרוכימית): מתכות אלקטרו-חיוביות יותר (כאלו הנוטות לאבד אלקטרונים בקלות, כמו אשלגן ונתרן) הראו את האפקט הפוטואלקטרי הגדול ביותר.
בשנת 1887, בעת שערך ניסויים לאימות קיומם של גלים אלקטרומגנטיים, נתקל הפיזיקאי הגרמני היינריך הרץ בתופעה באקראי.
המקלט במערך הניסוי שלו כלל מרווח ניצוץ – מרווח זעיר בין שתי אלקטרודות, שבו קפיצה של זרם חשמלי יוצרת ניצוץ גלוי.
כדי לראות את הניצוץ טוב יותר, הוא הניח את המקלט בקופסה חשוכה, אך גילה כי הדבר מקטין את אורך הניצוץ המרבי.
הוא גילה כי לוח זכוכית שהוצב בין המשדר למקלט חסם קרינה אולטרה סגולה שעזרה לאלקטרונים לקפוץ דרך המרווח.
כאשר החליף את הזכוכית בקוורץ (השקוף לקרינה זו), הניצוץ חזר לאורכו המקורי.
תצפית זו היא התיעוד הראשון של האפקט הפוטואלקטרי.
גילוי זה הוביל לסדרת מחקרים מעמיקים, ביניהם של הפיזיקאי וילהלם הלוואקס.
הלוואקס טען לוח אבץ לאלקטרוסקופ – מכשיר מדידה לזיהוי מטען חשמלי.
כאשר האיר על הלוח הטעון באור אולטרה-סגול, הוא הבחין כי המטען החשמלי "ברח" (נפלט) מהאבץ תחת השפעת האור.
החוקרים נתקלו בתופעה של "התעייפות פוטואלקטרית" – ירידה הדרגתית בעוצמת האפקט במשטחי מתכת טריים.
הלוואקס ייחס זאת להשפעת אוזון, בעוד חוקרים אחרים ייחסו זאת לחמצון וללחות.
בשנים 1888–1891 ערך הפיזיקאי הרוסי אלכסנדר סטולטוב ניתוח כמותי מפורט של האפקט.
הוא גילה יחס פרופורציונלי ישר בין עוצמת האור לזרם הפוטואלקטרי (הידוע כחוק סטולטוב).
הוא גם מדד את תלות הזרם בלחץ הגז, ומצא לחץ אופטימלי שבו הזרם הוא מרבי.
ב-1897, הפיזיקאי הבריטי ג'יי ג'יי תומסון, מגלה האלקטרון, חקר את האפקט באמצעות שפופרות קרוקס (שפופרות ריק שבהן נצפו לראשונה קרניים קתודיות – זרם החלקיקים שזוהה מאוחר יותר כאלקטרונים).
תומסון הסיק כי החלקיקים הנפלטים מהמתכת תחת השפעת האור זהים בטבעם לקרניים הקתודיות, כלומר, הם אלקטרונים.
באותה תקופה, ההנחה השגויה הייתה שהשדות האלקטרומגנטיים של האור גורמים לאטומים "להדהד" עד שהם פולטים חלקיקים.
בשנת 1902, הפיזיקאי הגרמני פיליפ לנארד גילה תגלית מכרעת: האנרגיה של כל אלקטרון בודד שנפלט אינה תלויה בעוצמת האור.
זו הייתה תצפית שסתרה חזיתית את תאוריית הגלים של האור של מקסוול, שחזתה כי האנרגיה תהיה פרופורציונלית לעוצמת הקרינה.
לנארד השתמש במנורת קשת חשמלית חזקה, אך תוצאותיו היו איכותיות ולא כמותיות בשל קשיים ניסיוניים (הצורך להשתמש במתכת שזה עתה נחתכה, שהתחמצנה במהירות).
הוא כן אישר כי הזרם (מספר האלקטרונים) פרופורציונלי לעוצמת האור.
פריצת הדרך הגיעה בעקבות עבודתו של הפיזיקאי הגרמני מקס פלאנק על קרינת גוף שחור, שבה הציע כי אנרגיה נפלטת ב"מנות" בדידות.
ב-1905, אלברט איינשטיין פרסם את מאמרו המכונן "על נקודת מבט היוריסטית...
אודות הייצור וההעברה של אור", שבו יישם את הרעיון של פלאנק לאור עצמו.
איינשטיין הציע כי האנרגיה באלומת אור אינה רציפה, אלא מחולקת ל"חבילות" קוונטיות בדידות.
הוא קבע כי האנרגיה בכל חבילה כזו שווה לתדירות האור כפול קבוע פלאנק.
פוטון בעל תדירות הגבוהה מתדירות הסף נושא מספיק אנרגיה כדי לפלוט אלקטרון בודד באופן מיידי.
זהו ההסבר מדוע האנרגיה של האלקטרונים הנפלטים תלויה בתדירות האור, בעוד שמספרם תלוי בעוצמתו.
ב-1914, מדידותיו המדויקות של הפיזיקאי האמריקאי רוברט מיליקן איששו את התחזית הליניארית של איינשטיין, אף על פי שמיליקן עצמו תיאר בזמנו את הרעיון החלקיקי של האור כ"בלתי נתפס על הדעת".
איינשטיין זכה בפרס נובל לפיזיקה לשנת 1921 על "גילוי החוק של האפקט הפוטואלקטרי", ומיליקן זכה בפרס נובל ב-1923, בין היתר על עבודתו בנושא זה.
האפקט הפוטואלקטרי היה צעד מכריע בביסוס רעיון דואליות גל-חלקיק בטבעו של האור.
האור מפגין בו-זמנית תכונות של גל ושל חלקיק, בהתאם לנסיבות.
היה בלתי אפשרי להבין את האפקט במונחים של תיאור הגל הקלאסי, שכן התיאוריה הקלאסית חזתה שהאלקטרונים "יאספו" אנרגיה לאורך זמן מהגל הרציף ורק אז ייפלטו.
השם "פוטון" עצמו נטבע מאוחר יותר, ב-1926, על ידי הכימאי האמריקאי גילברט לואיס.
המחקר בשנים האחרונות התמקד במדידת זמן הפליטה של פוטואלקטרונים.
במשך זמן רב, ההנחה הייתה שהתהליך הוא מיידי.
בנוסף, מחקרים עדכניים הראו כי כיוון השדה החשמלי באור (הקיטוב) יכול להשפיע על הפליטה בתחומי תדרים ספציפיים, כמו טרה-הרץ.
אלו הן שפופרות ריק הרגישות ביותר לאור, המכילות פוטו-קתודה (אלקטרודה הפולטת אלקטרונים בתגובה לאור) מצופה בחומרים בעלי פונקציית עבודה נמוכה במיוחד (כמו שילובים של צסיום, רובידיום ואנטימון).
בשל כך, הפוטו-קתודה משחררת אלקטרונים בקלות רבה, גם כאשר היא מוארת ברמות אור נמוכות ביותר.
האלקטרונים הבודדים שנפלטים מואצים לאחר מכן באמצעות סדרה של אלקטרודות (דינוֹדות) בעלות מתח חשמלי הולך וגובר.
בכל פגיעה בדינוֹדה, כל אלקטרון גורם לשחרור של מספר אלקטרונים נוספים (בתהליך של פליטה שניונית), מה שיוצר אפקט "מפולת" המגביר את האות בצורה משמעותית ומייצר זרם יציאה הניתן למדידה.
שבשבות פוטואלקטריות נותרו בשימוש נפוץ כיום בכל מקום שבו נדרש גילוי של רמות אור נמוכות מאוד.
מצלמות וידאו בימיה הראשונים של הטלוויזיה השתמשו באפקט הפוטואלקטרי.
לדוגמה, "מנתח התמונה" (Image dissector) של הממציא האמריקאי פילו פארנסוורת', השתמש במסך שנטען על ידי האפקט הפוטואלקטרי כדי להמיר דמות אופטית לאות אלקטרוני נסרק.
מכיוון שהאנרגיה הקינטית של האלקטרונים הנפלטים שווה בדיוק לאנרגיית הפוטון הפוגע, פחות אנרגיית הקשר של האלקטרון לחומר, ניתן לקבוע את אנרגיית הקשר.
הדבר נעשה על ידי הקרנת החומר באור מונוכרומטי (בעל אורך גל יחיד ואנרגיה ידועה) מתחום הרנטגן (X-ray) או האולטרה-סגול (UV), ומדידת האנרגיות הקינטיות של הפוטואלקטרונים הנפלטים.
התפלגות אנרגיות זו מספקת מידע רב ערך על התכונות הקוונטיות של המערכת, וניתן להשתמש בה גם לקביעת ההרכב הכימי של הדגימה.
במוצקים, מדידת התפלגות האנרגיה והזווית של הפוטואלקטרונים מאפשרת קביעה מלאה של מבנה פסי האנרגיה של החומר – מיפוי של רמות האנרגיה המותרות לאלקטרונים כפונקציה של התנע שלהם.
מכשירים מודרניים של ספקטרוסקופיית פליטה פוטואלקטרית זוויתית (ARPES) מסוגלים למדוד גדלים אלה בדיוק רב.
מדידות אלו מבוצעות בדרך כלל בסביבת ואקום אולטרה גבוה, מכיוון שהאלקטרונים יתפזרו על ידי מולקולות גז אם יהיו נוכחות.
עם זאת, חברות מסוימות משווקות כיום מוצרים המאפשרים מדידות פוטואלקטריות באוויר.
מקור האור בניסויים אלה יכול להיות לייזר, שפופרת פריקה, או קרינת סינכרוטרון.
הכלי הנפוץ למדידת אנרגיית האלקטרונים הוא אנלייזר אלקטרונים חצי-כדורי, המשתמש בשדה חשמלי בין שתי כיפות מתכת כדי להפריד בין האלקטרונים בהתאם לאנרגיה הקינטית שלהם.
פוטונים הפוגעים בשכבה דקה של מתכת אלקלית או מוליך למחצה (כמו גליום ארסניד) בתוך מגבר אור כוכבים גורמים לפליטת פוטואלקטרונים.
אלקטרונים אלו מואצים על ידי שדה חשמלי ופוגעים במסך מצופה זרחן (פוספור), הממיר אותם בחזרה לפוטונים (אור נראה).
הגברת האות מושגת באמצעות האצת האלקטרונים, או על ידי ריבוי מספר האלקטרונים באמצעות פליטה שניונית (למשל, בלוח מיקרו-ערוצי).
לעיתים משתמשים בשילוב של שתי השיטות.
בחומרים מסוימים, כמו גליום ארסניד, האנרגיה הדרושה לאלקטרון כדי להיפלט מהחומר לאחר שכבר עורר לפס ההולכה היא אפסית או שלילית (תכונה המכונה אפיניות אלקטרונית שלילית).
תכונה זו מאפשרת בניית שכבות עבות יותר הבולעות אור ביעילות גבוהה.
האפקט הפוטואלקטרי גורם לחלליות החשופות לאור שמש ישיר לפתח מטען חשמלי חיובי (עקב פליטת אלקטרונים).
הדבר עלול להוות בעיה משמעותית, שכן חלקים אחרים של החללית, הנמצאים בצל, עשויים לפתח מטען שלילי כתוצאה מפגיעת פלזמה סביבתית.
חוסר האיזון במטענים עלול לגרום לפריקה חשמלית דרך רכיבים אלקטרוניים עדינים.
טעינה זו מגבילה את עצמה, מכיוון שככל שהחללית נטענת חיובית, כך קשה יותר לאלקטרונים לברוח מפני השטח שלה.
אור השמש הפוגע באבק על פני הירח גורם לו להיטען חיובית עקב האפקט הפוטואלקטרי.
האבק הטעון דוחה את עצמו ומרחף מעל פני הירח בתהליך של ריחוף אלקטרוסטטי.
תופעה זו נראית כמעין "אטמוספירה של אבק", המטשטשת עצמים רחוקים ויוצרת זוהר קלוש לאחר שקיעת השמש.
היא צולמה לראשונה על ידי גשושיות תוכנית סורבייר בשנות ה-60.
האפקט הפוטואלקטרי אינו התהליך היחיד שבו פוטון מקיים אינטראקציה עם חומר.
כאשר אנרגיית הפוטון עולה, תהליכים אחרים מתחילים להתחרות בו.
כשהאנרגיה מגיעה ל-511 קילו-אלקטרון-וולט (keV) – שהיא אנרגיית המנוחה של האלקטרון (האנרגיה המקבילה למסת האלקטרון, לפי E=mc²) – תהליך נוסף בשם פיזור קומפטון הופך לאפשרי.
בתהליך זה, הפוטון אינו נבלע במלואו, אלא מתנגש באלקטרון ומעביר לו רק חלק מהאנרגיה שלו.
באנרגיות גבוהות כפליים (1.022 MeV), תהליך נוסף בשם יצירת זוגות הופך לאפשרי, שבו אנרגיית הפוטון הופכת לזוג חלקיקים: אלקטרון והאנטי-חלקיק שלו, פוזיטרון.
שני תהליכים אלו הם דוגמאות למנגנונים המתחרים באפקט הפוטואלקטרי.
גם אם האפקט הפוטואלקטרי הוא התגובה המועדפת לאינטראקציה מסוימת, התוצאה כפופה לסטטיסטיקה קוונטית ואינה מובטחת.
ההסתברות להתרחשות האפקט הפוטואלקטרי נמדדת באמצעות חתך הפעולה ().
זהו מונח בפיזיקה המתאר את השטח האפקטיבי שהאטום "מציג" לפוטון הפוגע עבור תגובה מסוימת; ככל שחתך הפעולה גדול יותר, כך גדלה ההסתברות שהתגובה תתרחש.
נמצא כי חתך הפעולה תלוי במספר האטומי של אטום המטרה ובאנרגיית הפוטון.
בקירוב גס, עבור פוטונים בעלי אנרגיה הגבוהה מאנרגיית הקשר האטומית הגבוהה ביותר, חתך הפעולה נתון על ידי:
כאשר Z הוא המספר האטומי (מספר הפרוטונים בגרעין האטום) ו-n הוא מספר שערכו נע בין 4 ל-5.
נוסחה זו מדגישה שתי מגמות חשובות:
תלות באנרגיה: חשיבותו של האפקט הפוטואלקטרי פוחתת במהירות ככל שאנרגיית הפוטון () עולה (בשל החזקה השלישית במכנה), במיוחד בתחום קרינת הגמא (פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה מאוד).
תלות בחומר: האפקט סביר הרבה יותר ביסודות בעלי מספר אטומי גבוה (Z), בשל החזקה הגבוהה במונה.
כתוצאה משתי מגמות אלו, חומרים בעלי Z גבוה (כמו עופרת, Z = 82) יעילים מאוד בבלימת קרינת גמא באנרגיות נמוכות יחסית, ולכן הם החומר המועדף והנפוץ ביותר למיגון מפני קרינה.
האפקט האידיאומוטורי (נקרא גם "אפקט קרפנטר") הוא תופעה פסיכולוגית בה אדם מבצע פעולות בצורה לא מודעת.
בדומה לתגובה הרפלקסיבית לכאב, הגוף לעיתים פועל בצורה לא מודעת, ללא החלטה רצונית של האדם ליזום פעולה.
לדוגמה, דמעות נוצרות בעיניים בצורה לא מודעת בהשפעת רגש העצבות, בדרך כלל ללא החלטה רצונית לבכות.
מהפנטי במה מנצלים את האפקט האידיאומוטורי לצורכי בידור.
בעזרתו הם משכנעים מתנדבים מהקהל לבצע פעולה כלשהי בלי שהם החליטו או רצו לבצעה מלכתחילה.
המתנדבים בדרך כלל אינם זוכרים את ביצוע הפעולה בדומה לאנשים ההולכים מתוך שינה שאינם מודעים לכך שהם פועלים על פי גירויים במוחם, ולא בעולם החיצוני.
תגובות לא מודעות עדינות יותר מנוצלות על ידי קוסמים ואמני אשליות כדי לבצע תרגילים המבוססים לכאורה על "קריאת מחשבות".
תופעות כמו כתיבה אוטומטית, גילוי מים או אבנים טובות מתחת לאדמה, תקשורת עם מוגבלים בעזרת מקלדת, סיאנס בעזרת לוח ויג'י, גם כן מיוחסות על ידי אנשי המדע לאפקט האידיאומוטורי.
לעומתם, מיסטיקנים מייחסים את התנועה להסבר על טבעי כלשהו, ומשתתפים רבים בטקסים כאלו משוכנעים כי לא ניתן לייחס את התנועה אליהם בלבד.
המונח הוטבע לראשונה על ידי ויליאם בנימין קרפנטר בשנת 1852. במאמר שכתב, קרפנטר טען כי תנועת שריר יכולה להתבצע ללא החלטה מודעת.
ניסויים מדעיים שביצעו המדען האנגלי מייקל פרדיי, הכימאי הצרפתי מישל שוורל והפסיכולוג האמריקני ויליאם ג'יימס, הראו כי תופעות רבות שיוחסו לכוחות או "אנרגיות" מיסטיים או רוחניים ניתנות להסבר על פי תנועה אידיאומוטורית.
מעבר לכך, הניסויים הראו כי גם אנשים "ישרים ואינטליגנטיים עלולים לבצע תנועה לא מודעת ולא רצונית המתאימה את עצמה לתוצאות הרצויות".
בנוסף הם הראו איך סוגסטיות שיכולות לכוון להתנהגות מסוימת, ניתנות ומשפיעות גם בעזרת רמזים עדינים.
מרפאים אלטרנטיביים מסוימים טוענים כי הם עושים שימוש באפקט האידיאומוטורי כדי לתקשר עם תת-המודע של המטופל בעזרת מערכת של תנועות פיזיות כגון תנועת אצבעות או החזקת מטוטלת, המסמנות "כן", "לא" ו"אני לא מוכן לגלות את זה בצורה מודעת".
לטענות אלה אין אישוש מדעי.
דוגמה מודרנית לאפקט האידיאומוטורי היא תקשורת מסוייעת.
תקשורת מסוייעת מתיימרת לסייע לאנשים עם לקויות דיבור משמעותיות, לתקשר דרך מקלדת.
הדבר נעשה כאשר מנחה מניחה את ידה על ידו של המטופל וכך הוא, לכאורה, מקליד את המסר אותו הוא רוצה להעביר.
שיטה זו משמשת בין השאר בתקשורת עם אנשים הסובלים מאוטיזם.
מחקרים מבוקרים מראים שמי שקובעת את נוסח המסר היא המנחה, ולא המטופל.
לדוגמה, כאשר מראים למטופל חפץ מסוים ומבקשים ממנו לזהות אותו, הוא אינו מסוגל לעשות זאת אם המנחה לא רואה גם היא את החפץ.
ניתן לראות הדגמה של השיטה בשתי כתבות של אורית נבון במסגרת סדרת הרשת הדוקומנטרית "כאן מקשיבים".
האפלה היא שיטה טקטית מתחום הלוחמה ההגנתית ומתחום ההגנה האזרחית אשר במסגרתה מצמצמים את כמות התאורה הנראית.
הצורך בשיטת לוחמה טקטית הגנתית זו נוצר בשנות ה-30 של המאה ה-20 עם תחילת השימוש במטוסי תקיפה למטרות הפצצה.
תאורת הרחובות והבתים, כמו גם פנסי כלי הרכב הנוסעים ברחובות הערים סייעו למטוסי תקיפה לנווט ולהגיע למטרותיהם בשעות הלילה.
בנוסף, תאורת נמלים האירה את הספינות העוגנות ואיפשה את תקיפתן.
בהיעדר אמצעי ניווט אחרים, הקשתה האפלת תאורת הרחוב ותאורת הבתים על מטוסי התקיפה לאתר את מטרותיהם.
שיטת ההאפלה כוללת כיסוי חלונות הבתים, כיבוי תאורת רחוב בצורה מוחלטת, או צמצום התאורה על ידי צביעת חלונות ופנסים בצבעים כהים.
כבר במהלך מלחמת העולם השנייה פותחו שיטות הניווט עבור מטוסים, כגון ניווט באמצעות מכ"ם.
פיתוחים טכנולוגיים מהמחצית השנייה של המאה ה-20, כגון אמצעי ראייה תרמי וניווט באמצעות לוויינים נטרלו חלק מהיתרונות של ההאפלה.
עם זאת - להאפלה יש תועלת גם כיום, כנגד תקיפה ימית התוקפת מטרות חופיות או אוניות העוגנות בנמלים, משאלה מטרות נעות (שאין להן מיקום קבוע שניתן לאתרו באמצעות ניווט לווייני) ומשתאורת החוף מאירה מטרות אלה ומקלה על הפגיעה בהן.
האפיפיורית יוהנה הוא רומן היסטורי מאת הסופרת האמריקאית דונה וולפולק קרוס משנת 1996 .
הרומן המבוסס על מסורת מימי הביניים על האפיפיורית יוהנה, מגולל את סיפורה של אישה צעירה ומודרנית בחברה פטריארכלית, שהרצון שלה להשכיל וללמוד מאלץ אותה להתחזות לגבר.
לאחר שורה של צירופי מקרים מעבר לשליטתה, היא מוצאת את עצמה בסופו של דבר על כס האפיפיור.
הספר הוא עירוב רבגוני של יסודות מהמסורת וקטעים בדיוניים, ומצורף לו נספח מדע פופולרי שדן באמיתות האגדה המפנה למקורות רבים בנושא.
הספר פורסם לראשונה בארצות הברית בשנת 1996 ותורגם מאז ל-36 שפות.
התרגום העברי של ענבל שגיב הופיע בשנת 1998 בהוצאת נירם.
בשנת 2009 עובד הרומן לסרט קולנוע שיצא באותו שם.
מחזמר המבוסס על הספר עלה בפולדה שבגרמניה ביוני-אוגוסט 2011.
הספר מתחיל בחורף שנת 814 בתיאור סופת שלגים ומסעה של המיילדת לבית הכומר הכפרי (הקנון) של אינגלהיים.
בחורף זה נולדת גיבורת הספר - יוהנה, כבת זקונים לכומר הכפר הקשוח ואשתו הסקסונית - גודרון.
אחיה הבכור של יוהנה, מתיו, המתואר כנער נבון ותלמיד חכם, מלמד אותה קרוא-וכתוב לאחר מסע שכנועים ארוך, וזאת למרות איסור האב בשם הדת על לימוד נשים.
זמן קצר לפני שמגלה האב את חטאה של בתו מת מתיו מקדחת.
מותו מהווה מכה קשה בעבור האב אשר רואה בו ממשיך דרכו, ונותר רק עם בנו – יוהאן המשכיל פחות ממתיו ובעל חדוות למידה נמוכה בהרבה, ועם בתו.
כאשר מגלה אביה של יוהנה כי זו למדה לקרוא הוא מכנה אותה "ילדת השטן" ומאשים אותה במות אחיה, שבא כעונש על מעשיה.
כל תקופת ילדותה נאחזת יוהנה בדמותה של קתרינה הקדושה ורואה בה מודל לחיקוי.
היא רואה בדוגמתה של הקדושה תקדים שעל בסיסו אולי תוכל גם היא יום אחד להפוך לאשת ספר ולא לחיות את חייה בעול ממנו מזהירה אותה אימהּ.
כאשר מלאו ליוהנה תשע שנים מגיע לכפר משכיל יווני בשם אסקולפיוס שבא לבקר את אביה.
אסקולפיוס נחשף לכשרונה וסקרנותה של יוהנה.
למרבה ההפתעה ולמורת רוחו של אביה, הוא בוחר ללמדה ומרחיב את השכלתה.
אסקולפיוס מלמד אותה ואת אחיה יוהאן לטינית, יוונית עתיקה ופילוסופיה קלאסית.
כאשר נאלץ אסקולפיוס להיפרד מהמשפחה ולשוב ליוון, הוא מוסר ליוהנה ספר בתרגום ליוונית וללטינית.
ספר זה הופך לאוצרה ולבבת עינה של יוהנה, אך כאשר תופס אותה אביה בעת קריאה בספר הוא מטיל עליה עונש קשה - עליה למחוק את האותיות מהקלף.
יוהנה מסרבת ומוכה על ידי אביה מכות קשות אשר כמעט וגורמות למותה.
רק בזכות טיפולה המסור של אימה שבה יוהנה להכרה.
העונש הפיזי מותיר בילדה צלקות פיזיות ונפשיות כאחת.
ברגע זה מתבררות לה מגבלות חייה כאשה.
מספר שבועות לאחר עזיבתו של אסקולפיוס מגיע אל המשפחה שליח בית הספר הממוקם ליד הקתדרלה של דורשטאט, המודיע שעליו לקחת עמו את יוהנה כדי שתוכל לחדש את לימודיה שם.
אביה מזדעזע וטוען כי נפלה טעות, וכי אין הכוונה לבת יוהנה, אלא לבן יוהאן.
למרות הקשיים שמעלה השליח מתעקש האב כי הבן צריך להישלח וכאשר פונה הקנון לאשתו בשאלה לדעתה, משיבה זו כי אכן ודאי מדובר בטעות, וזאת כדי לשמור על בתה האהובה.
ניסיונותיה הנואשים של יוהנה להסביר שהשליח בא בעבורה לא צולחים.
באותו לילה בורחת יוהנה ורוכבת עם אחיה לדורשטאט.
כאשר מגיעים השניים לדורשטאט מתרשם הבישוף מידיעותיה של יוהנה, ומאפשר להם ליהנות מחינוך מצוין.
כיוון שילדה אינה רשאית לגור בבית ספר, היא משוכנת באחוזת אביר מקומי, גרולד, בו מתגוררים גם אשתו ריכילד ושתי בנותיהם.
יוהנה וגרולד מפתחים ידידות מופלאה, שהולכת ומעמיקה ואף מפתחת עם הזמן הילה רומנטית.
כאשר שומעת ריכילד כי בעלה ויוהנה מתקרבים באופן שאינו ראוי היא פונה לארגן נישואין כפויים בין יוהנה לבנו של הנפח המקומי.
ריכילד עושה זאת בזמן שגרולד רחוק מהכפר ובכך מותירה את יוהנה לבדה במערכה.
במהלך פשיטה של נורמנים על מקום החתונה נרצחים כמעט כל אנשי הכפר, ובהם יוהאן, אחי יוהנה.
היא עצמה נמלטת, מגיעה למנזר בפולדה ומחליטה לאמץ את זהותו של אחיה המנוח.
באחת הופכת יוהנה מנערה צעירה לנער ומציגה עצמה לכל בשם יוהאן.
עם הזמן דבק בה גם הכינוי "אנגליקוס" על שם מוצאה האנגלי.
יוהנה נשארת במנזר שנים רבות, שם היא מתגלה כרופאה מיומנת ומוסמכת ככומר זוטר.
כאשר בא אביה לבקר במנזר ולראות את בנו, היא שומעת לראשונה על מות אימהּ.
במהלך השיחה עמו מזהה האב כי לא מדובר בבנו, אלא בבתו הסוררת.
הוא מקבל התקף לב ומת תוך שהוא מנסה לחשוף את זהותה ללא הצלחה.
חולפות מספר שנים, וכאשר מתפשטת מגפת דבר בפולדה, יוהנה נופלת למשכב ובורחת כדי למנוע את חשיפת זהותה האמיתית במהלך הטיפול.
היא מתאוששת אצל ידיד, ועולה לרגל לרומא.
מומחיותה הרפואית של יוהנה הופכת לשם דבר בעיר הקדושה, והיא מקבלת מעמד של רופא מכובד.
זמן קצר לאחר הגעתה לרומא, היא נקראת אל האפיפיור סרגיוס, הסובל מבעיות רפואיות קשות.
לאחר שמצליחה יוהנה לתת מזור לכאביו ולרפא אותו היא מתמנית לרופאו האישי.
האפיפיור סובל מהתקפות תכופות של צינית ולמרות טיפולה המסור של יוהנה אינו מצליח להחזיק מעמד ונפטר בשנת 847. האפיפיור החדש הממונה לאחר מותו של סרגיוס הוא לאו, הפועל לבנייתה של החומה הלאונית המגינה על כנסיית פטרוס הקדוש.
בשש שנות כהונתו של לאו משמשת יוהנה כיד ימינו.
אויבו של לאו, הקרדינל אנסטסיוס, המעוניין בכס האפיפיורות, מרעיל אותו ומביא למותו.
באופן מפתיע ממונה דווקא יוהנה לשבת על כס האפיפיורות, וזאת לאחר לחץ המופעל מצד פשוטי העם הרואים ביוהאן אנגליקוס המועמד הראוי לתפקיד.
לאחר תקופה בה מכהנת יוהנה כאפיפיור, פוקד שיטפון כבד את רומא.
יוהנה מובילה את מאמצי ההצלה.
גרולד חוזר לחייה, הופך לאהובה בסתר ושניהם יוצאים על סירת דיג לחילוץ נפגעי האסון.
השיטפון מותיר את הזוג בבית ריק ונטוש ותשוקתם מביאה להיריון בלתי רצוי.
כאשר מגלה זאת יוהנה היא מנסה להפיל את העובר, אך ללא הצלחה.
במהלך תהלוכת הפסחא, גרולד נפצע אנושות בקרב סכינים ומת לבסוף בזרועותיה של אהובתו.
יוהנה נתקפת בצירים ויולדת את עוברה בטרם עת באמצע הרחוב ולעיני כל.
בכך מגיעים חייה של האפיפיורית יוהנה לקצם.
הספר היה לרב-מכר בעולם, וזכה לשבחי המבקרים.
מבקר הספרות של הלוס אנג'לס טיימס כתב כי "כל כך מהנה לקרוא על הגיבורים הנדירים האלה שכוח החזון מאפשר להם להתעלם מהמסרים העצמתיים של תקופתם ההיסטורית ...קרוס כתבה ספר מרתק."
באחרית דבר כתבה המחברת כי ערכה מחקר מקיף על העובדות הידועות על יוהנה, ואלו עברו שינויים משניים בלבד לצורך העלילה, כמו סיפור האהבה, הקמת בית הספר לבנות ברומא, דחיית מתקפת הנורמנים לתקופה אחרת וכדומה.
הגיבורה בספר אכן מצטיירת כמודרנית מדי ומקדימה את זמנה.
גם תופעת ציד המכשפות הוקדמה במאות שנים.
היסטוריונים מתחו ביקורת בעיקר על הרחבת העובדות לכדי סיפור אמנציפציה, תוך שיבוש ההיסטוריה ועל ידי שימוש ברקע היסטורי.
מתרגמת הספר לעברית, ענבל שגיב, הסיקה במחקר שערכה על הספר כי המחברת "מגייסת את יוהנה לטובת המטרות הפמיניסטיות של סוף שנות התשעים בארצות הברית, כדי להראות בעזרתה איך "גם נשים יכולות" וכמה דוכאו לאורך ההיסטוריה".
וולפולק-קרוס לא הייתה הראשונה שהשתמשה בדמותה של האפיפיורית ביצירה ספרותית.
קדם לה הסופר היווני עמנואל רוידיס (Emmanouel Rhoides, 1835–1904), שספרו "Papissa Joanna" יצא לאור בשנת 1886 ביוון, ועורר שערורייה גדולה.
רוידיס נודה מן הכנסייה, ספרו נשרף והוחרם, אך הוא זכה לפרסום בכל זאת ואף הודפס מחדש בתרגום לאנגלית על ידי הסופר לורנס דארל בשנת 1960.
כרפובליקן ואנטי-קלריקל, רוידיס משתמש בידע מעמיק באשר לאגדה העתיקה כדי לנגח את מוסדות הכנסייה בעבר ובהווה ברומן שנון בן 150 עמודים דחוסים.
יוהנה שלו היא אישה שאפתנית שרוצה נואשות להתמנות לאפיפיור, ואינה נרתעת לפעול נמרצות כדי להשיג את מטרתה, תוך תפילות לבתולה הקדושה וגם לשטן, ליתר ביטחון.
היא גם אישה חושנית המתענגת בגופה על מזון משובח, מיטה נוחה ושעשועי מין, ודרכה מוקיע רוידיס את גרגרנותם ותאוותנותם של נזירים, אנשי כמורה וקדושים.
דווקא בספרו של רוידיס, גבר בן המאה התשע-עשרה, מצליחה הגיבורה לשלב בהצלחה בין כל האופציות בחייה – כמלומדת, בעלת תפקידים נכבדים בכנסייה, וכן כאישה המנהלת מערכות יחסים רגשיות ומיניות עם גברים.
זאת בניגוד ליוהנה של וולפולק-קרוס.
האפיפיורית יוהנה הוא סרט דרמה משנת 2009 של הבמאי סנקה וורטמן, אודות עלילות הדמות ההיסטורית שקיומה שנוי במחלוקת, האפיפיורית יוהנה.
הסרט מתבסס על ספרה של הסופרת דונה וולפולק קרוס, הרומן ההיסטורי "האפיפיורית יוהנה".
זהו עיבוד קולנועי שני לסיפור, אחרי הסרט "האפיפיורית יוהנה" משנת 1972.
יוהנה שגדלה לאב שהיה כומר הכפר ולאם שהייתה בעברה עובדת אלילים, רכשה עם הזמן מאחיה הבכור את היכולות לקרוא ולכתוב, דבר שהיה נדיר לנשים בתקופת המאה ה-9. לאחר שאחיה נפטר ממחלה, הצטרפה לבית הספר עם אחיה השני שלא ממש אהב להתעסק בלימודי הדת של אותה תקופה.
בבית הספר החדש שהיה מרוחק ממקום הולדתה התאכסנה יוהנה בטירתו של הלורד המקומי בשם גרולד, עם השנים התקרבו השניים במיוחד לאחר שמשפחתו של גרולד נהרגה על ידי הוויקינגים.
יוהנה שהתחפשה לאחיה השני לאחר שנהרג בפלישות הוויקינגים, עברה למנזר מרוחק אשר שם למדה רפואה מתקדמת אשר השלימה את הידע שקיבלה מאמה בזמן ילדותה.
עם הזמן עזבה יוהנה את המנזר והמשיכה במסעה לעיר רומא, שם התפרסמה ביכולות הריפוי שרכשה, במיוחד לאחר שעזרה לרפא את האפיפיור סרגיוס השני.
עם חלוף הזמן התחבבה יוהנה על האפיפיור שלא ידע את זהותה האמיתית כאישה, ולבסוף נתמנתה לעוזרת האישית של הכס הקדוש ולאחר מותו של האפיפיור נבחרה לכהן במקומו כאפיפיור יוהנס תוך שהיא מסתירה את זהותה כאישה.
סופה של כהונתה נבע מרומן עם הלורד גרולד שהפך ברבות השנים למפקד המשמר האישי של האפיפיור.
לאחר שנכנסה להריון ממנו קיבלה יוהנה צירי לידה במהלך תהלוכה שערכה ברומא, שם החמיר מצבה הרפואי וגרם למותה.
רשימת חלקית של צוות השחקנים
יוהנה ווקלק - בתפקיד האפיפיורית יוהנה.
דייוויד ונהם - בתפקיד הלורד גרולד.
ג'ון גודמן - בתפקיד האפיפיור סרגיוס השני.
איאן גלן - בתפקיד אביה של יוהנה.
האפיפיורית יוהנה הוא סרט משנת 1972 שגיבורתו היא האפיפיורית יוהנה, דמות שקיומה ההיסטורי שנוי במחלוקת אך מוצגת בסרט כאמיתית.
זוהי הפקה בריטית בכיכובה של השחקנית ליב אולמן בתפקיד האפיפיורית יוהנה.
הסרט יצא על גבי DVD בשנת 2003 בשם "The Devil's Imposter", בגרסה מקוצרת.
עלילת הסרט מתארת את יוהנה אשר הצליחה לרכוש השכלה בתקופת ימי הביניים בניגוד למקובל באותה תקופה, ולאחר שהתחזתה לאחיה שנהרג במתקפת ויקינגים היא עושה את דרכה לרומא, שם היא מצליחה לטפס בסולם המעמדות עד כדי בחירתה לאפיפיור.
עיבוד קולנועי נוסף לסרט יצא לאור בשנת 2009. עיבוד זה מבוסס על הרומן ההיסטורי "האפיפיורית יוהנה" מאת דונה וולפולק קרוס.
האפקט האלקטרואופטי הוא שינוי של התכונות האופטיות של חומר מסוים כתגובה לשדה חשמלי שמשתנה בצורה איטית ביחס לתדירות האור (ולכן ניתן לקרבו לשדה סטטי).
המונח מתייחס למספר תופעות שונות שניתן לחלק לשני תחומים:
אפקט פוקלס (אפקט אלקטרואופטי ליניארי) - שינוי מקדם השבירה בצורה ליניארית ביחס לשדה החשמלי.
רק במספר גבישים ניתן להבחין בתופעה, כיוון שהיא דורשת חוסר סימטרית היפוך.
הפעלת שדה חשמלי גורמת לסידור מחדש של התפלגות המטענים בגביש ולעיתים לעיוות צורה קל, אשר משנים את התכונות האופטיות בגביש.
אפקט קר (אפקט אלקטרואופטי מסדר שני) - שינוי מקדם השבירה ביחס ריבועי לשדה החשמלי.
בכל החומרים ניתן להבחין באפקט בעוצמות שונות, אולם הוא באופן כללי הרבה יותר חלש מאפקט פוקל.
האפלת שפה היא תופעה פיזיקלית שבה הבהירות הנראית של פני השמש או כוכב נחלשת ממרכזה אל שפתה.
מקורה של תופעה זו בכך שפני הכוכב אינם אטומים, אלא בעלי מידה מסוימת של שקיפות המאפשרת לצפות לעומק של כמה מאות קילומטרים לתוך שכבת הפוטוספירה.
תופעה זו נראית באופן ברור במיוחד בשמש בזכות קרבתה לכדור הארץ ביחס לכוכבים, אולם תופעות פיזיקליות נוספות מאפשרות לצפות בהאפלת השפה גם בכוכבים מסוימים.
בירח לדוגמה, לא נצפית תופעת האפלת שפה, מפני שפניו מוצקים ואטומים.
מבט אל מרכז השמש, שם בהירותה מרבית מכוון שבכיוון זה עומק החדירה מיתרגם למבט אל מרחק קטן ממרכז השמש בו הטמפרטורה גבוהה יותר.
מבט אל שפת השמש, שם בהירותה נמוכה יותר, נגרם מכך שחדירה לאותו עומק אופטי מיתרגם למבט אל אזור הרחוק יותר ממרכזה.
מראה האפלת שפת השמש תלוי בנקודת המבט של הצופה, וכאשר השמש סובבת סביב צירה אזורים שנעים משפתה למרכז מתבהרים ומוחשכים בהמשך הסיבוב לעבר שפתה השנייה.
תופעת האפלת השפה נצפית נוסף לשמש גם בכוכבים שונים, במיוחד בכוכבים משתנים לוקים וכוכבים בעלי כוכבי לכת.
תופעת האפלת השפה נובעת משני תהליכים פיזיקליים המנוגדים זה לזה: השכבה הפנימית יותר חמה יותר ושטף הקרינה ממנה גדול יותר, אולם ההסתברות שפוטון שנפלט משכבה פנימית ייפלט מפני השמש קטנה ככל שמקורו בשכבה עמוקה יותר.
במרכז השמש הטמפרטורה מגיעה לכ-15 מיליון מעלות, בעוד שבפניה הטמפרטורה היא כ-6,000 מעלות בלבד, משמעותה של ירידת טמפרטורה זו היא ירידה בעוצמת האור שנפלטת מכל שכבה בתלות בטמפרטורה כפי שמתואר על ידי חוק סטפן-בולצמן.
הפוטוספירה אטומה באופן חלקי, ולכן פוטון שנפלט בתוככי השמש עשוי להיבלע לפני שיצא מן השמש, חוק בר-למברט מתאר את הירידה בהסתברות של פוטון לחצות דרך אופטית מסוימת מבלי להיבלע, ומשמעותו ששכבות שנמצאות בעומק אופטי גדול יותר יתרמו פחות להארה.
השפעות פנימיות אלו לא משתנות באופן משמעותי בתוך השמש, אולם היטלן על קו ראייה של צופה המרוחק מן השמש תלוי בקו הראייה.
האפסלו (אסטונית: Haapsalu, גרמנית ושוודית: Hapsal) היא עיר, נפה עירונית ובירת מחוז לאנה במערב אסטוניה.
האפסלו שוכנת כ-100 קילומטרים דרומית לטאלין, בירת אסטוניה, לחוף הים הבלטי.
בזכות אקלימה המתון נקראת האפסלו ונציה של הצפון ומשמשת כעיר קיט בקיץ.
פירוש השם האפסלו הוא "חורשת הצפצפות"
תחילת היישוב במקום ב-1 באוקטובר 1228, כאשר אלברט מריגה, הארכיבישוף של ריגה, הקים את בישופות אזל-ויק (Bistum Ösel-Wiek) בעקבות כיבוש האזור בידי המסדר הליבוני מידי השוודים.
מבצר הבישוף, שכלל גם קתדרלה, הוקמו במשך כ-30 שנים.
גבולות הבישופות נקבעו סופית בידי וילהלם ממודנה, שליח האפיפיור, בשנת 1234.
היישוב הוקם על ידי הבישוף הרמן הראשון בתוך חומות המבצר בין השנים 1260-1270. התיעוד הראשון של האפסלו בכתובים הוא משנת 1279, שבה הוענקו לה זכויות עירוניות.
בישופות אזל-ויק הייתה רוזנות עצמאית בתוך הקונפדרציה הליבונית.
במשך 300 שנים שימשה העיר כמרכז הבישופות, עד אשר הועברה הבירה לעיר קורסארה שבאי סארמאה במאה ה-16. הבישופות פורקה עם תחילת עידן הרפורמציה הפרוטסטנטית ומשנת 1560 נפלה לידי הדנים.
במהלך מלחמת ליבוניה (1558–1583) נכבשה אסטוניה והפכה לחלק מממלכת שוודיה.
במאה ה-16 הוקמה במקום כנסיית לותרנית על שם יוחנן הקדוש, המוזכרת לראשונה בכתובים ב-1524.
בשנת 1625 החליט המלך גוסטב אדולף השני למכור את האפסלו וסביבותיה לרוזן יקוב דה לה גרדי (Jacob De la Gardie).
העיר שימשה מרכז לשוודים האתניים באסטוניה מן המאה ה-13 ועד לבריחתם ב-1944, במהלך מלחמת העולם השנייה.
בתחילת המאה ה-19 הפכה האפסלו תוך זמן קצר לעיר מרפא מבוקשת בזכותו של הרופא הגרמני-בלטי קארל הוניוס (Carl Abraham Hunnius).
הוא גילה את התכונות הרפואיות של הבוץ במקום והקים בשנת 1825 את הסנטוריום הראשון בעיר.
אישים בעלי שם כצ'יקובסקי והאמן ניקולאי רוריך הגיעו לנפוש בעיר ואף בני משפחת רומנוב, משפחתם של הצארים הרוסים, הגיעו לעיר לטיפולי מרפא.
במהלך המאה ה-19 התפרסמה העיר באסטוניה גם בזכות הצעיפים שארגו נשות המקום.
בשנת 1902 החלה בנייתה של מסילת הרכבת מהעיירה קיילה (Keila) להאפסלו.
ב-1905 הופעל לראשונה קו הרכבת מהאפסלו לבירה טאלין.
בניין תחנת הרכבת הושלם ב-1907. וילות רבות בסגנון היוגנדשטיל נבנו בעיר בתחילת המאה ה-20.
בשנת 1922 הוקמה בעיר כנסייה מתודיסטית.
החלוקה האתנית בעיר היא כ-82 אחוז אסטונים, כ-14 אחוז רוסים והשאר אחרים.
מבצר הבישוף - המבצר הפסיק לשמש לצורכי הגנה כבר במהלך המאה ה-17, בתקופת השלטון השוודי.
בעקבות כיבוש אסטוניה בידי הרוסים במהלך המלחמה הצפונית הגדולה, ב-1710 נהרסו חלק מחומות המבצר בהוראת הצאר פיוטר הגדול והמבצר ננטש.
החומה המקיפה את המבצר אורכה למעלה מ-800 מטרים, גובהה כ-10 מטרים ורוחבה כמטר אחד.
בצד המערבי שוכן מגדל שמירה בגובה 29 מטרים מן המאה ה-13, המשמש כמגדל הפעמון של הקתדרלה.
במקום מוזיאון הכולל אוסף כלי נשק מימי הביניים.
קתדרלת המבצר (ע"ש ניקולאוס הקדוש) - בנייתה החלה ב-1260, יחד עם המבצר.
ב-1688 נהרס גג הנחושת בשריפה ושוקם.
בעקבות כיבוש אסטוניה בידי שוודיה הפכה הכנסייה הקתולית ללותרנית.
ב-1726 נהרס הגג שוב בסופה וכיוון שלקהילה לא היה תקציב לשיקומו נזנחה הכנסייה.
בשנים 1886–1889 שוקמה ושופצה הכנסייה.
באביב 1944 פרצו אלמונים לכנסייה והשחיתו את המזבח, החלונות והספסלים.
בעקבות הכיבוש הסובייטי לא שימשה הכנסייה לתפילה, לעיתים שימשה כמחסן תבואה.
הכנסייה שופצה ומשמשת את הקהילה משנת 1990. ביום האם של 1992 נחנך בכנסייה פסל לזכר האמהות שנהרגו באסטוניה במהלך הכיבוש הסובייטי.
לקתדרלה גם מגדל פעמון ושעון בראשו.
תחנת הרכבת - התחנה נבנתה בשנים 1904-1907 בתכנונו של אדריכל מסנקט פטרבורג ושימשה משנת 1905 בקו לטאלין דרך העיירה קיילה (Keila).
לתחנה רציף באורך של 214 מטרים.
זהו הרציף המקורה הארוך באירופה.
בשנת 1997 הופרטה המסילה מהאפסלו לעיירה ריסיפרה (Riisipera; 53,6 קילומטרים).
התנועה בקו זה הופסקה מחוסר כדאיות באביב 2004. התחנה משמשת כיום כתחנת אוטובוסים ומוזיאון רכבות.
ארץ הפלאות של אילון (Iloni Imedemaa) - בית ילדותה של המאיירת אילון ויקלנד (Ilon Wikland).
כאן גרה עם סבה וסבתה עד שנמלטה בגיל 14 מן הסובייטים לשוודיה, ב-1944. בבגרותה הכירה את אסטריד לינדגרן ואיירה את רוב ספריה.
במקום מוזיאון וסדנאות פעילות לילדים.
מוזיאון אוולד אוקאס (Evald Okas) - אוקאס היה צייר וגרפיקאי.
המוזיאון נפתח בשנת 2003 במסעדה מן המאה ה-19.
מלון הספא (kuursaal) - הוקם ב-1898 ושופץ בשנות ה-90. המבנה היחיד מסוגו שנותר באסטוניה מאותה תקופה.
אחוזת אונגרו (Ungru) - שרידי מבנה מרשים מן המאה ה-19, שבנייתו נפסקה ב-1908 עקב מות בעליו בטרם עת.
המבנה שוכן כ-5 קילומטרים מחוץ לעיר.
פסטיבל העלמה הלבנה (Valge daami aeg)- נערך בין ה-28 ל-30 באוגוסט.
אגדת העלמה הלבנה מספרת על כומר שהתאהב בנערה.
אולם, כיוון שהכניסה לטירה הייתה אסורה לנשים הוא הכניס אותה מחופשת כנער מקהלה.
כאשר התגלה הרומן ושמדובר בנערה, נזרק הכומר לצינוק, שם גווע מרעב ואילו הנערה נקברה בחיים בקיר הכנסייה, שנבנתה באותה העת.
מאז, בכל ירח מלא בחודש אוגוסט מופיעה בחלון המרכזי של הקתדרלה צללית בדמות נשית.
ימי המוזיקה של קירילוס קרק (Cyrillus Kreek) משנת 2006. קירילוס קרק היה מלחין ומנצח שפעל בעיר ונפטר בה.
ביתו בסמוך לעיר משמש משנת 2001 כמוזיאון.
האפיפיור הצעיר היא סדרת דרמה דוברת אנגלית (בעיקר), פרי יצירתו של פאולו סורנטינו האיטלקי, בכיכובם ג'וד לאו, דיאן קיטון וסילביו אורלנדו בתפקידים הראשיים.
הסדרה מגוללת את סיפורו של האפיפיור הנבחר פיוס השלושה-עשר (אפיפיור עתידי כביכול), הוא לני בלארדו, הארכיבישוף לשעבר של ניו יורק, אדם צעיר יחסית (בשנות החמישים לחייו) ונאה מאוד, בגילומו של ג'וד לאו.
זהו אפיפיור שונה בהתנהלותו ובגינוניו מכל אפיפיור אחר וסיפורו בסדרה משלב קטעי חלום, פלאש בקים לילדותו בבית יתומים וצילומים מרהיבים ומבוימים באופן קפדני, המקנים תחושה סוריאליסטית.
בראיון שנערך עמו ציין סורנטינו שאינו מעוניין ליצור דרמה אקטואלית או לייצג את הוותיקן הריאלי, אלא בעיקר לייצג את דמותו של האפיפיור כדוגמה לאדם בודד.
שני הפרקים הראשונים של הסדרה הוקרנו במסגרת פסטיבל הסרטים של ונציה, ב-3 בספטמבר 2016, הייתה זו הפעם הראשונה שפרקים של סדרת טלוויזיה הוקרנו במסגרת זו.
"זהו בעצם סרט בן עשר שעות", אמר הבמאי.
סדרת המשך האפיפיור החדש, שודרה בינואר 2020.
ג'וד לאו - לני בלארדו, האפיפיור פיוס השלושה-עשר.
אדם הנמצא במשבר אמונה, בודד מאוד.
המפתח לחידתו הוא היותו ילד שהוריו נטשו אותו בבית יתומים ונסעו בלעדיו לוונציה.
רוב הקרובים אליו מתייחסים אליו כאל קדוש, על אף שבהתנהגותו היומיומית הוא מציג גם פנים אחרות.
דיאן קיטון - האחות (הנזירה) מרי.
מי שגידלה למעשה את בלארדו בבית היתומים והופכת להיות מזכירתו האישית בוותיקן.
סילביו אורלנדו - אנג'לו וויילו, הקרדינל מזכיר המדינה, קרדינל ותיק במנגנון הוותיקן, פוליטיקאי מנוסה שנאלץ להתמודד עם אפיפיור חריג.
אוהד קבוצת הכדורגל נאפולי ומעריץ של מראדונה.
ג'יימס קרומוול - הקרדינל המבוגר מייקל ספנסר, המנטור של בלארדו ומי ששאף כל חייו להיבחר לאפיפיור.
חאווייר קמארה - ברנרדו גוטיירז, בתחילה כומר ולאחר מכן קרדינל, בינו ובין האפיפיור הצעיר נרקמת ידידות.
סקוט שפרד - קרדינל אנדרו דוסולייה, בן גילו של בלארדו, שגדל יחד עמו בבית היתומים וממונה לנציב ועדת הכמורה.
לודווין סנייה - אסתר היפה, אשתו הצעירה והעקרה של שומר במשמר השווייצרי.
ססיל דה פראנס - האחראית על יחסי הציבור של הוותיקן.
יוליה סניגיר - אשתו של הרופא המטפל בלני.
העיקרי שבהם הוא התפתחותו האישית של לני בלארדו מילד נטוש לאיש רב עוצמה, אך בודד ביותר בצמרת הכנסייתית והתפתחותו כרועה רוחני, מאדם סגור ומסתגר שאינו מוכן שצאן מרעיתו יחזה בפניו (ואף בחר בשם האפיפיורי פיוס, כהמשך לאפיפיורים האולטרה-שמרניים פיוס העשירי ופיוס השנים עשר) לאדם שכל מהותו היא האהבה.
במסגרת קו עלילתי זה מתוודעים הצופים לחברו מימי בית היתומים, אנדרו דוסולייה המשמש כארכיבישוף בהונדורס ונקרא לרומא לצורך הקונקלווה במסגרתה נבחר בלארדו לאפיפיור, וליחסים המורכבים בין שני הגברים.
דמויות חשובות נוספות בקו עלילתי זה הן זו של האחות מרי, שממונה על ידי בלארדו למזכירתו האישית ויחסיו הסבוכים עם אביו הרוחני ספנסר.
קו עלילה נוסף הוא חקירתו של ארכיבישוף ניו-יורק קורטוול (בגילומו של גאי בויד), הנאשם בפדופיליה.
חקירה אותה עורך, בסופו של דבר, ברנרדו גוטיירז, כומר בזיליקת פטרוס הקדוש, שהאפיפיור הצעיר מכתיר כקרדינל ושולח אותו לראשונה מחוץ לקריית הוותיקן.
קווי עלילה נוספים הם יחסיו של האפיפיור עם אסתר ומשפחתה, יחסיו עם הקרדינל מזכיר המדינה (וחייו האישיים של זה, הנפרשים במקביל) ועם מנהלת יחסי הציבור של הוותיקן.