- Tati, tati, de ce este cerul albastru?
- Deoarece imprastiere este proporțională cu puterea a 4-a frecvenței, copilul.
Anecdote.
Aceste întrebări sunt apar în mod natural înainte de om încă din cele mai vechi timpuri. Cu toate acestea, pentru a obține explicația corectă a acestor fenomene, a fost nevoie de eforturile depuse de oameni de știință restante ale Evului Mediu și mai târziu, până la sfârșitul secolului al XIX-lea.
Lumina - este o unda electromagnetica
Știi acest lucru sau nu, dar lumina - este unda electromagnetica. Prin undele electromagnetice include, de asemenea, undele radio, undele infrarosii, ultraviolete, raze X și radiații gamma. Ar trebui să înțeleagă că unda electromagnetică nu include sunet. particulele medii oscilație - sunet; într-un vid nu există nici unul, și, prin urmare, nu există nici un sunet (o oscilație mecanică). Undele electromagnetice - distribuția câmpurilor electrice și magnetice în spațiu. Nici o particulă nu este aici, astfel încât aceste valuri se pot propaga într-un vid. Fiecare lumină se caracterizează prin lungimea sa de undă. Lungimea de undă - distanța dintre două coame adiacente ale valurilor.
Atât lungimea de undă, mai puțin gama de unde electromagnetice, mai puțină energie. Astfel, cel mai „neenergichnye“ val cei a căror lungime de undă este mare. Acest unde radio; lungime de undă a acestora este mai mare de 1 milimetru. Mai multe valuri „energice“ numite radiații infraroșii (așa-numita, deoarece valurile, cu mai multă energie decât undele infrarosii pic, fac parte din lumina roșie vizibilă). Tot corpul a cărui temperatură peste zero absolut (teoretic, nici alte corpuri) emit lumina infrarosie. E cald. Du-te la bateria fierbinte, și vei simți această radiație.
Mai mult, după ce radiația infraroșu pentru a fi lumina vizibilă în cele din urmă. Și cea mai mare lungime de undă în roșu, cel mai mic - în mov.
Pentru a aminti ordinea culorilor se poate folosi exemplul mnemonic: Pentru azhdy Despre hotnik elaet F G H de nat cu idit F azan. În consecință: La un LED roșu, O Ranjeva, F olty, elony W, T oluboy C Iny, F ioletovy.
Deoarece acest curcubeu se termină în violet, după radiație din punct de vedere energetic este numit ultraviolete. Cel care atât așteaptă iubitorii de bronzare. Acesta poate fi un „moale“ (dimineața și seara pe o zi de vară) și periculoase (după-amiaza într-o zi însorită) .tak ca are o energie mai mare decât lumina vizibilă, ea poate aduce foarte repede arsuri, care este sub soare. Cu raze X și gamma - radiații au cea mai mare energie, cea mai mică lungime de undă. Aceste unde trec prin corpul uman.
Pur și simplu nu este ipotezele prezentate la momente diferite pentru a explica culoarea cerului. Urmărind fumul împotriva șemineu întunecat capătă o culoare albăstruie, Leonardo da Vinci a scris:“. luminozitate peste întuneric devine albastru, mai frumos decât excelent va fi lumină și întuneric. „Despre aceeași vedere este luat de Goethe. care a fost nu numai un poet de renume mondial, dar, de asemenea, un naturalist om de știință proeminent al timpului său. Cu toate acestea, această culoare explicație a cerului sa dovedit a fi nefondate, pentru că, așa cum a devenit evident mai târziu, un amestec de alb și negru poate da tonuri de gri, mai degrabă decât doar de culoare. Albastru de fum de foc este cauzată de un proces complet diferit.
După descoperirea de interferență, în special în straturi subțiri, Newton a încercat să folosească pentru a explica culoarea interferență a cerului. Pentru a face acest lucru, el a trebuit să recunoască faptul că picăturile de apă sunt sub formă de bule cu pereți subțiri, cum ar fi săpun. Dar, ca picăturile de apă din atmosferă, de fapt, constituie o sferă, iar această ipoteză a fost în curând „izbucni“ ca un balon de săpun.
Oamenii de stiinta din secolul al XVIII-lea. Marriott, muc, Euler a crezut că culoarea albastru cerul se datorează propriilor sale părți constitutive ale aerului. Această explicație a primit chiar și o confirmare mai târziu, în secolul al XIX-lea. când a stabilit că oxigenul lichid este albastru, iar ozonul lichid - albastru. Cea mai apropiată OB Saussure a ajuns la o explicație corectă a culorii cerului. El credea că, dacă aerul era absolut curat, cerul ar fi negru, dar aerul conține impurități care reflectă în mod predominant de culoare albastră (în particular - aburul și picături de apă).
Prin a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Material experimental bogat acumulat pe dispersia luminii în lichide și gaze, în special, una dintre caracteristicile luminii împrăștiate care vine din cer, a fost descoperit - polarizarea. Primul ei a descoperit și a studiat Arago. Acesta a fost în 1809 studiile ulterioare ale polarizării cerului face Babinet, Brewster și alți oameni de știință.
Problema culoarea cerului este atât atrage atenția oamenilor de știință care au efectuat experimente pe dispersia luminii în lichide și gaze, a avut un sens mult mai larg, realizat din perspectiva „reproducerii laborator culoarea albastră a cerului,“ Acesta este, de asemenea, numele lucrării :. „Modelarea culoarea albastră a cerului . „Brücke sau“ albastrul cerului, polarizarea luminii substanță tulbure, în general, „Tyndall succesul acestor experimente, oamenii de stiinta a trimis un gând pe drumul cel bun - să caute cauza culoarea albastră a cerului în dispersia luminii solare atmosferă.
Pentru activitatea sa în domeniul Rayleigh luminii (numele complet este John Uilyam Strett, Lord Rayleigh III) este adesea numit tip Rayleigh împrăștiate, spre deosebire de fiul său, Lord Rayleigh IV. Rayleigh IV pentru contribuția sa la dezvoltarea fizicii atmosferei numită Rayleigh atmosferice.
Pentru a explica culoarea cerului da doar una dintre concluziile teoriei Rayleigh. Această concluzie este luminozitatea sau intensitatea luminii dispersate este invers proporțională cu lungimea de undă de gradul al patrulea, incidentul pe particula difuzând. Astfel, difuzia moleculară este extrem de sensibilă la cea mai mică schimbare în lungimea de undă a luminii. De exemplu, lumina lungimii de undă violet (0,4 microni) este aproximativ de două ori mai mică decât lungimea de undă de culoare roșie (0,8 microni). De aceea, razele ultraviolete vor fi împrăștiate în 16 de ori mai puternic decât roșu, și la aceeași intensitate a razelor incidente ale luminii dispersate este de 16 ori mai mult. Toate celelalte raze colorate ale spectrului vizibil (albastru, cyan, verde, galben, portocaliu) vor fi incluse în compoziție în cantități de lumină difuză este invers proporțională cu puterea a patra a lungimii de undă a fiecărei. Acum, în cazul în care toate razele împrăștiate colorate amestecate în raport, amestecul de culoare de razele împrăștiate vor fi albastru.
Acesta este motivul pentru care lumina roșie utilizată în aviație, deoarece este mai puțin probabil disipată, și, astfel, se poate vedea de la o distanță de la distanță. Și a fost unul dintre motivele pentru care luminile de trafic sunt doar roșu, galben și verde. La urma urmei, ei au o lungime de undă mai lungă și mai puțin decât albastru distras, indigo și violet (amintiți-vă exemplul mnemonic de mai sus). În cazul în care luminile de trafic erau roșii în loc de lumină albastră, șoferii ar observa lumina de la o distanță de până la 6 ori mai puțin decât este de fapt.
Lumina directă a soarelui (m. E. Lumina care vine direct de pe discul solar), în jos din cauza dispersia luminii în principal, albastru si violet, devine nuanță ușor gălbuie, care este îmbunătățită prin reducerea soare la orizont. Acum razele trebuie să treacă într-o atmosferă de drum mai mare și mai mare. .. Pe drum lung pierderea de undă scurtă, adică, violet, albastru, albastru, raze au devenit din ce în ce mai proeminente, și se extind în principal, razele de undă lungă în lumina directă a soarelui sau a lunii la suprafața Pământului - roșu, portocaliu, galben. Prin urmare, culoarea Soarelui si Luna devine primul galben, apoi portocaliu și roșu. Culoarea roșie a soarelui și albastrul cerului sunt două consecințe ale aceluiași proces de împrăștiere (pur și simplu nu încercați niciodată să verifice acest lucru cu ochii mei, uita direct la soare. Intensitatea luminii solare este atât de mare încât chiar și oa doua privire la soare la zenit suficient pentru a cel mai bun, orbire temporară, și cel mai rău caz - la o deteriorare funcțională cronică). În lumina directă, după ce trece prin grosimea atmosferei rămân predominant grinzi de undă lungă (soare roșu) în razele de lumină împrăștiate cădea val scurt (albastru). Deci, teoria Rayleigh a explicat foarte clar și convingător enigma a cerului albastru și roșu de soare la apus de soare.
Toate, desigur, să acorde o atenție, că culoarea cerului se schimbă de la o zi la alta. Uneori bogat albastru, și, uneori, albicios. În apropiere-părți ale cerului foarte albastru, iar orizontul este întotdeauna mai albicioasă. Aceste caracteristici schimba culoarea cerului teoria Rayleigh nu a putut explica. Răspunsul la aceste întrebări au primit mai târziu, când împrăștierea luminii a fost investigată în particule mai mari prezente în atmosferă - aerosoli și a creat teoria dispersiei cu aerosoli.
Praf, fum, etc. spori difuzia luminii; Mai mult decât atât, în alte cazuri, împrăștierea poate fi destul de diferit în funcție de lungimea de undă. După marile erupții de ori răsărit și de apus a jucat culori uimitoare (soarele și luna se poate transforma chiar și albastru). nuanŃe specifice observate într-o situație dată, datorită combinației de dispersia Rayleigh de difuzie a luminii pe particulele solide. De asemenea tonuri sunset poate varia în funcție de conținutul de praf al atmosferei și concentrația de vapori de apă în ea.
Un rol important este jucat de regiunile de densitate ale fluctuației atmosfera de o dimensiune mult mai mică decât lungimea de undă. Dacă nici un astfel de câmp, interferența luminii împrăștiate molecule egal distanțate au condus la faptul că intensitatea luminii dispersate la toate lungimile de undă ar fi diferit de zero numai în direcția de propagare a fasciculului original. Contabilizarea fluctuațiile densității de imprastiere moleculare conduce la aceeași dependență de dispersia de lungime de undă ca și în cazul particulelor mici, considerate de Rayleigh.