Сложността на светлината
ТАБЛИЦА ЗА ПОРЪЧКИ:
БОНУСИ:
ДОБАВЯНЕ КЪМ ОТМЕТКИ
Дизайн и поддръжка:Александър Кузнецов
Техническа поддръжка: Михаил Булах
Програмиране: Данил Мончукин
Маркетинг: Татяна Анастасиева
Превод: Наталия Кузнецова
произведено в Украйна
Забавни изживявания у дома
Когато в училище стане въпрос за раздела на физиката, наречен "Оптика", ще научите, че светлината е вълнов процес. Какво представляват вълните (например по вода), разбира се, вие знаете добре. Вероятно са чували за електромагнитните вълни: в края на краищата, кой не се е интересувал да знае къде телевизионните и радио програми попадат на телевизионните екрани или в радио високоговорителите. На въпроса: "Как работи?" - отговориха ви много кратко: "С помощта на радиовълни" (или електромагнитни вълни). Радиовълните се предават от централна телевизионна станция или радиостанция и се приемат от телевизор или приемник.
Значи знаете, че съществуват електромагнитни вълни. Светлината също е електромагнитни вълни. Но дължината на светлинните вълни е много по-малка от дължината на радиовълните. И белият цвят, който виждаме, толкова прост на пръв поглед, всъщност е много сложен. Състои се от седем основни цвята: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго и виолетово. И всеки от тези цветове има своя собствена дължина на вълната. Когато присъстват всичките седем цвята, впечатлението е бяло. Понякога можете да видите всички тези цветове поотделно: или в небето под формата на дъга, или у дома, някъде на стената, когато ярък слънчев лъч, пречупен на ръба на огледалото, дава ярка, многоцветна ивица.
Възможно е да се наблюдава такава лента или спектър, тоест бял лъч, разложен на съставните му цветове, по няколко начина.начини. Например, ако гледате срещу източник на ярка светлина дългосвиреща грамофонна плоча, като я държите хоризонтално и я притискате към моста на носа си. Новата грамофонна плоча е особено способна да създаде красив "ирис".
Светлинните вълни, като всички трептения, могат при определени условия както да се събират, така и да се изваждат. Когато се добавят вълни с еднаква дължина, светлината се усилва, а когато се извадят една от друга, светлината се отслабва или изчезва напълно. Сега ще проверим това.
За експеримента трябва да направите доста просто устройство. Вземете парче дебела черна хартия и с ножче за бръснач направете трисантиметров разрез в него. Оказа се много тясна празнина - това е нашето устройство.
Този процеп има способността да добавя и изважда светлинни вълни. Погледнете през него през деня към небето. Ще видите много черни успоредни ивици по пролуката. Черни ивици - където няма светлина. В онези места на празнината, където има черна ивица, светлинните вълни сякаш се "изяждат" една друга. Би било по-точно да се каже, че светлинни вълни с еднаква дължина се изваждат една от друга и светлината на това място изчезна: образува се тъмнина - малка черна ивица.
Сега погледнете през този процеп към по-ярък източник на светлина - към нишката на горяща електрическа крушка (завъртете процепа доколкото е възможно по горещата нишка). В допълнение към черните ивици, ще видите много преливащи нишки от двете страни на жичката на електрическата крушка. Когато се отдалечите от светлата част, от средата, тези дъгови нишки стават по-мрачни. Тесният процеп има способността да добавя и изважда светлинни вълни, както и да ги сортира в отделни цветове (т.е. по дължини на вълните).
Правейки тези експерименти, регулирайте ширината на празнината. Трябва да е много тясна, изключително тясна. Това е леснопостигане чрез натискане на краищата на хартията в различни посоки.
Изучавайки "Оптика" ще научите по-подробно какво се случва в такъв тесен процеп, ще разберете защо той има способността да разлага светлината на съставните й цветове.
Тънките филми също имат способността да разлагат светлината във всички цветове на дъгата. Това се отнася до най-тънките филми, които могат да бъдат намерени в природата или създадени със собствените си ръце. Например, те се образуват от сапунена вода при издухване на мехурчета, петна от машинно масло върху мокър асфалт и локви, повърхността на черупките от седеф, състояща се от най-тънките люспи. Много красиви филми се получават, като капка лак за нокти се нанесе върху повърхността на водата. Налейте чиста вода в чиния и капнете капка лак там: той ще се разнесе на тънък слой върху водата. Направете пръстен от тел (с диаметър около шест до осем сантиметра) и за удобство дръжка. Отстранете лаковия филм с пръстена и като го наклоните леко, отстранете филма. Тя ще играе с всички цветове на дъгата, наподобявайки крилете на водно конче. Такъв филм може да се съхранява доста дълго време.
Лъч бяла светлина, падащ върху тънък филм или люспа, частично се отразява от него и частично преминава дълбоко в и се отразява от вътрешната му повърхност. И двете отражения попадат в очите ни. Ясно е, че и двата отразени лъча са малко по-различни един от друг: те са изминали различни пътища. Разликата в пътя е, познахте, около два пъти дебелината на филма. Когато се работи с такива малки величини като дължините на вълните на светлината, дебелината дори на най-тънкия филм все пак се оказва огромна и разликата в пътя на отразените лъчи е голяма.
Какво се случва с тези два отразени лъча? Те се сумират, или по-скоро техните вълни се сумират и падат в очите ни вече не под формата на бял лъч, а някакъв лъчцветове. Цветът зависи от дебелината на филма (каква е разликата в пътя) "и от ъгъла, под който гледаме този филм. Така се оказва, че цялата повърхност на филма блести с различни цветове на дъгата.
Има и друг начин да получите дъга - с призма, тристенна прозрачна призма. Идеалният инструмент за този експеримент, разбира се, би била стъклена призма. Но е малко вероятно да намерите нещо подобно на нея у дома. Прозрачна тристенна призма може да бъде направена и от парче плексиглас, като го обработите с подходящите инструменти и след това шлайфате повърхностите му. Но е малко вероятно всеки да може да направи това, така че ще изберем различен път: ще направим прозрачна тристенна призма от прост материал - вода.
Вземете малко, евтино огледало, можете кръгло. Поставете го на дъното на малка купа. Налейте вода в него и го наклонете, като поставите нещо под него. Повърхността на водата в легена трябва да образува ъгъл от приблизително 25° с огледалото (вижте илюстрацията). Сега трябва да се погрижим за източника на светлина. Експериментът е най-добре да се прави вечер, на тъмно, така че дъгата, която получавате, да се вижда ясно.
Използвайте например фенерче за фотографска работа като източник на светлина, като замените филтъра за червена светлина с картон и направите процеп в него малко по-тесен от картона и широк един сантиметър. Важно е само прорезът да не е на нивото на жичката на електрическата крушка. Ако нямате такъв фенер, можете да използвате и настолна лампа с абажур, който не пропуска светлина. Резултатите от експериментите ще бъдат малко по-различни един от друг, затова ги описваме отделно.
В случай, че използвате фенерче, насочете светлината на прореза на огледалото във водата от страната, където огледалото е потопено по-дълбоко (виж фигурата).Ако сега погледнете отгоре в огледалото, ще видите ирисцентна лента с ярки цветове на спектъра. Светлината от пукнатината преминава през водата, пречупва се в нея, удря се в огледалото, отразява се от него и напуска водата като сноп цветни лъчи.
Както споменахме по-рано, светлината, влизаща в друга нехомогенна среда, се пречупва в нея. Но тъй като светлината се състои от различни цветове и всеки цветен лъч се пречупва по свой начин, по различни начини, тогава в резултат на такава тристенна призма (няма значение дали е стъкло или вода, както в нашия опит), светлината излиза разложена на всички цветове на дъгата.
Ако експериментът се проведе с настолна лампа, тогава няма празнина, самата лампа трябва да създаде дъгово зайче. Дръжте лампата на разстояние около един метър от огледалото. Моля, имайте предвид, че таванът не е осветен от лампа, той е на сянка. Отражение на дъгата от огледалото ще се появи на сенчестия таван. Чрез преместване на лампата можете да постигнете на тавана, както на екрана, появата на красив спектър.
При други ъгли между огледалото и повърхността на водата дъгата може да се появи не на тавана, а на стената. Ако стената е покрита с тапет, трябва да окачите лист бяла хартия на мястото, където удари дъгата.
Този експеримент може успешно да се проведе през деня, като се използват, ако имате слънчева страна, слънчевите лъчи. Необходимо е да се създаде тъмнина в стаята чрез окачване на прозорците. Оставете празнина в един от прозорците за слънчевите лъчи. Всеки от вас може да има различни условия, така че вие сами трябва да помислите как да направите експеримента при тези условия.
Автор: Рабиза Ф.В.
Вижте други статиив раздела Забавни експерименти у дома.
Интересен опит по физика: Прилежен трион