Thư viện kỹ thuật miễn phí

Mặt trời đỏ sẽ mọc. Phòng thí nghiệm Khoa học Trẻ em

Cẩm nang / Phòng thí nghiệm Khoa học dành cho Trẻ em

 Bình luận bài viết

Màu sắc của bầu trời, màu sắc của Mặt trời và Mặt trăng, nhiều hiện tượng quang học và âm thanh được xác định bởi thực tế là các sóng điện từ và đàn hồi có độ dài khác nhau tán xạ trong khí quyển theo những cách khác nhau, tuân theo định luật Rayleigh.

Vào mùa hè, ít người nhìn thấy mặt trời mọc - nó mọc quá sớm. Nhưng hoàng hôn xuất hiện trước mắt chúng ta trong tất cả vẻ huy hoàng của chúng: một quả bóng khổng lồ, đổi màu từ đỏ tươi sang màu hạt dẻ, từ từ hạ xuống trên bầu trời xanh, tô điểm cho nó bằng các tông màu vàng, xanh lá cây, hồng và biến mất sau đường chân trời... Khi nào - Người ta tin rằng bản thân không khí có màu xanh lam và do đó bầu khí quyển hấp thụ các tia đỏ. Nhưng khi đó, Mặt trời và Mặt trăng ở đường chân trời sẽ có vẻ hơi xanh hơn so với ở thiên đỉnh: các tia sáng từ chúng, trước khi đến được người quan sát, đi qua độ dày của không khí càng lớn thì ánh sáng càng đi xuống. Sau khi lý thuyết điện từ của ánh sáng ra đời, rõ ràng là sóng ánh sáng trong khí quyển phải bị tán xạ bởi các hạt lơ lửng trong không khí, giống như sóng trên mặt nước - đá và đá cản đường chúng. Điều này đã được đề xuất và chứng minh bằng thực nghiệm vào năm 1868 bởi nhà vật lý người Anh J. Tyndall. Tuy nhiên, ba năm sau, J.W. Rayleigh đã chỉ ra rằng sự tán xạ ánh sáng cũng sẽ xảy ra trong bầu khí quyển sạch lý tưởng do tính không đồng nhất quang học của nó - dao động mật độ. Những tính không đồng nhất này liên tục phát sinh do sự tích tụ ngẫu nhiên của các phân tử trong quá trình chuyển động nhiệt của chúng và hòa tan ngay lập tức để hình thành lại ở một nơi khác.

Ánh sáng đi qua một khoảng trống hoặc qua một môi trường hoàn toàn đồng nhất không bị tán xạ: kích thước của các phân tử nhỏ hơn hàng nghìn lần so với bước sóng ánh sáng và ánh sáng truyền đi mà không "nhận thấy" chúng. Tính không đồng nhất của môi trường trở thành một loại lăng kính tán xạ ánh sáng càng mạnh thì mật độ không khí trong chúng càng khác với giá trị trung bình. Và, tất nhiên, càng có nhiều sự không đồng nhất như vậy. Môi trường có độ không đồng nhất quang học đo được bằng 0,1-0,2 bước sóng trung bình của ánh sáng được gọi là đục.

Trong môi trường đục, các sóng ánh sáng có độ dài khác nhau tán xạ khác nhau: bức xạ sóng ngắn, phần màu xanh của quang phổ mạnh hơn, sóng dài, màu đỏ yếu hơn. Sự phụ thuộc của tán xạ vào bước sóng là rất mạnh - nó tỷ lệ nghịch với lũy thừa bậc 0,5 của bước sóng. Điều này có nghĩa là ánh sáng xanh có bước sóng (1,4 μm) nhỏ hơn 0,7 lần so với bước sóng của ánh sáng đỏ (1,4 μm), bị tán xạ trong môi trường đục ở (XNUMX)⁴= Mạnh hơn gấp 4 lần!

Một sóng điện từ, rơi vào các phân tử của một chất, tương tác với các electron của chúng. Các electron liên kết yếu với các nguyên tử đến mức chúng có thể bị dịch chuyển đáng kể do tác động của sóng (do đó chúng được gọi là "các electron quang") trải qua một gia tốc định kỳ tỷ lệ với bình phương tần số và tạo ra một từ trường xoay chiều. Một sóng điện từ thứ cấp phát sinh trong trường có biên độ tỷ lệ với gia tốc của electron và cường độ tỷ lệ với bình phương biên độ.

Do đó, cường độ của ánh sáng thứ cấp phát ra tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc bốn của tần số ánh sáng tới, hoặc - tương tự - tỷ lệ nghịch với lũy thừa bậc bốn của bước sóng của nó. Bức xạ thứ cấp này là ánh sáng tán xạ trong môi trường đục, và sự phụ thuộc cường độ của nó vào bước sóng được gọi là định luật Rayleigh.

Các hạt lớn hơn bước sóng ánh sáng (0,5-0,7 μm) tán xạ ánh sáng chủ yếu theo hướng của chùm tia tới và sự phân bố cường độ của nó trở nên khá phức tạp.

Các hạt có kích thước khoảng 0,1 μm tán xạ ánh sáng tới như nhau về phía trước và phía sau và theo hướng ngang yếu gấp đôi so với theo hướng dọc.

Mối quan hệ này được gọi là định luật Rayleigh. Nó giải thích màu đỏ của mặt trời lặn, màu xanh của bầu trời và màu của nước biển (ở vùng nước nông, màu vàng, phản chiếu từ đáy cát, được thêm vào ánh sáng khuếch tán màu xanh và nước chuyển sang màu xanh lục) . Vì lý do tương tự, đèn cảnh báo, đèn phanh và các biển báo nguy hiểm khác có màu đỏ (có thể nhìn thấy chúng từ xa) và bộ lọc màu đỏ trên ống kính máy ảnh sẽ giúp ích khi chụp trong sương mù. Trong những bức ảnh như vậy, bầu trời rất tối, gần như đen, tán lá sáng và chi tiết của các vật thể ở xa hiện ra khá rõ ràng. (Xin lưu ý rằng các nhiếp ảnh gia và nhà quay phim sử dụng bộ lọc màu đỏ để khắc họa đêm trăng sáng khi quay vào một buổi chiều nắng chói chang.)

Ngược lại, bộ lọc màu xanh lam tạo cảm giác về một thế giới bí ẩn ẩn sau bức màn sương mù trong ảnh. Trong chiến tranh, lối vào các ngôi nhà được chiếu sáng bằng đèn chiếu sáng màu xanh lam - ánh sáng của chúng, nhanh chóng tan biến trong khí quyển, không thể nhìn thấy từ trên không.

Các hạt rất nhỏ tán xạ ánh sáng mạnh như nhau dọc theo chùm tia tới và ngược lại với nó, và yếu hơn 2 lần - theo hướng vuông góc. Độ bão hòa màu của bầu trời cũng thay đổi tương ứng. Khi các hạt trở nên lớn hơn, sự phụ thuộc này trở nên phức tạp hơn nhiều. Ánh sáng bắt đầu tán xạ chủ yếu về phía trước, theo hướng của ánh sáng tới và thành phần quang phổ của nó cũng thay đổi. Sự phụ thuộc vào bước sóng không phải là Rapey (Lambda4), mà là bậc hai (Lambda2). Khi chúng trở nên lớn hơn nữa, các hạt bắt đầu tán xạ tất cả các bước sóng như nhau. Hiện tượng này xảy ra khi sương mù nhẹ dày đặc lại và biến thành sương mù màu trắng sữa. Vì lý do này, đèn ô tô "sương mù" màu vàng cam không thực sự hoạt động trong sương mù: ánh sáng của chúng bị tán xạ ở đó nhiều như màu trắng. Hơn nữa: trong điều kiện sương mù dày đặc, nó chuyển sang màu đỏ và có thể bị nhầm lẫn với đèn sau của một chiếc ô tô đang chạy lùi (đôi khi gây ra những hậu quả đáng tiếc nhất). Ở thảo nguyên và sa mạc, bầu trời trắng xóa là một dấu hiệu đáng báo động. Anh ấy nói rằng sắp có một cơn gió mạnh, một trận cuồng phong cuốn những đám mây bụi và cát mịn vào không trung. Và chỉ có mưa, "rửa sạch" không khí, mới có thể trả lại màu xanh cho bầu trời. Dấu hiệu cũng công bằng: "Mặt trăng chuyển sang màu đỏ - trước gió và thời tiết xấu." Gió trộn lẫn mạnh mẽ các lớp không khí có nhiệt độ khác nhau; số dao động tăng mạnh trong trường hợp này.

Bằng cách thiết lập một thí nghiệm đơn giản, bạn có thể thấy màu sắc của ánh sáng truyền qua và ánh sáng tán xạ thay đổi như thế nào (xem hình.). Một dung dịch hyposulfite yếu được đổ vào lọ thủy tinh. Một chùm ánh sáng trắng từ máy chiếu được truyền qua một bình thủy tinh và hội tụ trên màn hình giấy để tạo thành một vòng tròn ánh sáng. Sau đó, axit clohydric loãng được thêm từng giọt vào bình (nồng độ của các dung dịch được chọn theo kinh nghiệm). Sau một vài phút, sản phẩm phản ứng, lưu huỳnh phân tán mịn, sẽ bắt đầu kết tủa khỏi dung dịch. Các hạt lưu huỳnh tăng kích thước, đồng thời, đốm sáng trên màn hình đầu tiên chuyển sang màu vàng, sau đó là màu đỏ và cuối cùng là màu đỏ thẫm, gợi nhớ đến mặt trời lặn. Dung dịch trong bình hoàn toàn trong suốt khi bắt đầu thí nghiệm sẽ có màu xanh lam, cuối cùng chuyển sang màu trắng giống như sương mù. Nếu bạn đợi cho đến khi các hạt lưu huỳnh lắng xuống đáy, dung dịch sẽ trở lại trong suốt và đốm sáng sẽ có màu trắng.

Sóng âm thanh và sóng trên mặt nước hoạt động theo cách tương tự: tần số thấp của chúng cũng bị phân tán yếu hơn nhiều so với tần số cao. Các rung động âm thanh tương tác với môi trường theo một cách hoàn toàn khác với các rung động điện từ - chúng "lắc lư" không phải các electron riêng lẻ trong các phân tử không khí, mà là toàn bộ các khu vực có mật độ tăng và các hạt lơ lửng trong đó. Sương mù tiêu tan và hấp thụ âm thanh đặc biệt mạnh mẽ. Âm thanh trong sương mù trở nên bị bóp nghẹt, trầm và khó xác định chúng phát ra từ đâu.

Điều thú vị đôi khi xảy ra với âm thanh phản xạ từ các vật thể ở xa - tiếng vang. J. Rayleigh đã điều tra trường hợp khi âm thanh của một giọng nói phản xạ từ bức tường của một khu rừng thông tăng lên một quãng tám. Rõ ràng là tần số rung động của âm thanh không thể tăng lên chỉ do phản xạ từ một chướng ngại vật cố định. Nhưng giọng nói của con người, ngoài âm cơ bản, còn chứa nhiều âm bổ sung có tần số cao hơn mà chúng ta thường không cảm nhận được. Những cây thông, với những chiếc kim mỏng và thưa thớt, đóng vai trò là "môi trường lầy lội" cho âm thanh truyền tốt tần số thấp và phản xạ tần số cao. Người quan sát chỉ nghe thấy âm bội của giọng nói của anh ta, và có vẻ như toàn bộ âm thanh đột nhiên trở nên cao hơn.

Những người có nhận thức sáng tạo cao - nhà văn, nhà thơ, nhà soạn nhạc - nhận thức rõ đặc điểm này của âm học khí quyển. Trong truyện "Bác sĩ" của A.P. Chekhov có một câu đáng chú ý:

"Vào thời điểm này, âm thanh của một dàn nhạc chơi trong vòng tròn dacha đã được nghe rõ ràng từ sân. Không chỉ có tiếng kèn mà ngay cả tiếng vĩ cầm và sáo cũng được nghe thấy." Ngoài trời, tiếng sáo và tiếng vĩ cầm thực sự chỉ có thể được nghe thấy từ xa trong những điều kiện đặc biệt thuận lợi.

Và các nhà soạn nhạc, miêu tả một dàn nhạc quân đội đang đi, không chỉ giảm âm lượng của âm thanh mà trước hết là loại bỏ dần tất cả các âm cao. Âm nhạc trở nên tĩnh lặng hơn, giai điệu dần biến mất và chỉ còn lại những nhịp đập bị bóp nghẹt của trống bass và những tiếng thở dài mờ dần của bass helicon. Trung đoàn không còn nữa... Mặt trời đỏ đang lên...

Ánh sáng trắng đổi màu

Nhiều hiện tượng quang học mà chúng ta thấy hàng ngày là do ánh sáng có bước sóng khác nhau tán xạ khác nhau trên đường đi của nó.

Mặt trời gần đường chân trời - lúc bình minh và hoàng hôn - luôn có màu đỏ. Bầu trời buổi tối rất hiếm khi có màu xanh lam hoặc xanh lam - chỉ khi không khí trong lớp bề mặt hoàn toàn không có bụi và hơi ẩm. Màu sắc của bình minh tạo ra, pha trộn, các sóng ánh sáng có độ dài khác nhau phân tán trong bầu không khí đầy bụi.

Bóng sữa của đèn trên thang cuốn của ga tàu điện ngầm Mayakovskaya và nắp mờ của đèn bàn. Thủy tinh màu trắng đục, chứa một loại thuốc nhuộm mờ đục cực mịn, dùng làm "môi trường bùn" cho ánh sáng, tán xạ mạnh phần bước sóng ngắn của quang phổ. Do đó, dây tóc đèn nóng trắng sẽ xuất hiện màu đỏ sẫm. Những vết xước thô ráp trên mặt kính nhám phân tán đều các sóng điện từ có độ dài bất kỳ và toàn bộ vỏ đèn phát ra ánh sáng trắng.

Tác giả: S.Trankovsky

 Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela Phòng thí nghiệm Khoa học dành cho Trẻ em:

▪ Càng nóng, càng lạnh

▪ Kính hấp dẫn

▪ gọi đám mây

Xem các bài viết khác razdela Phòng thí nghiệm Khoa học dành cho Trẻ em.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng 15.04.2024

Trong thế giới công nghệ hiện đại, nơi khoảng cách ngày càng trở nên phổ biến, việc duy trì sự kết nối và cảm giác gần gũi là điều quan trọng. Những phát triển gần đây về da nhân tạo của các nhà khoa học Đức từ Đại học Saarland đại diện cho một kỷ nguyên mới trong tương tác ảo. Các nhà nghiên cứu Đức từ Đại học Saarland đã phát triển những tấm màng siêu mỏng có thể truyền cảm giác chạm vào từ xa. Công nghệ tiên tiến này mang đến những cơ hội mới cho giao tiếp ảo, đặc biệt đối với những người đang ở xa người thân. Các màng siêu mỏng do các nhà nghiên cứu phát triển, chỉ dày 50 micromet, có thể được tích hợp vào vật liệu dệt và được mặc như lớp da thứ hai. Những tấm phim này hoạt động như những cảm biến nhận biết tín hiệu xúc giác từ bố hoặc mẹ và đóng vai trò là cơ cấu truyền động truyền những chuyển động này đến em bé. Việc cha mẹ chạm vào vải sẽ kích hoạt các cảm biến phản ứng với áp lực và làm biến dạng màng siêu mỏng. Cái này ... >>

Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global 15.04.2024

Chăm sóc thú cưng thường có thể là một thách thức, đặc biệt là khi bạn phải giữ nhà cửa sạch sẽ. Một giải pháp thú vị mới từ công ty khởi nghiệp Petgugu Global đã được trình bày, giải pháp này sẽ giúp cuộc sống của những người nuôi mèo trở nên dễ dàng hơn và giúp họ giữ cho ngôi nhà của mình hoàn toàn sạch sẽ và ngăn nắp. Startup Petgugu Global đã trình làng một loại bồn cầu độc đáo dành cho mèo có thể tự động xả phân, giữ cho ngôi nhà của bạn luôn sạch sẽ và trong lành. Thiết bị cải tiến này được trang bị nhiều cảm biến thông minh khác nhau để theo dõi hoạt động đi vệ sinh của thú cưng và kích hoạt để tự động làm sạch sau khi sử dụng. Thiết bị kết nối với hệ thống thoát nước và đảm bảo loại bỏ chất thải hiệu quả mà không cần sự can thiệp của chủ sở hữu. Ngoài ra, bồn cầu có dung lượng lưu trữ lớn có thể xả nước, lý tưởng cho các hộ gia đình có nhiều mèo. Bát vệ sinh cho mèo Petgugu được thiết kế để sử dụng với chất độn chuồng hòa tan trong nước và cung cấp nhiều lựa chọn bổ sung. ... >>

Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm 14.04.2024

Định kiến ​​phụ nữ thích “trai hư” đã phổ biến từ lâu. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi các nhà khoa học Anh từ Đại học Monash đã đưa ra một góc nhìn mới về vấn đề này. Họ xem xét cách phụ nữ phản ứng trước trách nhiệm tinh thần và sự sẵn sàng giúp đỡ người khác của nam giới. Những phát hiện của nghiên cứu có thể thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về điều gì khiến đàn ông hấp dẫn phụ nữ. Một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học từ Đại học Monash dẫn đến những phát hiện mới về sức hấp dẫn của đàn ông đối với phụ nữ. Trong thí nghiệm, phụ nữ được cho xem những bức ảnh của đàn ông với những câu chuyện ngắn gọn về hành vi của họ trong nhiều tình huống khác nhau, bao gồm cả phản ứng của họ khi gặp một người đàn ông vô gia cư. Một số người đàn ông phớt lờ người đàn ông vô gia cư, trong khi những người khác giúp đỡ anh ta, chẳng hạn như mua đồ ăn cho anh ta. Một nghiên cứu cho thấy những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế sẽ hấp dẫn phụ nữ hơn so với những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ gen lông đỏ 25.05.2016 Các nhà khoa học thuộc Đại học Y khoa Washington ở St. Louis (Mỹ) đã phát hiện ra một loại gen chịu trách nhiệm tạo ra màu đỏ cho bộ lông của loài chim hoàng yến đỏ đực, có tác dụng thu hút con cái đến với chúng. Người ta biết rằng ở nhiều loài chim, màu đỏ của bộ lông con đực dùng để thu hút con cái - con đực càng đỏ thì càng thành công. Tuy nhiên, tại sao chính xác màu đỏ lại dẫn đến việc nhân giống chim thành công thì không ai thực sự biết, đồng tác giả Joseph Corbo, một trợ lý giáo sư tại Đại học Washington, giải thích với dịch vụ báo chí của trường đại học. Với hy vọng trả lời được câu hỏi này, Corbo và các đồng nghiệp đến từ Bồ Đào Nha đã quyết định tìm hiểu làm thế nào loài chim có được màu đỏ của bộ lông. Màu vàng và đỏ của lông vũ được hình thành với sự trợ giúp của các sắc tố hữu cơ - carotenoit. Carotenoid màu vàng thu được từ chế độ ăn uống. Nhưng sắc tố đỏ đến từ đâu vẫn chưa rõ ràng. Các nhà khoa học quyết định lấy một con chim hoàng yến đỏ để nghiên cứu. Những con chim này được lai tạo vào đầu thế kỷ XNUMX bằng cách lai giữa một con chim hoang dã Nam Mỹ - một con siskin đỏ - và một con chim hoàng yến màu vàng bình thường. Các nhà lai tạo đã chọn những con đỏ nhất và lai chúng một lần nữa với những con chim hoàng yến vàng. Sau nhiều thế hệ, một con chim hoàng yến đỏ đã xuất hiện. Các tác giả của nghiên cứu tin rằng sau nhiều lần lai giống, DNA của chim hoàng yến vàng gần như sẽ chuyển hoàn toàn vào DNA của chim hoàng yến đỏ, ngoại trừ vùng liên kết với màu sắc. Trang web này sẽ được kế thừa từ siskin đỏ. Và khi các nhà khoa học so sánh bộ gen của ba loài chim - siskin đỏ, chim hoàng yến vàng và đỏ - họ đã tìm thấy sự khác biệt trong hai phần của bộ gen. Một vị trí có chứa gen CYP2J19, gen này tạo ra một loại enzym được cho là có thể chuyển màu vàng carotenoid đỏ. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng gen này hoạt động trên da của chim hoàng yến đỏ, nhưng không hoạt động trên da của chim màu vàng, mặc dù nó có ở đó. Một vị trí khác chứa một gen liên quan đến sự phát triển của lông và da. Làm thế nào hai phân đoạn DNA tương tác vẫn chưa rõ ràng. Siskin đỏ và chim hoàng yến vàng cũng có gen CYP2J19, nhưng điều quan trọng là nó hoạt động ở đâu trong cơ thể. Ở chim hoàng yến màu vàng, gen chỉ bật ở mắt, nơi nó tạo ra các phân tử màu đỏ hoạt động như một bộ lọc ánh sáng và giúp chim nhìn thấy màu sắc. Ở loài chim đỏ, nó có trong da, lông và gan ngoài mắt. Nói chung, gen CYP2J19 phổ biến ở nhiều loài chim, nhưng không phải tất cả đều được kích hoạt trên da. Các nhà khoa học hiện có kế hoạch xác định các vùng DNA chịu trách nhiệm kích hoạt gen CYP2J19 trên da của chim đỏ, chứ không phải trong da của chim vàng. Để làm được điều này, họ sẽ cần một bản sao hiếm hoi của hồng y với bộ lông màu vàng.

Tin tức thú vị khác:

▪ Máy tính xách tay thay vì máy đo địa chấn

▪ Ăng ten DNA

▪ Vôn kế cho một tế bào sống

▪ Máy phân tích tần số bộ đếm thời gian tốc độ cao PM6690

▪ Xung laser cực nhanh phổ quát mạnh mẽ

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện. Lựa chọn bài viết

▪ bài Trụ cột của xã hội. biểu hiện phổ biến

▪ bài viết Những con vật nào phục vụ các thủy thủ như thức ăn đóng hộp sống? đáp án chi tiết

▪ bài viết Chạy bowling. mẹo du lịch

▪ bài viết Máy phát dao động không tắt dần. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Nguồn điện có thể điều chỉnh từ BP2-3, 220/1,5-9 vôn 300 milliamp. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024