Меню

Дисперсия света это радужная окраска мыльных пузырей



IT News

Last update Вс, 29 Янв 2017 11pm

Почему мыльные пузыри переливаются всеми цветами радуги?

Калейдоскоп цветов, которыми переливаются мыльные пузыри, вызывается сложной структурой света и тем, как он отражается от поверхности пузырей. Белый свет состоит из множества цветов, каждый из которых характеризуется собственной длиной волны (на рисунке справа показаны в виде волн с чередующимися гребнями и впадинами).

Когда свет падает на поверхность, мыльного пузыря, часть световых волн сразу же отражается. Часть остальных проходит через стенку пузыря, преломляется в ней и затем отражается от внутренней поверхности. Когда эти волны встречаются с волнами, отраженными от внешней поверхности, их гребни и впадины не всегда выстраиваются одинаково. Если гребни и впадины совпадают, волны усиливают друг друга. Если гребни и впадины не совпадают, волны ослабляют друг друга в явлении, называющемся интерференцией волн. В результате на мыльной пленке появляется радуга, поскольку переменная толщина пленки приводит к образованию интерференционных узоров и отражению света в виде лучей различного цвета с собственной длиной волны.

Спектр белого света

Когда белый свет проходит через призму (рисунок над текстом), происходит его разложение на семь основных цветов радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Волны с меньшей длиной преломляются под большими углами, чем более длинные. Фиолетовые лучи, имеющие самую меньшую длину волны, отклоняются сильнее всего, в то время как красные, имеющие наибольшую длину волны, отклоняются слабее других.

Интерференция на нефтяной пленке

На нефтяной пленке появляются цветные узоры.

На тонкой нефтяной пленке цвета образуются в результате интерференции света в зависимости от толщины пленки и угла, под которым свет на нее падает (рисунок внизу). Черный цвет появляется там, где световые волны полностью гасят друг друга.

Интерференция в мыльном пузыре

Хотя верхняя часть мыльного пузыря имеет практически постоянную толщину, кривизна его поверхности вызывает интерференцию в каждой точке. Совпадающие гребни волн усиливают друг друга (левый рисунок); волны в противофазе (правый рисунок) друг друга гасят.

Источник

РАДУГА В МЫЛЬНОЙ ПЛЕНКЕ

Каждый, кто хоть раз в детстве выдувал мыльные пузыри, наверняка запомнил то ощущение праздника, которое создавала фантастическая игра цветов на их поверхности. Удивительно — пленка из бесцветной жидкости, раствора мыла в воде, освещенная белым светом, расцвечивается всеми цветами радуги. Посмотрим, почему это происходит.

Распространение света — процесс волновой. Каждой длине волны соответствует ощущение определенного цвета. Белый свет — это смесь самых разных цветов, от фиолетового до тёмно-красного. И если из луча белого света каким-то образом «вырезать» только одну волну, а остальные «погасить», свет из белого превратится в окрашенный.

Мыльный пузырь — это тонкая пленочка воды между двумя слоями молекул моющего вещества. Свет, падая на поверхность пленки, частично отражается от первого слоя, частично проходит внутрь, преломляется и отражается от второй поверхности. Волны, отраженные от двух поверхностей пленки, складываются. И если максимумы двух волн совпадают (волны идут в фазе), амплитуда суммарной волны увеличивается. Если же максимум одной волны приходится на минимум другой (волны в противофазе), амплитуда уменьшится вплоть до полного исчезновения суммарной волны. Две световые волны в сумме дадут темноту. Такой механизм сложения волн называется интерференцией.

Вот откуда взялись цвета, которые окрасили бесцветную пленку, — они возникли в результате интерференции световых волн, отразившихся от границ мыльной пленки. Интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды световой волны, и если волны пришли в фазе, амплитуда суммарной волны вырастет в два раза, а яркость цветного пятна — в четыре. Соответственно столь же сильно будет падать интенсивность волн, идущих в противофазе. Длины волн видимого света лежат в диапазоне от 0,4 микрона (фиолетовый свет) до 0,75 микрона (красный свет). И если одна область пузыря окрашена, скажем, в синий цвет (0,45 мкм), а другая — в зеленый (0,50 мкм), можно с уверенностью сказать, что толщина его стенки изменилась на 0,05 мкм = 5.10 -8 м = 0,00005 мм (или на кратную величину).

Читайте также:  Бормор да будет свет

Если внимательно приглядеться к игре красок на поверхности мыльного пузыря, можно заметить, что рано или поздно вблизи его верхней части появится черное пятно. Толщина пленки в этом месте стала равна половине длины волны фиолетовой составляющей видимого света (самой высокочастотной). Пузырь лопнет именно в этом, наиболее тонком и слабом месте.

Такую же игру красок можно видеть и на поверхности воды, покрытой тонкой пленкой масла или бензина.

Источник

Почему у мыльных пузырей радужная окраска?

Почему у мыльных пузырей радужная окраска?

Ответ: Почему у мыльных пузырей радужная окраска?

Ответ:
Мыльные пузыри переливаюся всеми цветами радуги. Объяснение этого явления заключается в волновой природе света.
При попадании света на мыльный пузырь образование цветов во многом определяется толщиной мембраны пузыря. Она состоит из двух мыльных слоев, между которыми находится вода, а ее толщина может варьироваться от нескольких единиц до 1 тыс. нанометров. Часть света отражается от внешнего мыльного слоя, в то время как другая его часть, как в зеркале, отражается мыльным слоем с внутренней стороны пузыря.

Таким образом, отраженный свет проходит неодинаковое расстояние, достигая глаза. Ввиду этого небольшого различия две световые волны будут смещены относительно друг друга, и если вершина волны одного луча совпадает со спадом волны второго луча, происходит взаимное поглощение двух лучей. Это явление называется деструктивной интерференцией. При совмещении вершин двух волн лучи усиливают друг друга, и тогда имеет место конструктивная интерференция. Именно этим взаимодействием объясняется радужная окраска мыльных пузырей.

Конструктивная или деструктивная интерференции определяются не только толщиной мембраны, но и углом падения света на поверхность пузыря. Под одним углом зрения мыльный пузырь может казаться красным, но стоит нам чуть-чуть шевельнуться, как в результате конструктивной интерференции он изменит цвет на зеленый. В этом и заключается секрет переливания мыльных пузырей всеми цветами радуги.

Источник

Что такое дисперсия света – открытие Ньютона, что нужно знать

Пока ученые не объяснили видимые природные явления, когда все цвета выстраиваются в определенном порядке или мигрируют один в другой (радуга, северное сияние), людям казалось это чем-то волшебным. Сейчас мы понимаем, что это происходит из-за преломления солнечного потока. Но давайте разберемся в этом явлении чуть глубже. Что представляет собой дисперсия света?

Определение дисперсии света

Солнце проходит через прозрачные или условно прозрачные вещества, такие как вода, стекло, хрусталь. При этом белый луч, который мы считаем бесцветным, раскладывается на составляющие его радужные цвета.

Это происходит из-за того, что волны, попадая из одного вещества в другое, частично или полностью меняют свое направление. Такое изменение направления называется преломлением.

Но почему поток из белого, превращается в разноцветный? Это объясняется тем, что он не монохромный, а как раз содержит в себе весь цветовой ряд. Когда диапазоны всех цветов сливаются, мы видим белое излучение. При этом каждый цвет имеет разную длину волны. И в зависимости от нее по-своему меняет угол преломления.

Например, для зеленого диапазона угол отклонения будет больше, чем для оранжевого, а для синего больше, чем для зеленого. При этом скорость распространения изменяется при прохождении через другую среду, а вот частота остается прежней.

Объяснив эти наблюдения, можно дать определение такому понятию, как разложение белого света на составляющие.

Дисперсия — это зависимость показателя преломления от длины волны, или зависимость скорости света в веществе от длины волны. Это определение можно представить в виде формулы: n = f(v) или n = f(v), где

Читайте также:  Второй свет правильное название

n — показатель приломления, λ — длина, а ν — частота.

Где встречается в природе

Разложение волнового потока в природе мы наблюдаем часто, но порой даже не догадываемся, что это дисперсия.

  • Солнце на заходе, окрашивает все в красный или оранжевый цвет. Это происходит из-за разложения освещения в среде газа, который составляет нашу атмосферу.
  • На дне аквариума или водоема с достаточно прозрачной водой мы можем видеть радужные блики. Это солнечный диапазон, преломленный в воде, раскладывается на цветовой спектр.
  • Бриллианты, огранённый хрусталь, фиониты переливаются всеми гранями при ярком освещении.

Первые шаги на пути к открытию дисперсии

Еще задолго до того, как явление разложение спектра было описано и объяснено с точки зрения современной физики и представлений о волновой природе облучения, люди наблюдали и пытались понять суть этого явления.

Древнегреческий ученый Аристотель еще в 3 веке до н.э. активно изучал и пытался дать объяснение некоторым свойствам светового потока. Он наблюдал дисперсию света в природе и даже пытался экспериментально выяснить, как устроено солнечное излучение.

Так он выяснил, что солнечные лучи могут иметь разный цвет. И попытался описать суть этого явления. Ученый объяснил это тем, что разный оттенок свет приобретает из-за разного «количества темноты» в нем. Если темноты много, тогда освещение становится фиолетовым, если мало, то красным.

Уже тогда ученый сделал предположение, что белый спектр является основным и состоит из множества оттенков.

Открытие Ньютона

Конечно, первым, кто экспериментально доказал и описал зависимость преломления светового потока от длины волны, был Исаак Ньютон. С 1666 года он активно занимался изучением явления преобразования бесцветного диапазона.

В солнечный день ученый затемнил комнату и оставил только небольшой просвет в окне, через который проходила тонкая полоска солнца. Ньютон поставил треугольную хрустальную призму, чтобы на нее попадал луч. Пройдя через прозрачный хрусталь, белый свет превратился в ряд разноцветных полос.

Цвета были расположены строго по порядку от красного до фиолетового. Ученый выделил семь полос разного оттенка и назвал этот ряд спектром (от латинского видимый).

Сегодня для опытного наблюдения разложения диапазона применяют дифракционные решетки. Это стеклянные пластины с нанесенными бороздками и тонкими отверстиями. С помощью них можно наблюдать разложение не только цветового спектра, но и расщепление самого луча.

Советуем посмотреть видео:

Аномальная дисперсия

Нормальная дисперсия характеризуется тем, что чем выше частота излучения, тем больше угол преломления.

Аномальная же — это разновидность обычного расщипления видимого диапазона, когда при распространении света в веществе показатель преломления уменьшается с увеличением частоты светового потока. То есть обратная зависимость.

На практике отличия между двумя видами явлений можно увидеть в парах некоторых газов. При разложении луча красные волны преломляются больше чем синие, а некоторый диапазон поглощается веществом.

Радуга

Самым ярким и занятным проявлением разложения спектра в природе является радуга. После дождя в насыщенной водными каплями атмосфере солнечные лучи проходит через эти капли. Преломляясь в водных порах поток раскладывается на спектральную полосу.

Солнечный поток может преломляться дважды. Тогда мы видим двойную радугу. При чем, во второй радуге цвета расположены в обратно порядке от фиолетового к красному. Это явление редкое, но объяснимое с точки зрения физики.

Чем выше радуга, там она бледнее и наоборот.

В заключение

Очень часто мы сталкиваемся с явлениями обыденными, объяснить которые мы по-прежнему не всегда можем. Но появление радуги теперь для нас вполне объяснимо. Попробуйте провести ньютоновский опыт с детьми и делитесь своими результатами в комментариях и социальных сетях.

Источник

Дисперсия света это радужная окраска мыльных пузырей

1. Внешние признаки явления (признаки обнаружения явления

Разложение белого света в спектр при прохождении через призму обусловлено :

1. Интерференцией света

2. Отражением света

Читайте также:  Как делать грядки относительно сторон света

3. Дисперсией света

4. Дифракцией света

Какое из наблюдаемых явлений объясняется дисперсией света?

1. Излучение света лампой накаливания.

3. Радужная окраска компакт-диска.

4. Радужный окрас мыльных пузырей

2. Условие, при которых протекает (происходит явление)

Чтобы разложить белый свет в спектр, нужно использовать …

1. Плоское зеркало.

3. Вогнутое зеркало.

4. Стеклянный полукруг.

Увидеть радугу во время дождя можно, когда …

1. Сверкает молния.

2. Дует сильный ветер.

3. Солнце стоит высоко над горизонтом.

4. Солнце стоит невысоко над горизонтом.

3. Как воспроизвести и пронаблюдать явление в лабораторных условиях

Если пропустить свет через прозрачную призму, то ….

Выберете верные выводы из опыта:
А. Скорость света зависит от среды.
Б. Призма разлагает свет.
В. Белый свет – сложный.

1. А и Б 2. Б и В

3. В 4. Верны все утверждения

4. Сущность явления, механизм его протекания

Какое из приведенных ниже выражений определяет понятие дисперсия? Укажите все правильные утверждения.

1. Наложение когерентных волн.

2. Разложение света в спектр при преломлении.

3. Огибание волной препятствия

Чем объясняется дисперсия белого света?.

1. Цвет света определяется длиной волны. В процессе преломления длина световой волны изменяется, поэтому происходит превращение белого света в разноцветный спектр.

2. Белый свет есть смесь света разных частот, цвет определяется частотой, коэффициент преломления света зависит от частоты. Поэтому свет разного цвета идет по разным направлениям.

3. Призма поглощает белый свет одной длины волны, а излучает свет с разными длинами волн.

Запишите в тетради :

Механизм дисперсии объясняется следующим образом

1. Электромагнитная волна возбуждает в веществе вынужденные колебания электронов в атомах и молекулах.

2. Колеблющиеся электроны становятся вторичными источниками электромагнитных волн с такой же частотой , но со сдвигом фазы.

3. Поскольку первичные и вторичные волны когерентны, они интерферируют, и результирующая волна распространяется со скоростью, отличной от скорости света в вакууме.

4. Так как дисперсия возникает вследствие взаимодействия частиц вещества со световой волной, то это явление связано с поглощением света – превращением энергии электромагнитной волны во внутреннюю энергию вещества. Максимальное поглощение энергии возникает при резонансе, когда частота падающего излучения равна частоте колебаний атомов.

5. При переходе волны из одной среды в другую изменяются и скорость, и длина волны, а частота колебаний остается неизменной.

При этом возникает два эффекта:

1. Различная прозрачность вещества для различных участков спектра. (Так обычное стекло прозрачно для видимого света и плохо пропускает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи). На этом свойстве вещества основано действие светофильтров.

2. Различная отражательная способность вещества для разных участков спектра.

На этом явлении основано явление цвета тел. Если при дневном освещении тело кажется зелёного цвета, то это значит, что оно хорошо отражает волны зелёного цвета и поглощает остальные. Если осветит тело красным светом, то оно (тело) «поглотит» его и ничего отражать не будет. Следовательно, тело будет казаться чёрным.

5. Связь данного явления с другими (или фактора от которого зависит протекания явления)

Выберете верное утверждение:

1. Дисперсия света — разложение света в спектр при дифракции или интерференции

2. Дисперсия света — разложение света в спектр при преломлении

3. Дисперсия света — разложение света в спектр при преломлении, дифракции или интерференции

Как изменится частота зеленого излучения при переходе света из воздуха в воду?.

1. Уменьшается. 2. Увеличивается. 3. Не изменяется.

6. Количественные характеристики явления

Частота колебаний электрического поля в вакууме у первой волны в 2 раза больше, чем у второй. Волны падают перпендикулярно на пластину из вещества, показатель преломления которого для первой волны на 2 % больше. Число волн, укладывающихся в толщине пластины. Для первой волны

Источник