Рассеяние световых лучей в атмосфере
Проходя через земную атмосферу, поток солнечных лучей частично рассеивается, частично поглощается и до Земли доходит ослабленным. В видимой части спектра поглощение играет малую роль в сравнении с рассеянием. Именно за счёт рассеяния происходит главное ослабление световых солнечных лучей.
Рассеяние световых лучей сильно зависит от длины волны. По расчётам английского физика лорда Рэлея, интенсивность рассеянного света в чистом воздухе обратно пропорциональна четвёртой степени длины волны. Поэтому, проходя через атмосферу, лучи разных длин волн ослабляются по-разному: короткие световые волны (фиолетово-голубая часть спектра) рассеиваются значительно сильнее длинных (красная часть спектра). Это приводит к тому, что желтоватый свет Солнца при рассеянии превращается в голубой цвет неба.
Крупные частицы пыли практически одинаково рассеивают все длины волн видимого света. Наличие в воздухе сравнительно крупных частичек пыли добавляет к рассеянному голубому свету свет, отражённый частичками пыли, то есть почти неизменный свет Солнца. Цвет неба становится в этих условиях белесоватым.
Ч
ем
ближе опускается Солнце к горизонту,
тем больше ослабляются его лучи (см.
рисунок). На рисунке наблюдатель находится
на Земле в
точке О.
Если Солнце в зените, то есть вертикально
над головой, то его лучи проходят в
атмосфере путь АО.
По мере опускания Солнца к горизонту
путь его лучей будет увеличиваться и
достигнет максимальной длины (ЕО),
когда Солнце окажется на горизонте.
Длина пути, проходимого солнечными лучами в атмосфере, при разных зенитных расстояниях Солнца
На длинном пути потери коротковолновых, то есть фиолетовых и синих лучей становятся все более заметными, и в прямом свете Солнца до поверхности Земли доходят преимущественно длинноволновые лучи: красные, оранжевые, жёлтые. Поэтому цвет Солнца по мере его опускания к горизонту становится сначала жёлтым, затем оранжевым и красным. Красный цвет Солнца и голубой цвет неба – это два следствия одного и того же процесса рассеяния.
По мере опускания Солнца к горизонту в прямом солнечном свете исчезают в первую очередь
1) жёлтые лучи
2) голубые лучи
3) фиолетовые лучи
4) красные лучи
Конец формы
Начало формы
В 1869 году английский физик Дж. Тиндаль выполнил следующий опыт: через прямоугольный аквариум, заполненный водой, пропустил слабо расходящийся узкий пучок белого света.
Какой оттенок (голубой или красный) будет иметь пучок при рассмотрении его с выходного торца? Ответ поясните.
Конец формы
Начало формы
Длина волны фиолетовых лучей (0,4 мкм) примерно в 2 раза меньше длины волны красных лучей (0,8 мкм). Поэтому фиолетовые лучи будут рассеиваться
1) в 2 раза слабее, чем красные
2) в 2 раза сильнее, чем красные
3) в 16 раз слабее, чем красные
4) в 16 раз сильнее, чем красные
Конец формы
Начало формы
Конец формы
Насыщенность цвета
Окраска различных предметов, освещённых одним и тем же источником света (например, Солнцем), бывает весьма разнообразна. Это объясняется тем, что свет, падающий на предмет, частично отражается (рассеивается), частично пропускается и частично поглощается веществом. Доля светового потока, участвующего в каждом из этих процессов, определяется с помощью соответствующих коэффициентов: отражения, пропускания, поглощения.
Эти коэффициенты могут зависеть от длины световой волны, поэтому при освещении тел наблюдаются различные световые эффекты. Тела, у которых коэффициент поглощения близок к единице, будут чёрными непрозрачными телами, а те тела, у которых коэффициент отражения близок к единице, будут белыми непрозрачными телами.
Кроме обозначения цвета – красный, жёлтый, синий и т. д., – мы нередко различаем цвет по насыщенности, то есть по чистоте оттенка, отсутствию белесоватости. Примером глубоких, или насыщенных, цветов являются спектральные цвета. В них представлена узкая область длин волн без примеси других цветов. Цвета же тканей и красок, покрывающих предметы, обычно бывают менее насыщенными и в большей или меньшей степени белесоватыми.
Причина в том, что коэффициент отражения большинства красящих веществ не равен нулю ни для одной длины волны. Таким образом, при освещении окрашенной в красный цвет ткани белым светом мы наблюдаем в рассеянном свете преимущественно одну область цвета (красную), но к ней примешивается заметное количество и других длин волн, дающих в совокупности белый свет. Но если такой рассеянный тканью свет с преобладанием одного цвета (например, красного) направить не прямо в глаз, а заставить вторично отразиться от той же ткани, то доля преобладающего цвета усилится по сравнению с остальными, и белесоватость уменьшится. Многократное повторение такого процесса может привести к получению достаточно насыщенного цвета.
Поверхностный слой любой краски всегда рассеивает белый свет в количестве нескольких процентов. Это обстоятельство портит насыщенность цветов картин. Поэтому картины, написанные масляными красками, обычно покрывают слоем лака. Заливая все неровности краски, лак создаёт гладкую зеркальную поверхность картины. Белый свет от этой поверхности не рассеивается во все стороны, а отражается в определённом направлении. Конечно, если смотреть на картину из неудачно выбранного положения, то такой свет будет очень мешать (отсвечивать). Но если рассматривать картину из других положений, то благодаря лаковому покрытию белый свет от поверхности в этих направлениях не распространяется, и цвета картины выигрывают в насыщенности.
Что происходит при покрытии лаком картин, написанных масляными красками?
1) Уменьшается коэффициент преломления света.
2) Увеличивается коэффициент поглощения света.
3) Отражение света становится направленным.
4) Свет ещё больше рассеивается.
Конец формы
Начало формы
Какая из тканей, окрашенных одинаковой краской, – бархат или шёлк – будет иметь более насыщенный цвет? Ответ поясните.
Конец формы
Начало формы
Какая из указанных физических величин характеризует свет разного цвета?
1) амплитуда колебаний
2) частота волны
3) плотность среды, на поверхность которой падает свет
4) оптическая плотность среды
Конец формы