книги из ГПНТБ / Булат, В. Л. Оптические явления в природе

где σ = 5,67 ∙ IO-8 βm∕{M2∙epa∂i).

В сказанном выше убеждают нас и некоторые наблю­ дения и простые опыты.

Если ранней весной, когда начинает таять снег, посы­ пать нетолстым слоем золы или сажи небольшой участок снега на солнечном месте, то можно убедиться, что гряз­ ный снег тает быстрее, так как он больше поглощает энер­ гии.

Пронаблюдайте за свечением раскаленных углей в печке. Бросьте на угли белый фаянсовый черепок и по­ смотрите, что ярче светит, угли или черепок. Бросьте в печь черепок с темными узорами и наблюдайте за его свече­ нием. Вы придете к выводу, что черное тело излучает больше энергии, чем белое при той же температуре.

ВИДИМОЕ И НЕВИДИМОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Однако не все излучение тела приходится на долю ви­ димого света — только незначительная его часть, лежа­ щая в области длин волн между 400 и 760 нм, видима. Остальное приходится на долю невидимых инфракрас­ ных (λ = 760 нм 4- 1 мм и более), а также на долю ультра­ фиолетовых (λ = 400 4- 10 нм и менее) длин волн. Группа кривых распределения энергии, излучаемой абсолютно черным телом в зависимости от температуры, показана на рисунке 486. Кривые построены так, что площадь, заклю­ ченная между каждой кривой и осью абсцисс, пропорцио-

61

Рис. 486. Кривые распределения энергии в спектре аб­ солютно черного тела, получаемого при разных температурах.

нальна всей энергии, излучаемой единицей поверхности черного тела в единицу времени (его светимости), при данной температуре. Из рисунка видно, что с увеличением температуры не только растет эта площадь, т. е. увеличивается общее количество излучаемой энергии, но и максимум излучения перемещается влево, т. е. в сторону более коротких длин волн (закон Вина).

Интересно отметить, что середина видимого спектра, соответствующая длине волны λ = 550 нм, наиболее легко воспринимаемая глазом, совпадает с максимумом излучения при температуре 5500° К- Эта температура близка к температуре поверхности Солнца.

СПЕКТРЫ

Как уже говорилось в предыдущих главах, свет, излу­ чаемый каким-либо источником, может быть при помощи

62

физического состояния и способа возбуждения излучаю­ щих атомов. Так, одноатомные газы и пары, находя­ щиеся в разреженном состоянии, когда атомы не дейст­ вуют друг на друга, при возбуждении электрическим то­ ком излучают наиболее простые линейчатые спектры. Такие же спектры излучают раскаленные пары металлов.

Более сложные атомы и молекулы, будучи возбуждены электрическим током, дают полосатые спектры.

Раскаленные твердые и жидкие тела и сильно сжатые газы дают сплошные спектры. На цветной вклейке IV показаны линейчатые спектры натрия и водорода, дан сплошной спектр.

Если на пути света, дающего сплошной спектр, нахо­ дятся вещества, способные поглощать некоторые волны, то на фоне сплошного спектра мы видим темные, более или менее широкие полосы — это спектры поглощения. Во многих случаях тела поглощают именно те длины волны, которые они сами способны излучать при дан­ ной температуре. Спектры поглощения Солнца и натрия изображены на цветной вклейке IV. Там же показано образование спектра на скошенном краю зеркала. Цвет­ ной пучок лучей падает на стенку или потолок в виде так называемого цветного зайчика. Подобное явление наблюдается на хрустальных подвесках люстр.

ИЗБИРАТЕЛЬНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ И ИЗЛУЧЕНИЕ

Пропустите луч света через цветное стекло, напри­ мер красное. Оно поглотит все цвета спектра за исклю­ чением красного. Зеленое стекло пропустит зеленый свет и т. д. Эти вещества обладают избирательным погло­ щением и избирательной прозрачностью. А какой же свет излучает красное или зеленое стекло?

Цвет их излучения зависит от температуры. При ком­ натной температуре телй излучают только инфракрасные лучи. Видимое излучение начинается только при темпе­ ратуре около 400o С. Но даже при этой температуре мак­ симум излучения находится в темно-красной области. Так что тело не обязательно излучает те же длины волн, которые оно поглощает при данной температуре. Для того, чтобы оно излучало видимый свет, его нужно нагреть до высокой температуры.

63

Посмотрите на яркий ковер луга, на пестрый цветник, на разноцветные платья. Почему же они цветные? Может быть, они излучают свет различного цвета? Нет. В тем­ ноте они не видны, значит, они светят не своим светом, а отраженным. Краски и некоторые вещества органиче­ ского происхождения в цветах растений обладают изби­ рательным отражением и поглощением. Например, крас­ ная краска поглощает все цвета за исключением красно­ го, который она рассеивает.

Проделайте следующий опыт. На цветной вклейке VII изображены контуры двух собак — один сделан красной краской, другой зеленой. Осветите рисунок бе­ лым светом и рассматривайте его сначала через красное, а затем через зеленое стекло. Зеленые лучи, отраженные от контура зеленого цвета, поглотятся красным стеклом и этот контур будет казаться черным. Красные же лучи от красного контура, а также красные лучи от белого фона воспримутся глазом как красный фон, и красный контур окажется почти невидимым.

Если смотреть на чертеж через зеленое стекло, крас­ ная собака будет видна в черном цвете, а зеленая исчез­ нет. Опыт можно видоизменить — освещать рисунок по­ очередно красным, а затем зеленым светом. При освеще­ нии красным светом бумага окрашивается в красный цвет и красный рисунок исчезает на красном фоне. Зато зеленый рисунок виден отчетливо, причем он кажется нам черным. При освещении зеленым светом, наоборот, красный рису­ нок нам кажется черным, а зеленый исчезает.

ПОЧЕМУ ЛЕТОМ ТЕПЛО, А ЗИМОИ ХОЛОДНО?

Некоторые думают, что летом теплее потому, что Земля в это время находится ближе к Солнцу. Это неверно. Когда в северном полушарии зима, Зем­ ля ближе к Солнцу и движется быстрее, а летом дальше

дня короче лета. Это нетрудно проверить по кален­ дарю: астрономическое лето длится с 23 июня по 22 сен­ тября — 92 дня, а зима — с 23 декабря по 22 мар­ та — 89 дней.

64

X

Алмазы «Мария» (крупный) и «Мир» (мелкие).

◄Алмаз «Орлов»

I

Распределение солнечного света вокруг Земли. Точки Ab и A3 соответствуют положению наблюдателя в момент восхода и заката солнца; точки Ab и A3 —положению за час до восхода и через час после заката; точки Ab и Aa —через час после восхода и за час до заката.

Так выглядела заря с орбиты космического корабля «Восток-2».

Ill

Непрерывный спектр белогосвета.ДлиныВопиуказаны6ангстремах.

Солнечный спектр, видны ірраунгоірероВы линии.

Линейчатойспектрпаровнатрия.

Спектр поглощения натрия.

Спектр испускания водорода.

Спектры (справа изображены источники излучения).

IV

светлячок; 8 — рыба аномалопс; 9, 10 — креветка нотостомус, защищаю­ щаяся от рыбы световой завесой; 11 — многощетинковый червь трубко­ жил; 12 — рачок капшак.

V

Круг Ньютона для сложения цветов.

Дополнительное/аддитивное} смешение цветов

Смешениеосновныхцветов Цветовойтреугольникдляцветов

вь/иитагпельное/сцвтрактивнов) смешение красок

Схема смешения цветов и красок,

Vl