Билет № 27

1. Дисперсия света. Цвета тел. Рассеяние света.

Дисперсия волн выражается в зависимости скорости распространения волн от длины волны (частоты колебаний). Таким свойством обладают электромагнитные волны в веществе. Первым дисперсию света наблюдал И.Ньютон, но его определение дисперсии было другим: дисперсия – это зависимость показателя преломления света от его цвета.

Опыт Ньютона был простым, узкий пучок солнечного света падал на трехгранную призму, на экране получалась радужная полоска, которую назвали спектром.

В спектре Ньютон выделил 7 цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Если эти лучи с помощью другой призмы собрать в один пучок, то вновь возникает белый свет. Если перед призмой поставить светофильтр, например, красное стекло, то спектра не будет. Ньютон пришел к выводу: белый свет – сложный свет, состоящий из семи монохроматических (одноцветных) лучей различной цветности.

Наибольшее отклонение к основанию призмы испытывают фиолетовые лучи,

( n_ф=1,532 для стекла), а наименьшее – красные лучи (n_кр=1,514 для стекла). Показатели преломления остальных цветных лучей имеют промежуточные значения. Волновая природа света показала зависимость показателя преломления вещества от скорости света в этом веществе n=c/v, значит цвет связан с длиной волны, т.е. показатель преломления зависит от длины волны (частоты), скорость распространения света в веществе зависит от длины волны (частоты колебаний).

Дисперсия считается нормальной. Если показатель преломления возрастает по мере увеличения длины волны, для бесцветных прозрачных тел характерна такая дисперсия. В окрашенных средах может наблюдаться аномальная дисперсия, когда с ростом длины волны возрастает показатель преломления, например, в парах натрия.

Представления о белом свете как о совокупности монохроматических длин волн помогает объяснить все многообразие цвета и его оттенков в природе.

Цветные тела по-разному отражают и поглощают световые волны различных частот. В результате в отраженном свете отдельные участки спектра в той или иной степени выбывают из общей совокупности монохроматических волн. Например, красные тела поглощают все цветные лучи, кроме красных, которые тела отражают. Если прозрачное для света тело пропускает красные лучи, поглощая остальные, то мы видим его красным. Если тело поглощает излучения всех длин волн, то оно черное; если отражает все длины волн, то тело- белое. Некоторые вещества отражают световые волны нескольких частот, в результате возникают смешанные цвета и оттенки.

2. Сила Лоренца и магнитное поле Земли.

Сила Лоренца - сила, с которой магнитное поле действует на движущийся электрический заряд

(заряженную частицу).Величина этой силы была рассчитана из силы Ампера, для этого достаточно разделить силу Ампера на число частиц, создающих электрический ток.

F_л= |q₀|·В·υ·sinα, где |q₀|-модуль заряда частицы, υ- скорость частицы, α- угол между векторами скорости υ и индукции В. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки, применяя которое нужно учитывать, если частица отрицательная, то 4 пальца должны указывать направление противоположное направлению движения частицы. Сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы и индукции магнитного поля. Такая сила не совершает работы, т. е. не может изменить кинетическую энергию заряженной частицы, она может изменить только направление скорости частицы, сила Лоренца играет роль центростремительной силы. Под действием силы Лоренца частица станет двигаться по окружности, если индукция магнитного поля постоянная.

Если вектор начальной скорости частицы образует с направлением магнитного поля угол α 90⁰, то частица будет двигаться по винтовой линии.

Радиус окружности, по которой будет двигаться частица, определяем из формул

F_л= |q₀|·В·υ·sinα, и F_ц.с.= , из их равенства получаем: R= .

Под действием силы Лоренца электроны в электронно-лучевой трубке( в кинескопе телевизора) отклоняются на различные углы и вызывают свечение экрана. Под действием магнитного поля Земли потоки электронов и протонов, летящих от Солнца, начинают двигаться по спирали, как бы нанизываясь на линии магнитной индукции. Если радиус спиральной линии окажется больше радиуса Земли, частица проникнет в атмосферу Земли, но частиц с такой энергией небольшая часть. Таким образом магнитное поле Земли защищает Землю от потока заряженных частиц. Те частицы, которые не попадают в атмосферу Земли, образуют пояса радиации.