Здравствуйте, дорогие читатели! Давненько у нас не было рубрики #ШкольныеВопросы Сможете ответить на такой?
"Почему вода из-под крана бесцветная, морская — сине-зелёная, а снег — белый? Но при этом лёд тоже прозрачный. Это же всё одно вещество!"
🚰 Начнём с прозрачности. С точки зрения физики она означает, что видимое излучение слабо поглощается и рассеивается в тонком слое воды — например, в стакане или в ванне. Низкое поглощение вызвано тем, что энергия кванта (фотона) в этом диапазоне:
- слишком маленькая, чтобы возбуждать электроны в атомах водорода и кислорода (H₂O)
- но слишком большая, чтобы возбуждать колебания самой молекулы целиком.
(кстати, первое условие выполняется для ультрафиолета, а второе — для инфракрасного света, поэтому вода их и поглощает. Почему энергию кванта нельзя "разделить" — мы обсуждали здесь)
🌊 Синий цвет морской воды — свидетельство того, что в достаточно толстый слой воды рассеивает свет. Поскольку размер молекул H₂O в тысячу раз меньше световой волны, происходит рассеяние Рэлея, которым мы уже объясняли цвет неба. Более длинные волны (красные, оранжевые, жёлтые) рассеиваются слабее и постепенно поглощаются на глубине. А голубые, синие и фиолетовые волны рассеиваются сильно и в итоге возвращаются в наши глаза.
При наличии примесей (водоросли, фитопланктон) вода может быть зеленоватой или бурой.
❄️ Снежинка — это кристалл льда с множеством граней. А снег — это беспорядочная груда таких кристаллов, между которыми находится воздух.
Когда световой луч попадает в снег, он проходит через снежинку, а затем натыкается на границу с воздухом или на другой хаотично ориентированный кристаллик. На каждой такой границе луч частично отражается, преломляется и меняет направление. Поскольку размеры снежинок и пустот между ними гораздо больше длины волны, фотоны на всех длинах волн примерно одинаково рассеиваются во всех направлениях (рассеяние Ми). Наш глаз воспринимает смесь всех длин волн как белый цвет.
🧊 Ну а толща льда — упорядоченная структура, где поглощение и рассеяние относительно слабы (как у воды, см. выше).
#Оптика
Ловко? Подписывайтесь!
"Почему вода из-под крана бесцветная, морская — сине-зелёная, а снег — белый? Но при этом лёд тоже прозрачный. Это же всё одно вещество!"
🚰 Начнём с прозрачности. С точки зрения физики она означает, что видимое излучение слабо поглощается и рассеивается в тонком слое воды — например, в стакане или в ванне. Низкое поглощение вызвано тем, что энергия кванта (фотона) в этом диапазоне:
- слишком маленькая, чтобы возбуждать электроны в атомах водорода и кислорода (H₂O)
- но слишком большая, чтобы возбуждать колебания самой молекулы целиком.
(кстати, первое условие выполняется для ультрафиолета, а второе — для инфракрасного света, поэтому вода их и поглощает. Почему энергию кванта нельзя "разделить" — мы обсуждали здесь)
🌊 Синий цвет морской воды — свидетельство того, что в достаточно толстый слой воды рассеивает свет. Поскольку размер молекул H₂O в тысячу раз меньше световой волны, происходит рассеяние Рэлея, которым мы уже объясняли цвет неба. Более длинные волны (красные, оранжевые, жёлтые) рассеиваются слабее и постепенно поглощаются на глубине. А голубые, синие и фиолетовые волны рассеиваются сильно и в итоге возвращаются в наши глаза.
При наличии примесей (водоросли, фитопланктон) вода может быть зеленоватой или бурой.
❄️ Снежинка — это кристалл льда с множеством граней. А снег — это беспорядочная груда таких кристаллов, между которыми находится воздух.
Когда световой луч попадает в снег, он проходит через снежинку, а затем натыкается на границу с воздухом или на другой хаотично ориентированный кристаллик. На каждой такой границе луч частично отражается, преломляется и меняет направление. Поскольку размеры снежинок и пустот между ними гораздо больше длины волны, фотоны на всех длинах волн примерно одинаково рассеиваются во всех направлениях (рассеяние Ми). Наш глаз воспринимает смесь всех длин волн как белый цвет.
🧊 Ну а толща льда — упорядоченная структура, где поглощение и рассеяние относительно слабы (как у воды, см. выше).
#Оптика
Ловко? Подписывайтесь!