Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика



Pdf көрінісі
бет220/346
Дата19.01.2022
өлшемі6,71 Mb.
#24105
түріУчебник
1   ...   216   217   218   219   220   221   222   223   ...   346
Байланысты:
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ

§ 171. Цвет неба и зорь. Изменение спектрального состава

света, отраженного или рассеянного поверхностью тел, связано

с наличием и з б и р а т е л ь н о г о поглощения и отражения,

выражающегося в зависимости коэффициентов α и ρ от длины

волны.

В природе играет большую роль еще одно явление, веду-



щее к изменению спектрального состава солнечного света. Свет,

доходящий до наблюдателя от участков безоблачного небесно-

го свода, далеких от Солнца, характеризуется довольно насы-

щенным голубым или даже синим оттенком. Несомненно, что

свет неба есть солнечный свет, р а с с е и в а е м ы й в т о л щ е

воздушной атмосферы и поэтому доходящий до наблюдателя со

всех сторон, даже по направлениям, далеким от направления

на Солнце. Рис. 318 поясняет происхождение рассеянного света

неба.

Теоретическое исследование и опыты показали, что такое рас-



сеяние происходит благодаря молекулярному строению воздуха;


404

Гл. XIX. Дисперсия света и цвета тел

даже вполне свободный от пыли воздух рассеивает солнечный

свет. Спектр рассеянного воздухом света заметно отличается от

спектра прямого солнечного света: в солнечном свете максимум

энергии приходится на желто-зеленую часть спектра, а в свете

Рис. 318. Происхождение цвета неба (свет Солнца, рассеянный ат-

мосферой). До поверхности Земли (например, точки

A

) доходит как



прямой свет Солнца, так и свет, рассеянный в толще атмосферы. Цвет

этого рассеянного света и называется цветом неба

неба максимум передвинут к голубой части. Причина лежит

в том, что короткие световые волны рассеиваются значитель-



но сильнее длинных. По расчетам английского физика Джона

Стретта лорда Рэлея (1842–1919), подтвержденным измерения-

ми, интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна

четвертой степени длины волны, если рассеивающие частицы

малы по сравнению с длиной волны света, следовательно, фио-

летовые лучи рассеиваются почти в 9 раз сильнее красных.

Поэтому желтоватый свет Солнца при рассеянии превращается

в голубой цвет неба. Так обстоит дело при рассеянии в чистом

воздухе (в горах, над океаном). Наличие в воздухе сравнительно

крупных частичек пыли (в городах) добавляет к рассеянному

голубому свету свет, отраженный частичками пыли, т. е. почти

неизмененный свет Солнца. Благодаря этой примеси цвет неба

становится в этих условиях более белесоватым.

Преимущественное рассеяние коротких волн приводит к то-

му, что доходящий до Земли прямой свет Солнца оказывает-

ся более ж е л т ы м, чем при наблюдении с большой высоты.

На пути через толщу воздуха свет Солнца частично рассеивается

в стороны, причем сильнее рассеиваются короткие волны, так

что достигший Земли свет становится относительно богаче из-

лучением длинноволновой части спектра. Это явление особенно




Гл. XIX. Дисперсия света и цвета тел

405


резко сказывается при восходе и закате Солнца (или Луны),

когда прямой свет проходит значительно б´

ольшую толщу воз-

духа (рис. 319). Благодаря этому Солнце и Луна на восходе

Рис. 319. Объяснение красного цвета Луны и Солнца на восходе и за-

кате:


S

1

— светило в зените — короткий путь в атмосфере (



AB

);

S



2

светило на горизонте — длинный путь в атмосфере (



CB

)

(или закате) имеют медно-желтый, иногда даже красноватый



оттенок. В тех случаях, когда в воздухе имеются очень мелкие

(значительно меньшие длины волны) частички пыли или капель-

ки влаги (туман), рассеяние, вызываемое ими, также идет по

закону, близкому к закону Рэлея, т. е. по преимуществу рассеи-

ваются короткие волны. В этих случаях восходящее и заходящее

Солнце может быть совершенно красным. В красный же цвет

окрашиваются и плавающие в атмосфере облака. Таково про-

исхождение прекрасных розовых и красных оттенков утренней

и вечерней зорь.

Рис. 320. Рассеяние света мутной жидкостью: падающий свет — белый,

рассеянный свет — синеватый, проходящий свет — красноватый

Можно наблюдать описанное изменение цвета при рассеянии,

если пропустить пучок света от фонаря через сосуд (рис. 320),

наполненный мутной жидкостью, т. е. жидкостью, содержащей

мелкие взвешенные частицы (например, водой с несколькими

каплями молока). Свет, идущий в стороны (рассеянный), заметно

синее, чем прямой свет фонаря. Если толща мутной жидкости



406

Гл. XIX. Дисперсия света и цвета тел

довольно значительна, то свет, прошедший сквозь сосуд, теряет

при рассеянии столь значительную часть коротковолновых лу-

чей (синих и фиолетовых), что оказывается оранжевым и даже

красным.

В 1883 г. произошло сильнейшее извержение вулкана на ост-

рове Кракатау, наполовину разрушившее остров и выбросившее

в атмосферу огромное количество мельчайшей пыли. На протя-

жении нескольких лет пыль эта, развеянная воздушными течени-

ями на огромные расстояния, засоряла атмосферу, обусловливая

интенсивные красные зори.



Г л а в а XX.



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   216   217   218   219   220   221   222   223   ...   346




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет