Қарапайым түсіндіру

Аспан деген не?

Аспан - шексіздік. Кез-келген халық үшін аспан тазалықтың белгісі, өйткені онда Құдайдың өзі өмір сүреді деп есептеледі. Адамдар, аспанға бұрылып, жаңбыр немесе керісінше күн сұрайды. Яғни, аспан жай ауа емес, аспан тазалық пен тазалықтың белгісі.

Аспан - бұл жай ауа, біз секунд сайын тыныс алатын қарапайым ауа, оны көзбен көріп, қолмен ұстауға болмайды, өйткені ол мөлдір әрі салмақсыз. Бірақ біз мөлдір ауамен тыныс аламыз, ол неге осындай көк түстерге ие болады? Ауада бірнеше элементтер, азот, оттек, көмірқышқыл газы, су буы, үнемі қозғалыста болатын әр түрлі шаң бөлшектері бар.

Физикалық

Іс жүзінде, физиктер айтқандай, аспан күн сәулесімен боялған ауа ғана. Қарапайым тілмен айтқанда, күн Жерге жарқырайды, бірақ бұл үшін күн сәулелері Жерді орап тұрған орасан зор ауа қабатынан өтуі керек. Күн сәулесінің түсі көп болғандықтан, кемпірқосақтың жеті түсі бар. Білмейтіндер үшін кемпірқосақтың жеті түсінің қызыл, сарғыш, сары, жасыл, ашық көк, көк, күлгін түстер екенін еске түсіру керек.

Сонымен қатар, әр сәуледе барлық осы түстер бар, және ол осы ауа қабатынан өтіп, кемпірқосақтың әр түрлі түстерін барлық бағыттарға шашады, бірақ көк түс бәрінен бұрын шашыраңқы болады, соның арқасында аспан көк түске ие болады. Бір сөзбен айтқанда, көгілдір аспан - бұл осы түске боялған сәуле береді.

Айда

Атмосфера жоқ, сондықтан айдағы аспан көк емес, қара. Орбитаға шыққан ғарышкерлер планеталар мен жұлдыздар жарқыраған қара-қара аспанды көреді. Әрине, айдағы аспан өте әдемі көрінеді, бірақ мен үнемі қара аспанды төбемнен көргім келмейді.

Аспан түсін өзгертеді

Аспан әрдайым көгілдір емес, ол түсін өзгертуге бейім. Барлығы, мүмкін, кейде оның ақшыл, кейде көкшіл-қара екенін байқады ... Неге олай? Мысалы, түнде, күн сәулесін жібермегенде, біз аспанды көгілдір емес көреміз, атмосфера бізге мөлдір болып көрінеді. Мөлдір ауа арқылы адам планеталар мен жұлдыздарды көре алады. Түстен кейін көк түс жұмбақ кеңістікті бөтен көздерден сенімді түрде жасырады.

Әр түрлі гипотезалар Неге аспан көк? (Гете, Ньютон, 18 ғасырдағы ғалымдар, Рэлей гипотезалары)

Аспан түсін түсіндіру үшін әр уақытта көптеген гипотезалар алға тартылды. Қараңғы камин фонындағы түтіннің көгілдір түске қалай ие болатындығын бақылап, Леонардо да Винчи былай деп жазды: «... қараңғылық үстіндегі жарық көкке айналады, жарық пен қараңғылық соғұрлым керемет болады». Шамамен дәл осындай көзқарас ұстанылды Гете, ол әлемге әйгілі ақын ғана емес, сонымен қатар өз заманының ең ірі жаратылыстанушы ғалымы болды. Алайда, бұл аспан түсін түсіндіру мүмкін емес болып шықты, өйткені кейінірек белгілі болғандай, ақ пен қара араластыру түстерге емес, сұр реңктерге ғана ие бола алады. Каминнен шыққан түтіннің көгілдір түсі мүлдем басқа процеске байланысты.

Кедергілерді анықтағаннан кейін, атап айтқанда жұқа пленкаларда, Ньютонаспан түсін түсіндіру үшін интерференцияны қолдануға тырысты. Ол үшін ол су тамшылары сабын көпіршіктері сияқты жұқа қабырғалы көпіршіктер түрінде екенін мойындауы керек еді. Бірақ атмосферадағы су тамшылары іс жүзінде шарлар болғандықтан, бұл гипотеза көп ұзамай сабын көпіршігі сияқты «жарылып» кетеді.

18 ғасырдың ғалымдары Марриотт, Бугер, Эйлер аспанның көк түсі ауаны құрайтын бөліктердің өзіндік түсіне байланысты деп ойладым. Бұл түсініктеме кейінірек, яғни 19 ғасырда, сұйық оттегі көк, ал сұйық озон көк болатыны анықталғаннан кейін біраз расталды. Аспан түсін дұрыс түсіндіруге ең жақын О.Б келді. Соссюр. Ол ауа мүлдем таза болса, аспан қара болады деп сенді, бірақ ауада негізінен көк түсті көрсететін қоспалар бар (атап айтқанда, су буы мен су тамшылары). 19 ғасырдың екінші жартысына қарай. жарықтың сұйықтар мен газдарға шашырауы бойынша тәжірибелік материалдардың мол қорын жинақтады, атап айтсақ, шампаннан шығатын шашыраңқы сипаттамалардың бірі - оның поляризациясы табылды. Араго оны бірінші болып ашты және зерттеді. Бұл 1809 жылы болған. Кейінірек Бабинет, Брюстер және басқа ғалымдар фалламенттің поляризациясын зерттеумен айналысты. Аспан түсі туралы мәселе ғалымдардың назарын аударғаны соншалық, жарықтың сұйықтар мен газдарға шашырауына қатысты эксперименттер әлдеқайда кең мәнге ие болды, «аспанның көк түсінің зертханалық көбеюі» тұрғысынан жүргізілді. «Брюкке немесе» Аспанның көгілдір түсіне, жалпы бұлтты заттардың жарықты поляризациясы туралы «Тиндалл. Бұл эксперименттердің жетістіктері ғалымдардың ойларын дұрыс жолға - күн сәулесінің атмосферада шашырауынан іздеуге бағыттады.

Атмосферада жарықтың молекулалық шашырауының тұтас, қатаң математикалық теориясын алғашқысы ағылшын ғалымы Рэлей жасады. Ол жарықтың шашырауы өзінен бұрынғылар ойлағандай қоспаларда емес, ауа молекулаларының өзінде болады деп сенді. Рэлейдің жарық шашырауы туралы алғашқы жұмысы 1871 жылы жарық көрді. Оның соңғы түрінде жарықтың электромагниттік табиғатына негізделген оның шашырау теориясы сол кезде құрылған «Аспаннан түскен жарық, оның поляризациясы мен түсі туралы» еңбегінде ұсынылды. 1899 ж. Рэлидің жарық шашыратуы саласындағы жұмысы үшін (оның толық аты Джон Уильям Стретт, лорд Рэлей III), ұлы Лорд Райлейден айырмашылығы, Рейлди шашырау деп жиі аталады.4 Атмосфералық физиканың дамуына үлкен үлес қосқаны үшін Райлей IV атмосфера деп аталады. Аспан түсін түсіндіру үшін біз Релей теориясының тұжырымдарының біреуін ғана келтіреміз, әр түрлі оптикалық құбылыстарды түсіндіргенде басқаларға бірнеше рет сілтеме жасаймыз.Бұл тұжырым былай дейді: шашыраңқы жарықтың жарықтығы немесе қарқындылығы шашыраңқы бөлшекке түскен жарық толқынының төртінші қуатына кері пропорцияда өзгереді. Осылайша, молекулалық шашырау жарықтың толқын ұзындығының шамалы өзгеруіне өте сезімтал, мысалы толқын ұзындығы күлгін оптикалық сәулелер (0,4 мкм) қызылдың толқын ұзындығының жартысына тең (0,8 мкм). Сондықтан күлгін сәулелер қызылға қарағанда 16 есе күшті шашырайды, ал түскен сәулелердің қарқындылығымен шашыраңқы жарықта 16 есе көп болады. Көрінетін спектрдің барлық басқа сәулелері (көк, көгілдір, жасыл, сары, қызғылт сары) олардың әрқайсысының толқын ұзындығының төртінші қуатына кері пропорционалды мөлшерде шашыраңқы жарыққа қосылады. Егер қазір барлық түсті шашыранды сәулелер осы қатынаста араласса, онда шашыраңқы сәулелер қоспасының түсі көк болады.

Тікелей күн сәулесі (яғни, тікелей дискіден шығатын жарық), шашыраудың әсерінен көгілдір және күлгін сәулелерді жоғалтып, күн көкжиекке түскенде күшейетін әлсіз сарғыш реңкке ие болады. Енді сәулелер атмосфера арқылы көбірек жүруі керек. Ұзын жолда қысқа толқындардың, яғни күлгін, көк, көк, сәулелердің жоғалуы барған сайын байқала бастайды және Күннің немесе Айдың тікелей сәулесінде, негізінен, ұзын толқын сәулелері - қызыл, сарғыш, сары - Жер бетіне жетеді. Сондықтан Күн мен Айдың түсі алдымен сары, содан кейін сарғыш және қызыл болады. Күннің қызыл түсі мен аспанның көк түсі - бір шашырау процесінің екі салдары. Тікелей жарықта, ол атмосферадан өткеннен кейін, негізінен ұзын толқын сәулелері (қызыл Күн) қалады, ал қысқа толқынды сәулелер (көк аспан) шашыраңқы жарыққа түседі. Сонымен Рэлейдің теориясы көк аспан мен қызыл күн жұмбағын өте айқын және сенімді түрде түсіндірді.

аспандағы термиялық молекулалық шашырау

Аспанның түсі құбылмалы сипатта екендігіне бәріміз үйрендік. Тұман, бұлт, күннің уақыты - бәрі сіздің басыңыздағы күмбездің түсіне әсер етеді. Оның күнделікті өзгеруі ересектердің көпшілігінің ойына кірмейді, оны балалар туралы айту мүмкін емес. Олар физика тұрғысынан неге аспан көк түске боялғанын немесе күн батуы қызыл түске боялғанын үнемі біледі. Бұл қарапайым емес сұрақтарды түсінуге тырысайық.

Ауыспалы

Аспан дегеніміз не деген сұраққа жауаптан бастаған жөн. Ежелгі әлемде бұл шынымен Жерді жауып тұрған күмбез ретінде қарастырылды. Алайда, бүгінде білгір зерттеуші қаншалықты биікке көтерілсе де, бұл күмбезге жете алмайтынын ешкім білмейді. Аспан нәрсе емес, керісінше планетаның бетінен ашылатын панорама, жарықтан тоқылған сыртқы түрі. Оның үстіне, егер сіз әртүрлі нүктелерден байқасаңыз, басқаша көрінуі мүмкін. Сонымен, бұлт үстінен көтерілгеннен, қазіргі кездегіден гөрі мүлдем басқа көзқарас ашылады.

Ашық аспан көк, бірақ бұлт енген бойда сұр, қорғасын немесе ақшыл түске боялады. Түнгі аспан қара, кейде оның үстінде қызарған жерлерді көруге болады. Бұл қаланың жасанды жарықтандырылуының көрінісі. Осындай барлық өзгерістердің себебі - жарық және оның ауамен және ондағы әртүрлі заттардың бөлшектерімен өзара әрекеттесуі.

Түстің табиғаты

Неге аспан көгілдір түсті деген сұраққа физика тұрғысынан жауап беру үшін түстің не екенін есте ұстау керек. Бұл белгілі бір ұзындықтағы толқын. Күннен Жерге түскен жарық ақ болып көрінеді. Ньютонның тәжірибелерінен оның жеті сәуледен тұратыны белгілі: қызыл, сарғыш, сары, жасыл, ашық көк, көк және күлгін. Түстер толқын ұзындығымен ерекшеленеді. Қызыл-сарғыш спектр бұл параметрге ең әсерлі толқындарды қосады. спектр бөліктері қысқа толқын ұзындығымен сипатталады. Жарықтың спектрге ыдырауы әртүрлі заттардың молекулаларымен соқтығысқан кезде пайда болады, ал толқындардың бір бөлігі сіңірілуі мүмкін, ал бір бөлігі шашыраңқы.

Тергеудің себебі

Көптеген ғалымдар аспанның көгілдір түсінің себебін физика тұрғысынан түсіндіруге тырысты. Барлық зерттеушілер планетаның атмосферасындағы жарықты тарататын құбылыс немесе процесті нәтижесінде көк бізге ғана жететін етіп анықтауға тырысты. Мұндай бөлшектердің рөліне бірінші үміткер су болды. Олар қызыл жарықты жұтады және көгілдір сәулені таратады деп сенген, нәтижесінде көк аспанды көреміз. Алайда кейінгі есептеулер көрсеткендей, атмосферадағы озон, мұз кристалдары және су буының молекулаларының мөлшері аспанға көк түс беру үшін жеткіліксіз болды.

Оның себебі - ластану

Зерттеудің келесі кезеңінде Джон Тиндалл шаң қажетті бөлшектердің рөлін атқарады деп ұсынды. Көгілдір жарық шашырауға ең үлкен төзімділікке ие, сондықтан шаңның барлық қабаттары мен басқа тоқтатылған бөлшектерден өтуге қабілетті. Тиндалл өзінің жорамалын растайтын эксперимент жүргізді. Ол зертханада түтіннің үлгісін жасап, оны ақшыл ақ жарықпен жарықтандырды. Тұман көк реңк алды. Ғалым өзінің зерттеулерінен бірмәнді тұжырым жасады: аспанның түсін шаң бөлшектері анықтайды, яғни егер Жердің ауасы таза болса, онда көгілдір емес, ақ аспан адамдардың басында жарқырап тұрды.

Лордтың зерттеуі

Неліктен аспан көгілдір (физика тұрғысынан) деген сұраққа соңғы нүктені ағылшын ғалымы лорд Д.Райлей қойды. Ол бізге үйреншікті көлеңкеде кеңістікті бояу шаң немесе түтін емес екенін дәлелдеді. Бұл ауаның өзі туралы. Газ молекулалары қызылға баламалы ең үлкен және бірінші кезекте ең ұзын толқындарды сіңіреді. Көк тарайды. Біз бүгін ашық ауа-райында көрінетін аспан түсін осылай түсіндіреміз.

Зейінді ғалымдардың логикасына сүйене отырып, сіздің басыңыздың үстіндегі күмбез күлгін түсті болуы керек, өйткені бұл түс көрінетін диапазонда ең қысқа толқын ұзындығына ие. Алайда, бұл қате емес: спектрдегі күлгіннің үлесі көгілдірге қарағанда әлдеқайда аз, ал адамның көзі соңғысына сезімтал. Шындығында, біз көріп отырған көк - көк түстерді күлгін және басқа түстермен араластырудың нәтижесі.

Бұлт

Барлығы күннің әр уақытында әртүрлі аспанды көре алатындығын біледі. Мұның керемет көрінісі теңіз немесе көл үстіндегі күн сәулесінің батуы туралы фотосуреттер. Қызыл және сары түстердің барлық түрлері көк және қара көк түстермен үйлесіп, мұндай көріністі ұмытылмас етеді. Және бұл жарықтың бірдей шашырауымен түсіндіріледі. Шындығында, ымырт пен таңның атысы кезінде күн сәулелері атмосфера арқылы күн биіктігіне қарағанда әлдеқайда үлкен жолды еңсеруі керек. Бұл жағдайда спектрдің көк-жасыл бөлігінің жарығы әр түрлі бағытта шашырайды және көкжиек сызығында орналасқан бұлттар қызыл түске боялады.

Аспанды бұлт басқан кезде сурет мүлдем өзгереді. тығыз қабатты еңсере алмай, олардың көпшілігі жерге жетпейді. Бұлттардан өтіп үлгерген сәулелер жаңбырдың жаңбырын бұрмалайтын жаңбыр мен бұлттың су тамшыларымен кездеседі. Барлық осы түрлендірулердің нәтижесінде ақ бұлт жерге жетеді, егер бұлт мөлшері аз болса, ал сұр түсті, аспан сәулелерді әсерлі бұлтпен жауып тұрған кезде, олар сәулелердің бір бөлігін қайтадан сіңіреді.

Тағы бір аспан

Басқа планеталарда не бар деп ойлаймын Күн жүйесі жер бетінен қараған кезде жерден мүлдем өзгеше аспан көрінуі мүмкін. Атмосферадан айырылған ғарыш объектілерінде күн сәулелері жер бетіне еркін жетеді. Нәтижесінде мұндағы аспан қара көлеңкесіз. Мұндай суретті Айдан, Меркурийден және Плутоннан көруге болады.

Марс аспанында қызыл-сарғыш реңк бар. Мұның себебі планетаның атмосферасы қаныққан шаңда жатыр. Ол әр түрлі қызыл және қызғылт сары реңктермен боялған. Күн көкжиектен көтерілгенде, Марс аспаны қызғылт-қызыл түске боялады, ал оның жарық сәулесінің дискін тікелей қоршап тұрған бөлігі көк немесе тіпті күлгін болып көрінеді.

Сатурнның үстіндегі аспан Жердегі түспен бірдей. Аквамариндік аспан Уранның үстінде созылып жатыр. Мұның себебі жоғарғы планеталарда орналасқан метан тұманында жатыр.

Венера зерттеушілердің көзінен бұлттың қалың қабаты арқылы жасырылады. Ол көк-жасыл спектрдің сәулелерінің планета бетіне жетуіне жол бермейді, сондықтан мұндағы аспан сары-сарғыш, көкжиек бойымен сұр жолақты.

Күндізгі уақытта ғарыш кеңістігін зерттеу жұлдызды аспанды зерттеуден кем емес керемет ашады. Бұлтта және олардың артында болып жатқан процестерді түсіну қарапайым адамға әбден таныс нәрселердің себебін түсінуге көмектеседі, оны бәрібір бірден түсіндіре алмайды.

Көру және түсіну үшін қуаныш
бұл табиғаттың ең әдемі сыйы.
Альберт Эйнштейн

Көктегі көк жұмбақ

Неге аспан көк? ...

Бұл туралы өмірінде бір рет болса да ойламаған адам жоқ. Ортағасырлық ойшылдар қазірдің өзінде аспан түсінің пайда болуын түсіндіруге тырысты. Олардың кейбіреулері көк - ауаның немесе оны құрайтын газдардың нағыз түсі деп болжады. Басқалары аспанның нағыз түсі қара деп ойлайды - ол түнге қарай көрінеді. Күндізгі уақытта аспанның қара түсі ақ - күн сәулелерімен үйлеседі және ол ... көк болып шығады.

Енді, мүмкін, сіз көк бояу алғысы келетін ақ пен қараны араластыратын адамды кездестірмейсіз. Түстердің араласу заңдылықтары әлі де түсініксіз болған кез болды. Оларды үш жүз жыл бұрын ғана Ньютон орнатқан.

Ньютонды аспан көкінің құпиясы да қызықтырды. Ол барлық алдыңғы теорияларды жоққа шығарудан бастады.

Біріншіден, ол ақ пен қараның қоспасы ешқашан көгілдір болмайды дейді. Екіншіден, көгілдір түс ауаның шынайы түсі емес. Егер солай болса, онда Күн мен Ай күн батқан кезде қызыл болып көрінбейтін еді, бірақ ол көгілдір болып көрінеді. Алыстағы қарлы таулардың шыңдары осылай көрінер еді.

Ауа боялған деп елестетіп көріңіз. Бұл өте әлсіз болса да. Сонда оның қалың қабаты түрлі-түсті шыны тәрізді болады. Егер сіз боялған әйнекті қарасаңыз, онда барлық заттар осы әйнекпен бірдей түсті болып көрінеді. Неліктен алыс қарлы шыңдар бізге күлгін емес, ал қызғылт болып көрінеді?

Алдыңғыларымен болған дауда шындық Ньютонның жағында болды. Ол ауа боялмағанын дәлелдеді.

Сонда да ол көк аспанның жұмбағын шешкен жоқ. Оны табиғаттың ең әдемі, поэтикалық құбылыстарының бірі - кемпірқосақ шатастырды. Неліктен ол кенеттен пайда болады және сол сияқты кенеттен жоғалады? Ньютон басым ырымға қанағаттандыра алмады: кемпірқосақ - бұл жоғарыдан белгі, ол ауа-райының жақсы болуын білдіреді. Ол әр құбылыстың материалдық себебін табуға тырысты. Ол кемпірқосақтың себебін де тапты.

Радуга - жаңбыр тамшыларындағы жарықтың сынуының нәтижесі. Мұны түсінген Ньютон кемпірқосақ доғасының пішінін есептеп, кемпірқосақтағы түстердің ретін түсіндіре алды. Оның теориясы қос кемпірқосақтың пайда болуын ғана түсіндіре алмады, бірақ мұны үш ғасырдан кейін ғана өте күрделі теорияның көмегімен жасауға болады.

Радуга теориясының жетістігі Ньютонды гипнозға айналдырды. Ол аспанның көк түсі мен кемпірқосақ сол себепті деп қателескен. Күн сәулесі жаңбыр тамшыларының арасынан өтіп бара жатқанда, кемпірқосақ алау болып жанады. Бірақ көк аспан жаңбырда ғана емес көрінеді! Керісінше, ашық ауа-райында, тіпті жаңбырдың белгісі болмаған кезде, аспан әсіресе көк болады. Мұны ұлы ғалым қалай байқамады? Ньютон өзінің теориясы бойынша кемпірқосақтың тек көк бөлігін құрайтын ең кішкентай су көпіршіктері кез-келген ауа-райында ауада қалықтайды деп ойлады. Бірақ бұл адасу болды.

Бірінші шешім

200 жылға жуық уақыт өтті, ал басқа ағылшын ғалымы Рэлей бұл мәселені тіпті ұлы Ньютонның күшінен тыс болатындығынан қорықпай, осы мәселені қолға алды.

Релей оптика саласында жұмыс істеді. Ал өмірін жарық зерттеуге арнаған адамдар көп уақытты қараңғыда өткізеді. Бөтен жарық ең жақсы эксперименттерге кедергі келтіреді, сондықтан оптикалық зертхананың терезелері әрдайым дерлік қара пердемен жабылған.

Райлей өзінің қараңғылықты зертханасында бірнеше сағат бойы аспаптардан шыққан жарық сәулелерімен болды. Сәулелер жолында олар тірі шаң бөлшектері сияқты айналды. Олар қатты жарықтандырылды, сондықтан қара фонмен ерекшеленді. Ғалым, мүмкін, ұзақ уақыт бойы ойда жүргенде, олардың Каминдегі ұшқындардың ойнауын қалай көретініне ұқсас олардың бірқалыпты қозғалыстарын қадағалады.

Рэлейге аспан түсінің пайда болуы туралы жаңа идея ұсынған осы шаң сәулелері би билеген жоқ па еді?

Ертеде де жарықтың түзу сызықпен таралатыны белгілі болды. Бұл маңызды жаңалықты қарабайыр адам саятшылықтың жарықтарын бұзып өтіп, күн сәулелері қабырғалар мен еденге қалай түсетінін байқай отырып жасай алады.

Бірақ оны жарық сәулелерін жанынан қарап, оны неге көреді деген ой оны әрең мазалаған. Мұнда ойланатын нәрсе бар. Өйткені, күн сәулесі - саңылаудың еденге дейінгі сәулесі. Бақылаушының көзі бүйір жағында орналасқан және соған қарамастан бұл жарықты көреді.

Сонымен қатар біз прожектордың аспанға бағытталған сәулесін көреміз. Бұл дегеніміз, жарықтың бір бөлігі тікелей жолдан ауытқып, біздің көзімізге түседі.

Оны адастыруға не мәжбүр етеді? Шамамен, ауа толып тұрған шаңның дақтары екен. Шаңның шашыраңқы сәулелері біздің көзімізге енеді, олар кедергілерге тап болып, жолдан шығып, шашыраңқы шаңнан көзге қарай түзу сызықпен таралады.

«Аспанды көк түске бояйтын бұл шаң-тозаң емес пе?». Рэлей бір кездері ойлады. Ол математиканы жасады, ал болжам сенімділікке айналды. Ол көк аспан, қызыл таңдар мен көк тұман туралы түсініктеме тапты! Әрине, мөлшері ең кіші шаң бөлшектері, олардың мөлшері жарық толқынының ұзындығынан аз, күн сәулесі шашырайды және оның толқын ұзындығы неғұрлым көп болса, Рэйл 1871 жылы жариялады. Көрінетін күн спектріндегі күлгін және көк сәулелер ең қысқа толқын ұзындығына ие болғандықтан, олар аспанға көк түс беріп, ең қатты шашыраңқы болады.

Күн мен қарлы шыңдар Рэлейдің бұл есебіне бағынды. Олар тіпті ғалымның теориясын растады. Күннің шығуы мен батуы кезінде, күн сәулесі ауаның ең үлкен қалыңдығынан өткен кезде, күлгін және көк сәулелер, дейді Рэлейдің теориясы, шашыраңқы болып келеді. Сонымен қатар, олар тікелей жолдан ауытқып, бақылаушының көзіне түспейді. Бақылаушы негізінен қызыл сәулелерді көреді, олар әлдеқайда әлсіз. Сондықтан, күн шыққан және батқан кезде күн бізге қызыл болып көрінеді. Сол себепті алыс қарлы таулардың шыңдары да қызғылт болып көрінеді.

Мөлдір аспанға қарап, шашырап, көзімізге түсіп кеткендіктен көк жолдан түзу жолдан ауытқыған сәулелерді көреміз. Кейде көкжиекке жақын көрінетін тұман да бізге көк болып көрінеді.

Тітіркендіргіш ұсақ-түйек

Жақсы түсініктеме, солай емес пе? Оны Рэлейдің өзі алып кеткені соншалық, ғалымдар теорияның үйлесімділігіне және Рэлейдің Ньютонды жеңуіне таңқалғаны соншалық, олардың ешқайсысы бір қарапайым нәрсені байқамады. Бұл ұсақ-түйек, дегенмен олардың бағасын толығымен өзгертуі керек еді.

Ауадан шаң әлдеқайда аз болатын қаладан жырақта көгілдір аспанның әсіресе ашық және жарқын екенін кім жоққа шығарады? Рэлейдің өзіне мұны жоққа шығару қиын болды. Сонымен ... шаң бөлшектері жарықты шашыратпай ма? Сонда не?

Ол тағы да өзінің барлық есептеулерін қайта қарап, оның теңдеулерінің дұрыстығына көз жеткізді, бірақ бұл шашырау бөлшектері шаң бөлшектері емес екенін білдіреді. Сонымен қатар, ауада болатын шаң бөлшектері жарықтың толқын ұзындығынан әлдеқайда үлкен және есептеулер Рэлейді олардың көп жиналуы аспанның көкшілдігін арттырмайды, керісінше, оны әлсіретеді деп сендірді. Ірі бөлшектердің шашырауы әлсіз толқын ұзындығына байланысты, сондықтан оның түсінің өзгеруіне әкелмейді.

Жарық ірі бөлшектермен шашыраған кезде шашыраңқы да, таратылатын да жарық ақ болып қалады, сондықтан ауадағы ірі бөлшектердің пайда болуы аспанға ақшыл түс береді, ал үлкен тамшылардың көп мөлшерде жиналуы бұлттардың ақ түсіне және тұманға әкеледі. Мұны қарапайым темекіден тексеру оңай. Одан ауыздан шығатын түтін әрдайым ақшыл болып көрінеді, ал жанып тұрған түтіннен шыққан түтін көкшіл түсті болады.

Темекінің жанып тұрған ұшынан жоғары көтерілген түтіннің ең кішкентай бөлшектері жарықтың толқын ұзындығынан кішірек және Рэлей теориясына сәйкес, олар ең алдымен күлгін және көк түстерді шашыратады. Бірақ темекінің қалыңдығындағы тар арналардан өткенде, түтін бөлшектері бір-біріне жабысып (коагуляцияланады), үлкен кесектерге біріктіріледі. Олардың көпшілігі жарықтың толқын ұзындығынан үлкен болады және олар барлық жарық толқындарын шамамен бірдей етіп шашыратады. Міне, сондықтан ауыз қуысы жағынан шыққан түтін ақшыл болып көрінеді.

Ия, шаң бөлшектеріне негізделген теорияны дәлелдеу және қорғау пайдасыз болды.

Сонымен, аспанның көк түсінің құпиясы ғалымдар алдында тағы пайда болды. Бірақ Рэли мойымады. Егер аспанның көгілдір түсі таза және жарқын болса, атмосфера неғұрлым таза болса, деп ойлады ол, аспанның түсіне ауа молекулаларынан басқа нәрсе себеп бола алмайды. Ауа молекулалары, деп жазды ол өзінің жаңа мақалаларында, - бұл күн сәулесін шашырататын ең кішкентай бөлшектер!

Рэлей бұл жолы өте мұқият болды. Жаңа идеясын айтпас бұрын, ол оны сынауға шешім қабылдады, қандай да бір жолмен теорияны тәжірибемен тексерді.

Іс 1906 жылы өзін көрсетті. Райлиге американдық астрофизик Аббот көмектесті, ол Уилсон тауындағы обсерваторияда аспанның көгілдір жарқылын зерттеді. Рэлейдің шашырау теориясына сүйене отырып, аспанның жарқырауын өлшеу нәтижелерін өңдеп, Аббот ауаның әр текше сантиметріндегі молекулалардың санын есептеді. Бұл өте үлкен сан болып шықты! Егер сіз бұл молекулаларды жер шарын мекендейтін барлық адамдарға таратсаңыз, әрқайсысы осы молекулалардың 10 миллиардтан астамын алады деп айту жеткілікті. Қысқаша айтқанда, Эббот қалыпты температура мен атмосфералық қысым жағдайында ауаның әр текше сантиметрінде 27 миллиард рет миллиард молекулалар бар екенін анықтады.

Газ сантиметріндегі молекулалардың санын мүлдем өзгеше және тәуелсіз құбылыстарға сүйене отырып әр түрлі жолмен анықтауға болады. Олардың барлығы бір-біріне сәйкес келетін нәтижелерге алып келеді және Лошмидт саны деп аталатын санды береді.

Бұл санды ғалымдар жақсы біледі және ол бірнеше рет газдарда болатын құбылыстарды түсіндіруде бақылау және бақылау қызметін атқарған.

Енді Эбботтың аспан жарқылын өлшеу кезінде алған саны Лошмидт санымен үлкен дәлдікпен сәйкес келді. Бірақ ол есептеулерінде Рэлейдің шашырау теориясын қолданды. Осылайша, теорияның дұрыс екендігі айқын дәлелденді, жарықтың молекулалық шашырауы шынымен де бар.

Рэлейдің теориясы экспериментпен сенімді түрде расталғандай болды; барлық ғалымдар оны мінсіз деп санайды.

Ол жалпыға танымал болды және барлық оптика оқулықтарына енді. Біреу тыныштықпен тыныс алуы мүмкін еді: бұл құбылыстың түсіндірмесі табылды - соншалықты таныс және сонымен бірге жұмбақ.

1907 жылы белгілі ғылыми журналдың беттерінде тағы да сұрақ туындағаны таңқаларлық нәрсе: аспан неге көк?!

Дау

Жалпы қабылданған Рэлей теориясына кім күмәнданды?

Бір қызығы, бұл Рэлейдің ең жанкүйерлері мен жанкүйерлерінің бірі болды. Мүмкін ешкім Рэлейді жақсы бағаламады және түсінбеді, оның жұмысын соншалықты жақсы білмеді, оның жас ғалымы орыс физигі Леонид Мандельштам сияқты қызығушылық танытпады.

«Леонид Исааковичтің табиғатында» деп еске алды кейінірек тағы бір кеңес ғалымы, академик Н.Д. Папалекси - Рэлеймен көптеген ұқсастықтар болды. Олардың ғылыми жұмыстарының жолдары жиі қатарласып, бірнеше рет қиылысуы кездейсоқ емес.

Олар аспан түсінің шығу тегі туралы осы жолы да өздерін айқастырды. Бұған дейін Мандельштам негізінен радиотехниканы жақсы көретін. Біздің ғасырдың басында бұл мүлдем жаңа ғылым саласы болды, оны аз адамдар түсінді. Кейін А.С. Попов (1895 ж.) Бірнеше жыл ғана өтті, мұнда жұмыс көп болды. Қысқа мерзім ішінде Мандельштам радиотехникалық құрылғыларға қатысты электромагниттік тербелістер саласында көптеген байыпты зерттеулер жүргізді. 1902 жылы ол диссертациясын қорғап, жиырма үшінде Страсбург университетінде натурфилософия бойынша кандидаттық диссертациясын қорғады.

Радио толқындарының қозуымен айналысқанда Мандельштам тербелмелі процестерді зерттеуде танылған беделге ие болған Рэлейдің еңбектерін табиғи түрде зерттеді. Ал жас дәрігер аспан түсі мәселесімен еріксіз танысты.

Бірақ, аспан түсі туралы мәселемен танысып, Мандельштам жаңылысушылықты көрсетіп қана қоймай, немесе өзі айтқандай, Рэлидің жарықтың молекулалық шашырауының жалпы қабылданған теориясының «жеткіліксіздігін» тек аспанның көк түсінің құпиясын ашып қана қоймай, сонымен қатар зерттеуге бастамашылық етті. ХХ ғасырдағы физиканың маңызды жаңалықтары.

Мұның бәрі ең ұлы физиктердің бірі, кванттық теорияның әкесі М.Планкпен хат-хабар дауларынан басталды. Мандельштам Рэлейдің теориясымен танысқан кезде оны өзінің ұстамдылығымен және ішкі парадокстарымен баурап алды, бұл жас физикке, қарт, тәжірибелі Рэлиге байқамаған. Рэлей теориясының жеткіліксіздігі әсіресе жарықтың оптикалық біртекті мөлдір орта арқылы өткен кезде оның әлсіреуін түсіндіру үшін Планктың басқа теориясын талдауы кезінде айқын байқалды.

Бұл теорияда жарық өтетін заттың молекулаларының өзі екінші реттік толқындардың көзі болатындығы негізге алынды. Осы қайталама толқындарды құру үшін Планк өткен толқын энергиясының бір бөлігі жұмсалады, содан кейін ол әлсірейді деп сендірді. Бұл теорияның Релейдің молекулалық шашырау теориясына негізделгенін және оның беделіне негізделгендігін көреміз.

Мәселенің мәнін түсінудің ең оңай жолы - су бетіндегі толқындарды зерттеу. Егер толқын қозғалмайтын немесе өзгермелі заттармен (үйінділер, бөренелер, қайықтар және т.б.) кездессе, онда кішігірім толқындар осы объектілерден барлық бағыттарға шашырайды. Бұл шашыратудан басқа ештеңе жоқ. Түскен толқынның энергиясының бір бөлігі екінші реттік толқындардың қозуына жұмсалады, олар оптикадағы шашыраңқы жарыққа ұқсас. Бұл жағдайда бастапқы толқын әлсіреді - ол жоғалады.

Қалқымалы заттар қозғалатын судың толқын ұзындығынан әлдеқайда қысқа болуы мүмкін. Тіпті кішкентай дәндер екінші реттік толқындарды тудырады. Әрине, бөлшектердің мөлшері кішірейген сайын олар тудыратын қайталама толқындар әлсірейді, бірақ бәрібір олар негізгі толқынның энергиясын алады.

Планк жарық толқыны газ арқылы өткен кезде оның әлсіреу процесін осылай елестетеді, бірақ оның теориясындағы дәндердің рөлін газ молекулалары ойнады.

Мандельштам бұл жұмысқа қызығушылық танытты.

Мандельштамның ойлау пойызын су бетіндегі толқындар мысалының көмегімен де түсіндіруге болады. Сіз оны мұқият қарастыруыңыз керек. Сонымен, су бетінде жүзіп жүрген ұсақ түйіршіктер де екінші толқындардың көзі болып табылады. Бірақ егер бұл дәндер судың бүкіл бетін жауып тұратындай етіп тығыз құйылса не болады? Сонда көптеген дәндерден туындаған жеке екінші реттік толқындар толқындардың бүйіріне және артына қарай ағып жатқан бөліктерін толығымен сөндіретін етіп бүктеліп, шашырауы тоқтайды екен. Тек алға қарай жүгіретін толқын болады. Ол мүлдем әлсіремей, алға қарай жүгіреді. Дәндердің бүкіл массасының болуының жалғыз нәтижесі бастапқы толқынның таралу жылдамдығының аздап төмендеуі болады. Мұның бәрі дәндердің қозғалмайтындығына немесе олардың су бетімен қозғалуына байланысты болмауы өте маңызды. Дәндердің жиынтығы судың беткі қабатының тығыздығын өзгерте отырып, оның жүктемесі ретінде жұмыс істейді.

Мандельштам ауадағы молекулалар саны соншалықты көп болатын жағдайға математикалық есептеулер жүргізді, тіпті жарық толқынының ұзындығы сияқты шағын аймақта да молекулалар өте көп болады. Бұл жағдайда жеке хаотикалық қозғалатын молекулалар қоздыратын екінші реттік жарық толқындары мысалдағы дәндермен толқындар сияқты қосылады. Бұл дегеніміз, бұл жағдайда жарық толқыны шашырамай және әлсіремей, бірақ сәл төмен жылдамдықпен таралады. Бұл бөлшектердің шашыраңқы қозғалысы барлық жағдайда толқындардың шашырауын қамтамасыз етеді деп санаған Рэлейдің теориясын жоққа шығарды, сондықтан оған негізделген Планк теориясын жоққа шығарды.

Сонымен, шашырау теориясының негізінде құм ашылды. Барлық салтанатты ғимарат шайқалып, құлап қалу қаупі төнді.

Кездейсоқтық

Лошмидт санын аспанның көгілдір сәулесінің өлшемдерінен анықтау туралы не деуге болады? Өйткені, тәжірибе Релейдің шашырау теориясын растады!

Мандельштам 1907 жылы «Оптикалық біртекті және лайланған орта туралы» деген еңбегінде: «Бұл кездейсоқтықты кездейсоқтық деп санау керек.

Мандельштам молекулалардың ретсіз қозғалысы газды біртекті ете алмайтындығын көрсетті. Керісінше, нақты газда хаотикалық жылу қозғалысының нәтижесінде пайда болатын ең кіші сирек кездесетін және конденсация болады. Олар ауаның оптикалық біртектілігін бұзғандықтан, жарықтың шашырауына әкеледі. Мандельштам сол еңбегінде:

«Егер орта оптикалық тұрғыдан біртекті болмаса, онда, жалпы айтқанда, түскен жарық жан-жаққа шашырайды».

Бірақ хаотикалық қозғалыс нәтижесінде пайда болатын біртектіліктің өлшемдері жарық толқындарының ұзындығынан аз болғандықтан, спектрдің күлгін және көк бөліктеріне сәйкес келетін толқындар негізінен шашыраңқы болады. Бұл, атап айтқанда, аспанның көк түсіне әкеледі.

Сонымен, көктегі жұмбақ шешілді. Теориялық бөлімді Релей жасаған. Шашыратқыштардың физикалық табиғатын Мандельштам белгілеген.

Мандельштамның сіңірген зор еңбегі - ол газдың мінсіз біртектілігі туралы болжам, онда жарықтың шашырауымен үйлеспейтінін дәлелдеді. Ол аспанның көгілдір түсі газдардың біртектілігі тек айқын болатындығын дәлелдейтінін түсінді. Дәлірек айтсақ, газдар бір мезгілде көптеген миллиард молекулалар әсер ететін барометр, тепе-теңдік немесе басқа құралдар сияқты өрескел құралдармен зерттелгенде ғана пайда болады. Бірақ жарық сәулесі он мыңмен өлшенетін салыстыруға келмейтін аз мөлшердегі молекулаларды сезеді. Бұл газдың тығыздығының үнемі кішігірім жергілікті ауытқуларға тәуелді болатындығын дау тудырмас үшін жеткілікті. Демек, біздің «өрескел» көзқарасымыз бойынша біртекті орта шын мәнінде біртекті емес. «Жарық тұрғысынан» бұлтты көрінеді, сондықтан жарықты шашады.

Молекулалардың жылулық қозғалысы нәтижесінде пайда болатын заттың қасиеттеріндегі кездейсоқ жергілікті өзгерістерді қазір тербеліс деп атайды. Мандельштам жарықтың молекулалық шашырауының тербелісін анықтап, материяны зерттеудің жаңа әдісіне - флуктуацияға немесе статистикалық әдіске жол ашты, оны кейін Смолуховский, Лоренц, Эйнштейн және өзі дамытып, физиканың жаңа ірі бөлімі - статистикалық физикаға айналдырды.

Аспан жыпылықтауы керек!

Сонымен, көк аспанның құпиясы ашылды. Бірақ жарықтың шашырауын зерттеу мұнымен тоқтаған жоқ. Ауа тығыздығының байқалмайтын өзгерістеріне назар аударып, жарықтың тербелісімен аспан түсін түсіндіре отырып, Мандельштам өзінің ғалымның өткір инстинктімен осы процестің жаңа, тіпті нәзік ерекшелігін ашты.

Өйткені, ауа біртектілігі оның тығыздығының кездейсоқ ауытқуынан туындайды. Осы кездейсоқ біртектіліктің шамасы, шоғырлардың тығыздығы уақыт өткен сайын өзгеріп отырады. Сондықтан, деп ойлады ғалым, қарқындылық уақыт өткен сайын өзгеруі керек - шашыраңқы жарықтың күші! Өйткені, молекулалардың шоғыры неғұрлым тығыз болса, соғұрлым оларға шашыраңқы сәуле соғұрлым қарқынды болады. Бұл тромбалар хаотикалық түрде пайда болатын және жоғалып кететіндіктен, аспан жыпылықтауы керек! Оның жарқырауы мен түсі әрдайым өзгеруі керек (бірақ өте әлсіз)! Бірақ біреу мұндай жыпылықтағанын байқады ма? Әрине жоқ.

Бұл әсердің нәзіктігі соншалық, оны көзбен көре алмайсыз.

Ғалымдардың ешқайсысы да аспанның жарқырауының мұндай өзгеруін байқамады. Мандельштамның өзінің теориясының тұжырымдарын тексеру мүмкіндігі болған жоқ. Ең күрделі эксперименттерді ұйымдастыруға алдымен патшалық Ресейдің ауыр жағдайлары, содан кейін революцияның алғашқы жылдарындағы қиындықтар, шетелдік интервенция мен азаматтық соғыс кедергі болды.

1925 жылы Мандельштам Мәскеу университетінде кафедра меңгерушісі болды. Мұнда ол көрнекті ғалым және білікті эксперимент Григорий Самуилович Ландсбергпен кездесті. Осылайша, олар терең достық пен ортақ ғылыми қызығушылықтармен байланысты, шашыраңқы жарықтың әлсіз сәулелерінде жасырынған құпияларды дауылды жалғастырды.

Сол жылдары университеттің оптикалық зертханалары аспаптарға өте кедей болды. Университетте аспанның жыпылықтағанын немесе теорияның болжаған болжауындағы құбылыстар мен шашыраңқы жарықтың жиіліктеріндегі шамалы айырмашылықтарды анықтайтын бірде-бір құрал болған жоқ.

Алайда, бұл зерттеушілерді тоқтата алмады. Олар зертханада аспанға еліктеу идеясынан бас тартты. Бұл онсыз да нәзік тәжірибені қиындата түседі. Олар ақ - күрделі жарықтың шашырауын емес, қатаң белгіленген жиіліктің бір сәулесінің шашырауын зерттеуге шешім қабылдады. Егер олар түсетін жарықтың жиілігін дәл білсе, онда шашырау кезінде пайда болатын осы жиіліктерді іздеу оңайырақ болады. Сонымен қатар, теория қатты денелерде бақылауларды жүргізу оңайырақ деп тұжырымдады, өйткені олардағы молекулалар газдарға қарағанда бір-біріне өте жақын, ал зат неғұрлым тығыз болса, шашырау соғұрлым көп болады.

Ең қолайлы материалдарды мұқият іздеу басталды. Ақырында, таңдау кварц кристалдарына түсті. Тек үлкен мөлдір кварц кристалдары басқаларына қарағанда оңай қол жетімді болғандықтан.

Дайындық эксперименттері екі жылға созылды, кристалдардың ең таза үлгілері таңдалды, техникасы жетілдірілді, олардың көмегімен кварц молекулаларына шашырауды кездейсоқ қосылыстарға шашырауды, кристалдардың біртектілігі мен қоспаларын ажыратуға болатыны анықталды.

Ақылдылық және еңбек

Спектрлік анализге арналған қуатты аспаптардың жоқтығынан ғалымдар қолда бар құралдарды пайдалануға мүмкіндік беретін тапқырлықты шешті.

Бұл жұмыстағы басты қиындық, молекулалық шашыраудың әсерінен пайда болған әлсіз жарыққа шамалы ластаушы заттармен шашырау және эксперименттер үшін алынған сол хрусталь сынамаларының басқа ақауларымен қабаттасуы болды. Зерттеушілер қондырғының әртүрлі бөліктеріндегі кристалды ақаулар мен шағылыстардан пайда болған шашыраңқы жарық түсетін жарықпен жиілікте дәл сәйкес келетіндігін пайдалануды шешті. Оларды Мандельштам теориясына сәйкес жиілігі өзгерген жарық қана қызықтырды.Сонымен, тапсырма осы анағұрлым жарқын жарықтың фонында молекулалық шашыраудың әсерінен өзгерген жиіліктің жарығын бөліп көрсету болды.

Шашыраңқы жарық тіркеуге болатын шамаға ие болу үшін, ғалымдар кварцты өздеріне қол жетімді ең қуатты жарық беру құрылғысы: сынап шамымен жарықтандыруға шешім қабылдады.

Сонымен, кристалда шашыраған жарық екі бөліктен тұруы керек: өзгерген жиіліктегі әлсіз жарықтан, молекулалық шашырауға байланысты (бұл бөлімді зерттеу ғалымдардың мақсаты болған) және өзгермеген жиіліктегі әлдеқайда күшті жарықтан, бөгде себептерден пайда болды (бұл бөлік зиянды болды, бұл зерттеуді қиындатты).

Қарапайымдылығымен тартымды әдіс идеясы: тұрақты жиіліктегі жарықты жұтып, спектрлік аппаратқа тек өзгерген жиіліктегі жарықты беру керек. Бірақ жиілік айырмашылықтары пайыздың бірнеше мыңнан бір бөлігін ғана құрады. Мұндай жақын жиіліктерді бөлуге қабілетті сүзгі әлемдегі бірде-бір зертханада болмаған. Алайда, шешім табылды.

Шашыраңқы жарық сынап булары бар ыдыс арқылы өтті. Нәтижесінде ыдысқа барлық «зиянды» жарық «кептеліп», ал «пайдалы» жарық айтарлықтай әлсіремей өтті. Экспериментаторлар бұрыннан белгілі болған бір жағдайды пайдаланды. Заттың атомы, кванттық физика бойынша, тек белгілі бір жиіліктегі жарық толқындарын шығара алады. Сонымен бірге бұл атом жарықты сіңіруге де қабілетті. Сонымен қатар, ол өзі шығаратын жиіліктегі жарық толқындарын ғана жасай алады.

Сынап шамында жарық шам ішінде пайда болатын электр разрядының әсерінен жарқырап тұратын сынап буымен шығады. Егер бұл жарық құрамында сынап буы бар ыдыс арқылы өткізілсе, ол толықтай дерлік сіңіп кетеді. Теорияның болжауы бойынша не болады: ыдыстағы сынап атомдары шамдағы сынап атомдары шығаратын жарықты сіңіреді.

Басқа көздерден, мысалы, неон шамынан шыққан жарық, сынап буларынан зиянсыз өтеді. Сынап атомдары бұған тіпті мән бермейді. Толқын ұзындығының өзгеруімен кварцта шашырап тұрған сынап шамының жарық бөлігі де жұтылмайды.

Мандельштам мен Ландсберг дәл осы қолайлы жағдайды пайдаланды.

Ғажайып жаңалық

1927 жылы шешуші эксперименттер басталды. Ғалымдар кварц кристалын сынап шамының жарығымен жарықтандырып, нәтижелерін өңдеді. Және ... олар таң қалды.

Тәжірибенің нәтижелері күтпеген және ерекше болды. Ғалымдар теория күткен нәрсені емес, күткенін таппады. Олар мүлдем жаңа құбылыс ашты. Бірақ қайсысы? Және бұл қате емес пе? Шашыраңқы жарықта күткен емес, бірақ әлдеқайда жоғары және төменгі жиіліктер табылды. Кварцқа түскен жарықта болмайтын шашыраңқы жарық спектрінде жиіліктердің тұтас тіркесімі пайда болды. Олардың пайда болуын кварцтағы оптикалық біртектілікпен түсіндіру жай мүмкін болмады.

Мұқият тексеру басталды. Тәжірибелер мүлтіксіз жүргізілді. Олар соншалықты ақылды, мінсіз және тапқырлықпен ойластырылғандықтан, оларға таңданбай тұра алмады.

- Леонид Исаакович өте әдемі және кейде керемет түрде кейде өте қиын техникалық мәселелерді шешетін, сондықтан әрқайсымызда еріксіз: «Неліктен бұл менің ойыма келмеді?» Деген сұрақ туды. - дейді қызметкерлердің бірі.

Әр түрлі бақылау эксперименттері қателік жоқ екенін дәйекті түрде растады. Шашыраңқы жарық спектрінің фотосуреттерінде әлсіз және соған қарамастан айқын сызықтар сақталды, бұл шашыраңқы жарықта «қосымша» жиіліктердің бар екендігін көрсетеді.

Көптеген айлар бойы ғалымдар бұл құбылыстың түсіндірмесін іздеді. «Бөтен» жиіліктер шашыраңқы жарықта қайдан пайда болды?!

Мандельштамды таңғажайып болжам таң қалдырған күн келді. Бұл таңғажайып жаңалық болды, ол қазір 20 ғасырдағы ең маңызды ашылулардың бірі болып саналады.

Бірақ Мандельштам да, Ландсберг те бұл жаңалықты тек қатты тексеруден кейін, құбылыстың тереңіне толық енгеннен кейін жариялауға болады деген бірауыздан шешім қабылдады. Соңғы эксперименттер басталды.

Күннің көмегімен

16 ақпанда үнді ғалымдары C.N. Раман мен К.С. Кришнан Калькуттадан осы журналға өзінің ашқанының қысқаша сипаттамасымен жеделхат жіберді.

Сол жылдары «Природа» журналына әлемнің түкпір-түкпірінен түрлі ашылулар туралы хаттар ағылды. Бірақ кез-келген хабарлама ғалымдардың көңілін көтеруге арналмаған. Үнді ғалымдарының хатына қатысты мәселе басылымнан шыққан кезде физиктер қатты толқып кетті. Нота тақырыбының өзі - «Екінші радиацияның жаңа түрі» деген қызығушылық тудырды. Ақыр соңында, оптика ежелгі ғылымдардың бірі болып табылады және 20 ғасырда ондағы белгісіз нәрсені табу жиі мүмкін болмады.

Әлемдегі физиктер Калькуттадан жаңа хаттарды қандай қызығушылықпен күткенін елестетуге болады.

Олардың қызығушылығына көп жағдайда ашылудың авторларының бірі Раманның жеке тұлғасы әсер етті. Бұл Эйнштейндікіне өте ұқсас тағдырлы және керемет өмірбаяны бар адам. Эйнштейн жас кезінде гимназияның қарапайым мұғалімі, содан кейін патенттік кеңсенің қызметкері болған. Дәл осы кезеңде ол өзінің шығармаларының ең маңыздыларын аяқтады. Раман, тамаша физик, университетті бітірген соң, қаржы бөлімінде он жыл қызмет етуге мәжбүр болды, содан кейін ғана Калькутта университетінің бөліміне шақырылды. Көп ұзамай Раман Үнді физика мектебінің танымал басшысы болды.

Суреттелген оқиғалардан көп ұзамай Раман мен Кришнанды қызықты тапсырма алып кетті. Содан кейін 1923 жылы американдық физик Комптон ашқан құмарлықтар, ол рентген сәулелерінің материя арқылы өтуін зерттей келе, осы сәулелердің кейбіреулері бастапқы бағыттан алшақтап, толқын ұзындығын көбейтетіндігін әлі анықтай алмады. Оптика тіліне аударғанда, рентген сәулелері заттың молекулаларымен соқтығысып, олардың «түсін» өзгертті деп айтуға болады.

Бұл құбылыс кванттық физика заңдарымен оңай түсіндірілді. Сондықтан Комптонның ашылуы жас кванттық теорияның дұрыстығының шешуші дәлелдерінің бірі болды.

Ұқсас нәрсе, бірақ оптика бойынша біз көруді шештік. үнді ғалымдарын ашыңыз. Олар зат арқылы жарық өткізіп, оның сәулелері заттың молекулаларына қалай шашырайтынын және олардың толқын ұзындығының өзгеретіндігін көргісі келді.

Көріп отырғаныңыздай, өз еркіңізбен немесе қаламай-ақ, үнді ғалымдары өздерінің алдына кеңес ғалымдары сияқты міндет қояды. Бірақ олардың мақсаттары басқаша болды. Калькуттада Комптон эффектінің оптикалық ұқсастығы ізделінді. Мәскеуде Мандельштамның біркелкі емес құбылыстар арқылы жарықтың шашырауындағы жиіліктің өзгеруін болжауының эксперименталды растамасы.

Раман мен Кришнан қиын тәжірибені ойластырды, өйткені күтілетін нәтиже өте аз болатын. Тәжірибе үшін өте жарқын жарық көзі қажет болды. Содан кейін олар күнді телескоппен жинап, күнді пайдалануға шешім қабылдады.

Оның линзасының диаметрі он сегіз сантиметрді құрады. Зерттеушілер жиналған жарықты призма арқылы сұйықтықтар мен газдар орналастырылған ыдыстарға, шаңнан және басқа ластаушылардан мұқият тазартты.

Толқын ұзындығының барлығын қамтитын ақ күн сәулесінің көмегімен шашыраңқы жарықтың күтілетін аздап созылуын анықтау үмітсіз болды. Сондықтан ғалымдар жарық сүзгілерін қолдануға шешім қабылдады. Олар линзаның алдына көк-күлгін фильтрді қойып, сары-жасыл фильтр арқылы шашыраңқы жарық байқады. Олар бірінші сүзгі жіберіп алған нәрсе екіншісінде тұрып қалады деп дұрыс шешті. Өйткені, сары-жасыл сүзгі бірінші фильтрмен берілген көк-күлгін сәулелерді сіңіреді. Және екеуі де бірінен соң бірі орналастырылып, түскен жарықтың барлығын сіңіруі керек. Егер бақылаушының көзіне қандай да бір сәулелер түсіп кетсе, онда олар оқиға жарықында емес, зерттелетін затта туды деп сеніммен айтуға болады.

Колумб

Шынында да, диффузиялық жарықта Раман мен Кришнан екінші фильтрден өтетін сәулелерді тапты. Олар қосымша жиіліктерді тіркеді. Негізінде бұл оптикалық Комптон эффектісі болуы мүмкін. Яғни, заттардың молекулалары ыдыстарға шашыраған кезде көк-күлгін сәуле түсін өзгертіп, сары-жасылға айналуы мүмкін. Бірақ бұл әлі дәлелденуі керек еді. Сары-жасыл шамның пайда болуының басқа себептері болуы мүмкін. Мысалы, ол люминесценция нәтижесінде пайда болуы мүмкін - әлсіз жарқыл, сұйықтық пен қатты денеде жарық, жылу және басқа себептердің әсерінен жиі пайда болады. Бір нәрсе болғаны анық - бұл жарық қайтадан дүниеге келді, ол жарықта болмады.

Ғалымдар тәжірибесін алты түрлі сұйықтықпен және будың екі түрімен қайталады. Олар мұнда люминесценцияның да, басқа себептердің де рөл атқармайтындығына көз жеткізді.

Көрінетін жарықтың толқын ұзындығы оның материяға шашыраңқы болған кезде ұлғаюы Раман мен Кришнанға бекітілгендей болды. Оларды іздеу сәтті аяқталғандай болды. Олар Комптон эффектіне оптикалық ұқсастық тапты.

Тәжірибелер аяқталған формаға ие болу үшін және қорытындылар жеткілікті түрде сенімді болу үшін жұмыстың тағы бір бөлігі жасалуы керек еді. Толқын ұзындығының өзгеруін анықтау жеткіліксіз болды. Бұл өзгерістің шамасын өлшеу қажет болды. Біріншісі жарық сүзгісін жасауға көмектесті. Ол екіншісін жасауға қауқарсыз болды. Мұнда ғалымдарға спектроскоп қажет болды - зерттелетін жарықтың толқын ұзындығын өлшеуге мүмкіндік беретін құрал.

Зерттеушілер екінші бөлімді кем емес қиын әрі мұқият бастады. Бірақ ол олардың үміттерін ақтады. Нәтижелер жұмыстың бірінші бөлімінің қорытындыларын тағы да растады. Алайда толқын ұзындығы күтпеген жерден ұзын болды. Күткеннен әлдеқайда көп. Зерттеушілер бұған ұялмады.

Осы жерде Колумб туралы қалай еске түсірмеуге болады? Ол Үндістанға теңіз жолын табуға ұмтылды және жерді көріп, мақсатына жеткеніне күмәнданбады. Оның Редскиндер мен Жаңа әлемнің таныс емес табиғатына деген сеніміне күмәндануға негіз болды ма?

Комптон әсерін көрінетін жарықтан анықтауға ұмтылған Раман мен Кришнан өздерін сұйықтар мен газдар арқылы өткен жарықты зерттей отырып таптым деп ойлады емес пе?! Өлшеу кезінде шашыраңқы сәулелердің толқын ұзындығында күтпеген үлкен өзгеріс болған кезде олар күмәнданды ма? Олар өз жаңалықтарынан қандай қорытынды шығарды?

Үнді ғалымдарының айтуы бойынша, олар іздегендерін тапты. 1928 жылы 23 наурызда Лондонға «Комптон эффектінің оптикалық аналогиясы» атты мақаламен жеделхат келді. Ғалымдар: «Осылайша, Комптон эффектінің оптикалық ұқсастығы айқын, тек біз толқын ұзындығының өзгеруімен айналысамыз ...» Ескерту: «әлдеқайда үлкен ...»

Атомдар биі

Раман мен Кришнанның еңбектерін ғалымдар қошеметпен қарсы алды. Барлығы олардың эксперименталды өнеріне тәнті болды. Осы жаңалық үшін Раманға 1930 жылы Нобель сыйлығы берілді.

Үндістан ғалымдарының хатына спектрдің фотосуреті бекітілді, онда түскен жарықтың жиілігі мен заттың молекулалары шашыратқан жарықтың орындары орын алды. Бұл фотосурет, Раман мен Кришнанның айтуынша, олардың ашылуын айқынырақ бейнелеген.

Мандельштам мен Ландсберг бұл суретке қарап, олар түсірген фотосуреттің дәл көшірмесін көрді! Бірақ олар оның түсіндірмесімен танысқанда, олар бірден Раман мен Кришнанның қателіктерін түсінді.

Жоқ, үнділік ғалымдар Комптон эффектін тапқан жоқ, бірақ Совет ғалымдары көп жылдар бойы зерттеген құбылыс, мүлдем басқа құбылыс ...

Үнді ғалымдарының ашқан толқуы күшейіп келе жатқанда, Мандельштам мен Ландсберг соңғы шешуші нәтижелерді қорытындылай отырып, бақылау эксперименттерін аяқтап жатты.

1928 жылы 6 мамырда олар баспаға мақала жіберді. Мақалаға спектрдің фотосуреті бекітілді.

Мәселенің шығу тарихына қысқаша тоқтала отырып, зерттеушілер өздері ашқан құбылыстың толық түсіндірмесін берді.

Сонымен, көптеген ғалымдарды қинап, бастарын сындырған бұл құбылыс қандай болды?

Мандельштамның терең түйсігі мен айқын аналитикалық ақыл-ойы ғалымды шашыраңқы жарық жиілігінің анықталған өзгеруін ауа тығыздығының кездейсоқ қайталануын теңестіретін молекулааралық күштер тудыруы мүмкін емес деп бірден қозғады. Оның себебі, сөзсіз, заттың өз молекулаларында болатындығы, құбылыс молекуланы құрайтын атомдардың молекулааралық тербелістерінен болатындығы ғалымға түсінікті болды.

Мұндай ауытқулар ортаның кездейсоқ біртектілігінің түзілуімен және резорбциясымен жүретіндерге қарағанда әлдеқайда жоғары жиілікте жүреді. Дәл осы молекулалардағы атомдардың тербелісі шашыраңқы жарыққа әсер етеді. Атомдар, оны қалай болса солай белгілейді, іздерін қалдырады, оны қосымша жиіліктермен шифрлайды.

Бұл өте әдемі болжам, табиғаттың кішкентай бекінісі - молекула шеңберінен тыс адам ойының батыл енуі болды. Бұл интеллект өзінің ішкі құрылымы туралы ең құнды ақпаратты әкелді.

Қолма қол

Сонымен, молекулааралық күштер әсерінен шашыраңқы жарық жиілігінің шамалы өзгерісін анықтауға тырысқанда, молекула аралық күштер тудырған жиіліктің үлкен өзгерісі табылды.

Сонымен, «Раманның шашырауы» деп аталатын жаңа құбылысты түсіндіру үшін Мандельштам жасаған молекулалық шашырау теориясын молекулалар ішіндегі атомдар тербелістерінің әсері туралы мәліметтермен толықтыру жеткілікті болды. Жаңа құбылыс Мандельштамның 1918 жылы тұжырымдаған идеясының дамуы нәтижесінде ашылды.

Иә, себепсіз емес, өйткені академик С.И. Вавилов, «Табиғат Леонид Исааковичке мүлде ерекше, көзқараспен, нәзік ақыл сыйлады, ол көпшіліктің немқұрайлы өткенін бірден байқады және түсінді. Жарық шашырауының тербеліс мәнін осылай түсініп, жарық шашырауы кезінде спектрді өзгерту идеясы пайда болды, бұл Раманның шашырауын ашуға негіз болды ».

Кейіннен бұл жаңалықтан үлкен пайда табылды, ол құнды практикалық қосымшаларға ие болды.

Ашылған сәтте бұл ғылымға ең құнды үлес болып көрінді.

Раман мен Кришнан туралы не деуге болады? Олар кеңес ғалымдарының ашқан жаңалықтарын және өздерін қалай қабылдады? Олар не ашқанын түсінді ме?

Бұл сұрақтарға жауап Раман мен Кришнанның келесі хатында қамтылған, олар кеңестік ғалымдардың мақаласы жарияланғаннан кейін 9 күн өткен соң олар баспасөзге жолдаған. Ия, олар түсінді - бұл құбылыс Комптон эффектісі емес. Бұл Раманның шашырауы.

Раман мен Кришнанның хаттары мен Мандельштам мен Ландсбергтің мақалалары жарияланғаннан кейін бүкіл әлем ғалымдары үшін бір құбылыстың дербес және іс жүзінде бір уақытта Мәскеуде және Калькуттада жасалып, зерттелгені белгілі болды. Бірақ Мәскеу физиктері оны кварц кристалдарында, ал үнділіктер сұйықтар мен газдарда зерттеді.

Бұл параллелизм, әрине, кездейсоқ болған жоқ. Ол мәселенің өзектілігі, оның ғылыми маңыздылығы туралы айтады. Мандельштам мен Раманның 1928 жылдың сәуір айының соңында жасаған тұжырымдарына жақын нәтижелерді француз ғалымдары Рокар мен Кабан дербес алуы ғажап емес. Біраз уақыттан кейін ғалымдар 1923 жылы чех физигі Смекал сол құбылысты теориялық тұрғыдан болжағанын есіне алды. Смекалдың жұмысынан кейін Крамерс, Гейзенберг, Шредингердің теориялық зерттеулері пайда болды.

Шамасы, ғылыми ақпараттың жеткіліксіздігі ғана көптеген елдердің ғалымдарының бір мәселені өздері білмей-ақ шешуге жұмыс жасағандығын түсіндіре алады.

Отыз жеті жылдан кейін

Раманның шашыранды зерттеулері тек жарық туралы ғылымда жаңа тарау ашқан жоқ. Сонымен бірге олар технологияға қуатты қару-жарақ берді. Өнеркәсіп заттың қасиеттерін зерттеудің керемет әдісін алды.

Ақыр соңында, Раманның жарық шашырауының жиілігі дегеніміз - жарық сәулесін шашырататын орта молекулалары жарыққа қосатын іздер. Және әр түрлі заттар бұл басылымдар бірдей емес. Академик Мандельштамға Раманның шашырауын «молекулалар тілі» деп атауға құқық берген нәрсе. Жарық сәулелеріндегі молекулалардың іздерін оқи алатын, шашыраңқы жарықтың құрамын анықтай алатындар үшін молекулалар осы тілді қолдана отырып, олардың құрылысының құпиялары туралы айтып береді.

Аралас спектр фотосуретінің негативінде әр түрлі қара түс сызықтарынан басқа ештеңе жоқ. Бірақ бұл фотосуреттен маман зат арқылы өткеннен кейін шашыраңқы жарықта пайда болған молекулааралық тербеліс жиілігін есептейді. Суретте молекулалардың ішкі өмірінің осы уақытқа дейін белгісіз болған көптеген жақтары туралы айтылады: олардың құрылымы туралы, атомдарды молекулаларға байланыстыратын күштер туралы, атомдардың салыстырмалы қозғалыстары туралы. Раман спектрограммаларын ашуды үйрене отырып, физиктер молекулалар өздері туралы айту үшін қолданылатын «жеңіл тілді» түсінуді үйренді. Сондықтан жаңа жаңалық молекулалардың ішкі құрылымына тереңірек енуге мүмкіндік берді.

Қазіргі кезде физиктер Раман шашырауын сұйықтықтардың, кристалдардың және шыны тәрізді заттардың құрылымын зерттеу үшін қолданады. Химиктер бұл әдісті әртүрлі қосылыстардың құрылымын анықтауда қолданады.

Раманның шашырау құбылысын қолдана отырып, заттарды зерттеу әдістемесін П.Н. зертханасының қызметкерлері жасады. Академик Ландсберг бастаған КСРО Ғылым академиясының Лебедев.

Бұл әдістер зауыттық зертханада авиациялық бензиндерге, жарылған өнімдерге, тазартылған мұнай өнімдеріне және басқа да көптеген күрделі органикалық сұйықтықтарға сандық және сапалық талдауларды тез және дәл жүргізуге мүмкіндік береді. Ол үшін зерттелетін затты жарықтандырып, оның шашыраңқы спектрографпен құрамын анықтаса жеткілікті. Бұл өте қарапайым болып көрінеді. Бірақ бұл әдіс шынымен ыңғайлы әрі жылдам болып шықпас бұрын, ғалымдарға дәл, сезімтал жабдықтар жасау бойынша көп жұмыс істеу керек болды. Міне, сондықтан.

Зерттелетін затқа енетін жарық энергиясының жалпы көлемінің тек шамалы бөлігі - шамамен он миллиардтан бір бөлігі - шашыраңқы жарыққа түседі. Раманның шашыраңқылығы бұл шаманың екі немесе үш пайызын сирек құрайды. Шамасы, сондықтан Раманның шашырауы өзін ұзақ уақыт байқамай жүрді. Раманның алғашқы фотосуреттерін алу үшін оншақты сағаттық экспозициялар қажет екендігі таңқаларлық емес.

Біздің елде жасалған заманауи жабдықтар бірнеше минут, кейде тіпті бірнеше секунд ішінде таза заттардың аралас спектрін алуға мүмкіндік береді! Жеке заттар бірнеше пайызға енгізілген күрделі қоспаларды талдау үшін де, әдетте, бір сағаттан аспайтын әсер ету жеткілікті.

Фотопластинкаларға жазылған молекулалардың тілін Мандельштам мен Ландсберг, Раман мен Кришнан тапқан, ашқан және түсінгеннен бері отыз жеті жыл өтті. Содан бері бүкіл әлем молекулалар тілінің «сөздігін» құрастыру үшін көп жұмыс істейді, оны оптика Раман жиіліктерінің каталогы деп атайды. Мұндай каталог құрастырылған кезде спектрограммаларды түсіндіру айтарлықтай жеңілдейді және Раманның шашырауы ғылым мен өндірістің қызметіне толығымен айналады.

Қалалық бюджеттік білім беру мекемесі

Томск облысының «Кисловская орта мектебі»

Зерттеу жұмысы

Тақырыбы: «Күннің батуы неге қызыл ...»

(Жарық дисперсиясы)

Аяқталған жұмыс:,

5А сынып оқушысы

Басшысы;

химия пәнінің мұғалімі

1. Кіріспе ………………………………………………. 3

2. Негізгі бөлім …………………………………………. 4

3. Жеңіл дегеніміз не …………………………………………… .. 4

Оқу тақырыбы - күннің батуы мен аспан.

Зерттеу гипотезалары:

Күнде аспанды әр түрлі түске бояйтын сәулелер бар;

Қызыл түсті зертханалық жағдайда алуға болады.

Менің тақырыбымның өзектілігі оның тыңдаушыларға қызықты әрі пайдалы болатындығында, өйткені көптеген адамдар ашық көк аспанға қарап, оған таңырқайды, және күндіз неге оның көк болып тұрғанын, ал күн батқанда қызыл болып, не беретінін аз біледі. оған осындай түс.

2. Негізгі бөлім

Бір қарағанда, бұл сұрақ қарапайым болып көрінеді, бірақ іс жүзінде ол атмосферадағы жарықтың сынуының ең терең жақтарын қозғайды. Бұл сұрақтың жауабын түсіну үшін сізге жарық деген не екенін түсіну керек..jpg «align \u003d» left «height \u003d» 1 src \u003d «\u003e

Жарық деген не?

Күн сәулесі - энергия. Линзаға бағытталған күн сәулесінің жылуы отқа айналады. Жарық пен жылуды ақ беттер шағылыстырады, ал қара сіңіреді. Сондықтан ақ киім қара киімге қарағанда суық.

Жарықтың табиғаты қандай? Исаак Ньютон бірінші болып жарықты зерттеуге тырысты. Ол жарық корпускулалардың бөлшектерінен тұрады, олар оқ сияқты атылады деп сенді. Бірақ жарықтың кейбір сипаттамаларын бұл теория түсіндіре алмады.

Тағы бір ғалым Гюйгенс жарықтың табиғатын басқаша түсіндірді. Ол жарықтың «толқындық» теориясын жасады. Ол тоғанға лақтырылған тас толқындар жасайтын сияқты жарық импульстерді немесе толқындарды жасайды деп сенді.

Бүгінде ғалымдар жарықтың пайда болуына қатысты қандай көзқарастарды ұстануда? Қазір жарық толқындары бір уақытта бөлшектерге де, толқындарға да тән деп сенеді. Екі теорияны растау үшін эксперименттер жүргізілуде.

Жарық фотондардан тұрады - массасы жоқ, шамамен 300000 км / с жылдамдықпен қозғалатын және толқындық қасиеттері бар салмақсыз бөлшектер. Жарықтың толқындық тербелісінің жиілігі оның түсін анықтайды. Сонымен қатар, тербеліс жиілігі неғұрлым көп болса, соғұрлым толқын ұзындығы қысқарады. Әр түстің өзіндік тербеліс жиілігі мен толқын ұзындығы бар. Ақ күн сәулесі шыны призма арқылы сыну арқылы көрінетін көптеген түстерден тұрады.

1. Призма жарықты ыдыратады.

2. Ақ жарық күрделі.

Егер сіз үшбұрышты призма арқылы жарықтың өтуіне мұқият қарасаңыз, ақ жарықтың ыдырауы жарық ауадан әйнекке өткен кезде басталатынын көре аласыз. Сіз әйнектің орнына жарыққа мөлдір басқа материалдарды ала аласыз.

Бұл тәжірибенің ғасырлар бойы сақталып келгендігі таңқаларлық және оның техникасы зертханаларда әлі күнге дейін айтарлықтай өзгеріссіз қолданылады.

дисперсио (лат.) - шашырау, шашырау - дисперсия

Ньютонның дисперсиясы.

И.Ньютон жарық дисперсиясының құбылысын алғаш зерттеген және оның маңызды ғылыми жетістіктерінің бірі болып саналады. 1731 жылы тұрғызылған және оның эмблемасын ұстаған жастардың бейнелерімен безендірілген оның құлпытасында таңқаларлық емес ірі жаңалықтар, бір фигура призмаға ие, ал ескерткіштегі жазуда: «Ол жарық сәулелері мен бір уақытта пайда болатын әртүрлі қасиеттердің арасындағы айырмашылықты зерттеді, оны бұрын ешкім күдіктенбеген», - деп жазылған. Соңғы мәлімдеме толығымен дәл емес. Дисперсия бұрын да белгілі болған, бірақ ол толық зерттелмеген. Телескоптарды жетілдіре отырып, Ньютон линзалар берген кескіннің шеттерінде боялғандығына назар аударды. Ньютон сынғыш түстерді зерттей отырып, оптика саласында өзінің жаңалықтарын жасады.

Көрінетін спектр

Ақ сәулені призмада ыдыратқанда толқын ұзындығы әр түрлі сәулеленуді әр түрлі бұрыштарда сындыратын спектр пайда болады. Спектрге енгізілген түстер, яғни бірдей ұзындықтағы (немесе өте тар диапазонда) жарық толқындары арқылы алуға болатын түстер спектрлік түстер деп аталады. Негізгі спектрлік түстер (өз атауы бар), сондай-ақ осы түстердің эмиссиялық сипаттамалары кестеде келтірілген:

Спектрдегі әрбір «түс» белгілі бір ұзындықтағы жарық толқынымен байланысты болуы керек

Спектр туралы қарапайым идеяны кемпірқосаққа қарап алуға болады. Су тамшыларында сынған ақ жарық кемпірқосақты құрайды, өйткені ол барлық түстердің көптеген сәулелерінен тұрады, ал олар әр түрлі жолмен сындырылады: қызыл - ең әлсіз, көк және күлгін - ең күшті. Астрономдар Күн, жұлдыздар, планеталар, кометалар спектрлерін зерттейді, өйткені спектрлерден көп нәрсе білуге \u200b\u200bболады.

Азот «href \u003d» / text / category / azot / «rel \u003d» bookmark «\u003e азот. Қызыл және көк жарық оттегімен әр түрлі әсерлеседі. Көк түсінің толқын ұзындығы шамамен оттегі атомының мөлшерінде болғандықтан, көк жарық оттегімен әр түрлі бағытта шашырайды, ал қызыл жарық тыныштықпен атмосфералық қабаттан өтеді.Шын мәнінде, күлгін сәуле атмосферада одан да көп шашырайды, бірақ адамның көзі оған көк сәулеге қарағанда аз әсер етеді.Нәтижесінде көз жан-жақтан адам оттегімен шашырап тұрған көгілдір сәулені алады, бұл бізге аспан көк болып көрінеді.

Жер бетіндегі атмосферасыз Күн бізге ашық ақ жұлдыздай көрініп, аспан қара болар еді.

0 «style \u003d» border-collaps: collaps; border: none «\u003e

Ерекше құбылыстар

https://pandia.ru/text/80/039/images/image008_21.jpg «alt \u003d» (! LANG: Aurora Borealis" align="left" width="140" height="217 src=">!} Полярлық шамдар Ежелгі заманнан бері адамдар Аврораның керемет суретін тамашалап, олардың шығу тегі туралы ойлады. Аврора туралы алғашқы ескертулердің бірі Аристотельде кездеседі. Оның 2300 жыл бұрын жазылған «Метеорологиясында» мынаны оқуға болады: «Кейде ашық түндерде аспанда көптеген құбылыстар байқалады - алшақтық, бос орындар, қан-қызыл түс ...

Жалын жанып тұрған сияқты ».

Түнде сәуле нені жыпылықтайды?

Жіңішке жалын фабрикаға не тигізеді?

Бұлтсыз найзағай сияқты

Жерден шарықтауға ұмтылуда?

Бұл қалай мұздатылған доп болуы мүмкін

Қыстың ортасында өрт болды ма?

Aurora borealis дегеніміз не? Ол қалай қалыптасады?

Жауап. Аврора - бұл Күннен ұшатын зарядталған бөлшектердің (электрондар мен протондардың) жер атмосферасының атомдары мен молекулаларымен өзара әрекеттесуі нәтижесінде пайда болатын люминесценттік сәуле. Бұл зарядталған бөлшектердің атмосфераның белгілі бір аймақтарында және белгілі биіктіктерде пайда болуы күн желінің Жердің магнит өрісімен өзара әрекеттесуінің нәтижесі болып табылады.

Аэрозоль «href \u003d» / text / category / ayerozolmz / «rel \u003d» bookmark «\u003e аэрозолдың шаң мен ылғалдың шашырауы, сондықтан олар күн түсінің ыдырауының (дисперсиясының) негізгі себебі болып табылады. дерлік тік бұрышта пайда болады, олардың бақылаушы мен күннің арасындағы қабаты шамалы.Күн көкжиек сызығына түскен сайын, атмосфералық ауа қабатының қалыңдығы және ондағы аэрозоль суспензиясының мөлшері артады, бақылаушыға қатысты күн сәулелері суспензия бөлшектеріне түсу бұрышын өзгертеді, Содан кейін күн сәулесінің дисперсиясы байқалады.Сондықтан, жоғарыда айтылғандай, күн сәулесі жеті негізгі түстен тұрады.Әр түс, электромагниттік толқын сияқты, өзінің ұзындығы мен атмосферада шашырау қабілетіне ие.Спектрдің негізгі түстері масштабта қызылдан реңкке дейін орналасқан. Қызыл түс атмосферада шашырау (демек, сіңіру) қабілетіне ие емес. масштабта қызыл түспен жүретін барлық түстер дисперсия аэрозоль суспензиясының компоненттері бойынша шашырайды және оларға сіңеді. Бақылаушы тек қызыл түсті көреді. Бұл дегеніміз, атмосфералық ауа қабаты неғұрлым қалың болса, соғылған заттың тығыздығы соғұрлым жоғары болады, соғұрлым спектр сәулелері шашырап, сіңіп кетеді. Белгілі табиғи құбылыс: 1883 жылы Кракатоа жанартауының қуатты атқылауынан кейін планетаның әр түрлі жерлерінде бірнеше жыл бойы ерекше жарқын, қызыл күннің батуы байқалды. Бұл атқылау кезінде жанартау шаңының атмосфераға қуатты түсуіне байланысты.

Менің зерттеулерім мұнымен бітпейді деп ойлаймын. Менде әлі де сұрақтар бар. Менің білгім келеді:

Жарық сәулелері әртүрлі сұйықтықтардан, ерітінділерден өткенде не болады;

Жарық қалай шағылысады және жұтылады.

Осы жұмысты аяқтағаннан кейін мен практикалық қызмет үшін жарықтың сыну құбылысында қаншалықты таңқаларлық және пайдалы болатынына сенімді болдым. Неліктен күн батуы қызыл түске боялғанын түсінуге мүмкіндік берді.

Әдебиет

1., физика. Химия. 5-6 кл. Оқулық. М.: Бустард, 2009, 106-бет

2. Булат - табиғаттағы құбылыс. М .: Білім, 1974, 143 б.

3. «Кемпірқосақты кім жасайды?» - Квант 1988 ж., No 6, 46 б.

4. Оптика туралы дәрістер. Тарасов табиғатта. - М.: Білім, 1988 ж

Интернет-ресурстар:

1.http: // потомия. ru / Аспан неге көк?

2. http: // www. voprosy-kak-i-pochemu. ru Аспан неге көк?

3.http: // жарамдылық. ru / санаты / образование /

Бұл белгілі көк аспан - Бұл озон қабаты мен күн сәулесінің өзара әрекеттесуінің себебі. Бірақ физика тұрғысынан нақты не болып жатыр және неге аспан көк? Бұл балл бойынша бірнеше теориялар болған. Олардың барлығы түптің түбінде атмосфера екенін растайды. Бірақ өзара әрекеттесу механизмі де түсіндіріледі.

Негізгі факт күн сәулесі туралы. Күн сәулесінің ақ екені белгілі. Ақ - барлық спектрлердің қосындысы... Дисперсиялық ортадан өткенде оны кемпірқосаққа (немесе спектрге) айналдыруға болады.

Осы факт негізінде ғалымдар бірнеше теориялар ұсынды.

Бірінші теория көк түстерді атмосферадағы бөлшектердің шашырауымен түсіндірді. Дисперсиялық орта ретінде механикалық шаңның көп мөлшері, өсімдік тозаңының бөлшектері, су буы және басқа да ұсақ қоспалар жұмыс істейді деп болжанған. Нәтижесінде бізге тек көкшіл түсті спектр ғана жетеді. Бірақ қыстың немесе солтүстігінде мұндай бөлшектер аз болатын немесе олардың табиғаты өзгеше болатын аспанның түсі өзгермейтінін қалай түсіндіруге болады? Теория тез арада алынып тасталды.

Келесі теория бөлшектерден тұратын атмосферадан ақ жарық ағыны өтеді деп ұйғарды. Олардың өрісі арқылы жарық сәулесі өткенде, бөлшектер қозғалады. Белсенді бөлшектер қосымша сәулелер шығара бастайды. Бұл күн шуақты түсін көкшіл түске айналдырады. Ақ жарық механикалық шашырау мен дисперсиядан басқа, атмосфералық бөлшектерді де белсендіреді. Құбылыс люминесценцияға ұқсайды. Қазіргі уақытта бұл түсіндірме.

Соңғы теория ең қарапайым және құбылыстың негізгі себебін түсіндіру жеткілікті. Оның мағынасы алдыңғы теорияларға өте ұқсас. Ауа спектрлер бойынша жарықты таратуға қабілетті. Бұл көк сәуленің пайда болуының басты себебі. Қысқа толқын ұзындығы бар жарық қысқа толқын ұзындығына қарағанда қарқынды шашырайды. Анау. күлгін қызылдан гөрі диффузияланған. Бұл факт күн батқан кезде аспан түсінің өзгеруін түсіндіреді. Күннің бұрышын өзгерту жеткілікті. Бұл жер айналғанда және аспанның түсі күн батқанда сарғыш-қызғылт түске өзгергенде болады. Күн көкжиектен неғұрлым жоғары болса, соғұрлым біз көбірек жарық көреміз. Барлығының себебі бірдей дисперсия немесе жарықтың спектрлерге ыдырау құбылысы.

Мұның бәріне қосымша, сіз жоғарыда аталған барлық факторларды алып тастауға болмайтынын түсінуіңіз керек. Өйткені, олардың әрқайсысы жалпы көрініске белгілі бір үлес қосады. Мысалы, бірнеше жыл бұрын Мәскеуде көктемде өсімдіктердің мол гүлденуі нәтижесінде тозаңның тығыз бұлты пайда болды. Бұл аспанды жасыл түске боялған. Бұл өте сирек кездесетін құбылыс, бірақ ауадағы микробөлшектер туралы теріске шығарылған теорияның да орын алатынын көрсетеді. Рас, бұл теория толық емес.