Kwa nini anga ni bluu. Kwa nini jua ni njano? Maswali haya, ya asili sana, yametokea mbele ya mwanadamu tangu nyakati za zamani. Walakini, ili kupata maelezo sahihi ya matukio haya, ilichukua juhudi za wanasayansi bora wa Zama za Kati na baadaye, hadi mwisho wa karne ya 19.
Dhana gani zilikuwepo? Dhana gani hazijawekwa mbele wakati tofauti kuelezea rangi ya anga. Nadharia ya 1 Kuchunguza jinsi moshi dhidi ya mandharinyuma ya mahali pa moto penye giza hupata rangi ya samawati, Leonardo da Vinci aliandika: ... wepesi juu ya giza huwa bluu, ndivyo mwanga na giza unavyopendeza zaidi." Goethe alizingatia takriban hatua sawa mtazamo, ambaye hakuwa tu mshairi mashuhuri duniani, bali pia mwanasayansi mkuu wa asili wa wakati wake.Hata hivyo, maelezo haya ya rangi ya anga yaligeuka kuwa hayakubaliki, kwani, kama ilivyokuwa wazi baadaye, kuchanganya nyeusi na nyeupe. inaweza tu kutoa tani za kijivu, sio za rangi Rangi ya bluu ya moshi kutoka mahali pa moto husababishwa na mchakato tofauti kabisa.
Dhana gani zilikuwepo? Hypothesis 2 Baada ya ugunduzi wa kuingiliwa, hasa katika filamu nyembamba, Newton alijaribu kuomba kuingiliwa kueleza rangi ya anga. Ili kufanya hivyo, ilibidi afikirie kuwa matone ya maji yana umbo la Bubbles nyembamba, kama Bubbles za sabuni. Lakini kwa vile matone ya maji yaliyomo kwenye angahewa ni duara, dhana hii pia ilipasuka,” Bubble ya sabuni.
Dhana gani zilikuwepo? 3 hypothesis Wanasayansi wa karne ya 18. Marriott, Bouguer, Euler walidhani kwamba rangi ya bluu ya anga ilielezewa na rangi ya ndani ya sehemu za hewa. Maelezo haya hata yalipata uthibitisho fulani baadaye, tayari katika karne ya 19, ilipoanzishwa oksijeni ya kioevu ina rangi ya bluu, na ozoni ya kioevu ni bluu. O. B. Saussure alikuja karibu na maelezo sahihi ya rangi ya anga. Aliamini kwamba ikiwa hewa ni safi kabisa, anga itakuwa nyeusi, lakini hewa ina uchafu unaoonyesha rangi ya bluu (haswa, mvuke wa maji na matone ya maji).
Matokeo ya utafiti: wa kwanza kuunda nyembamba, kali nadharia ya hisabati Mtawanyiko wa mwanga katika angahewa ulikuwa ni Kiingereza mwanasayansi Rayleigh. Aliamini kuwa kutawanyika kwa mwanga hakutokea kwenye uchafu, kama watangulizi wake walidhani, lakini kwenye molekuli za hewa wenyewe. Ili kuelezea rangi ya anga, tunawasilisha moja tu ya hitimisho la nadharia ya Rayleigh:
Matokeo ya utafiti: rangi ya mchanganyiko wa miale iliyotawanyika itakuwa bluu Mwangaza, au ukali, wa mwanga uliotawanyika hutofautiana kwa uwiano wa kinyume na nguvu ya nne ya urefu wa wimbi la tukio la mwanga kwenye chembe inayotawanyika. Kwa hivyo, mtawanyiko wa molekuli ni nyeti sana kwa mabadiliko kidogo katika urefu wa wimbi la mwanga. Kwa mfano, urefu wa wimbi la mionzi ya urujuani (0.4 μm) ni takriban nusu ya urefu wa mawimbi ya mionzi nyekundu (0.8 μm). Kwa hiyo, mionzi ya violet itatawanyika mara 16 zaidi kuliko nyekundu, na wakati nguvu sawa Kutakuwa na miale ya matukio mara 16 zaidi katika mwanga uliotawanyika. Miale mingine yote ya rangi ya wigo unaoonekana (bluu, cyan, kijani, njano, machungwa) itajumuishwa katika mwanga uliotawanyika kwa wingi kinyume na nguvu ya nne ya urefu wa wimbi la kila mmoja wao. Ikiwa sasa mionzi yote ya rangi iliyotawanyika imechanganywa katika uwiano huu, basi rangi ya mchanganyiko wa mionzi iliyotawanyika itakuwa bluu.
Fasihi: S.V. Zvereva. Katika ulimwengu wa mwanga wa jua. L., Gidrometeoizdat, 1988
Furaha ya kuona na kuelewa
ni zawadi nzuri zaidi ya asili.
Albert Einstein
Siri ya anga ya bluu
Kwa nini anga ni bluu? ...
Hakuna mtu ambaye hajafikiria juu ya hii angalau mara moja katika maisha yake. Wanafikra wa medieval tayari walijaribu kuelezea asili ya rangi ya anga. Baadhi yao walipendekeza hivyo Rangi ya bluu-Hii rangi ya kweli hewa au yoyote ya gesi yake. Wengine walidhani kwamba rangi halisi ya anga ilikuwa nyeusi - jinsi inavyoonekana usiku. Wakati wa mchana, rangi nyeusi ya anga imeunganishwa na rangi nyeupe ya mionzi ya jua, na matokeo ni ... bluu.
Sasa, labda, huwezi kukutana na mtu ambaye, akitaka kupata rangi ya bluu, angechanganya nyeusi na nyeupe. Na kulikuwa na wakati ambapo sheria za kuchanganya rangi bado hazikuwa wazi. Ziliwekwa miaka mia tatu tu iliyopita na Newton.
Newton alipendezwa na fumbo hilo anga bluu. Alianza kwa kukataa nadharia zote zilizopita.
Kwanza, alisema, mchanganyiko wa nyeupe na nyeusi kamwe hutoa bluu. Pili, bluu sio rangi halisi ya hewa hata kidogo. Ikiwa hii ingekuwa hivyo, basi Jua na Mwezi wakati wa machweo ya jua haingeonekana nyekundu, kama ilivyo kweli, lakini bluu. Hivi ndivyo vilele vya milima ya mbali yenye theluji vingeonekana.
Fikiria hewa ni rangi. Hata kama ni dhaifu sana. Kisha safu nene yake ingefanya kama glasi iliyopakwa rangi. Na ukiangalia kupitia glasi iliyotiwa rangi, basi vitu vyote vitaonekana kuwa sawa na glasi hii. Kwa nini vilele vya mbali vya theluji vinaonekana kwetu pink, na sio bluu hata kidogo?
Katika mzozo huo na watangulizi wake, ukweli ulikuwa upande wa Newton. Alithibitisha kuwa hewa haina rangi.
Lakini bado hakutegua kitendawili cha azure ya mbinguni. Alichanganyikiwa na upinde wa mvua, mojawapo ya matukio mazuri zaidi, ya kishairi ya asili. Kwa nini inaonekana ghafla na kutoweka bila kutarajia? Newton hakuweza kuridhika na ushirikina uliokuwepo: upinde wa mvua ni ishara kutoka juu, inabiri hali ya hewa nzuri. Alitafuta kutafuta sababu ya nyenzo ya kila jambo. Pia alipata sababu ya upinde wa mvua.
Upinde wa mvua ni matokeo ya kutofautisha kwa mwanga katika matone ya mvua. Baada ya kuelewa hili, Newton aliweza kuhesabu sura ya safu ya upinde wa mvua na kuelezea mlolongo wa rangi ya upinde wa mvua. Nadharia yake haikuweza kueleza tu kuonekana kwa upinde wa mvua mara mbili, lakini hii ilifanyika karne tatu tu baadaye kwa msaada wa nadharia ngumu sana.
Mafanikio ya nadharia ya upinde wa mvua yalimdanganya Newton. Aliamua kimakosa kwamba rangi ya bluu ya anga na upinde wa mvua ilisababishwa na sababu hiyo hiyo. Upinde wa mvua hutokeza kweli wakati miale ya Jua inapopenya kwenye kundi la matone ya mvua. Lakini bluu ya anga haionekani tu kwenye mvua! Kinyume chake, ni katika hali ya hewa ya wazi, wakati hakuna hata ladha ya mvua, kwamba anga ni bluu hasa. Mwanasayansi mkuu hakugunduaje hii? Newton alifikiri kwamba viputo vidogo vya maji, ambavyo kulingana na nadharia yake viliunda sehemu ya bluu tu ya upinde wa mvua, vilielea angani katika hali ya hewa yoyote. Lakini huu ulikuwa udanganyifu.
Suluhisho la kwanza
Karibu miaka 200 ilipita, na mwanasayansi mwingine wa Kiingereza alichukua suala hili - Rayleigh, ambaye hakuogopa kwamba kazi hiyo ilikuwa zaidi ya uwezo wa Newton mkuu.
Rayleigh alisoma macho. Na watu wanaojitolea maisha yao kusoma mwanga hutumia muda mwingi gizani. Mwangaza wa ziada huingilia majaribio bora zaidi, ndiyo sababu madirisha ya maabara ya macho ni karibu kila mara kufunikwa na mapazia nyeusi, yasiyoweza kupenya.
Rayleigh alibaki kwa masaa katika maabara yake ya giza peke yake na miale ya mwanga ikitoka kwenye vyombo. Katika njia ya miale ilizunguka kama vumbi hai. Walikuwa na mwanga mkali na kwa hiyo walisimama nje dhidi ya mandharinyuma ya giza. Mwanasayansi huyo anaweza kuwa alitumia muda mrefu kutazama kwa uangalifu mienendo yao laini, kama vile mtu anavyotazama mchezo wa cheche kwenye mahali pa moto.
Je, si chembe hizi za vumbi zinazocheza dansi kwenye miale ya nuru ambazo zilipendekeza kwa Rayleigh wazo jipya kuhusu asili ya rangi ya anga?
Hata katika nyakati za kale, ilijulikana kuwa mwanga husafiri kwa mstari wa moja kwa moja. Ugunduzi huu muhimu ungeweza kufanywa na mtu wa zamani, akiangalia jinsi, kuvunja kupitia nyufa za kibanda, mionzi ya jua ilianguka kwenye kuta na sakafu.
Lakini hakusumbuliwa na wazo la kwanini anaona miale ya mwanga, akiwatazama kwa upande. Na hapa kuna kitu cha kufikiria. Baada ya yote, mwanga wa jua huangaza kutoka ufa hadi sakafu. Jicho la mwangalizi liko kando na, hata hivyo, huona mwanga huu.
Pia tunaona mwanga kutoka kwenye mwanga unaolenga angani. Hii ina maana kwamba sehemu ya mwanga kwa namna fulani imepotoka kutoka kwa njia ya moja kwa moja na kuelekezwa kwenye jicho letu.
Ni nini kinachomfanya apotee? Inatokea kwamba hizi ni specks sana za vumbi zinazojaza hewa. Miale ambayo hutawanywa na chembe ya vumbi na miale huingia kwenye jicho letu, ambalo, linapokutana na vikwazo, huzima barabara na kuenea kwa mstari wa moja kwa moja kutoka kwa vumbi la kueneza kwa jicho letu.
Je! ni mabaki haya ya vumbi ambayo yana rangi ya samawati ya anga?" - Rayleigh alifikiria siku moja. Alifanya hesabu na nadhani ikageuka kuwa hakika. Alipata maelezo ya rangi ya buluu ya anga, mapambazuko mekundu na ukungu wa buluu! Kweli, kwa kweli, chembe ndogo za vumbi, saizi yake ambayo ni ndogo kuliko urefu wa mawimbi ya mwanga, hutawanya mwanga wa jua na mfupi wa urefu wake, ndivyo kwa nguvu zaidi, Rayleigh alitangaza mnamo 1871. Na kwa kuwa mionzi ya violet na bluu katika wigo wa jua inayoonekana ina urefu mfupi zaidi wa wimbi, hutawanyika kwa nguvu zaidi, na kutoa anga rangi ya bluu.
Jua na vilele vya theluji vilitii hesabu hii ya Rayleigh. Walithibitisha hata nadharia ya mwanasayansi. Wakati wa kuchomoza kwa jua na machweo, wakati mwanga wa jua unapita kwenye unene mkubwa zaidi wa hewa, miale ya urujuani na samawati, inasema nadharia ya Rayleigh, hutawanyika kwa nguvu zaidi. Wakati huo huo, wao hutoka kwenye njia iliyonyooka na hawapati jicho la mwangalizi. Mtazamaji huona hasa miale nyekundu, ambayo imetawanyika kwa udhaifu zaidi. Ndiyo maana jua linaonekana kuwa jekundu kwetu wakati wa mawio na machweo. Kwa sababu hiyo hiyo, vilele vya milima ya mbali ya theluji huonekana pink.
Kuangalia anga safi, tunaona miale ya bluu-bluu ikikengeuka kutokana na kutawanyika kutoka njia iliyonyooka na kuingia machoni mwetu. Na ukungu ambao wakati mwingine tunaona karibu na upeo wa macho pia unaonekana kuwa bluu kwetu.
Kitu chenye kuudhi
Je, si ni maelezo mazuri? Rayleigh mwenyewe alibebwa sana nayo, wanasayansi walishangazwa sana na upatanifu wa nadharia hiyo na ushindi wa Rayleigh dhidi ya Newton hivi kwamba hakuna hata mmoja wao aliyeona jambo moja rahisi. Tapeli hii, hata hivyo, ingebadilisha kabisa tathmini yao.
Nani atakataa kwamba mbali na jiji, ambapo kuna vumbi kidogo angani, rangi ya bluu ya anga ni wazi na mkali? Ilikuwa vigumu kwa Rayleigh mwenyewe kukataa hili. Kwa hivyo ... sio chembe za vumbi ambazo hutawanya mwanga? Halafu?
Alipitia tena hesabu zake zote na akasadiki kwamba milinganyo yake ilikuwa sahihi, lakini hii ilimaanisha kwamba chembe za kutawanya hazikuwa vumbi. Kwa kuongezea, punje za vumbi ambazo ziko angani ni ndefu zaidi kuliko urefu wa mawimbi ya mwanga, na hesabu zilimsadikisha Rayleigh kwamba. nguzo kubwa Bluu ya anga haiwaongezei, lakini, kinyume chake, huwadhoofisha. Kueneza kwa mwanga kwa chembe kubwa kwa udhaifu hutegemea urefu wa wimbi na kwa hiyo haina kusababisha mabadiliko katika rangi yake.
Nuru inapotawanywa kwenye chembe kubwa, taa iliyotawanyika na inayopitishwa inabaki nyeupe, kwa hivyo kuonekana kwa chembe kubwa angani huipa anga rangi nyeupe, na mkusanyiko. kiasi kikubwa Matone makubwa husababisha rangi nyeupe ya mawingu na ukungu. Hii ni rahisi kuangalia kwenye sigara ya kawaida. Moshi unaotoka ndani yake kutoka kwa mdomo huonekana mweupe kila wakati, na moshi unaopanda kutoka mwisho wake unaowaka ni rangi ya samawati.
Chembe ndogo zaidi za moshi unaoinuka kutoka mwisho wa sigara inayowaka ni ndogo kuliko urefu wa mawimbi ya mwanga na, kulingana na nadharia ya Rayleigh, hutawanya kwa kiasi kikubwa rangi za zambarau na buluu. Lakini wakati wa kupita kwenye njia nyembamba katika unene wa tumbaku, chembe za moshi hushikamana pamoja (kuganda), kuungana katika uvimbe mkubwa. Nyingi kati yao huwa kubwa kuliko urefu wa mawimbi ya mwanga, na hutawanya urefu wote wa mawimbi ya mwanga takriban sawa. Ndiyo maana moshi unaotoka kwenye mdomo unaonekana mweupe.
Ndio, haikuwa na maana kubishana na kutetea nadharia inayoegemezwa na vumbi.
Kwa hiyo ni siri rangi ya bluu anga ilionekana tena mbele ya wanasayansi. Lakini Rayleigh hakukata tamaa. Ikiwa rangi ya buluu ya anga ndiyo safi zaidi na angavu zaidi kuliko angahewa safi zaidi, alisababu, basi rangi ya anga haiwezi kusababishwa na kitu kingine chochote isipokuwa molekuli za hewa yenyewe. Molekuli za hewa, aliandika katika nakala zake mpya, ni hizo chembe ndogo wanaotawanya mwanga wa jua!
Wakati huu Rayleigh alikuwa mwangalifu sana. Kabla ya kuripoti wazo lake jipya, aliamua kulijaribu, kwa njia fulani kulinganisha nadharia na uzoefu.
Fursa hiyo ilijitokeza mnamo 1906. Rayleigh alisaidiwa na mwanaastrofizikia wa Kiamerika Abbott, ambaye alichunguza mwangaza wa samawati wa anga kwenye Kichunguzi cha Mount Wilson. Kwa kuchakata matokeo ya kupima mwangaza wa anga kulingana na nadharia ya Rayleigh ya mtawanyiko, Abbott alikokotoa idadi ya molekuli zilizomo katika kila sentimeta ya ujazo ya hewa. Iligeuka kuwa idadi kubwa! Inatosha kusema kwamba ikiwa molekuli hizi ziligawanywa kwa watu wote wanaokaa Dunia, basi kila mtu atapata zaidi ya bilioni 10 ya molekuli hizi. Kwa kifupi, Abbott aligundua kwamba kila sentimita ya ujazo ya hewa kwenye joto la kawaida la angahewa na shinikizo ina molekuli bilioni 27 mara bilioni.
Idadi ya molekuli katika sentimita ya ujazo wa gesi inaweza kuamua kwa njia tofauti kulingana na matukio tofauti kabisa na ya kujitegemea. Zote husababisha matokeo yanayolingana kwa karibu na kutoa nambari inayoitwa nambari ya Loschmidt.
Idadi hii inajulikana sana na wanasayansi, na zaidi ya mara moja imetumika kama kipimo na udhibiti katika kuelezea matukio yanayotokea katika gesi.
Na kwa hivyo nambari iliyopatikana na Abbott wakati wa kupima mwangaza wa anga ililingana na nambari ya Loschmidt kwa usahihi mkubwa. Lakini katika hesabu zake alitumia nadharia ya Rayleigh kutawanyika. Kwa hivyo, hii ilithibitisha wazi kwamba nadharia hiyo ilikuwa sahihi, kutawanya kwa mwanga kwa molekuli kunakuwepo.
Ilionekana kuwa nadharia ya Rayleigh ilithibitishwa kwa uhakika na uzoefu; wanasayansi wote waliona kuwa haina dosari.
Ilikubaliwa kwa ujumla na ilijumuishwa katika vitabu vyote vya kiada vya macho. Mtu angeweza kupumua kwa urahisi: hatimaye maelezo yalikuwa yamepatikana kwa jambo ambalo lilikuwa linajulikana sana na wakati huo huo wa ajabu.
Inashangaza zaidi kwamba mnamo 1907, kwenye kurasa za maarufu jarida la kisayansi swali lilifufuliwa tena: kwa nini anga ni bluu?!.
Mzozo
Ni nani aliyethubutu kuhoji nadharia inayokubalika kwa ujumla ya Rayleigh?
Ajabu ya kutosha, huyu alikuwa mmoja wa watu wanaomsifu na kumsifu Rayleigh. Labda hakuna mtu aliyemthamini na kumuelewa Rayleigh sana, alijua kazi zake vizuri, na hakupendezwa na kazi yake ya kisayansi kama mwanafizikia mchanga wa Urusi Leonid Mandelstam.
"Tabia ya akili ya Leonid Isaakovich," mwanasayansi mwingine wa Soviet, Academician N.D. alikumbuka baadaye. Papaleksi - alikuwa na mengi sawa na Rayleigh. Na sio bahati mbaya kwamba njia za ubunifu wao wa kisayansi mara nyingi zilienda sambamba na kuvuka mara kwa mara.
Walivuka wenyewe wakati huu, pia, juu ya swali la asili ya rangi ya anga. Kabla ya hili, Mandelstam alipendezwa zaidi na uhandisi wa redio. Kwa mwanzo wa karne yetu ilikuwa kabisa eneo jipya sayansi, na watu wachache waliielewa. Baada ya ugunduzi wa A.S. Popov (mnamo 1895) miaka michache tu ilikuwa imepita, na hakukuwa na mwisho wa mwisho wa kazi. Katika kipindi kifupi, Mandelstam ilifanya utafiti mkubwa katika uwanja huo mitetemo ya sumakuumeme kuhusiana na vifaa vya uhandisi wa redio. Mnamo 1902 alitetea tasnifu yake na akiwa na umri wa miaka ishirini na tatu alipokea digrii ya Udaktari wa Falsafa Asili kutoka Chuo Kikuu cha Strasbourg.
Wakati akishughulika na maswala ya msisimko wa mawimbi ya redio, Mandelstam kwa kawaida alisoma kazi za Rayleigh, ambaye alikuwa mamlaka inayotambulika katika utafiti huo. michakato ya oscillatory. Na daktari mchanga bila shaka alifahamu shida ya kupaka rangi anga.
Lakini, baada ya kufahamiana na suala la rangi ya anga, Mandelstam hakuonyesha tu uwongo, au, kama yeye mwenyewe alisema, "kutosha" kwa nadharia inayokubalika kwa ujumla ya kutawanya kwa mwanga wa Masi ya Rayleigh, hakufunua tu siri hiyo. ya rangi ya bluu ya anga, lakini pia kuweka msingi kwa ajili ya utafiti ambayo imesababisha moja ya uvumbuzi muhimu zaidi fizikia ya karne ya XX.
Yote ilianza na mzozo wa kutokuwepo na mmoja wa wanafizikia wakuu, baba nadharia ya quantum, M. Planck. Mandelstam alipofahamiana na nadharia ya Rayleigh, ilimvutia kwa utulivu wake na vitendawili vya ndani, ambavyo, kwa mshangao wa mwanafizikia mchanga, Rayleigh mzee, mwenye uzoefu mkubwa hakugundua. Utoshelevu wa nadharia ya Rayleigh ulifichuliwa kwa uwazi hasa wakati wa kuchanganua nadharia nyingine, iliyojengwa kwa msingi wake na Planck ili kueleza kupunguzwa kwa mwanga wakati wa kupitia njia ya uwazi ya macho.
Katika nadharia hii, ilichukuliwa kama msingi kwamba molekuli za dutu ambayo mwanga hupita ni vyanzo vya mawimbi ya pili. Ili kuunda mawimbi haya ya sekondari, Planck alisema, sehemu ya nishati ya wimbi linalopita hutumiwa, ambayo imepunguzwa. Tunaona kwamba nadharia hii inatokana na nadharia ya Rayleigh ya mtawanyiko wa molekuli na inategemea mamlaka yake.
Njia rahisi zaidi ya kuelewa kiini cha jambo hilo ni kwa kuangalia mawimbi juu ya uso wa maji. Ikiwa wimbi linakutana na vitu vilivyosimama au vinavyoelea (rundo, magogo, boti, nk), basi mawimbi madogo hutawanyika pande zote kutoka kwa vitu hivi. Hii si kitu zaidi ya kutawanyika. Sehemu ya nishati ya wimbi la tukio hutumiwa kwenye mawimbi ya sekondari ya kusisimua, ambayo yanafanana kabisa na mwanga uliotawanyika katika optics. Katika kesi hii, wimbi la awali ni dhaifu - linaisha.
Vitu vinavyoelea vinaweza kuwa vidogo zaidi kuliko urefu wa mawimbi unaosafiri kupitia maji. Hata nafaka ndogo zitasababisha mawimbi ya sekondari. Bila shaka, kadiri ukubwa wa chembe unavyopungua, mawimbi ya sekondari wanayounda yanadhoofika, lakini bado watachukua nishati ya wimbi kuu.
Hivi ndivyo Planck alivyofikiria mchakato wa kudhoofisha wimbi la mwanga linapopitia gesi, lakini jukumu la nafaka katika nadharia yake lilichezwa na molekuli za gesi.
Mandelstam alipendezwa na kazi hii ya Planck.
Treni ya mawazo ya Mandelstam pia inaweza kuelezewa kwa kutumia mfano wa mawimbi juu ya uso wa maji. Unahitaji tu kuiangalia kwa uangalifu zaidi. Kwa hivyo, hata nafaka ndogo zinazoelea juu ya uso wa maji ni vyanzo vya mawimbi ya sekondari. Lakini nini kitatokea ikiwa nafaka hizi zitamwagika kwa unene sana hivi kwamba zinafunika uso mzima wa maji? Kisha itageuka kuwa mawimbi ya sekondari ya mtu binafsi yanayosababishwa na nafaka nyingi yataongeza kwa namna ambayo watazima kabisa sehemu hizo za mawimbi ambayo yanaenda kando na nyuma, na kutawanyika kutaacha. Kilichobaki ni wimbi linaloendelea mbele. Atakimbia mbele bila kudhoofika hata kidogo. Matokeo pekee ya kuwepo kwa wingi mzima wa nafaka itakuwa kupungua kidogo kwa kasi ya uenezi wa wimbi la msingi. Ni muhimu sana kwamba yote haya hayategemei ikiwa nafaka hazina mwendo au zinasonga kando ya uso wa maji. Mkusanyiko wa nafaka utafanya tu kama mzigo kwenye uso wa maji, kubadilisha wiani wa safu yake ya juu.
Mandelstam alifanya hesabu ya hisabati kwa kesi hiyo wakati idadi ya molekuli angani ni kubwa sana kwamba hata eneo dogo kama urefu wa mawimbi ya mwanga huwa na idadi kubwa sana ya molekuli. Ilibadilika kuwa katika kesi hii, mawimbi ya mwanga ya sekondari ya kusisimua na molekuli ya mtu binafsi ya kusonga kwa machafuko huongeza kwa njia sawa na mawimbi katika mfano na nafaka. Hii ina maana kwamba katika kesi hii wimbi la mwanga huenea bila kueneza na kupunguza, lakini kwa kasi ya chini kidogo. Hii ilikanusha nadharia ya Rayleigh, ambaye aliamini kwamba harakati za kueneza kwa chembe katika visa vyote huhakikisha kutawanyika kwa mawimbi, na kwa hivyo alikanusha nadharia ya Planck kulingana nayo.
Kwa hivyo, mchanga uligunduliwa chini ya msingi wa nadharia ya kutawanyika. Wote jengo kubwa ilitetemeka na kutishia kuanguka.
Sadfa
Lakini vipi kuhusu kuamua nambari ya Loschmidt kutokana na vipimo vya mwanga wa bluu wa anga? Baada ya yote, uzoefu ulithibitisha nadharia ya Rayleigh ya kutawanyika!
"Sadfa hii inapaswa kuzingatiwa kuwa bahati mbaya," Mandelstam aliandika mnamo 1907 katika kazi yake "On Optically Homogeneous and Turbid Media."
Mandelstam ilionyesha kuwa harakati za nasibu za molekuli haziwezi kufanya gesi kuwa sawa. Kinyume chake, katika gesi halisi daima kuna mambo madogo madogo na miunganisho inayoundwa kama matokeo ya machafuko. harakati za joto. Nio wanaoongoza kwa kueneza kwa mwanga, kwa vile wanaharibu homogeneity ya macho ya hewa. Katika kazi hiyo hiyo, Mandelstam aliandika:
"Ikiwa kifaa cha kati hakina usawa, basi, kwa ujumla, taa ya tukio pia itatawanyika kando."
Lakini kwa kuwa saizi za inhomogeneities zinazotokana na mwendo wa machafuko ni ndogo kuliko urefu wa mawimbi ya mwanga, mawimbi yanayolingana na sehemu ya violet na bluu ya wigo yatatawanyika kwa kiasi kikubwa. Na hii inaongoza, hasa, kwa rangi ya bluu ya anga.
Hivyo kitendawili cha anga ya azure hatimaye kilitatuliwa. Sehemu ya kinadharia ilitengenezwa na Rayleigh. Asili ya kimwili diffusers ilisakinishwa na Mandelstam.
Sifa kubwa ya Mandelstam iko katika ukweli kwamba alithibitisha kwamba dhana ya homogeneity kamili ya gesi haiendani na ukweli wa kueneza mwanga ndani yake. Aligundua kuwa rangi ya bluu ya anga ilithibitisha kuwa homogeneity ya gesi ilikuwa dhahiri tu. Kwa usahihi zaidi, gesi huonekana kuwa sawa tu zinapochunguzwa kwa ala ghafi, kama vile kipima kipimo, mizani au ala zingine ambazo huathiriwa na mabilioni mengi ya molekuli kwa wakati mmoja. Lakini miale ya mwanga huhisi idadi ndogo zaidi ya molekuli, inayopimwa kwa makumi ya maelfu pekee. Na hii inatosha kuthibitisha bila shaka kwamba wiani wa gesi unaendelea chini ya mabadiliko madogo ya ndani. Kwa hivyo, njia ambayo ni sawa kutoka kwa maoni yetu "mbaya" kwa kweli ni tofauti. Kutoka kwa "mtazamo wa mwanga" inaonekana mawingu na kwa hiyo hutawanya mwanga.
Mabadiliko ya kawaida ya ndani katika mali ya dutu, yanayotokana na harakati ya joto ya molekuli, sasa inaitwa kushuka kwa thamani. Baada ya kufafanua asili ya kushuka kwa kutawanya kwa mwanga wa Masi, Mandelstam alifungua njia ya njia mpya ya kusoma jambo - njia ya kushuka au ya takwimu, ambayo baadaye ilitengenezwa na Smoluchowski, Lorentz, Einstein na yeye mwenyewe katika idara mpya ya fizikia - fizikia ya takwimu.
Anga inapaswa kumeta!
Kwa hiyo, siri ya rangi ya bluu ya anga ilifunuliwa. Lakini utafiti wa kueneza mwanga haukuishia hapo. Akizingatia mabadiliko ya karibu yasiyoonekana katika msongamano wa hewa na kuelezea rangi ya anga kwa kueneza kwa mwanga kwa kushuka kwa thamani, Mandelstam, akiwa na ufahamu wake mzuri wa mwanasayansi, aligundua kipengele kipya, hata cha hila zaidi cha mchakato huu.
Baada ya yote, inhomogeneities ya hewa husababishwa na mabadiliko ya random katika wiani wake. Ukubwa wa inhomogeneities hizi za random na wiani wa clumps hubadilika kwa muda. Kwa hiyo, mwanasayansi alisababu, ukubwa—nguvu ya nuru iliyotawanyika—inapaswa pia kubadilika baada ya muda! Baada ya yote, denser clumps ya molekuli, mkali zaidi mwanga kutawanyika juu yao. Na kwa kuwa makundi haya yanaonekana na kutoweka kwa machafuko, anga, kwa maneno rahisi, inapaswa kuangaza! Nguvu ya mwanga wake na rangi yake inapaswa kubadilika kila wakati (lakini dhaifu sana)! Lakini je, kuna mtu yeyote amewahi kuona kupepesuka kama hiyo? Bila shaka hapana.
Athari hii ni ya hila sana kwamba huwezi kuigundua kwa jicho uchi.
Hakuna hata mmoja wa wanasayansi ambaye ameona mabadiliko kama haya katika anga. Mandelstam mwenyewe hakuwa na fursa ya kuthibitisha hitimisho la nadharia yake. Shirika la majaribio tata lilizuiliwa na hali mbaya Tsarist Urusi, na kisha matatizo ya miaka ya kwanza ya mapinduzi, uingiliaji wa kigeni na vita vya wenyewe kwa wenyewe.
Mnamo 1925, Mandelstam alikua mkuu wa idara katika Chuo Kikuu cha Moscow. Hapa alikutana na mwanasayansi bora na mjaribu mwenye ujuzi Grigory Samuilovich Landsberg. Na kwa hiyo, wakiwa wamefungwa na urafiki wa kina na maslahi ya kawaida ya kisayansi, wao pamoja waliendelea na mashambulizi yao juu ya siri zilizofichwa katika mionzi dhaifu ya mwanga uliotawanyika.
Maabara ya macho ya chuo kikuu katika miaka hiyo bado yalikuwa duni sana katika vyombo. Hakukuwa na chombo hata kimoja katika chuo kikuu chenye uwezo wa kutambua kumeta kwa anga au tofauti hizo ndogo katika masafa ya matukio na mwanga uliotawanyika ambao nadharia ilitabiri kuwa ni matokeo ya kumeta huku.
Walakini, hii haikuwazuia watafiti. Waliacha wazo la kuiga anga katika mpangilio wa maabara. Hii inaweza tu kutatiza matumizi ambayo tayari ni ya hila. Waliamua kutosoma utawanyiko mweupe - mwanga tata, lakini kutawanyika kwa miale ya frequency moja, iliyoainishwa madhubuti. Ikiwa wanajua hasa mzunguko wa mwanga wa tukio, itakuwa rahisi zaidi kutafuta masafa hayo karibu nayo ambayo yanapaswa kutokea wakati wa kueneza. Kwa kuongezea, nadharia ilipendekeza kuwa uchunguzi ulikuwa rahisi kufanya yabisi, kwa kuwa ndani yao molekuli ziko karibu zaidi kuliko katika gesi, na dutu mnene zaidi, zaidi ya kutawanyika.
Msako mkali ulianza kutafuta zaidi nyenzo zinazofaa. Hatimaye uchaguzi ulianguka kwenye fuwele za quartz. Kwa sababu tu fuwele kubwa za wazi za quartz ni nafuu zaidi kuliko nyingine yoyote.
Ilidumu miaka miwili majaribio ya maandalizi, sampuli safi zaidi za fuwele zilichaguliwa, mbinu hiyo iliboreshwa, ishara zilianzishwa ambazo iliwezekana kutofautisha bila shaka kueneza kwenye molekuli za quartz kutoka kwa kueneza kwenye inclusions za random, inhomogeneities ya kioo na uchafu.
Hekima na kazi
Kwa kukosa vifaa vyenye nguvu vya uchanganuzi wa taswira, wanasayansi walichagua njia ya busara ambayo ilipaswa kufanya iwezekanavyo kutumia vyombo vilivyopo.
Ugumu kuu katika kazi hii ilikuwa kwamba mwanga dhaifu unaosababishwa na kutawanyika kwa molekuli uliwekwa juu na mwanga wenye nguvu zaidi uliotawanywa na uchafu mdogo na kasoro nyingine katika sampuli za kioo ambazo zilipatikana kwa majaribio. Watafiti waliamua kuchukua fursa ya ukweli kwamba mwanga uliotawanyika unaoundwa na kasoro za kioo na tafakari kutoka sehemu mbalimbali mipangilio inalingana kabisa na mzunguko wa mwanga wa tukio. Walipendezwa tu na nuru na marudio yaliyobadilishwa kwa mujibu wa nadharia ya Mandelstam. Hivyo, kazi ilikuwa kuangazia mwanga wa masafa yaliyobadilika yanayosababishwa na mtawanyiko wa molekuli dhidi ya usuli wa nuru hii angavu zaidi.
Ili kuhakikisha kwamba mwanga uliotawanyika ulikuwa na ukubwa unaoweza kugunduliwa, wanasayansi waliamua kuangazia quartz na kifaa cha taa cha nguvu zaidi kilichopatikana kwao: taa ya zebaki.
Kwa hivyo nuru iliyotawanyika kwenye kioo lazima iwe na sehemu mbili: mwanga dhaifu wa mzunguko uliobadilishwa, kutokana na kutawanyika kwa molekuli (utafiti wa sehemu hii ulikuwa lengo la wanasayansi), na mwanga wenye nguvu zaidi wa mzunguko usiobadilishwa, unaosababishwa na sababu za nje (hii. sehemu ilikuwa na madhara, ilifanya utafiti kuwa mgumu).
Wazo la njia hiyo lilikuwa la kuvutia kwa sababu ya unyenyekevu wake: inahitajika kuchukua mwanga wa mzunguko wa mara kwa mara na kupitisha mwanga tu wa mzunguko uliobadilishwa kwenye vifaa vya spectral. Lakini tofauti za masafa zilikuwa elfu chache tu za asilimia. Hakuna maabara duniani iliyokuwa na kichujio chenye uwezo wa kutenganisha masafa hayo ya karibu. Hata hivyo, suluhisho lilipatikana.
Nuru iliyotawanyika ilipitishwa kupitia chombo kilicho na mvuke wa zebaki. Matokeo yake, nuru yote "yenye madhara" ilikuwa "imekwama" kwenye chombo, na mwanga "muhimu" ulipitia bila kupungua kwa kuonekana. Wajaribio walichukua fursa ya hali moja ambayo tayari inajulikana. Atomu ya mada, kama fizikia ya quantum inavyodai, ina uwezo wa kutoa mawimbi ya mwanga katika masafa mahususi tu. Wakati huo huo, atomi hii pia ina uwezo wa kunyonya mwanga. Kwa kuongezea, mawimbi nyepesi tu ya masafa hayo ambayo yeye mwenyewe anaweza kutoa.
Katika taa ya zebaki, mwanga hutolewa na mvuke wa zebaki, ambayo huangaza chini ya ushawishi. kutokwa kwa umeme, kutokea ndani ya taa. Ikiwa mwanga huu unapitishwa kupitia chombo pia kilicho na mvuke ya zebaki, itakuwa karibu kufyonzwa kabisa. Kile ambacho nadharia inatabiri kitatokea: atomi za zebaki kwenye chombo zitachukua mwanga unaotolewa na atomi za zebaki kwenye taa.
Nuru kutoka kwa vyanzo vingine, kama vile taa ya neon, itapita kwenye mvuke wa zebaki bila kujeruhiwa. Atomi za zebaki hazitazingatia hata kidogo. Hata sehemu hiyo ya ulimwengu haitamezwa taa ya zebaki, ambayo ilitawanyika katika quartz na mabadiliko ya urefu wa wimbi.
Ilikuwa ni hali hii rahisi ambayo Mandelstam na Landsberg walichukua fursa hiyo.
Ugunduzi wa kushangaza
Mnamo 1927, majaribio madhubuti yalianza. Wanasayansi waliangazia kioo cha quartz na mwanga wa taa ya zebaki na kuchakata matokeo. Na ... walishangaa.
Matokeo ya jaribio hayakuwa ya kawaida na yasiyotarajiwa. Kile wanasayansi waligundua sio kile walichotarajia, sio kile kilichotabiriwa na nadharia. Waligundua jambo jipya kabisa. Lakini ni yupi? Na hili si kosa? Mwangaza uliotawanyika haukuonyesha masafa yaliyotarajiwa, lakini masafa ya juu zaidi na ya chini. Mchanganyiko mzima wa masafa ulionekana katika wigo wa mwanga uliotawanyika ambao haukuwepo katika tukio la mwanga kwenye quartz. Haikuwezekana kuelezea muonekano wao na inhomogeneities ya macho kwenye quartz.
Uchunguzi wa kina ulianza. Majaribio yalifanywa bila dosari. Walitungwa wajanja sana, wakamilifu na wabunifu hivi kwamba mtu asingeweza kujizuia kuwavutia.
"Leonid Isaakovich wakati mwingine alitatua shida ngumu sana za kiufundi kwa uzuri na wakati mwingine kwa uzuri sana hivi kwamba kila mmoja wetu aliuliza swali kwa hiari: "Kwa nini hii haikutokea kwangu hapo awali?" - anasema mmoja wa wafanyikazi.
Imetofautiana kudhibiti majaribio alithibitisha mara kwa mara kuwa hakuna hitilafu. Katika picha za wigo wa mwanga uliotawanyika, mistari dhaifu na bado dhahiri kabisa ilionekana, ikionyesha uwepo wa masafa "ya ziada" katika mwanga uliotawanyika.
Kwa miezi mingi, wanasayansi wamekuwa wakitafuta maelezo ya jambo hili. Je, masafa ya "mgeni" yalionekana wapi kwenye mwanga uliotawanyika?!
Na siku ilikuja ambapo Mandelstam alipigwa na nadhani ya kushangaza. Ulikuwa ugunduzi wa kushangaza, ule ule ambao sasa unachukuliwa kuwa moja ya uvumbuzi muhimu zaidi wa karne ya 20.
Lakini Mandelstam na Landsberg walikuja kwa uamuzi mmoja kwamba ugunduzi huu unaweza kuchapishwa tu baada ya ukaguzi thabiti, baada ya kupenya kabisa ndani ya kina cha jambo hilo. Majaribio ya mwisho yameanza.
Kwa msaada wa jua
Mnamo Februari 16, wanasayansi wa India C.N. Raman na K.S. Krishnan alituma telegramu kutoka Calcutta kwa gazeti hili maelezo mafupi ya ugunduzi wake.
Katika miaka hiyo, barua kutoka ulimwenguni pote zilimiminika kwa gazeti la Nature kuhusu uvumbuzi mbalimbali. Lakini si kila ujumbe umekusudiwa kusababisha msisimko kati ya wanasayansi. Wakati suala la barua kutoka kwa wanasayansi wa Kihindi lilipotoka, wanafizikia walifurahi sana. Kichwa cha noti pekee ni “ Aina mpya mionzi ya sekondari" - iliamsha shauku. Baada ya yote, macho ni moja ya sayansi kongwe; haikuwezekana mara nyingi kugundua kitu kisichojulikana ndani yake katika karne ya 20.
Mtu anaweza kufikiria kwa nia gani wanafizikia duniani kote walisubiri barua mpya kutoka Calcutta.
Nia yao ilichochewa kwa kiasi kikubwa na haiba ya mmoja wa waandishi wa ugunduzi huo, Raman. Huyu ni mtu wa hatima ya kushangaza na wasifu wa kushangaza, sawa na wa Einstein. Einstein katika ujana wake alikuwa mwalimu rahisi wa mazoezi, na kisha mfanyakazi wa ofisi ya patent. Ilikuwa katika kipindi hiki ambapo alikamilisha kazi zake muhimu zaidi. Raman, mwanafizikia mahiri, pia baada ya kuhitimu kutoka chuo kikuu, alilazimika kuhudumu katika idara ya fedha kwa miaka kumi na baada ya hapo alialikwa katika idara ya Chuo Kikuu cha Calcutta. Hivi karibuni Raman alikua mkuu anayetambuliwa wa shule ya fizikia ya India.
Muda mfupi kabla ya matukio yaliyoelezwa, Raman na Krishnan walipendezwa na kazi ya kudadisi. Wakati huo, tamaa zilizosababishwa na ugunduzi mwaka wa 1923 zilikuwa bado hazijapungua Mwanafizikia wa Marekani Compton, ambaye, alipokuwa akichunguza kifungu cha mionzi ya X-ray kupitia maada, aligundua kwamba baadhi ya miale hii, ikisambaa mbali na mwelekeo wa awali, huongeza urefu wao wa mawimbi. Ilitafsiriwa kwa lugha ya optics, tunaweza kusema kwamba X-rays, ikigongana na molekuli ya dutu, ilibadilisha "rangi" yao.
Jambo hili lilielezewa kwa urahisi na sheria fizikia ya quantum. Kwa hiyo, ugunduzi wa Compton ulikuwa mojawapo ya uthibitisho wa uhakika wa usahihi wa nadharia changa ya quantum.
Tuliamua kujaribu kitu sawa, lakini katika optics. iligunduliwa na wanasayansi wa India. Walitaka kupitisha nuru kupitia dutu na kuona jinsi miale yake ingetawanyika kwenye molekuli za dutu hiyo na ikiwa urefu wao wa mawimbi ungebadilika.
Kama unavyoona, kwa hiari au bila kupenda, wanasayansi wa India wamejiwekea kazi sawa na wanasayansi wa Soviet. Lakini malengo yao yalikuwa tofauti. Huko Calcutta, walikuwa wakitafuta mlinganisho wa macho wa athari ya Compton. Katika Moscow - uthibitisho wa majaribio ya utabiri wa Mandelstam wa mabadiliko ya mzunguko wakati mwanga hutawanyika na kutofautiana kwa inhomogeneities.
Raman na Krishnan waliunda jaribio changamano kwa sababu athari iliyotarajiwa ilikuwa ndogo sana. Jaribio lilihitaji chanzo cha mwanga mkali sana. Na kisha waliamua kutumia jua, kukusanya miale yake kwa kutumia darubini.
Kipenyo cha lenzi yake kilikuwa sentimita kumi na nane. Watafiti walielekeza taa iliyokusanywa kupitia prism kwenye vyombo ambavyo vilikuwa na vinywaji na gesi ambazo zilisafishwa kabisa na vumbi na uchafu mwingine.
Lakini kugundua upanuzi mdogo wa urefu wa wimbi unaotarajiwa wa mwanga uliotawanyika kwa kutumia nyeupe mwanga wa jua, iliyo na takriban urefu wote wa urefu unaowezekana, haikuwa na tumaini. Kwa hiyo, wanasayansi waliamua kutumia filters za mwanga. Waliweka kichujio cha bluu-violet mbele ya lenzi na kutazama mwanga uliotawanyika kupitia chujio cha manjano-kijani. Waliamua kwa usahihi kwamba kile kichujio cha kwanza kingeruhusu kitakwama cha pili. Baada ya yote, chujio cha njano-kijani kinachukua mionzi ya bluu-violet iliyopitishwa na chujio cha kwanza. Na zote mbili, zikiwekwa moja nyuma ya nyingine, zinapaswa kunyonya mwanga wote wa tukio. Ikiwa baadhi ya mionzi huanguka kwenye jicho la mwangalizi, basi itawezekana kusema kwa ujasiri kwamba hawakuwa katika mwanga wa tukio, lakini walizaliwa katika dutu iliyo chini ya utafiti.
Columbus
Hakika, katika mwanga uliotawanyika, Raman na Krishnan waligundua miale inayopita kwenye kichungi cha pili. Walirekodi masafa ya ziada. Hii inaweza kimsingi kuwa athari ya macho ya Compton. Hiyo ni, wakati wa kutawanyika kwenye molekuli ya dutu iliyo kwenye vyombo, mwanga wa bluu-violet unaweza kubadilisha rangi yake na kuwa njano-kijani. Lakini hii bado ilihitaji kuthibitishwa. Kunaweza kuwa na sababu zingine zinazosababisha mwanga wa manjano-kijani kuonekana. Kwa mfano, inaweza kuonekana kama matokeo ya luminescence - mwanga hafifu ambao mara nyingi huonekana katika kioevu na yabisi chini ya ushawishi wa mwanga, joto na sababu nyingine. Kwa wazi, kulikuwa na jambo moja - nuru hii ilizaliwa mara ya pili, haikuwa ndani ya mwanga unaoanguka.
Wanasayansi walirudia jaribio lao na vimiminika sita tofauti na aina mbili za mvuke. Walikuwa na hakika kwamba hakuna mwangaza au sababu zingine hazina jukumu hapa.
Ukweli kwamba urefu wa mawimbi ya mwanga unaoonekana huongezeka wakati unatawanyika katika maada ulionekana kuthibitishwa kwa Raman na Krishnan. Ilionekana kuwa utafutaji wao ulikuwa na mafanikio. Waligundua analogi ya macho ya athari ya Compton.
Lakini ili majaribio yawe na fomu ya kumaliza na hitimisho kuwa na ushawishi wa kutosha, ilikuwa ni lazima kufanya sehemu moja zaidi ya kazi. Haitoshi kugundua mabadiliko katika urefu wa wimbi. Ilikuwa ni lazima kupima ukubwa wa mabadiliko haya. Hatua ya kwanza ilisaidiwa na chujio cha mwanga. Hakuwa na uwezo wa kufanya la pili. Hapa wanasayansi walihitaji spectroscope - kifaa kinachowawezesha kupima urefu wa wimbi la mwanga unaosomwa.
Na watafiti walianza sehemu ya pili, sio ngumu na yenye uchungu. Lakini pia alikidhi matarajio yao. Matokeo tena yalithibitisha hitimisho la sehemu ya kwanza ya kazi. Walakini, urefu wa wimbi uligeuka kuwa kubwa bila kutarajia. Zaidi ya ilivyotarajiwa. Hii haikuwasumbua watafiti.
Mtu hawezije kumkumbuka Columbus hapa? Alitafuta kupata njia ya baharini kwenda India na, baada ya kuona ardhi, hakuwa na shaka kwamba alikuwa amefikia lengo lake. Je, alikuwa na sababu ya kutilia shaka imani yake mbele ya wenyeji wekundu na hali isiyo ya kawaida ya Ulimwengu Mpya?
Je, si kweli kwamba Raman na Krishnan, katika jitihada zao za kugundua athari ya Compton katika nuru inayoonekana, walifikiri kuwa wameipata kwa kuchunguza mwanga unaopita kwenye vimiminika na gesi zao?! Je, walitilia shaka vipimo vilionyesha badiliko kubwa zaidi lisilotarajiwa katika urefu wa wimbi la miale iliyotawanyika? Walipata hitimisho gani kutokana na ugunduzi wao?
Kulingana na wanasayansi wa India, walipata walichokuwa wakitafuta. Mnamo Machi 23, 1928, telegramu yenye makala yenye kichwa "Optical analogy of the Compton effect" iliruka hadi London. Wanasayansi waliandika: "Kwa hivyo, mlinganisho wa macho wa athari ya Compton ni dhahiri, isipokuwa kwamba tunashughulika na mabadiliko ya urefu wa wimbi kubwa zaidi ... " Kumbuka: "kubwa zaidi ...."
Ngoma ya atomi
Kazi ya Raman na Krishnan ilipokelewa na makofi kati ya wanasayansi. Kila mtu alifurahia sanaa yao ya majaribio. Kwa ugunduzi huu, Raman alitunukiwa Tuzo ya Nobel mwaka wa 1930.
Imeambatishwa kwa barua kutoka kwa wanasayansi wa Kihindi ilikuwa picha ya wigo, ambayo mistari inayoonyesha mzunguko wa mwanga wa tukio na mwanga uliotawanyika kwenye molekuli za dutu hii ilichukua nafasi zao. Picha hii, kulingana na Raman na Krishnan, ilionyesha ugunduzi wao kwa uwazi zaidi kuliko hapo awali.
Mandelstam na Landsberg walipotazama picha hii, waliona karibu nakala kamili ya picha waliyopokea! Lakini, baada ya kufahamiana na maelezo yake, mara moja waligundua kuwa Raman na Krishnan walikosea.
Hapana, wanasayansi wa India hawakugundua athari ya Compton, lakini jambo tofauti kabisa, lile lile ambalo wanasayansi wa Soviet walikuwa wakisoma kwa miaka mingi ...
Wakati msisimko uliosababishwa na ugunduzi wa wanasayansi wa Kihindi ulikuwa ukiongezeka, Mandelstam na Landsberg walikuwa wakikamilisha majaribio ya udhibiti na kujumlisha matokeo ya mwisho ya uamuzi.
Na hivyo mnamo Mei 6, 1928, walituma makala ili ichapishwe. Picha ya wigo iliambatishwa kwenye makala.
Wakielezea kwa ufupi historia ya suala hilo, watafiti walitoa tafsiri ya kina jambo walilogundua.
Kwa hivyo ni jambo gani hili lililosababisha wanasayansi wengi kuteseka na kusumbua akili zao?
Intuition ya kina ya Mandelstam na akili wazi ya uchambuzi mara moja ilimwambia mwanasayansi kwamba mabadiliko yaliyogunduliwa katika mzunguko wa mwanga uliotawanyika hayawezi kusababishwa na nguvu hizo za intermolecular ambazo zinasawazisha marudio ya random ya msongamano wa hewa. Ikawa wazi kwa mwanasayansi kwamba sababu bila shaka iko ndani ya molekuli za dutu yenyewe, kwamba jambo hilo linasababishwa na vibrations za intramolecular za atomi zinazounda molekuli.
Oscillations vile hutokea kwa mzunguko wa juu zaidi kuliko wale wanaoongozana na malezi na resorption ya inhomogeneities random katika kati. Ni mitetemo hii ya atomi katika molekuli inayoathiri mwanga uliotawanyika. Atomi zinaonekana kuitia alama, kuacha athari zake juu yake, na kuisimba kwa njia fiche kwa masafa ya ziada.
Ilikuwa nadhani nzuri, uvamizi wa ujasiri wa mawazo ya binadamu zaidi ya kamba ya ngome ndogo ya asili - molekuli. Na upelelezi huu ulileta habari muhimu kuhusu muundo wake wa ndani.
Mkono kwa mkono
Kwa hiyo, wakati wa kujaribu kuchunguza mabadiliko madogo katika mzunguko wa mwanga uliotawanyika unaosababishwa na nguvu za intermolecular, mabadiliko makubwa ya mzunguko yaligunduliwa yanayosababishwa na nguvu za intramolecular.
Kwa hivyo, kuelezea jambo jipya, ambalo liliitwa "Raman kutawanyika kwa mwanga," ilitosha kuongezea nadharia ya kutawanyika kwa molekuli iliyoundwa na Mandelstam na data juu ya ushawishi wa vibrations ya atomi ndani ya molekuli. Jambo hilo jipya liligunduliwa kama matokeo ya ukuzaji wa wazo la Mandelstam, lililoundwa naye mnamo 1918.
Ndio, bila sababu, kama Msomi S.I. alisema. Vavilov, "Asili ilimpa Leonid Isaakovich vipawa na akili isiyo ya kawaida, yenye ufahamu, na hila, ambayo iligundua mara moja na kuelewa jambo kuu ambalo wengi walipita bila kujali. Hivi ndivyo kiini cha kubadilika kwa mwanga kilivyoeleweka, na hivi ndivyo wazo la mabadiliko ya wigo wakati wa kutawanyika kwa mwanga lilionekana, ambalo likawa msingi wa ugunduzi wa kutawanyika kwa Raman.
Baadaye, manufaa makubwa yalipatikana kutokana na ugunduzi huu na ulipata matumizi muhimu ya vitendo.
Wakati wa ugunduzi wake, ilionekana tu mchango muhimu zaidi kwa sayansi.
Vipi kuhusu Raman na Krishnan? Je, waliitikiaje ugunduzi wa wanasayansi wa Sovieti, na kwa wao wenyewe pia? Je, walielewa walichogundua?
Jibu la maswali haya liko katika barua ifuatayo kutoka kwa Raman na Krishnan, ambayo walituma kwa waandishi wa habari siku 9 baada ya kuchapishwa kwa nakala hiyo na wanasayansi wa Soviet. Ndio, waligundua kuwa jambo waliloona sio athari ya Compton. Hii ni Raman kutawanya nuru.
Baada ya kuchapishwa kwa barua za Raman na Krishnan na nakala za Mandelstam na Landsberg, ikawa wazi kwa wanasayansi kote ulimwenguni kwamba jambo kama hilo lilifanywa kwa kujitegemea na karibu wakati huo huo na kusomwa huko Moscow na Calcutta. Lakini wanafizikia wa Moscow waliisoma katika fuwele za quartz, na wanafizikia wa India waliisoma katika maji na gesi.
Na usawa huu, kwa kweli, haukuwa wa bahati mbaya. Anazungumza juu ya umuhimu wa shida na umuhimu wake mkubwa wa kisayansi. Haishangazi kwamba matokeo karibu na hitimisho la Mandelstam na Raman mwishoni mwa Aprili 1928 pia yalipatikana kwa kujitegemea na wanasayansi wa Kifaransa Rocard na Kaban. Baada ya muda, wanasayansi walikumbuka kwamba huko nyuma katika 1923, mwanafizikia wa Cheki Smekal alitabiri jambo hilo hilo kinadharia. Kufuatia kazi ya Smekal, utafiti wa kinadharia wa Kramers, Heisenberg, na Schrödinger ulitokea.
Inaonekana kwamba ni ukosefu wa habari za kisayansi tu unaoweza kueleza ukweli kwamba wanasayansi katika nchi nyingi walifanya kazi ya kutatua tatizo hilohilo bila hata kujua.
Miaka thelathini na saba baadaye
Uchunguzi wa Raman haujagundua tu sura mpya katika sayansi ya mwanga. Wakati huo huo walitoa silaha yenye nguvu teknolojia. Sekta ina njia bora ya kusoma sifa za maada.
Baada ya yote, masafa ya Raman kutawanya mwanga ni alama ambazo zimewekwa juu ya mwanga na molekuli za kati ambazo hutawanya mwanga. Na alama hizi hazifanani katika vitu tofauti. Hili ndilo lililompa Mwanachuoni Mandelstam haki ya kuita uenezaji wa nuru wa Raman "lugha ya molekuli." Kwa wale ambao wanaweza kusoma athari za molekuli kwenye mionzi ya mwanga na kuamua muundo wa mwanga uliotawanyika, molekuli, kwa kutumia lugha hii, zitasema juu ya siri za muundo wao.
Kwenye picha hasi ya wigo wa Raman hakuna ila mistari ya weusi tofauti. Lakini kutokana na picha hii, mtaalamu atahesabu masafa ya mitetemo ya intramolecular ambayo ilionekana kwenye mwanga uliotawanyika baada ya kupita kwenye dutu hii. Picha itazungumza juu ya pande nyingi ambazo hazijajulikana hadi sasa maisha ya ndani molekuli: kuhusu muundo wao, kuhusu nguvu zinazofunga atomi kwenye molekuli, kuhusu mienendo ya jamaa ya atomi. Kwa kujifunza kufafanua spectrograms za Raman, wanafizikia walijifunza kuelewa "lugha nyepesi" ya kipekee ambayo molekuli huzungumza juu yao wenyewe. Kwa hivyo ugunduzi huo mpya ulifanya iwezekane kupenya ndani zaidi ndani ya muundo wa ndani wa molekuli.
Leo, wanafizikia hutumia kutawanya kwa Raman kusoma muundo wa vinywaji, fuwele na vitu vya glasi. Kemia hutumia njia hii kuamua muundo wa misombo mbalimbali.
Njia za kusoma vitu kwa kutumia uzushi wa Raman kutawanya mwanga zilitengenezwa na wafanyikazi wa maabara. Taasisi ya Kimwili jina lake baada ya P.N. Chuo cha Sayansi cha Lebedev cha USSR, ambacho kiliongozwa na Academician Landsberg.
Njia hizi huruhusu, katika maabara ya kiwanda, kufanya haraka na kwa usahihi uchambuzi wa kiasi na ubora wa petroli ya anga, bidhaa za ngozi, bidhaa za petroli na vinywaji vingine vingi vya kikaboni. Ili kufanya hivyo, inatosha kuangazia dutu iliyo chini ya utafiti na kutumia spectrograph ili kuamua muundo wa mwanga uliotawanyika nayo. Inaonekana rahisi sana. Lakini kabla ya njia hii kuwa rahisi na ya haraka sana, wanasayansi walilazimika kufanya kazi nyingi kuunda vifaa sahihi na nyeti. Na ndiyo maana.
Kati ya jumla ya kiasi cha nishati ya mwanga inayoingia kwenye dutu inayochunguzwa, ni sehemu tu isiyo na maana - takriban bilioni moja ya kumi - inachangia sehemu ya mwanga uliotawanyika. Na Raman kutawanyika mara chache huchangia hata asilimia mbili au tatu ya thamani hii. Inavyoonekana, hii ndiyo sababu Raman akijitawanya alibaki bila kutambuliwa kwa muda mrefu. Haishangazi kwamba kupata picha za kwanza za Raman kulihitaji mifichuo ya kudumu makumi ya saa.
Vifaa vya kisasa vilivyoundwa katika nchi yetu hufanya iwezekanavyo kupata wigo wa mchanganyiko wa vitu safi ndani ya dakika chache, na wakati mwingine hata sekunde! Hata kwa uchambuzi wa mchanganyiko tata, ambapo vitu vya mtu binafsi vipo kwa kiasi cha asilimia kadhaa, muda wa mfiduo wa si zaidi ya saa moja ni kawaida ya kutosha.
Miaka thelathini na saba imepita tangu lugha ya molekuli iliyorekodiwa kwenye bamba za picha iligunduliwa, ikafafanuliwa na kueleweka na Mandelstam na Landsberg, Raman na Krishnan. Tangu wakati huo, kazi ngumu imekuwa ikiendelea ulimwenguni kote ili kuunda "kamusi" ya lugha ya molekuli, ambayo wataalamu wa macho huiita orodha ya masafa ya Raman. Katalogi kama hii inapoundwa, uainishaji wa spectrogramu utawezeshwa sana na kutawanyika kwa Raman kutakuwa kamili zaidi katika huduma ya sayansi na tasnia.
Maandishi ya kazi yanatumwa bila picha na fomula.
Toleo kamili work inapatikana kwenye kichupo cha "Faili za Kazi" katika umbizo la PDF
Wakati nikicheza mitaani, mara moja niliona anga, ilikuwa ya ajabu: isiyo na mwisho, isiyo na mwisho na bluu, bluu! Na mawingu tu yalifunika kidogo rangi hii ya bluu. Nilijiuliza, kwa nini anga ni bluu? Mara moja nilikumbuka wimbo wa mbweha Alice kutoka hadithi ya hadithi kuhusu Pinocchio "Ni anga ya bluu ...!" na somo la jiografia, ambapo, wakati wa kusoma mada "Hali ya hewa," tulielezea hali ya anga, na pia tukasema kuwa ni bluu. Kwa hivyo baada ya yote, kwa nini anga ni bluu? Nilipofika nyumbani nilimuuliza mama swali hili. Aliniambia kwamba watu wanapolia, huomba msaada mbinguni. Anga huondoa machozi yao, kwa hivyo inageuka kuwa bluu kama ziwa. Lakini hadithi ya mama yangu haikukidhi swali langu. Niliamua kuwauliza wanafunzi wenzangu na walimu kama walijua kwa nini anga lilikuwa la buluu? Wanafunzi 24 na walimu 17 walishiriki katika utafiti huo. Baada ya kushughulikia dodoso, tulipokea matokeo yafuatayo:
Shuleni, wakati wa somo la jiografia, nilimuuliza mwalimu swali hili. Alinijibu kuwa rangi ya anga inaweza kuelezewa kwa urahisi kutoka kwa mtazamo wa fizikia. Jambo hili linaitwa mtawanyiko. Kutoka Wikipedia nilijifunza kuwa mtawanyiko ni mchakato wa kuoza mwanga ndani ya wigo. Mwalimu wa jiografia Larisa Borisovna alipendekeza niangalie jambo hili kwa majaribio. Na tukaenda kwenye chumba cha fizikia. Vasily Aleksandrovich, mwalimu wa fizikia, alikubali kwa hiari kutusaidia na hili. Kwa kutumia vifaa maalum, niliweza kufuatilia jinsi mchakato wa utawanyiko hutokea katika asili.
Ili kupata jibu la swali kwa nini anga ni buluu, tuliamua kufanya utafiti. Hivi ndivyo wazo la kuandika mradi lilikuja. Pamoja na msimamizi wangu, tuliamua mada, madhumuni na malengo ya utafiti, kuweka mbele hypothesis, kuamua mbinu za utafiti na taratibu za kutekeleza wazo letu.
Nadharia: Nuru hutumwa na Jua Duniani na mara nyingi tunapoitazama, inaonekana kuwa nyeupe kwetu. Je, hiyo inamaanisha kwamba anga inapaswa kuwa nyeupe? Lakini kwa kweli anga ni bluu. Katika kipindi cha utafiti tutapata maelezo ya mikanganyiko hii.
Lengo: pata jibu la swali kwa nini anga ni bluu na kujua nini rangi yake inategemea.
Kazi: 1. Jijulishe na nyenzo za kinadharia kwenye mada
2. Jifunze kwa majaribio uzushi wa utawanyiko wa mwanga
3. Angalia rangi ya anga kwa nyakati tofauti za siku na katika hali tofauti za hali ya hewa
Kitu cha kujifunza: anga
Kipengee: mwanga na rangi ya anga
Mbinu za utafiti: uchambuzi, majaribio, uchunguzi
Hatua za kazi:
1. Kinadharia
2. Vitendo
3. Mwisho: hitimisho juu ya mada ya utafiti
Umuhimu wa vitendo wa kazi: Nyenzo za utafiti zinaweza kutumika katika masomo ya jiografia na fizikia kama moduli ya kufundishia.
2. Sehemu kuu.
2.1. Vipengele vya kinadharia Matatizo. Hali ya anga ya bluu kutoka kwa mtazamo wa fizikia
Kwa nini anga ni bluu - ni vigumu sana kupata jibu la swali rahisi kama hilo. Kwanza, hebu tufafanue dhana. Anga ni nafasi juu ya Dunia au uso wa kitu kingine chochote cha astronomia. Kwa ujumla, anga kwa kawaida huitwa panorama inayofunguka inapotazama kutoka kwenye uso wa Dunia (au kitu kingine cha angani) kuelekea angani.
Wanasayansi wengi wamesumbua akili zao kutafuta jibu. Leonardo da Vinci, akitazama moto kwenye mahali pa moto, aliandika hivi: “Nuru juu ya giza inakuwa bluu.” Lakini leo inajulikana kuwa fusion ya nyeupe na nyeusi hutoa kijivu.
Mchele. 1. Dhana ya Leonardo da Vinci
Isaac Newton karibu alielezea rangi ya anga, hata hivyo, kwa hili ilimbidi kudhani kuwa matone ya maji yaliyomo kwenye anga yana kuta nyembamba kama Bubbles za sabuni. Lakini ikawa kwamba matone haya ni nyanja, ambayo ina maana hawana ukuta wa ukuta. Na hivyo Bubble ya Newton ilipasuka!
Mchele. 2. Dhana ya Newton
Suluhisho bora la tatizo lilipendekezwa kuhusu miaka 100 iliyopita Mwanafizikia wa Kiingereza Bwana John Rayleigh. Lakini hebu tuanze tangu mwanzo. Jua hutoa mwanga mweupe unaopofusha, ambayo ina maana rangi ya anga inapaswa kuwa sawa, lakini bado ni bluu. Ni nini hufanyika kwa mwanga mweupe katika anga? Wakati wa kupita katika angahewa, kana kwamba kupitia prism, hugawanyika katika rangi saba. Labda unajua mistari hii: kila wawindaji anataka kujua ambapo pheasant inakaa. Kuna maana ya kina iliyofichwa katika sentensi hizi. Zinatuwakilisha rangi za msingi katika wigo wa mwanga unaoonekana.
Mchele. 3. Spectrum ya mwanga nyeupe.
Maonyesho bora ya asili ya wigo huu ni, bila shaka, upinde wa mvua.
Mchele. 4 Wigo wa mwanga unaoonekana
Nuru inayoonekana ni mionzi ya sumakuumeme, ambao mawimbi yao yana urefu tofauti. Ndiyo na hapana mwanga unaoonekana, macho yetu hayaoni. Hizi ni ultraviolet na infrared. Hatuioni kwa sababu urefu wake ni mrefu sana au mfupi sana. Kuona mwanga kunamaanisha kutambua rangi yake, lakini ni rangi gani tunayoona inategemea urefu wa wimbi. Mawimbi ya muda mrefu zaidi yanayoonekana ni nyekundu, na mafupi ni violet.
Uwezo wa mwanga kueneza, yaani, kueneza kwa kati, pia inategemea urefu wa wimbi. Mawimbi ya mwanga nyekundu hutawanya mbaya zaidi, lakini rangi ya bluu na violet ina uwezo wa juu kwa mtawanyiko.
Mchele. 5. Uwezo wa kutawanya mwanga
Na hatimaye, tuko karibu na jibu la swali letu, kwa nini anga ni bluu? Kama ilivyoelezwa hapo juu, nyeupe ni mchanganyiko wa yote rangi zinazowezekana. Inapogongana na molekuli ya gesi, kila moja ya vipengele saba vya rangi ya mwanga mweupe hutawanyika. Wakati huo huo, mwanga na mawimbi marefu hutawanyika mbaya zaidi kuliko mwanga na mawimbi mafupi. Kwa sababu hii, wigo wa bluu mara 8 zaidi unabaki hewani kuliko nyekundu. Ingawa wimbi fupi ni zambarau, anga bado inaonekana bluu kutokana na mchanganyiko wa mawimbi ya zambarau na kijani. Kwa kuongeza, macho yetu huona bluu bora kuliko violet, kutokana na mwangaza sawa wa wote wawili. Ni ukweli huu ambao huamua mpango wa rangi ya anga: anga imejaa mionzi ya rangi ya bluu-bluu.
Walakini, anga sio bluu kila wakati. Wakati wa mchana tunaona anga kama bluu, cyan, kijivu, jioni - nyekundu (Kiambatisho 1). Kwa nini machweo ni nyekundu? Wakati wa machweo, Jua hukaribia upeo wa macho, na mionzi ya jua huelekezwa kwenye uso wa Dunia sio wima, kama wakati wa mchana, lakini kwa pembe. Kwa hiyo, njia inachukua kupitia angahewa ni nyingi Zaidi ya hayo kwamba hufanyika wakati wa mchana wakati Jua liko juu. Kwa sababu hii, wigo wa bluu-bluu huingizwa katika anga kabla ya kufikia Dunia, na mawimbi ya muda mrefu ya mwanga wa wigo nyekundu hufikia uso wa Dunia, na kuchorea anga katika tani nyekundu na njano. Mabadiliko ya rangi ya anga yanahusiana wazi na mzunguko wa Dunia karibu na mhimili wake, na kwa hiyo angle ya matukio ya mwanga juu ya Dunia.
2.2. Vipengele vya vitendo. Njia ya majaribio ya kutatua tatizo
Katika darasa la fizikia nilifahamu kifaa cha spectrograph. Vasily Aleksandrovich, mwalimu wa fizikia, aliniambia kanuni ya uendeshaji wa kifaa hiki, baada ya hapo nilifanya majaribio kwa kujitegemea inayoitwa utawanyiko. Mwale wa mwanga mweupe unaopita kwenye prism umerudishwa nyuma na tunaona upinde wa mvua kwenye skrini. (Kiambatisho 2). Uzoefu huu ulinisaidia kuelewa jinsi uumbaji huu wa ajabu wa asili unavyoonekana angani. Kwa msaada wa spectrograph, wanasayansi leo wanaweza kupata taarifa kuhusu utungaji na mali ya vitu mbalimbali.
Picha 1. Onyesho la tajriba ya mtawanyiko katika
chumba cha fizikia
Nilitaka kupata upinde wa mvua nyumbani. Mwalimu wangu wa jiografia, Larisa Borisovna, aliniambia jinsi ya kufanya hivyo. Analog ya spectrograph ilikuwa chombo kioo na maji, kioo, tochi na karatasi nyeupe. Weka kioo kwenye chombo cha maji na uweke karatasi nyeupe nyuma ya chombo. Tunaelekeza mwanga wa tochi kwenye kioo ili mwanga uliojitokeza uanguke kwenye karatasi. Upinde wa mvua umeonekana kwenye kipande cha karatasi tena! (Kiambatisho 3). Ni bora kufanya majaribio katika chumba giza.
Tayari tumesema hapo juu kwamba mwanga mweupe kimsingi tayari una rangi zote za upinde wa mvua. Unaweza kuhakikisha hili na kukusanya rangi zote hadi nyeupe kwa kutengeneza juu ya upinde wa mvua (Kiambatisho 4). Ikiwa unazunguka sana, rangi zitaunganishwa na diski itageuka nyeupe.
Licha ya maelezo ya kisayansi Uundaji wa upinde wa mvua, jambo hili linabaki kuwa moja ya miwani ya ajabu ya macho katika anga. Tazama na ufurahie!
3. Hitimisho
Katika kutafuta jibu la swali mara nyingi huulizwa na wazazi swali la watoto"Kwa nini anga ni bluu?" Nilijifunza mambo mengi ya kuvutia na yenye kufundisha. Upinzani katika nadharia yetu ya leo una maelezo ya kisayansi:
Siri nzima iko katika rangi ya anga katika angahewa yetu - ndani bahasha ya hewa sayari ya dunia.
Mwale mweupe wa jua, unapita kwenye angahewa, hugawanyika katika miale ya rangi saba.
Mionzi nyekundu na ya machungwa ndiyo ndefu zaidi, na mionzi ya bluu ndiyo mifupi zaidi.
Mionzi ya bluu hufikia Dunia chini ya wengine, na shukrani kwa miale hii anga imejaa rangi ya bluu
Anga sio bluu kila wakati na hii ni kwa sababu ya harakati ya axial Dunia.
Kwa majaribio, tuliweza kuibua na kuelewa jinsi mtawanyiko hutokea katika asili. Washa saa ya darasa Shuleni niliwaambia wanafunzi wenzangu kwa nini anga ni buluu. Ilikuwa ya kufurahisha pia kujua ni wapi mtu anaweza kuona hali ya utawanyiko katika yetu Maisha ya kila siku. Nimepata matumizi kadhaa ya vitendo kwa jambo hili la kipekee. (Kiambatisho cha 5). Katika siku zijazo ningependa kuendelea kusoma anga. Je, ina siri ngapi zaidi? Ni matukio gani mengine yanayotokea katika angahewa na asili yao ni nini? Je, huathirije wanadamu na maisha yote duniani? Labda hizi zitakuwa mada za utafiti wangu ujao.
Bibliografia
1. Wikipedia - kamusi elezo huru
2. L.A. Malikova. Mwongozo wa kielektroniki katika fizikia "Optics ya kijiometri"
3. Peryshkin A.V. Fizikia. daraja la 9. Kitabu cha kiada. M.: Bustard, 2014, p.202-209
4. htt;/www. voprosy-kak-ipochemu.ru
5. Kumbukumbu ya picha ya kibinafsi "Sky over Golyshmanovo"
Kiambatisho cha 1.
"Anga juu ya Golyshmanovo"(kumbukumbu ya picha ya kibinafsi)
Kiambatisho 2.
Mtawanyiko wa mwanga kwa kutumia spectrograph
Kiambatisho cha 3.
Mtawanyiko wa mwanga nyumbani
"upinde wa mvua"
Kiambatisho cha 4.
Juu ya upinde wa mvua
Juu wakati wa kupumzika Juu wakati wa mzunguko
Kiambatisho cha 5.
Tofauti katika maisha ya mwanadamu
Diamond Taa kwenye ndege
Taa za gari
Ishara za kutafakari
HHPOTHESIS: Mpango kazi: Jifunze nuru ni nini; Kuchunguza mabadiliko ya rangi ya kati ya uwazi kulingana na angle ya matukio ya mionzi ya mwanga; Toa maelezo ya kisayansi kuhusu jambo lililoangaliwa. Mabadiliko ya rangi ya anga yanahusishwa na pembe ya miale ya mwanga inayoingia kwenye angahewa ya Dunia.
Sehemu ya kinadharia Kila mtu ameona jinsi kingo za fuwele na matone madogo ya umande humeta na rangi zote za upinde wa mvua. Nini kinaendelea? Baada ya yote, mionzi ya jua nyeupe huanguka kwenye miili ya uwazi, isiyo na rangi. Matukio haya yamejulikana kwa watu kwa muda mrefu. Kwa muda mrefu Iliaminika kuwa mwanga mweupe ni rahisi zaidi, na rangi zilizoundwa ni mali maalum ya miili fulani.
1865 James Maxwell. Iliunda nadharia ya mawimbi ya sumakuumeme. Mwanga ni wimbi la sumakuumeme. Heinrich Hertz aligundua mbinu ya kuunda na kusambaza mawimbi ya sumakuumeme.
Mwanga ni wimbi la sumakuumeme ambalo ni mkusanyiko wa mawimbi ya urefu tofauti. Kwa maono yetu, tunaona muda mdogo wa urefu wa EMW kama mwanga. Kwa pamoja mawimbi haya yanatupa mwanga mweupe. Na ikiwa tutachagua sehemu fulani ya mawimbi kutoka kwa muda huu, basi tunayaona kama mwanga ambao una aina fulani ya rangi. Kuna rangi saba za msingi kwa jumla.
Utaratibu wa majaribio: Jaza chombo (aquarium) na maji; Ongeza maziwa kidogo kwa maji (hizi ni chembe za vumbi) Elekeza mwanga kutoka kwa tochi juu ya maji; Hii ni rangi ya anga wakati wa mchana. Tunabadilisha angle ya matukio ya mwanga juu ya maji kutoka 0 hadi 90. Angalia mabadiliko ya rangi.
Hitimisho: Mabadiliko ya rangi ya anga inategemea angle ambayo miale ya mwanga huingia kwenye angahewa ya Dunia. Rangi ya anga hubadilika wakati wa mchana kutoka bluu hadi nyekundu. Na wakati mwanga hauingii angahewa, basi hapa Usiku unaanguka juu ya ardhi. Usiku saa hali ya hewa nzuri mwanga huja kwetu kutoka nyota za mbali na mwezi unang'aa kwa nuru iliyoakisi.
Taasisi ya elimu ya bajeti ya manispaa
"Shule ya sekondari ya Kislovskaya" wilaya ya Tomsk
Utafiti
Mada: "Kwa nini machweo ni mekundu..."
(Mtawanyiko mwepesi)
Kazi imekamilika:,
mwanafunzi wa darasa la 5A
Msimamizi;
mwalimu wa kemia
1. Utangulizi ……………………………………………………………… 3
2. Sehemu kuu……………………………………………………4
3. Nuru ni nini……………………………………………………….. 4
Somo la masomo- machweo na anga.
Nadharia za utafiti:
Jua lina miale inayopaka anga rangi tofauti;
Rangi nyekundu inaweza kupatikana katika hali ya maabara.
Umuhimu wa mada yangu iko katika ukweli kwamba itakuwa ya kuvutia na yenye manufaa kwa wasikilizaji kwa sababu watu wengi hutazama anga ya buluu safi na kuishangaa, na wachache wanajua kwa nini ni bluu sana wakati wa mchana na nyekundu wakati wa jua na nini hutoa hii. ni rangi yake.
2. Sehemu kuu
Kwa mtazamo wa kwanza, swali hili linaonekana kuwa rahisi, lakini kwa kweli linaathiri vipengele vya kina vya kukataa mwanga katika anga. Kabla ya kuelewa jibu la swali hili, unahitaji kuwa na wazo la mwanga ni nini..jpg" align="left" height="1 src=">
Nuru ni nini?
Mwanga wa jua ni nishati. Joto la mionzi ya jua, inayozingatia lens, hugeuka kuwa moto. Mwanga na joto huonyeshwa na nyuso nyeupe na kufyonzwa na nyeusi. Ndiyo maana nguo nyeupe baridi kuliko nyeusi.
Ni nini asili ya mwanga? Mtu wa kwanza kujaribu kusoma mwanga kwa umakini alikuwa Isaac Newton. Aliamini kuwa mwanga una chembechembe za mwili ambazo hutolewa kama risasi. Lakini baadhi ya sifa za mwanga hazikuweza kuelezewa na nadharia hii.
Mwanasayansi mwingine, Huygens, alipendekeza maelezo tofauti kwa asili ya mwanga. Alianzisha nadharia ya "wimbi" la mwanga. Aliamini kwamba nuru hufanyiza mawimbi, au mawimbi, kwa njia ileile ambayo jiwe linalotupwa ndani ya bwawa hutokeza mawimbi.
Wanasayansi leo wana maoni gani kuhusu chanzo cha nuru? Kwa sasa inaaminika kuwa mawimbi ya mwanga yana sifa chembe na mawimbi kwa wakati mmoja. Majaribio yanafanywa ili kuthibitisha nadharia zote mbili.
Nuru ina fotoni - chembe zisizo na uzito zisizo na uzito, zinazosafiri kwa kasi ya kilomita 300,000 / s na kuwa na mali ya wimbi. Mzunguko wa wimbi la mwanga huamua rangi yake. Kwa kuongeza, juu ya mzunguko wa oscillation, mfupi wavelength. Kila rangi ina mzunguko wake wa vibration na urefu wa wimbi. Mwangaza wa jua mweupe hutengenezwa kwa rangi nyingi zinazoweza kuonekana wakati unarudiwa kupitia prism ya kioo.
1. Mche hutengana na mwanga.
2. Nuru nyeupe ni ngumu.
Ukiangalia kwa makini upitiaji wa nuru prism ya pembe tatu, basi unaweza kuona kwamba mtengano wa mwanga mweupe huanza mara tu mwanga unapita kutoka hewa ndani ya kioo. Badala ya kioo, unaweza kutumia vifaa vingine ambavyo ni wazi kwa mwanga.
Inashangaza kwamba jaribio hili limehifadhiwa kwa karne nyingi, na mbinu yake bado inatumiwa katika maabara bila mabadiliko makubwa.
mtawanyiko (lat.) – kutawanyika, kutawanyika - kutawanyika
I. Majaribio ya Newton juu ya utawanyiko.
I. Newton alikuwa wa kwanza kuchunguza uzushi wa mtawanyiko wa mwanga na inachukuliwa kuwa mojawapo ya muhimu zaidi sifa za kisayansi. Haishangazi juu ya jiwe lake la kaburi, lililojengwa mnamo 1731 na kupambwa kwa sura za vijana ambao wameshikilia nembo zake mikononi mwao. uvumbuzi mkuu, mchoro mmoja ana mche, na maandishi kwenye mnara huo yana maneno haya: “Alichunguza tofauti ya miale ya mwanga na sifa mbalimbali zilizotokea wakati huohuo, ambazo hakuna mtu aliyeshuku hapo awali.” Taarifa ya mwisho si sahihi kabisa. Utawanyiko ulijulikana mapema, lakini haukusomwa kwa undani. Wakati akiboresha darubini, Newton aligundua kuwa picha inayotolewa na lenzi ilikuwa na rangi kwenye kingo. Kwa kuchunguza kingo zilizopakwa rangi kwa kinzani, Newton alifanya uvumbuzi wake katika uwanja wa macho.
Wigo unaoonekana
Wakati boriti nyeupe imeharibiwa katika prism, wigo huundwa ambapo mionzi urefu tofauti mawimbi ni refracted chini pembe tofauti. Rangi zilizojumuishwa katika wigo, yaani, rangi hizo ambazo zinaweza kuzalishwa na mawimbi ya mwanga wa urefu mmoja (au safu nyembamba sana), huitwa rangi za spectral. Rangi za msingi za spectral (kuwa na jina sahihi), pamoja na sifa za utoaji wa rangi hizi, zinawasilishwa kwenye meza:
Kila "rangi" katika wigo lazima ilinganishwe wimbi la mwanga urefu fulani
Wazo rahisi zaidi la wigo linaweza kupatikana kwa kuangalia upinde wa mvua. Mwanga mweupe, unaorudiwa katika matone ya maji, huunda upinde wa mvua, kwa kuwa una mionzi mingi ya rangi zote, na hupigwa tofauti: nyekundu ni dhaifu zaidi, bluu na violet ni nguvu zaidi. Wanaastronomia huchunguza mwonekano wa Jua, nyota, sayari, na kometi, kwa kuwa mengi yanaweza kujifunza kutokana na maonyesho hayo.
Nitrojeni" href="/text/category/azot/" rel="bookmark">nitrojeni. Mwangaza mwekundu na buluu huingiliana kwa njia tofauti na oksijeni. Kwa kuwa urefu wa mawimbi ya rangi ya samawati takriban inalingana na saizi ya atomi ya oksijeni na kwa sababu ya bluu hii. mwanga hutawanywa na oksijeni ndani pande tofauti, wakati mwanga mwekundu unapita kwa utulivu kwenye safu ya anga. Kwa kweli, mwanga wa violet hutawanyika hata zaidi katika anga, lakini jicho la mwanadamu ni nyeti sana kwake kuliko mwanga wa bluu. Matokeo yake ni kwamba jicho la mwanadamu linapata mwanga wa bluu uliotawanywa na oksijeni kutoka pande zote, ndiyo sababu anga inaonekana bluu kwetu.
Bila angahewa Duniani, Jua lingeonekana kwetu kama nyota nyeupe nyangavu na anga lingekuwa jeusi.
0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
Matukio yasiyo ya kawaida
https://pandia.ru/text/80/039/images/image008_21.jpg" alt=" Taa za Polar" align="left" width="140" height="217 src="> Auroras Tangu nyakati za zamani, watu wamevutiwa na picha kuu ya auroras na kujiuliza juu ya asili yao. Mojawapo ya kutajwa kwa kwanza kwa auroras hupatikana katika Aristotle. Katika "Meteorology" yake, iliyoandikwa miaka 2300 iliyopita, unaweza kusoma: "Wakati mwingine usiku wa wazi matukio mengi yanaonekana angani - mapungufu, mapungufu, rangi nyekundu ya damu ...
Inaonekana kuna moto unawaka."
Kwa nini boriti iliyo wazi hutiririka usiku?
Ni mwali gani mwembamba unaoenea kwenye anga?
Kama umeme bila mawingu ya kutisha
Kujitahidi kutoka ardhini hadi kileleni?
Inawezaje kuwa mpira ulioganda
Kulikuwa na moto katikati ya msimu wa baridi?
Aurora ni nini? Inaundwaje?
Jibu. Aurora ni mwanga wa mwanga unaotokana na mwingiliano wa chembe zinazochajiwa (elektroni na protoni) zinazoruka kutoka kwenye Jua na atomi na molekuli. angahewa ya dunia. Kuonekana kwa chembe hizi zilizochajiwa katika maeneo fulani ya angahewa na katika miinuko fulani ni matokeo ya mwingiliano. upepo wa jua Na shamba la sumaku Dunia.
Erosoli" href="/text/category/ayerozolmz/" rel="bookmark">mtawanyiko wa erosoli wa vumbi na unyevu, hizi ndizo chanzo kikuu cha mtengano. rangi ya jua(tofauti). Katika nafasi ya zenith, matukio ya mionzi ya jua kwenye vipengele vya aerosol ya hewa hutokea karibu na pembe ya kulia, safu yao kati ya macho ya mwangalizi na jua haina maana. Kadiri jua linavyoshuka hadi kwenye upeo wa macho, ndivyo unene wa safu huongezeka hewa ya anga na kiasi cha kusimamishwa kwa erosoli ndani yake. miale ya jua, jamaa na mwangalizi, kubadilisha angle ya matukio kwenye chembe zilizosimamishwa, na kisha kutawanyika kwa jua kunazingatiwa. Kwa hivyo, kama ilivyoelezwa hapo juu, mwanga wa jua una rangi saba za msingi. Kila rangi, kama wimbi la sumakuumeme, ina urefu na uwezo wake wa kutawanyika katika angahewa. Rangi ya msingi ya wigo hupangwa kwa utaratibu kwa kiwango, kutoka nyekundu hadi violet. Uwezo mdogo Rangi nyekundu inahusika na kutawanyika (na kwa hiyo kunyonya) katika anga. Kwa uzushi wa utawanyiko, rangi zote zinazofuata nyekundu kwa kiwango hutawanywa na vipengele vya kusimamishwa kwa erosoli na kufyonzwa nao. Mtazamaji huona rangi nyekundu tu. Hii ina maana kwamba zaidi ya safu ya hewa ya anga, juu ya wiani wa jambo lililosimamishwa, mionzi zaidi ya wigo itatawanyika na kufyonzwa. Maarufu jambo la asili: baada ya mlipuko wa nguvu wa volkano ya Krakatoa mnamo 1883, mnamo maeneo mbalimbali sayari, kwa miaka kadhaa, machweo ya jua nyekundu yasiyo ya kawaida yalionekana. Hii inaelezewa na kutolewa kwa nguvu kwa vumbi la volkeno kwenye angahewa wakati wa mlipuko huo.
Nadhani utafiti wangu hautaishia hapa. Bado nina maswali. Nataka kujua:
Nini kinatokea wakati mionzi ya mwanga inapita kupitia maji na ufumbuzi mbalimbali;
Jinsi mwanga unavyoakisiwa na kufyonzwa.
Baada ya kukamilisha kazi hii, nilisadikishwa na vitu vingi vya kushangaza na muhimu vilivyopo shughuli za vitendo inaweza kuhusisha uzushi wa kinzani mwanga. Ilikuwa ni hii ambayo iliniwezesha kuelewa kwa nini machweo ya jua ni nyekundu.
Fasihi
1., Fizikia. Kemia. 5-6 darasa Kitabu cha kiada. M.: Bustard, 2009, p.106
2. Matukio ya chuma ya Damask katika asili. M.: Elimu, 1974, 143 p.
3. “Ni nani anayetengeneza upinde wa mvua?” - Kvant 1988, No. 6, ukurasa wa 46.
4. Newton I. Mihadhara juu ya macho. Tarasov katika asili. - M.: Elimu, 1988
Rasilimali za mtandao:
1. http://potomy. ru/ Kwa nini anga ni bluu?
2. http://www. voprosy-kak-i-pochemu. ru Kwa nini anga ni bluu?
3. http://expirience. ru/kitengo/elimu/