|
|
Сложность света Занимательные опыты дома / Опыты по физике для детей
Когда в школе дело дойдет до раздела физики, который называется "Оптика", вы узнаете, что свет-это волновой процесс. Что такое волны (например, на воде), вы, конечно, хорошо знаете. Слышали, наверное, и об электромагнитных волнах: ведь кому не интересно было знать, откуда на экраны телевизоров или в репродукторы радиоприемников попадают теле- и радиопередачи. На вопрос: "Как это получается?" - вам отвечали очень коротко: "С помощью радиоволн" (или электромагнитных волн). Радиоволны передают с центральной телевизионной станции или радиостанции, их принимает телевизор или приемник. Значит, вам известно, что существуют электромагнитные волны. Свет - это тоже электромагнитные волны. Но длина световых волн гораздо меньше, чем длина радиоволн. А видимый нами белый цвет, такой простой на первый взгляд, на самом деле очень сложный. Он состоит из семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. И каждый из этих цветов имеет свою длину волны. Когда присутствуют все семь цветов, создается впечатление белого цвета. Иногда можно увидеть все эти цвета раздельно: либо на небе в виде радуги, либо у себя дома, где-нибудь на стене, когда яркий луч солнца, преломившись в крае зеркала, дает яркую, разноцветную полоску. Наблюдать такую полоску, или спектр, то есть белый луч, разложенный на свои составные цвета, можно несколькими способами. Например, если посмотреть против яркого источника света на долгоиграющую граммофонную пластинку, держа ее горизонтально и прижав к переносице. Новая грампластинка особенно хорошо способна создавать красивую "радужку". Световые волны, как и всякие колебания, могут при определенных условиях и складываться и вычитаться. Когда волны одинаковой длины складываются, происходит усиление света, а когда они вычитаются друг из друга, свет ослабляется или исчезает совсем. Сейчас мы с вами в этом убедимся. Для опыта нужно изготовить довольно простой прибор. Возьмите кусочек плотной черной бумаги и лезвием безопасной бритвы сделайте в ней прорезь длиной три сантиметра. Получилась очень узкая щель - это и есть наш прибор. Эта щель обладает свойством складывать и вычитать световые волны. Посмотрите через нее днем на небо. Вы увидите множество черных параллельных полосок, расположенных вдоль щели. Черные полоски - там, где света нет. В тех местах щели, где есть черная полоска, световые волны как бы "съели" друг друга. Точнее будет сказать, световые волны одинаковой длины вычлись друг из друга и свет в этом месте исчез: образовалась темнота - маленькая черная полоска. Теперь посмотрите через эту щель на более яркий источник света - на нить горящей электрической лампочки (щель поверните по возможности вдоль раскаленной нити). Кроме черных полосок, увидите по обе стороны нити лампочки множество радужных нитей. По мере удаления от яркой части, от середины, эти радужные нити становятся более тусклыми. Узкая щель обладает способностью, складывая и вычитая световые волны, еще и сортировать их по отдельным цветам (то есть по длинам волн). Проделывая эти опыты, регулируйте ширину щели. Она должна быть очень узкой, предельно узкой. Этого легко добиться, раздвигая в разные стороны края бумаги. Изучая "Оптику", вы познакомитесь более подробно с тем, что происходит в такой узкой щели, узнаете, почему она обладает способностью разлагать свет на его составные цвета. Тонкие пленки тоже обладают способностью разлагать свет на все цвета радуги. Здесь имеются в виду самые тонкие пленки, какие только можно встретить в природе или создать своими руками. Например, их образует мыльная вода при выдувании пузырей, пятна машинного масла на мокром асфальте и лужах, поверхность перламутровых раковин, состоящая из тончайших чешуек. Очень красивы пленки, получающиеся при растекании капли лака для ногтей по поверхности воды. Налейте в тарелку чистую воду и капните туда каплю лака: она растечется тонким слоем по воде. Сделайте из проволоки колечко (диаметром около шести - восьми сантиметров) и, для удобства, ручку. Подденьте кольцом пленку лака и, слегка наклоняя его, снимите пленку. Она будет играть всеми цветами радуги, напоминая крылья стрекозы. Такая пленка может храниться довольно долго. Луч белого света, попадая на тонкую пленку или чешуйку, частично отражается от нее, а частично проходит вглубь и отражается от ее внутренней поверхности. Оба эти отражения попадают к нам в глаза. Ясно, что оба отраженных луча немного отличаются друг от друга: они прошли разные пути. Разница в пути, как вы догадались, примерно равна двойной толщине пленки. Когда имеешь дело с такими маленькими величинами, как длины световых волн, толщина даже самой тонкой пленки все равно оказывается огромной и разность хода у отраженных лучей получается большой. Что же происходит с этими двумя отраженными лучами? Они складываются, вернее, складываются их волны и попадают в наши глаза уже не в виде белого луча, а луча какого-то цвета. Цвет зависит от того, какова толщина пленки (какая получилась разность хода)"и от того, под каким углом мы смотрим на эту пленку. Вот и получается, что вся поверхность пленки переливается разными цветами радуги. Существует еще один способ получения радуги - с помощью призмы, трехгранной прозрачной призмы. Идеальным прибором для этого опыта могла бы, конечно, служить стеклянная призма. Но вряд ли у вас дома найдется что-либо похожее на нее. Прозрачную трехгранную призму можно изготовить и из куска плексигласа, обработав его соответствующими инструментами, а затем отшлифовав его поверхности. Но вряд ли это всем по силам, поэтому выберем другой путь: изготовим прозрачную трехгранную призму из простого материала - воды. Возьмите маленькое, дешевое зеркальце, можно круглое. Положите его на дно небольшого тазика. Налейте туда воду и наклоните его, подложив под него что-нибудь. Поверхность воды в тазике должна образовать с зеркалом угол примерно в 25° (см. рисунок). Теперь нужно позаботиться об источнике света. Опыт лучше всего делать вечером, в темноте, чтобы радуга, которая у вас получится, была хорошо видна.
В качестве источника света используйте, например, фонарь для фотографических работ, заменив красный светофильтр картонкой и сделав в ней прорезь длиной немного уже картонки и шириной один сантиметр. Важно только, чтобы прорезь не была на уровне нити лампочки. Если у вас такого фонаря нет, можно воспользоваться и настольной лампой с абажуром, который не пропускает свет вверх. Результаты опытов будут несколько отличаться друг от друга, поэтому описываем их отдельно. В случае, когда вы пользуетесь фонарем, направьте свет щели на зеркальце, находящееся в воде, с той стороны, где зеркальце погружено глубже (см. рисунок). Если вы теперь будете смотреть сверху на зеркальце, то увидите радужную полоску с яркими цветами спектра. Свет от щели прошел через воду, преломился в ней, попал на зеркальце, отразился от него и вышел из воды пучком цветных лучей. Как раньше говорилось, свет, попадая в другую неоднородную среду, преломляется в ней. Но поскольку свет состоит из разных цветов, а каждый цветной луч преломляется по- своему, по-разному, то в результате из такой трехгранной призмы (неважно, стеклянная она или водяная, как в нашем опыте) свет выходит разложенным на все цвета радуги. Если опыт проходит с настольной лампой, тогда щели нет, сама лампочка должна создавать радужный зайчик. Держите лампу на расстоянии примерно одного метра от зеркальца. Обратите внимание, чтобы потолок лампой не освещался, был в тени. Радужное отражение от зеркальца появится на затененном потолке. Двигая лампу, можно добиться на потолке, как на экране, появления красивого спектра. При других углах между зеркальцем и поверхностью воды радуга может появиться не на потолке, а на стене. Если стена покрыта обоями, нужно на то место, куда попала радуга, повесить лист белой бумаги. Этот опыт можно успешно провести и днем, используя, если у вас солнечная сторона, лучи солнца. В комнате надо создать темноту, завесив окна. В одном из окон оставьте щель для солнечных лучей. У каждого из вас условия могут быть разные, поэтому вам самим надо подумать, как в этих условиях проделать опыт. Автор: Рабиза Ф.В.
Интересный опыт по физике: Стробоскоп Интересный опыт по химии: Самодельный пластилин
сборники В помощь радиолюбителю журналы Химия и жизнь (годовые архивы) книга Электронно-лучевой осциллограф. Соболевский А.Г., 1956 справочник Соответствие моделей и шасси телевизоров
|
Смотрите другие статьи раздела