Бородин Виталиј, Максимов Станислав
Уште од раното детство ни се познати неверојатните својства на меурот од сапуница. И децата секогаш со интерес гледаат како меур од сапуница лебди во воздухот, треперејќи од сите бои на виножитото! А возрасните, понекогаш, не сакаат да се расположат и уште еднаш да се втурнат во спокојната игра на детето. А меурчињата од сапуница можат да бидат вистинска уметност и предмет на научно истражување. Штошто се случува со растворот за сапун кога тој произведува меур? Каково бабл театарот и на атракции дуваат такви огромни меурчиња и можеме ли да го направиме тоа? ЗоштоМеурчињата од сапуница треперат со сите бои на виножитото? Решивме дека можеме да го направиме тоа сфати, објаснифизичка природа на меур од сапуница и ќе можеме да дуваме голем меур од сапуница.
Преземи:
Преглед:
Општинска образовна институција
„Средно училиште во Краснојарск бр. 2“
Општинскиот округ Жирновски, регионот Волгоград
Истражувачка работа.
Што, како и зошто - ќе разберам и објаснам.
Меур од сапуница.
Максимов Стас, 16 години, 11 одделение
Надзорник : Пенковска Татјана Викторовна,
Наставник по физика и компјутерски науки, Општинска образовна установа „КСОШ бр.2“
2013 година
- Релевантност и цели на истражувачката работа.
- Површински напон.
- Интерференција на светлина во тенки филмови.
- Резултати од истражувањето.
1. Релевантност на темата:
Види, мојот меур е поголем од твојот!!
А мојата е поубава, гледаш како трепери од сите бои на виножитото!!!
Уште од раното детство ни се познати неверојатните својства на меурот од сапуница. И децата секогаш со интерес гледаат како меур од сапуница лебди во воздухот, треперејќи од сите бои на виножитото! А возрасните, понекогаш, не сакаат да се расположат и уште еднаш да се втурнат во спокојната игра на детето.
А меурчињата од сапуница можат да бидат вистинска уметност и предмет на научно истражување.Што што се случува со растворот за сапун кога тој произведува меур?Како во бабл театарот и на атракции дуваат такви огромни меурчиња и можеме ли да го направиме тоа?Зошто Меурчињата од сапуница треперат со сите бои на виножитото? Решивме дека можеме да го направиме тоаразбере, објасни физичка природа на меур од сапуница и ќе можеме да дуваме голем меур од сапуница
Цел на истражувачката работа:
- Проучете ја физичката природа на меурот од сапуница, истражете го феноменот на пречки на тенки филмови, површинскиот напон во течностите.
- Демонстрација на неверојатните својства на меур од сапуница и неверојатно интересни експерименти со меурчиња од сапуница.
Предмет на проучување: Меур од сапуница
Истражувачка хипотеза: 1. Меурот постои затоа што површината на водата има напнатост, што дава еластичност. 2. Боењето со виножито на меур од сапуница се јавува како резултат на мешање на светлината што се рефлектира од две површини на филмот.
2. Површинска напнатост.
Меур од сапуница е тенок филм од вода со сапуница што формира сфера со блескава површина. Филмот со меурчиња се состои од тенок слој на вода сместена помеѓу два слоја сапун, кои ја штитат водата од брзо испарување. Меурот постои затоа што површината на водата има напнатост, што дава еластичност.
Размислете како површинскиот напон на течноста создава меур од сапуница.
Силите како што се гравитацијата, еластичноста и триењето се очигледни; директно ги доживуваме секој ден. Но, во светот на секојдневните феномени околу нас дејствува друга сила, на која обично не обрнуваме внимание. Оваа сила е релативно мала, но не можеме да истуриме вода во чаша, не можеме да направиме ништо со која било течност без да ги спроведеме силите за кои сега ќе разговараме. Ова е силата на површинскиот напон.
Сила на површинска напнатосте сила предизвикана од меѓусебното привлекување на течните молекули, насочени тангенцијално на неговата површина.
Дејството на силите на површинскиот напон води до фактот дека течноста во рамнотежа има минимална можна површина. Кога течноста доаѓа во контакт со други тела, течноста има површина што одговара на минимумот од нејзината површинска енергија.
Постојат многу различни методи за одредување на површинскиот напон: методот на пад, методот на жичана рамка, методот на прстен, методот на капиларни бранови итн. Особено, сапунскиот филм е одличен предмет за проучување на површинскиот напон. Гравитацијата практично не игра никаква улога овде, бидејќи сапунските филмови се исклучително тенки и нивната маса е сосема занемарлива. Затоа, главната улога ја играат силите на површинскиот напон.
Зошто филмот мора да биде сапуница? Се работи за структурата на сапунскиот филм. Сапунот е богат со таканаречените сурфактанти, чии краеви на долгите молекули имаат различни односи со водата: едниот крај доброволно се спојува со молекула на вода, другиот е рамнодушен кон водата. Затоа, сапунскиот филм има сложена структура: сапунскиот раствор што го формира е, како да е, „зајакнат“ со палисада од уредно лоцирани молекули на сурфактантот што е дел од сапунот.
Да замислиме дека од една или друга причина површината на течноста се зголемува (се протега). Тоа значи дека одреден број на молекули се движат од најголемиот дел од течноста кон површинскиот слој. За да го направите ова, како што штотуку видовме, неопходно е да се потроши надворешна работа. Со други зборови, зголемувањето на површината на течноста е придружено со негативна работа. Напротив, кога површината се собира, се работи позитивна работа. dA= -G*dS
Знакот минус покажува дека зголемувањето на површината (dS > 0) е придружено со негативна работа. Но, работата е завршена поради промена на површинската енергија dA = -dF, тогаш коефициентот на површинскиот напон е G = F/S.
Овој коефициент е главната количина што ги карактеризира својствата на течната површина.
Ова е особено јасно од експериментите со тенки слоеви на течност.
1. Со должина на жица од 5 cm, силата на површинскиот напон, како што е прикажано со динамометарот, е околу 0,0070 N; па оттука G=0,004/2*0,05=0,04 N/m
Коефициенти на површински напон на некои течности:
Течност Површински напон, N/M
Вода 0,0725
Раствор за сапун во вода 0,040
Алкохол 0,022
Етер 0,017
Меркур 0,470
2. Следниот едноставен експеримент дополнително ја објаснува суштината на силите на површинскиот напон.
Опишаното искуство покажува дека силите на површинскиот напон се јавуваат како резултат на желбата на течноста да ја намали својата површина.Треба да се напомене дека способноста да се формираат такви филмови е поврзана не само со вредноста на коефициентот на површинскиот напон, туку и со обликот на молекулите. Растворот за сапун, на пример, има коефициент на површински напон кој е два или три пати помал од оној на чистата вода, што, сепак, не формира стабилни филмови. И така, силата на површинскиот напон и хемискиот состав на овој филм ни овозможува да дуваме меурчиња од сапуница.
Да се вратиме на меурчиња од сапуница. Веројатно секој имал можност не само да ги набљудува овие неверојатно убави креации, туку и да ги пушти. Тие се сферични во форма и можат слободно да лебдат во воздухот долго време. Притисокот во меурот е поголем од атмосферскиот притисок. Прекумерниот притисок се должи на фактот дека сапунскиот филм, обидувајќи се дополнително да ја намали својата површина, го компресира воздухот во меурот, а колку е помал неговиот радиус, толку е поголем вишокот притисок во меурот.
„Меур од сапуница што лебди во воздухот се пали со сите нијанси на бои својствени за околните предмети. Меур од сапуница е можеби најпрекрасното чудо на природата!“ (Марк Твен)
Бојата на виножитото на меурчињата од сапуница може да се објасни врз основа на мешањето на светлината на тенки филмови.
3. Лесни пречки во тенки филмови
Во природата, често може да се забележи боење со виножито на тенки филмови (маслени филмови на вода, меурчиња од сапуница, оксидни филмови на метали), кои произлегуваат од мешањето на светлината рефлектирана од две филмски површини.
Интерференција на светлина- прераспределба на интензитетот на светлината како резултат на суперпозиција на неколку кохерентни светлосни бранови. Овој феномен е придружен со наизменични максимални и минимуми на интензитет во просторот.
Нека рамномерен монохроматски бран падне на рамно-паралелен проѕирен филм со индекс на прекршување n и дебелина d под агол i (за едноставност, да разгледаме еден зрак). На површината на филмот во точката О, зракот ќе се подели на два дела: делумно ќе се рефлектира од горната површина на филмот, а делумно ќе се прекрши. Прекршениот зрак, откако ја достигна точката C, делумно ќе се прекрши во воздухот (n0 = 1), а делумно ќе се рефлектира и ќе оди до точката Б. Овде повторно ќе биде делумно рефлектирана и прекршена, излегувајќи во воздухот под агол i. Зраците 1 и 2 што произлегуваат од филмот се кохерентни. Ако на нивниот пат е поставена конвергирачка леќа, тие ќе се спојат во една од точките P на фокусната рамнина на леќата. Како резултат на тоа, се појавува шема на пречки, која се определува со разликата во оптичката патека помеѓу пречките зраци.
Земајќи го предвид законот за прекршување sini = nsin r за овој случај, добиваме:∆ = k * λ - максимална интерференција ∆ = (2к+1) *λ / 2 – минимална интерференцијаодносно, ако разликата во патеката на светлосниот зрак содржи цел број на бранови должини, тогаш се забележува максимум пречки и токму на овие места се појавува светла обоена шема на пречки на меурот од сапуница. Бидејќи водата со сапуница во меурот тече надолу под влијание на гравитацијата, дебелината на филмот се менува, затоа, шемата за пречки во боја се движи по површината на меурот од сапуница.
Интерференцијата, како што е познато, се забележува само ако двојно поголемата дебелина на филмот е помала од брановата должина на инцидентот. Затоа, при слабо осветлување или прилично густа површинска фолија на меурот од сапуница, не се забележуваат пречки и меурот од сапуница нема да биде обоен.
4. Резултати од истражувањето.
И така, да извлечеме некои заклучоци. Нашите хипотези беа потврдени. Навистина:
1. Сапунскиот филм е одличен предмет за проучување на површинскиот напон.
2. Постои меур од сапуница затоа што површината на растворот од сапуница има напнатост, што дава еластичност.
2. Бојата на виножитото на меурчињата од сапуница може да се објасни врз основа на мешањето на светлината на тенки фолии.
Навистина, магичната игра на боите на површината на најтенките сапунски фолии му дава на физичарот можност да ја измери должината на светлосните бранови, а проучувањето на напнатоста на овие деликатни филмови помага да се проучат законите на дејствување.Јас сили меѓу честичките - оние кохезивни сили, во отсуство на кои ништо не би постоело на светот освен најдобрата прашина.
“ „Дувај меур од сапуница“, напиша големиот англиски научник Келвин, „и погледни го: можеш да го проучуваш цел живот, без да престанеш да учиш лекции по физика од него“.
Извонредно интересни експерименти со меурчиња од сапуница.
Можете ли да дувате меурчиња од сапуница? Не е толку едноставно како што изгледа. И ми се чинеше дека тука не е потребна никаква вештина, додека во пракса не се уверив дека способноста да дуваш големи и убави меурчиња е еден вид уметност што бара обука.
(Демонстрација на експерименти со меурчиња од сапуница).
Литература.
- Асламазов Л. Г., Варламов А. А., Неверојатна физика, М.: Наука, 1988 година
- Gendenshtein L. E., Физика 11-то одделение, M. Mnemosyne, 2009 година
- Касјанов В.А., Физика 11-то одделение - М.: Бустард, 2002 година
- Мјакишев Г. Ја., Физика 11-то одделение, М.: Образование, 2004 г.
- Шчербакова Ју.В., Забавна физика на часови и воннаставни активности, М.: Глобус, 2010 г.
- Интернет ресурси:
Површински напон,
Меур од сапуница беше во воздухот...
Апликација.
Рецепти за раствор од меурчиња од сапуница.
За да добиете силни меурчиња од сапуница, нудиме неколку различни рецепти.
600 гр вода + 200 гр течен детергент за миење садови + 100 гр глицерин
600 гр топла дестилирана вода + 300 гр глицерин + 50 гр детергент во прав + 20 капки амонијак. (Растворот треба да отстои неколку дена, потоа да се филтрира и да се стави во фрижидер 12 часа пред употреба).
300гр вода + 300гр течен сапун за миење садови + 2ч. лажици шеќер.
4-ти. Растворете ги лажиците струготини од сапун во 400 гр топла вода (подобро е тоа да го направите на оган). Оставете да отстои една недела. По ова додадете 2 часа. лажици шеќер.
За 200 гр. детергент за миење садови 600 мл. вода, 100 мл. глицерин
Течен сапун или шампон (по можност за деца) – 0,5 чаши. Вода - 1,5 чаши. Шеќер - 2 лажички. Боја за храна - капка
За почеток, подгответе сад за течност со волумен од околу 1 литар. Истурете во топла вода. Земете шише Fairy (течност за миење садови) и додадете 50-60 грама Fairy во топла вода. Нежно и полека измешајте го добиениот раствор за да не се создаде пена. Додадете 30-40 грама обичен глицерин, кој може да се купи во која било аптека и повторно нежно промешајте. Добиениот раствор веќе може да се користи за дување на големи меурчиња од сапуница.
Добар совет! Запомнете дека растворот не треба да биде премногу пенлив. Ако добиете многу пена на површината на растворот, само отстранете ја со рака или издувате ја!
Алатки
Покрај растворот за сапун, можеби ќе ви требаат:
Сламка со меурчиња (направете неколку исечоци во сламката за коктел и свиткајте ги на страните за да формирате „цвет“)
Прстени за дување меурчиња со различни дијаметри и форми
Механички или електричен вентилатор за меурчиња.
Волнени белезници или ракавици
Меки ќебе (или тепих)
Сапун и масла
Мазна метална плоча
Неколку жичени рамки и рамки во форма на различни геометриски форми
Инка
Камера
Еве неколку забавни експерименти со меурчиња.
Експериментите мора да се изведуваат полека, внимателно, смирено. Осветлувањето мора да биде светло: инаку меурчињата нема да ги покажат своите виножито нијанси!
1 . Земете една чаша, измешајте течен сапун со вода (1 лажица вода и 3 лажици течен сапун). Потопете ја јамката во смесата. Што гледаме кога ќе ја извадиме јамката? Полека дуваме во јамката. Што се случува? Течниот сапун може да се истегне во многу тенок филм. Таа останува во јамката. Издуваме воздух, филмот го обвива и излегувамеур.
2 . Препорачливо е растворот за меурчиња од сапуница да се стави во фрижидер неколку часа пред употреба.
Навлажнете ја работната површина. (Површината е мазна: стакло, челик, пластика или пластична чинија.) Потопете слама во растворот за сапуница, издувате меур и внимателно ставете го на стаклото - ќе функциониракупола.
Добро натопете ја сламата во растворот за сапун, внимателно прободете ја првата купола и дувајте во сламата - внатре ќе се формира помала купола. (повторете 3 пати) Секоја нова купола не треба да ја допира претходната.
Резултат. Секој следен меур се одвива во центарот на претходниот и води до негово зголемување.
3 . Скокање меурчиња од сапуница.
Земете волнен предмет (шал, течност со меурчиња (ладена во фрижидер), сламка за коктел, лопатка за пинг-понг).
Завиткајте го рекетот во шал. Издувајте ја топката и обидете се да ја спуштите на рекетот. Нежно обидете се да ја натерате топката да отскокне. Резултат: меур од сапуница, без промена на формата или пукање, нежно паѓа на рекетот, па дури и отскокнува!
4 . Овој експеримент можете да го спроведете во студен зимски ден, можете да ја однесете оваа топка на „волнена чинија“ надвор. Ќе замрзне и ќе изгледакако играчка за елка.
Интересно е да се набљудува меурот кога од топла соба влегува во ладна: тој очигледно се намалува во волуменот и, напротив, отекува кога од ладна просторија преминува во топла. Причината лежи, се разбира, во компресија и проширување на воздухот содржан во меурот. Ако, на пример, во ладно време на -15 ° C, волуменот на меурот е 1000 кубни метри. cm и доаѓа од студот во просторија каде што температурата е +15 ° C, тогаш треба да се зголеми во волумен за околу 1000 * 30 * 1/273 = околу 110 кубни метри. цм.
5 . Цртање со меурчиња од сапуница.
Ајде да направиме раствор (5 лажици гуаче + 1 лажица сапун + 1 лажичка вода). Натопете туба во смесата и дувајте за да создадете меурчиња од сапуница. Земете лист хартија и нежно допирајте ги меурчињата со него, како да ги префрлате на хартијата. Резултатите се неверојатни.
Меур од сапуница околу цвет. Истурете доволно раствор од сапун во чинија или послужавник, така што дното на плочата е покриено со слој од 2 - 3 mm; Во средината се става цвет или вазна и се покрива со стаклена инка. Потоа, полека кревајќи ја инката, тие дуваат во нејзината тесна цевка - се формира меур од сапуница; кога овој меур ќе достигне доволна големина, навалете ја инката, ослободувајќи го меурот од под неа. Тогаш цветот ќе лежи под проѕирна полукружна капа направена од сапун филм, треперејќи со сите бои на виножитото. Наместо цвет, можете да земете фигурина, крунисувајќи ја главата со меур од сапуница. За да го направите ова, мора прво да испуштите малку раствор на главата на фигурината, а потоа, кога големиот меур веќе е издуван, прободете го и издувате мал внатре во неа.
- Цилиндар помеѓу два жичани прстени се формира сапун филм. За да го направите ова, обичен сферичен меур се спушта на долниот прстен, потоа навлажнет втор прстен се става на врвот на меурот и, подигајќи го нагоре, меурот се протега додека не стане цилиндричен. Интересно е што ако го подигнете горниот прстен на висина поголема од обемот на прстенот, цилиндерот ќе се стесни на едната половина, ќе се прошири во другата и потоа ќе се подели на два меурчиња.
Исто така, треба да се забележи дека вообичаените идеи за кревкоста на меурчињата од сапуница не се целосно точни: со правилно ракување, можно е да се зачува меур од сапуница цели децении. Англискиот физичар Девар (познат по својата работа за втечнување на воздухот) складирал меурчиња од сапуница во специјални шишиња, добро заштитени од прашина, сушење и воздушни удари; под такви услови успеал да зачува некои меурчиња месец или повеќе. Лоренс во Америка со години успеал да зачува меурчиња од сапуница под стаклена покривка.
За експерименти со меурчиња од сапуница на студ.
Треба да подготвите шампон или сапун разреден во снежна вода, во кој е додадена мала количина чист глицерин и пластична цевка од хемиско пенкало. Полесно е да се дуваат меурчиња во затворена, ладна просторија, бидејќи ветровите речиси секогаш дуваат надвор.Големите меурчиња лесно се дуваат со помош на пластична инка за истурање течности.
Кога полека се лади, меурот замрзнува на приближно -7°C. Коефициентот на површинскиот напон на сапунскиот раствор малку се зголемува кога се лади на 0°C, а со дополнително ладење под 0°C се намалува и станува еднаков на нула во моментот на замрзнување. Сферичниот филм нема да се собира, иако воздухот во меурот е компримиран. Теоретски, дијаметарот на меурот треба да се намали за време на ладењето до 0°C, но за толку мала количина што во пракса оваа промена е многу тешко да се одреди.
Излегува дека филмот не е кревок, бидејќи се чини дека треба да биде тенка кора од мраз. Ако дозволите кристализиран меур од сапуница да падне на подот, тој нема да се скрши или да се претвори во фрагменти што ѕвонат, како стаклена топка што се користи за украсување на новогодишна елка. На него ќе се појават вдлабнатини, а поединечните фрагменти ќе се извртуваат во цевки. Излегува дека филмот не е кршлив, покажува пластичност. Пластичноста на филмот се покажува како последица на неговата мала дебелина.
Ви претставуваме четири забавни експерименти со меурчиња од сапуница. Првите три експерименти треба да се изведат на температура од –15...–25°C, а последниот на –3...–7°C.
Искуство 1
Извадете ја теглата со раствор од сапун на екстремен студ и издувајте го меурот. Веднаш, на различни точки на површината се појавуваат мали кристали, кои брзо растат и на крајот се спојуваат. Штом меурот целосно ќе замрзне, ќе се формира вдлабнатина во нејзиниот горен дел, во близина на крајот на цевката.
Воздухот во меурот и обвивката од меурот се поладни во долниот дел, бидејќи има помалку оладена цевка на врвот на меурот. Кристализацијата се шири од дното кон врвот. Помалку оладениот и потенок (поради отекување на растворот) горниот дел од обвивката од меурот се наведнува под влијание на атмосферскиот притисок. Колку повеќе воздухот во меурот се лади, вдлабнатината станува поголема.
Искуство 2
Потопете го крајот на цевката во растворот за сапуница и потоа извадете го. На долниот крај на цевката ќе има колона од раствор висока околу 4 mm. Поставете го крајот на цевката на површината на вашата дланка. Колоната значително ќе се намали. Сега дувајте го меурот додека не се појави боја на виножито. Се покажа дека меурот има многу тенки ѕидови. Таквиот меур се однесува на чуден начин на студ: штом замрзне, веднаш пука. Така, никогаш не е можно да се добие замрзнат меур со многу тенки ѕидови.
Дебелината на ѕидот на меурот може да се смета за еднаква на дебелината на мономолекуларниот слој. Кристализацијата започнува во поединечни точки на површината на филмот. Молекулите на водата во овие точки мора да се доближат една до друга и да се распоредат по одреден редослед. Преуредувањето во распоредот на молекулите на водата и релативно густите филмови не доведуваат до нарушување на врските помеѓу молекулите на водата и сапунот, туку се уништуваат и најтенките фолии.
Искуство 3
Истурете еднакви количини раствор на сапун во две тегли. Додадете неколку капки чист глицерин на една. Сега дувајте два приближно еднакви меурчиња од овие раствори еден по друг и ставете ги на стаклена чинија. Замрзнувањето на меурот со глицерин се одвива малку поинаку од меурот од растворот за шампон: почетокот е одложен, а самото замрзнување е побавно. Ве молиме запомнете: замрзнат меур од раствор за шампон ќе остане на студ подолго од замрзнат меур со глицерин.
Ѕидовите на замрзнат меур од раствор за шампон се монолитна кристална структура. Меѓумолекуларните врски секаде се сосема исти и силни, додека во замрзнат меур од истиот раствор со глицерол, силните врски помеѓу молекулите на водата се ослабени. Покрај тоа, овие врски се нарушуваат со термичко движење на молекулите на глицерол, па кристалната решетка брзо се сублимира, што значи дека побрзо се урива.
Искуство 4
Во благ мраз, дувајте го меурот. Почекајте да пукне. Повторете го експериментот за да бидете сигурни дека меурчињата не се замрзнуваат, без разлика колку долго се изложени на студ. Сега подгответе ја снегулката. Разнесете меур и веднаш спуштете снегулка врз него. Веднаш ќе се лизне надолу до дното на меурот. На местото каде што застана снегулката ќе започне кристализација на филмот. Конечно, целиот меур ќе замрзне. Ако ставите меур на снегот, тој исто така ќе замрзне по некое време.
Меурчиња во благ мраз полека се ладат и во исто време стануваат суперладни. Снегулката е центар на кристализација. Истата појава се јавува и во снегот.
Уште неколку фантастични експерименти со меурчиња од сапуница:
- Што ќе ви треба:
Две тенки метални игли за плетење или две гранчиња;
Свилени нишки;
Жица;
Филтер хартија;
Раствор за сапун.
Земете две тенки игли за плетење или две дрвени гранчиња со дебелина од 4 мм и истегнете два свилени конци меѓу нивните краеви. Сега имате правоаголна рамка. Врзете уште една нишка на горниот стап за да можете да ја држите рамката за неа без да го допирате гранчето. Ставете ја оваа рамка во сад со вода со сапуница (добро е да додадете неколку капки глицерин во растворот). Ако полека ја кревате рамката, на неа ќе се формира тенок слој од сапун.
Можете да истегнете трета нишка помеѓу страничните конци без да ја влечете, а четвртата нишка врзете ја на средината на оваа трета нишка. Слободно ќе лежат на сапунскиот филм. Сега допрете го дното на филмот со парче филтер-хартија - помеѓу вкрстената нишка и долната гранка. Долниот дел од филмот ќе пукне, а горниот дел веднаш ќе ја повлече попречната нишка нагоре, во полукруг. Сега повлечете ја четвртата нишка: дупката во филмот ќе добие форма на двокрилна порта (означена со број на сликата) Ослободете ја конецот - повторно филмот ќе ја повлече попречната нишка во полукруг.
2 . Што ќе ви треба:
Жица;
Дебел, мазен стап;
Раствор за сапун.
На дебел, рамномерен стап, кружен во пресек, направете спирала од жица; земете уште едно парче жица, кое ќе биде оската на оваа спирала. Зашрафете ги краевите на спиралата на краевите на оската.
Ако сега го потопите овој жичен уред во раствор од сапун, ќе го опкружи убава фолија за завртки, излиена во сите бои на виножитото. Само садот со растворот за сапун треба да биде многу широк.
За погодност, можете да го подобрите овој уред, правејќи го уште подобар, за да можете да ги приближите и разделите спиралните вртења. Потоа можете да земете помала чаша, а искуството ќе изгледа поимпресивно. Нашата слика покажува како изгледа таков подобрен уред.
Што ќе се случи:
Филмот за сапуница ќе се протега помеѓу спиралата и оската во форма на убава завртка со блескаво светло, чие растојание помеѓу вртењата може да се направи поголемо или помало.
- Што ќе ви треба:
Два жичени прстени;
Раствор за сапун;
Цевка.
Побарајте пријател да ги држи жичаните прстени така што цилиндричниот меур од сапуница е во хоризонтална положба. Ако растојанието помеѓу прстените не надминува три пати повеќе од нивниот дијаметар, нашиот цилиндар ќе ја задржи својата форма во оваа позиција.
Ајде сега да вметнеме цевка во цилиндерот и да издуваме мала топка во неа; Ајде да го истресеме од цевката со лесен рафал. Ќе падне, без да пукне, на филмот на цилиндерот.
Нека вашиот пријател сега малку го навалува цилиндерот, како што е прикажано на нашата слика. И ќе видите дека малата топка се лизга внатре во цилиндерот. Се лизга потполно слободно, бидејќи во ниту една точка не го допира цилиндерот и секогаш има тенок слој воздух помеѓу филмовите на нашите два меурчиња!
Што ќе се случи:
Со тоа колку лесно малата топка се лизга внатре во цилиндерот, јасно е видливо дека нивните ѕидови не се допираат.
5. Што ќе ви треба:
Натриум олеат 20 g;
Дестилирана вода 0,75 l;
Глицерин 0,25 l;
Чисто стаклено шише со капацитет од 1 литар;
Жичен прстен; цевка.
Ако сакате да ги издувате најубавите меурчиња од сапуница, треба да купите олеинска сода (натриум олеат) од продавница што продава хемиски реагенси.
Следно, треба да земете чисто шише и да го наполните три четвртини со дестилирана вода. Потоа треба да истурете 1/40 од тежината на олеинска сода во водата; во рок од еден ден ќе се раствори во вода. Потоа треба да го наполните шишето до врвот со прочистен глицерин и темелно да ја протресете добиената смеса. Сега останува само добро да се затвори шишето и да се стави на темно место околу една недела. По ова, чистата течност мора да се истури во друг сад со помош на сифон и да се чува на ладно, темно место, цврсто затворено. Вака подготвеното решение може да се чува со години.
Никогаш не ја истурајте течноста што останала по експериментите назад во шишето со растворот!
Ние закачуваме меур од сапуница од жичен прстен добро натопен во растворот. Користејќи го прстот, отстранете ја капката што виси на неа одоздола. Сега ајде да вметнеме цевка во нашиот меур и да издуваме уште една топка во неа: таа ќе лежи во неа како јаболко во кошница. За да биде „јаболкото“ полесно и да не предизвика пукање на „корпата“, ајде подобро да ја истресеме цевката пред да ја ставиме во употреба - тогаш нема да има опасна капка раствор на нашето „јаболко“.
Што ќе се случи:
Мал меур од сапуница ќе лежи внатре во голем суспендиран на жичен прстен.
Неколкуте експерименти опишани погоре не следат толку сериозни цели. Ова е само интересна забава која само ќе не воведе во уметноста на дување меурчиња од сапуница. Англискиот физичар Чарлс Бојс, во својата книга „Меурчиња од сапуница“, детално опиша долга серија на различни експерименти со нив. Ги упатуваме заинтересираните на оваа одлична книга; ги опишавме само наједноставните експерименти.
Преглед:
За да користите прегледи на презентации, креирајте сметка на Google и најавете се:
Бензинот не се меша со вода. Затоа, кога, на пример, ќе падне во локва на патот, се шири по неговата површина и формира тенок филм. Овој филм има извонредно физичко својство - да создаде такви слики со виножито.
Зошто се случува ова?
Светлосните зраци кои удираат во бензинскиот филм се поделени: дел од зракот се рефлектира од површината на бензинскиот филм (границата помеѓу воздухот и бензинот), а дел поминува низ бензинскиот слој, стигнува до границата бензин-вода и се рефлектира од ова граница (друг дел оди подлабоко во вода, но за нашето прашање оваа компонента не е важна).
Како резултат на тоа, добиваме два рефлектирани зраци, а вториот од нив заостанува зад првиот на патот до нашето око, бидејќи мораше двапати да ја надмине дебелината на филмот. Овие два зраци се преклопуваат еден со друг, што резултира со прераспределба на нивната енергија во просторот. Добиените осцилации се или зајакнати или ослабени. Засилувањето се случува ако прекршениот бран 2 (види слика) заостанува зад рефлектираниот бран 1 за цел број бранови должини. Ако вториот бран заостанува зад првиот за половина бранова должина или непарен број полубранови, тогаш светлината ќе ослабне.
Овој феномен се нарекува во физиката мешање на светлината.
Зрак на црвена светлина што произлегува од точката Y е збир од два зраци:
дел од зракот 1 кој поминал низ филмот и дел од зракот 2,
рефлектирана од надворешната површина.
Должината на патеката XOY е повеќекратна од брановата должина на светлосниот инцидент на филмот,
затоа и двата греди се додаваат во фаза и се засилуваат.
Во овој случај, сини зраци за дадена дебелина на филмот
се собираат во антифаза бидејќи
Растојанието XOY не е пропорционално со брановата должина.
Резултатот е дека зраците се додаваат во антифаза
и се изгаснати: сината боја не се рефлектира од филмот.
За да се појави феноменот на интерференција, два рефлектирани зраци мора да бидат синхрони, конзистентни, односно нивните бранови должини да бидат исти, а фазното поместување да биде константно (физичарите таквите бранови ги нарекуваат кохерентни). Конвенционалните извори на светлина не се кохерентни бидејќи се состојат од голем број атомски емитери кои работат независно и неконзистентно.Брановите што се рефлектираат од надворешната и внатрешната површина на тенок филм се кохерентни бидејќи се дел од истиот извор на светлина.зрак.
Ако светлосните зраци имаат иста бранова должина, односно тие се еднобојни (таков извор на светлина се нарекува монохроматски), тогаш шемата на пречки би изгледала како алтернација на светлосни и црни ленти (максимални и минимум на пречки, соодветно). Но, сончевите зраци се бели, тие содржат бранови од целиот видлив спектар. Затоа, сликата што се добива на бензински филм од сончева светлина е повеќебојна, виножито боја.
Факт е дека разликата во патеката на зраците што се рефлектираат од филмот зависи од нејзината дебелина. При одредена дебелина, максималната состојба ќе биде задоволена за одредена бранова должина, а филмот во рефлектираната светлина ќе добие боја што одговара на оваа бранова должина. Ако филмот има променлива дебелина, а тоа е токму случајот со бензинската фолија на вода, тогаш рабовите на пречки добиваат боја на виножито, бидејќи во различни делови од филмот максималната состојба е задоволена за различни бранови должини.
Сепак, ова не значи дека е невозможно да се набљудуваат пречки на филм со униформа дебелина: на крајот на краиштата, ефектот на пречки се одредува не само од дебелината на филмот, туку и од други фактори, на пример, аголот на инциденцата на светлосниот зрак, индексот на рефракција на филмот.
Феноменот на пречки на светлината може да се забележи само во тенки филмови, чија дебелина е споредлива со брановата должина на светлината што паѓа на нив (но нужно поголема од неа). На крајот на краиштата, светлината е збир на зрачења со различни бранови должини. При минување низ дебел филм, разликите во преминувањето на зраците ќе бидат многу различни, а рефлектираните зраци нема да бидат кохерентни. Тоа е, се разбира, некои бранови ќе бидат во фаза, а некои ќе бидат надвор од фаза, но ќе има многу понекохерентни бранови, а шемата на пречки едноставно ќе биде „извалкана“. Сепак, пречки може да се забележат во дебели филмови; за ова, изворот на светлина мора да биде монохроматски.
Светлосни пречки може да се забележат не само на бензинските филмови на вода.
За време на излевањето на нафта во морето, површината на водата е покриена со дамки од виножито - но само во случаи кога маслениот слој е тенок, дебел не повеќе од еден микрон, односно обемот на катастрофата е релативно мал.
Пречки предизвикува iridescence на површината на CD-а.
Ириденцијата на меурчињата од сапуница е исто така резултат на пречки. Дебелината на ѕидот на меурот од сапуница е малку поголема од брановата должина на видливиот спектар. Како што се намалува дебелината на ѕидот, меурот постепено ја менува бојата. На дебелина од 230 nm станува портокалова, на 200 nm станува зелена, а на 170 nm станува сина. Дебелината на филмот варира нерамномерно, така што има дамчест изглед. Кога, поради испарувањето на водата, дебелината на ѕидот на меурот од сапуница станува помала од брановата должина на видливата светлина, меурот престанува да трепка со боите на виножитото и станува речиси невидлив пред да пукне - ова се случува кога дебелината на ѕидот е приближно 20 -30 nm.
Y. Гегузин
Извадок од книгата: Geguzin Ya. E. Bubbles. - Долгопрудни: Издавачка куќа „Интелект“, 2014 година.
Наука и живот // Илустрации
Дијаграм кој ја објаснува појавата на црни дамки во боја на тенок филм.
Секогаш кога луѓето размислуваат за меурчиња од сапуница, разговорот секогаш се појавува за нивната боја, или, поточно, за нивните бои или, уште попрецизно, за нивните бои. Така, С. Ја. Маршак во своите песни се восхитува на боите на меурот:
Гори како опашка од паун
Кои бои не ги содржи?
Јоргован, црвена, сина,
Зелена, жолта боја.
И уште малку:
Светла на отворен простор
Се игра лесна топка.
Тогаш морето станува сино во него,
Во него гори оган.
На задоволствата на Маршак, можеби, секој од нас може да додаде свое, можеби изразено не во поезија, туку во проза.
Која е причината за појавата на боите на меурчиња од сапуница?
Прво, многу кратка историја на проблемот. Физиката од 18 век пренела во 19 век контрадикторни идеи за природата на светлината. Идеите за „корпускуларната“ светлина - проток на хипотетички честички - трупови се вратија на Њутн. Њутн верувал дека кога честичките ја погодуваат мрежницата на окото, тие го возбудуваат чувството на светлина: малите трупови создаваат впечаток на виолетова, а поголемите трупови создаваат впечаток на црвено. Овие идеи, додека објаснуваа некои обрасци на ширење на светлината, оставија без никакво објаснување многу феномени, меѓу кои беше и мешањето на светлината.
Идеите за брановата природа на светлината се вратија на Грималди, Хук и Хајгенс. Италијанскиот физичар Франческо Грималди, помлад современик на Њутн, го споредил ширењето на светлината со ширењето на брановите на водата.
Се потсетивме на пресвртот меѓу 18 и 19 век токму затоа што во тоа време живеел еден од најголемите физичари, Томас Јанг, кој со своето истражување ги потврди брановите концепти на светлината, објаснувајќи ги, особено, сите видови манифестации на интерференција. И самиот термин „мешање“ првпат беше воведен во науката од Јунг.
Тој беше човек со неспоредлив повеќеслоен талент и безгранична палета на креативни интереси. Но, можеби, неговите најзначајни достигнувања се поврзани со развојот на идеи за брановата природа на светлината и, особено, за природата на феноменот на пречки и боите на тенки филмови. Францускиот физичар Доменик Араго напишал за Томас Јанг: „Највредното откритие на д-р Јанг, кое е предодредено да го овековечи неговото име засекогаш, беше инспирирано од предмет кој се чинеше дека е многу безначаен: тие многу светли и лесни меурчиња од сапунска пена. кои, едвај бегајќи од сламката на ученикот, стануваат играчка на најнезабележливите движења на воздухот“.
Откако им оддадовме почит на поезијата, задоволството и историјата, да се свртиме кон физиката и да зборуваме за „оптиката на меурот од сапуница“. Читателот знае дека ширењето на светлината е процес на бранови и дека монохроматскиот бран што се шири има одредена бранова должина λ0. Исто така, познато е дека светлосниот зрак се рефлектира од интерфејсот помеѓу два медиума, и поминувајќи низ оваа граница, тој се прекршува. Исто така, познато е дека таканаречената бела боја е мешавина од повеќебојни монохроматски зраци - од црвена до виолетова. Брановата должина на црвениот зрак е подолга од виолетовиот зрак. И конечно, познато е дека при преминот од празнина во супстанцијата на филмот, брановата должина λ0 се менува и станува еднаква на λw. Количеството n = λ0/λв се нарекува индекс на прекршување.
Сега да насочиме монохроматска светлина, бранова должина λ0, под одреден агол i на површината на тенок филм со дебелина h. Еве што ќе се случи: зрак светлина делумно ќе се рефлектира од површината на филмот, а делумно, прекршен под агол r, ќе влезе во неговиот волумен. Истото ќе се случи и на долната површина на филмот: рефракција и рефлексија. Рефлектираниот зрак ќе се врати на горната површина, ќе се рефлектира и прекршува, а дел од него ќе излезе од филмот, каде што ќе се сретне со еден од зраците на примарниот зрак. Ова ќе се случи во точката C. Оваа точка е главно од интерес за нас.
Во точката C се среќаваат два зраци, генерирани од истиот извор, но патуваат по различни патеки. За таквите зраци се вели дека се „кохерентни“. Нивната карактеристична карактеристика е тоа што фазната разлика помеѓу нивните осцилации останува непроменета. Природата на интеракцијата на овие зраци во точката C е одредена од разликата во патеките што ги поминале пред да пристигнат во оваа точка. Оваа разлика во патеката се нарекува оптичка разлика на патека ∆. Од многу едноставна пресметка и дефиниција n = sin i/ sin r произлегува дека
∆ = 2hn cos r.
Дојдовме до најзначајното достигнување на Томас Јанг. Тој привлече внимание на фактот дека ако условот ∆ = kλ0/2 (k е цел број), може да се случат два значително различни ефекти: ако k е парен број, брановите меѓусебно ќе се зајакнат, а ако е непарен, ќе ослабат, поточно ќе се изгаснат.
Моќта на основната идеја на механизмот за пречки според Јунг е неверојатна, што многу природно го објаснува неверојатниот експериментален факт: светлината, кога се комбинира со светлината, предизвикува темнина! Можеби на некои читатели им се чини дека има нешто незадоволително во добиениот резултат, бидејќи појавата на темнината значи исчезнување на енергијата, а тоа секако не треба да се случи. Всушност, тоа не значи, бидејќи енергијата не исчезнува за време на процесот на пречки, таа се редистрибуира, акумулирајќи се таму каде што два греди се зајакнуваат еден со друг.
Врз основа на формулата што го дефинира ∆, можеме да разбереме многу за она што е наречено „оптика на меурчиња од сапуница“. Во формулата, за дадена вредност од n, се комбинираат брановата должина на светлината λ0, дебелината на филмот h и аголот r, а со тоа и аголот на инциденца на зракот на филмот i. Да претпоставиме дека зрак од бела светлина паѓа на површината на меур формиран од филм со постојана дебелина, а зракот наидува на различни делови од површината на меурот под различни агли. Тоа значи дека во услови во кои рефлектираниот зрак е засилен, ќе паѓаат зраци со различни бранови должини и различни делови од меурот ќе светат со различни бои на виножитото: виолетова, црвена, сина, зелена, жолта. Ова може да се случи и поради друга причина: различни делови од филмот со меурчиња ја менуваат својата дебелина со текот на времето (сега h се менува), и затоа „или морето станува сино во него, или има оган во него“. Ако внимателно погледнете во меур од сапуница, јасно можете да видите текови на течност што ја менуваат својата боја.
По огромен број претходници, можеме да спроведеме експеримент за мешање во сапунските филмови под услови блиски до оние во кои се наоѓаат различни делови од филмот за меурчиња од сапуница. Факт е дека во меурот од сапуница секогаш има области во кои, под влијание на гравитацијата, течноста се движи надолу и, според тоа, дебелината на филмот се менува, а со тоа и нејзината боја се менува.
Ова е искуството. Рамниот филм на рамката е поставен вертикално. Со текот на времето, добива форма на клин: потенок на врвот, подебел на дното. Неговата боја е шарена, разнобојна, се менува со текот на времето. Се чини дека лебди заедно со протокот на течност.
За да ја завршите приказната за оптиката на меурот од сапуница, неопходно е да се зборува за црни ленти и дамки во бојата на меурот. Тие се особено јасно видливи кога на меурот му остануваат само уште неколку моменти за живот.
Ајде да се обидеме да ја разбереме физичката причина за појавата на црни дамки, сеќавајќи се дека, додека разговаравме за оптичката разлика во патеката на зраците во тенок филм ∆, премолчивме за еден детал во интеракцијата на светлината со филмот. Овој детал не е многу значаен кога филмот е дебел (h ≥ λ0), и не може да се занемари кога филмот е тенок (h<< λ0). Дело в том, что, как оказывается, отражение луча от границ воздух-плёнка и плёнка-воздух происходит так, что оптическая разность хода при этом скачком изменяется на половину длины волны. В соответствующем разделе теоретической оптики это обстоятельство доказывается математически строго. Известны, однако, совсем простые рассуждения английского физика Джорджа Стокса, отчётливо объясняющие это явление. Приведём его рассуждения. Если направление распространения луча, отражённого от границы воздух-плёнка (BD), и луча, преломлённого в ней (ВС), обратить, они должны образовать луч (ВА), равный по интенсивности и направленный противоположно первичному лучу (АВ). Это утверждение справедливо, оно попросту отражает закон сохранения энергии. Обращённые лучи СВ и DB, вообще говоря, могли бы образовать ещё луч (BE). Он, однако, отсутствует, это - экспериментальный факт. Следовательно, в его создание лучи СВ и DB вносят вклад в виде лучей, которые равны по интенсивности, но смещены по отношению друг к другу на половину длины волны и поэтому гасят друг друга. Если к сказанному добавить, что один из этих лучей испытывал отражение от границы воздух-плёнка, а другой - от границы плёнка-воздух, то станет ясно, что происходит дополнительный скачок ∆ = λ0/2 при отражении от границ между воздухом и плёнкой.
Да се вратиме сега на црните дамки и ленти. Ако дебелината на филмот е толку мала што разликата во оптичката патека, пресметана без да се земе предвид загубата на половина бран при рефлексија од интерфејсот воздух-филм, се покажува мала во споредба со брановата должина, тогаш пречките ќе бидат определено само со фактот дека зраците се поместени за половина од брановата должина, односно ќе се поништат едни со други. А тоа значи дека на филмот се појавува црна боја.
Целата логика на приказната за црните дамки на меур од сапуница може да се смени и да се каже следново. Црното боење на многу тенки фолии е факт! Следствено, кога два зраци се рефлектираат од границите воздух-филм и филм-воздух, меѓу нив треба да се појави дополнителна разлика во оптичката патека еднаква на половина од брановата должина. Ова е патот не од логика до експеримент, туку од експеримент до логика. Двата патишта се легални и се надополнуваат еден со друг.
Бевме запознаени со идеи кои денес изгледаат речиси очигледни, но во почетокот на 19 век, во времето на Томас Јанг, беа неверојатно откровение. На крајот на краиштата, само размислете: светлината, кога се додава на светлината, раѓа темнина!
Информациите за книгите од издавачката куќа Интелект се на веб-страницата www.id-intellect.ru
Цел на часот: Откријте го значењето на концептот, дајте ја неговата дефиниција, разгледајте ги енергетските ефекти, делумните односи, условите за разликата во патеката. Запознајте ги учениците со методите за добивање систем на кохерентни бранови. Објаснете ги условите за набљудување на интерференцијата на светлината.
Светлината е поток од бранови. Затоа, треба да се набљудува феноменот на пречки на светлината, т.е. добивање на наизменични максимални и минимуми на осветлување. Сепак, невозможно е да се добие шема на пречки со користење на два независни извори на светлина. Ајде да дознаеме зошто? За да се добие стабилна шема на пречки, потребни се конзистентни бранови. Тие мора да имаат исти должини и константна фазна разлика во која било точка во просторот, т.е. бидете кохерентни.
Интерференција на светлосни бранови е додавање на два кохерентни бранови, како резултат на што се забележува зголемување или намалување на добиените светлосни вибрации на различни точки во просторот. Кохерентни бранови се бранови кои имаат иста фреквенција и фазна разлика која е константна со текот на времето. П Сте го набљудувале моделот на пречки многу пати кога се забавувавте дувајќи меурчиња од сапуница.
Англискиот научник Томас Јанг беше првиот што дојде до брилијантната идеја за можноста за објаснување на боите на тенките филмови со додавање бранови, од кои еден се рефлектира од надворешната површина на филмот и друго од внатре. Во овој случај, се јавува пречки на светлосни бранови. Резултатот од пречки зависи од аголот на инциденца на светлината на филмот, неговата дебелина и бранова должина. Засилување на светлината ќе се случи ако прекршениот бран заостанува зад рефлектираниот бран за цел број бранови должини. Ако вториот бран заостанува зад првиот за половина бранова должина или непарен број полубранови, тогаш светлината ќе ослабне. Англискиот научник Томас Јанг беше првиот што дојде до брилијантната идеја за можноста за објаснување на боите на тенките филмови со додавање бранови, од кои еден се рефлектира од надворешната површина на филмот и друго од внатре. Во овој случај, се јавува пречки на светлосни бранови. Резултатот од пречки зависи од аголот на инциденца на светлината на филмот, неговата дебелина и бранова должина. Засилување на светлината ќе се случи ако прекршениот бран заостанува зад рефлектираниот бран за цел број бранови должини. Ако вториот бран заостанува зад првиот за половина бранова должина или непарен број полубранови, тогаш светлината ќе ослабне.
Максимален услов: ако разликата во патеката на два брана кои возбудуваат осцилации во оваа точка е еднаква на цел број бранови должини Δd = k λ, k =0,1,2,3,... - брановите ќе го зајакнат секој друго, Δd е разликата во патеката на зраците Минимален услов: ако разликата во патеката на двата брана што возбудуваат осцилации во оваа точка е еднаква на непарен број полубранови Δd =(2k+1) λ/ 2, k =0,1,2,3,... -брановите ќе се поништат.
Зошто некои меури од сапуница имаат бои на виножито, додека други немаат? Во почетокот филмот е безбоен, бидејќи има приближно еднаква дебелина. Потоа растворот постепено тече надолу. Поради различните дебелини на долните задебелени и горните разредени фолии, се појавува боја на виножито. Во почетокот филмот е безбоен, бидејќи има приближно еднаква дебелина. Потоа растворот постепено тече надолу. Поради различните дебелини на долните задебелени и горните разредени фолии, се појавува боја на виножито. Сомнеж, вера, жар на живи страсти. Игра на меурчиња од воздушни сапуни: Оној блесна како виножито, а овој беше сив и сите се распрснаа.Тоа е животот на луѓето.
Дебелина на филмот на меур од сапуница За да може делот од ѕидот на меурот од сапуница да се види во форма на тенка линија, потребно е зголемување на времињата, со истото зголемување косата ќе има дебелина од над 2 m За да може делот од ѕидот на меур од сапуница да се види во форма на тенка линија потребно е зголемување на времињата, со истото зголемување косата ќе има дебелина од над 2 m. врвот - око од игла, човечка коса, бацил и пајак конец, зголемени 200 пати. Подолу се прикажани бацилите и дебелината на сапунскиот филм, зголемени неколку пати. 1 μ=0,0001 см.
Брановите што се рефлектираат од надворешната и внатрешната површина на филмот се кохерентни. Тие се делови од истиот светлосен зрак. Брановиот воз од секој атом што емитува е поделен на два од филмот, а потоа овие делови се спојуваат и се мешаат. Разликата во бојата се должи на разликата во брановата должина. Светлосните зраци со различни бои одговараат на бранови со различна должина. За меѓусебно засилување на брановите со различна должина, потребни се различни дебелини на филмот. Бидејќи меур од сапуница има филм со нееднаква дебелина. Кога е осветлено со бела светлина, се појавуваат различни бои. Томас Јанг прв дошол до овој заклучок. Феноменот на интерференција не само што докажува дека светлината има брановидни својства, туку и ни овозможува да ја измериме брановата должина на светлината. Феноменот на пречки на светлината има различни практични примени. Користејќи го овој феномен, можно е да се измерат индексите на прекршување на гасовите и другите супстанции, да се извршат прецизни мерења на линеарни димензии и да се контролира квалитетот на брусење и полирање на површините.
Решени проблеми на часот 1. Што го објаснува виножитото боење на тенките маслени фолии? 2. Зошто дебел слој масло нема виножито боја? 3. Дали е можно да се набљудува мешањето на светлината од две површини на прозорецот? 4. Објаснете го изгледот на боењето на виножитото на површината на меурот од сапуница. 5. Кохерентни зраци со оптичка разлика на патеката од 2 μm пристигнуваат до одредена точка во просторот. Определете дали светлината во оваа точка ќе се зголеми или намали ако до неа пристигнат виолетови зраци со бранова должина од 400 nm (Одговор: ќе се зголеми)
Два кохерентни извори на светлина испраќаат светлина на бранова должина од 550 nm до екранот, создавајќи шема на пречки на екранот. Изворите се одвоени еден од друг за 2,2 mm, а од екранот за 2,2 m Определете што ќе се набљудува на екранот во точката O - гаснење или засилување на светлината. (Најдете ја разликата во патеката на зраците). Решение: За да се одговори на прашањето за проблемот, потребно е да се знае разликата во патеката на зраците. Во овој случај, оптичката разлика во патеката на зраците е еднаква на нивната геометриска разлика (зраците се шират во една средина - воздух): =S 2 D=S 2 O-S 1 O=L Од триаголникот S 1 OS 2 ние определи S 2 O: S 2 O= L 2 + d 2 = L 1+(d/L) 2. Имајќи предвид дека вредноста d/L е мала во споредба со L, можете да ја користите приближната формула за пресметка (1±a 2 =1±1/2a 2):S 2 O = L(1+1/2(d/L) 2), потоа =L(1+ 1/2d 2 /L 2 – 1) = d 2 /2L; =(2,2*10 -3 m) 2 /2*2,2 m =1,1 *10 -6 m Во точката O ќе има максимално засилување ако разликата на патеката одговара на цел број бранови, т.е. k = 1,2,3,…. k = /λ =2 Одговор. Во точката О светлината ќе се засили (ќе има светла лента). Консолидација На крајот од часот ќе покажеме експеримент за интерференција на звучните бранови. На масата за демонстрација поставуваме генератор на звук, на кој поврзуваме два идентични звучници кои служат како извори на звук. На растојание од околу 1 m поставуваме микрофон и електронски осцилоскоп. Прво го поставуваме микрофонот на исто растојание од звучниците. Откако го вклучивме звукот, гледаме сигнал со значителна амплитуда на екранот на осцилоскопот. Поместувајќи го микрофонот по линија паралелна со звучниците, забележуваме слабеење, а потоа и зголемување на амплитудата на сигналот, што покажува дека микрофонот поминал низ минимум за пречки и последователен максимум.
Калеидоскопот на бои што се појавуваат во меурчињата од сапуница е предизвикан од сложената структура на светлината и начинот на кој таа се рефлектира од површината на меурите. Белата светлина е составена од многу бои, секоја од нив се карактеризира со своја бранова должина (на сликата десно е прикажано како бранови со наизменични гребени и корита).
Кога светлината паѓа на површината на меурот од сапуница, дел од светлосните бранови веднаш се рефлектираат. Дел од остатокот поминува низ ѕидот на меурот, се прекршува во него и потоа се рефлектира од внатрешната површина. Кога овие бранови се среќаваат со бранови рефлектирани од надворешната површина, нивните врвови и корита не секогаш се редат на ист начин. Ако гребените и коритата се совпаѓаат, брановите се зајакнуваат еден со друг. Ако гребените и коритата не се совпаѓаат, брановите се поништуваат едни со други во феноменот наречен бранова интерференција. Како резултат на тоа, на филмот за сапуница се појавува виножито бидејќи различната дебелина на филмот резултира со шеми на пречки и рефлексија на светлината во форма на зраци од различни бои со сопствена бранова должина.
Спектарот на белата светлина
Кога белата светлина поминува низ призма (сликата над текстот), таа се разложува на седум основни бои на виножитото: црвена, портокалова, жолта, зелена, цијан, индиго и виолетова. Брановите со пократки бранови должини се прекршуваат под поголеми агли од подолгите. Виолетовите зраци, кои имаат најкратка бранова должина, најмногу се отклонуваат, додека црвените зраци кои имаат најдолга бранова должина, најмалку се отклонуваат.
Пречки на маслениот филм
Обоени обрасци се појавуваат на маслениот филм.
На тенок филм од нафта, боите се создаваат со мешање на светлината во зависност од дебелината на филмот и аголот под кој светлината го удира (слика подолу). Црната боја се појавува таму каде што светлосните бранови целосно се поништуваат едни со други.
Мешање во меур од сапуница
Иако врвот на меурот од сапуница има речиси константна дебелина, искривувањето на неговата површина предизвикува пречки во секоја точка. Поклопувачките бранови гребени се зајакнуваат меѓусебно (лева слика); брановите во антифаза (десна фигура) се поништуваат едни со други.
Се вчитува...
