השמיים כחולים ביום שמש, ובכל זאת אדום או כתום עם זריחתו ושקיעתו. הצבעים השונים נגרמים מפיזור האור פנימה האטמוספרה של כדור הארץ. הנה א ניסוי פשוט אתה יכול לעשות כדי לראות איך זה עובד:
שמיים כחולים - חומרי שקיעה אדומים
צריך רק כמה חומרים פשוטים לשם כך פרויקט מזג אוויר:
- מים
- חלב
- מיכל שקוף עם צדדים מקבילים שטוחים
- פנס או נורת טלפון סלולרית
אקווריום מלבני קטן עובד היטב לניסוי זה. נסה מיכל 2-1 / 2 גלון או 5 ליטר. כל מיכל זכוכית ברור או מלבני ברור או מיכל פלסטיק יעבוד.
ערכו את הניסוי
- מלאו את המיכל בכ- 3/4 מלא מים. הדליק את הפנס והחזק אותו שטוח לצד מיכל. ככל הנראה לא תוכלו לראות את קרן הפנס, אם כי אתם עשויים לראות נצנוצים בהירים שבהם האור פוגע באבק, בועות אוויר או חלקיקים קטנים אחרים במים. זה דומה לאופן בו אור השמש עובר בחלל.
- הוסף בערך 1/4 כוס חלב (למיכל 2-1 / 2 ליטר - הגדילו את כמות החלב עבור מיכל גדול יותר). מערבבים את החלב למיכל כדי לערבב אותו עם מים. עכשיו, אם תאיר את הפנס אל הצד של המכל, אתה יכול לראות את קרן האור במים. חלקיקים מהחלב מפזרים אור. בחן את המיכל מכל הצדדים. שימו לב אם מסתכלים על המכל מהצד, קרן הפנס נראית מעט כחולה ואילו קצה הפנס נראה צהוב מעט.
- מערבבים יותר חלב למים. ככל שמגדילים את מספר החלקיקים במים, האור מפנס הפיזור חזק יותר. הקורה נראית כחולה עוד יותר, ואילו נתיב הקורה המרוחק ביותר מהפנס עובר מצהוב לכתום. אם אתה מסתכל בפנס מעבר למכל, הוא נראה כאילו הוא כתום או אדום, ולא לבן. נראה כי הקורה מתפשטת כאשר היא חוצה את המיכל. הקצה הכחול, בו ישנם חלקיקים המפזרים אור, הוא כמו השמים ביום בהיר. הקצה הכתום דומה לשמים ליד הזריחה או השקיעה.
איך זה עובד
האור נע בקו ישר עד שהוא נתקל בחלקיקים, אשר להטה או לפזר אותו. באוויר טהור או במים אי אפשר לראות קרן אור והיא נעה בשביל ישר. כשיש חלקיקים באוויר או במים, כמו אבק, אפר, קרח, או טיפות מים, האור מפוזר בשולי החלקיקים.
חלב הוא קולואיד, המכיל חלקיקים זעירים של שומן וחלבון. מעורבבים עם מים, החלקיקים מפזרים אור כמו שאבק מפזר אור באטמוספירה. האור מפוזר בצורה שונה, תלוי בצבעו או באורך הגל שלו. אור כחול מפוזר הכי הרבה, ואילו האור הכתום והאדום מפוזר הכי פחות. התבוננות בשמי היום זה כמו צפייה בקרן פנס מהצד - אתה רואה את האור הכחול הפזור. התבוננות בזריחה או בשקיעה זה כמו להביט ישירות אל קרן הפנס - אתה רואה את האור שאינו מפוזר, שהוא כתום ואדום.
מה משנה את הזריחה והשקיעה משמי היום? זה הכמות של אווירה אור השמש צריך לעבור לפני שהוא מגיע לעינייך. אם אתה חושב על האטמוספירה כציפוי המכסה את כדור הארץ, אור השמש בצהריים עובר בחלק הדק ביותר של הציפוי (שיש לו את המספר המעט ביותר של חלקיקים). אור השמש עם הזריחה והשקיעה צריך לקחת שביל הצידה לאותה נקודה, דרך הרבה יותר "ציפוי", מה שאומר שיש הרבה יותר חלקיקים שיכולים לפזר אור.
בעוד סוגים רבים של פיזור מתרחשים באטמוספירה של כדור הארץ, פיזור ריילי אחראי בעיקר לכחול של שמי היום ולגוון האדמדם של השמש העולה והשוקעת. אפקט הטינדל נכנס גם הוא לפעולה, אך הוא אינו הגורם לצבע השמים הכחול מכיוון שמולקולות באוויר קטנות מאורכי הגל של האור הנראה.
מקורות
- סמית ', גלן ס. (2005). "ראיית צבע אנושית והצבע הכחול הבלתי רווי של שמי היום". כתב העת האמריקני לפיזיקה. 73 (7): 590–97. doi:10.1119/1.1858479
- יאנג, אנדרו ט. (1981). "ריילי פיזור". אופטיקה יישומית. 20 (4): 533–5. doi:10.1364 / AO.20.000533