Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 76
Текст из файла (страница 76)
317) может привести к получению достаточно насыщенного цвета. 40! Если интенсивность падающего света какой-либо длины волны обоз. начить через д а коэффициент отражения для той же длины волны— через р, то получим после однократного отражения интенсивность ур, после двукратного (рх, после трехкратного 7р' и т. д. Отсюда видно, что если р для какого-то узкого спектрального участка равняется, например, 0,7, а для остальных равняется 0,1, то после однократного страже. ния примесь белого цвета составляет !/7, т, е, около !5«%», после дву.
кратного отражения !!49, т. е. около 2%, и после трехкратного !/343, т. е, меньше 0,3%. Такой свет можно считать вполне насыщенным. Описанным явлением объясняется насыщенность цветов бархатных тканей, ниспадающих складками драпировок или реющих знамен. Во всех этих случаях имеются многочисленные углубления (бархат) или складки окрашенной материи. Падая на них, белый свет претерпевает многократное отражение, прежде чем достигнет глаза наблюдателя. При этом, конечно, ткань представляется более темной, чем, например, гладкая натянутая полоса цветного сатина; но н а с ы щ е н н о с т ь цвета увеличивается чрезвычайно сильно, и ткань выигрывает в красоте.
В 3 167 мы упоминали, что поверхностный слой любой краски всегда рассеивает белый свет. Это обстоятельство портит насыщенность цветов картины. Поэтому картины, писанные масляными красками, обычно покрывают слоем лака. Заливая все неровности краски, лак создает гладкую зеркальную поверхность картины. Белый свет от этой поверхности не рассеивается во все стороны, а о т р а ж ае т с я по определенному направлению. Конечно, если смотреть на картину с неудачно выбранной позиции, то такой свет будет очень мешать («отсвечивание»). Но если рассматривать картину с других мест, то благодаря лаковому покрытию белый свет от поверхности в этих направлениях не распространяется, и цвета картины выигрывают в насыщенности.
$171. Цвет неба и зорь. Изменение спектрального состава света, отраженного или рассеянного поверхностью тел, связано с наличием и з б и р а т е л ь н о г о поглощения и отражения, выражающегося в зависимости коэффициентов а и р от длины волны. В природе играет большую роль еще одно явление, ведущее к изменению спектрального состава солнечного света. Свет, доходящий до наблюдателя от участков безоблачного небесного свода, далеких от Солнца, характеризуется довольно насыщенным голубым или даже синим оттенком. Несомненно, что свет неба есть солнечный свет, р а сс е и в а е мы й в т о л щ е воздушной атмосферы и по- 402 этому доходящий до наблюдателя со всех сторон, двке по направлениям, далеким от направления на Солнце. Рис. 318 поясняет происхождение рассеянного света неба. Теоретическое исследование и опыты показали, что такое рассеяние происходит благодаря молекулярному строению воздуха; даже вполне свободный от пыли воздух рассеивает Ряс.
3!8. Проиекождепие цвета небе (свет Солнца, рассеянный нямосферой). До новеряноети Земли (нвпример, тонка А) доходит квк прямой свет Солнца, твк н свет, рвесеннныя в толпге втмоеферы. цвет итого рвеееянпого света и нвзывветея цветом неба солнечный свет. Спектр рассеянного воздухом света заметно отличается от спектра прямого солнечного свста: в солнечном свете максимум энергии приходится на желто- зеленую часть спектра, а в свете неба максимум передвинут к голубой части, Причина лежит в том, что коропгкие свегповые волны рассеиваются значипгельно сильнее блинных.
По расчетам английского физика Джона Стрстта лорда Рэлся (1842 — 19!9), подтвержденным измерениями, интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны, сели рассеивающие частицы малы по сравнению с длиной волны свста, следовательно, фиолетовые лучи рассеиваются почти в 9 раз сильнее красных.
Поэтому желтоватый свет Солнца при рассеянии превращается в голубой цвет неба. Так обстоит дело при рассеянии в чистом воздухе (в горах, над океанол1). Наличие в воздухе сравнительно крупных частичск пыли (в городах) добавляет к рассеянному голубому свету свет, отраженный частичками пыли, т. е. почти неизмененный свет Солнца. Благодаря этой примеси цвет неба становится в этих условиях более белесоватым. Преимущественное рассеяние коротких волн приводит к тому, что доходящий до Зсмли прямой свет Солнца оказывается более ж е л ты м, чем ири наблюдении с большой высоты. На пути через толщу воздуха свет Солнца частично рассеивается в стороны, причем сильнее рассеиваются ко роткие волны, так что достигший Земли свет становится от.
носительно богаче излучением длинноволновой части спектра. Это явление особенно резко сказывается при восходе и закате Солнца (или Луны), когда прямой свет проходит значительно ббльшую толщу воздуха (рис. 319). Благодаря этому Солнце и Луна на восходе (или закате) имеют медножелтый, иногда даже красноватый оттенок. В тех случаях, Рис. 3!9. Объяснение красного паста Луны и Оолнпа на восходе и закате: Ях — светило в зените — короткий путь в атмосфере (АВ); Язв светило на горизонте — длинный путь в атмосфере (СВ) когда в воздухе имеются очень мелкие (значительно меньшие длины волны) частички пыли или капельки влаги (туман), рассеяние, вызываемое ими, также идет по закону, белый Рис.
320. Рассеяние света мутной жидкостью падающий свет — белый, рассеянный свет — синеватый, проходящий свет — краснова~ый близкому к закону Рэлея, т. е, по преимуществу рассеиваются короткие волны. В этих случаях восходящее и заходящее Солнце может быть совершенно красным. В красный же цвет окрашиваются и плавающие в атмосфере облака. Таково происхождение прекрасных розовых и красных оттенков утренней и вечерней зорь. Можно наблюдать описанное изменение цвета при рассеянии, если пропустить пучок света от фонаря через сосуд 404 (рис. 320), наполненный мутной жидкостью, т, е.
жидкостью, содержащей мелкие взвешенные частицы (например, водой с несколькими каплями молока). Свет, идущий в стороны (рассеянный), заметно синее, чем прямой свет фонаря. Если толща мутной жидкости довольна значительна, то свет, прошедший сквозь сосуд, теряет при рассеянии столь значительную часть коротковолновых лучей (синих и фиолетовых), что оказывается оранжевым и даже красньш. В 1883 г. произошло сильнейшее извержение вулкана на острове Кракатау, наполовину разрушившее остров и выбросившее в атмосферу огромное количество мельчайшей пыли. На протяжении нескольких лет пыль эта, развеянная воздушными течениями на огромные расстояния, засоряла атмосферу, обусловливая интенсивные красные зори. Г л а в а ХХ. СПЕКТРЫ И СПЕКТРАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ й 172.
Спектральные аппараты. Свечение тел тесно связано с процессами, происходящими в атомах и молекулах. Поэтому исследование свечения явилось важным средством для уяснения строения молекул и атомов. Существенные различия в характере свечения устанавливаются при изучении спектров светящцхся тел. Для получения спектров используется дифракционная решетка или Рис. 321. Схема устройства спектрографа: о — отель, ьт — объектив коллиматора, Р— приама, 1.а — объектив камеры, МЛà — матовое стекло или фотопластинка чаще призма; Принцип получения спектра при помощи призмы изложен в 2 160. Для того чтобы спектр был возможно более четким, т.
е, чтобы различные спектральные области хорошо разделялись между собой, спектральному аппарату придается более сложное, чем указано в 2 160, устройство, схематически изображенное па рис. 321. Левая часть аппарата — коллимобчор 57-, — состоит из узкой щ ел и 5, расположенной в гл а вн о й ф о к а л ьн о й плоскости объектива ~,; благодаря этому свет, упавший на щель, выходит из коллиматора параллельным пуч. ком н падает на п р и з м у, Из призмы он также выходит 406 параллельным пучком. Но так как лучи разной длины волны ~разного цвета) отклоняются призмой на разные углы (дисперсия), то из призмы выходят параллельные пучки р а зи о г о н а п р а в л е н и я; благодаря этому свет собирается вторым объективом Е, в различных точках его фокальной плоскости ММ.
В этой плоскости получаются, следовательно, изображения щели 5, но так, что изображения, соответствующие разным длинам волн, приходятся на разные места плоскости МУ. Расположив в плоскости ММ матовое стекло или фотографическую пластинку, мы получим на ней четкое изображение спектра. Если свет, падающий на щель 5, представляет собой смесь нескольких монохроматических пучков, то спектр имеет вид отдельных изображений щели в разных длинах волн, т.
е. имеет вид отдельных у з к и х л и н и й, разделенных темными промежутками, Если на щель падает бел ы й свет, то все отдельные изображения щели сливаются в цветную полосу. Аппараты, в которых спектр изображается на фотопластинке, носят название спектрографов. Иногда вместокамеры Е,М)т' помещают зрительную трубу и наблюдают спектр глазом.
В этих случаях спектральный аппарат принято называть спектроскополь Призма изготовляется из стекла, обладающего значительной дисперсией, либо из кварца, фл)оорита или каменной соли, если спектрограф предназначен для работы в ультрафиолетовой или инфракрасной частях спектра. Из соответствующих материалов делают и объективы, 5 173. Типы спектров испускания. Направив на щель спектрографа свет от солнца, лампы накаливания, свечи и т. д., мы получим спектры, имеющие вид с п л о п1 и о й п о л о с к и, в которой представлены все длины волн, идущие непрерывной чередой. Такие спектры называются сплошными или непрерывными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
