Задание №19 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
В 1869 г. английский физик Дж. Тиндаль выполнил следующий опыт: через прямоугольный аквариум, заполненный водой, пропустил слабо расходящийся узкий пучок белого света (см. рисунок).
Какой оттенок (голубой или красный) имел пучок при рассмотрении его с выходного торца? Ответ поясните.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для ответа на вопрос задачи проанализируем физические процессы, происходящие при прохождении белого света через среду с мелкими неоднородностями (в данном случае — воду в аквариуме, которая всегда содержит микроскопические частицы примесей или пузырьки воздуха).
1. Физическое явление: При прохождении света через мутную среду или среду с неоднородностями наблюдается явление рассеяния света (эффект Тиндаля). Белый свет является сложным и состоит из электромагнитных волн разной длины, соответствующих разным цветам спектра: от фиолетового и голубого (короткие волны) до оранжевого и красного (длинные волны).
2. Зависимость рассеяния от длины волны: Согласно закону Рэлея, интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвёртой степени длины волны: . Это означает, что коротковолновая составляющая спектра (синий, голубой, фиолетовый цвета) рассеивается частицами среды гораздо сильнее, чем длинноволновая (красный, оранжевый).
3. Изменение состава пучка: Так как при движении вдоль аквариума голубые и синие лучи активно рассеиваются в стороны (именно поэтому, если смотреть на аквариум сбоку, пучок кажется голубоватым), то в основном пучке, идущем прямо, доля коротковолнового излучения постепенно уменьшается.
4. Вывод: До выходного торца аквариума без значительных потерь на рассеяние доходят преимущественно длинноволновые лучи. Поэтому при рассмотрении пучка «на просвет» (с выходного торца) наблюдатель увидит свет, обогащённый красными и оранжевыми оттенками.
Ответ: Пучок имел красный (красноватый) оттенок.
Источник: ФИПИ