какое оптическое явление объясняет радужную окраску мыльных пузырей
Почему у мыльных пузырей радужная окраска?
Почему у мыльных пузырей радужная окраска?
Ответ: Почему у мыльных пузырей радужная окраска?
Ответ:
Мыльные пузыри переливаюся всеми цветами радуги. Объяснение этого явления заключается в волновой природе света.
При попадании света на мыльный пузырь образование цветов во многом определяется толщиной мембраны пузыря. Она состоит из двух мыльных слоев, между которыми находится вода, а ее толщина может варьироваться от нескольких единиц до 1 тыс. нанометров. Часть света отражается от внешнего мыльного слоя, в то время как другая его часть, как в зеркале, отражается мыльным слоем с внутренней стороны пузыря.
Таким образом, отраженный свет проходит неодинаковое расстояние, достигая глаза. Ввиду этого небольшого различия две световые волны будут смещены относительно друг друга, и если вершина волны одного луча совпадает со спадом волны второго луча, происходит взаимное поглощение двух лучей. Это явление называется деструктивной интерференцией. При совмещении вершин двух волн лучи усиливают друг друга, и тогда имеет место конструктивная интерференция. Именно этим взаимодействием объясняется радужная окраска мыльных пузырей.
Конструктивная или деструктивная интерференции определяются не только толщиной мембраны, но и углом падения света на поверхность пузыря. Под одним углом зрения мыльный пузырь может казаться красным, но стоит нам чуть-чуть шевельнуться, как в результате конструктивной интерференции он изменит цвет на зеленый. В этом и заключается секрет переливания мыльных пузырей всеми цветами радуги.
Контрольная работа Оптика 11 класс
Контрольная работа Оптика 11 класс с ответами. Контрольная работа представлена в 5 вариантах, в каждом варианте по 8 заданий.
Вариант 1
A1. Луч света падает на плоское зеркало. Угол отражения равен 24°. Угол между падающим лучом и зеркалом
А2. Если расстояние от плоского зеркала до предмета равно 10 см, то расстояние от этого предмета до его изображения в зеркале равно
1) 5 см
2) 10 см
3) 20 см
4) 30 см
А3. Если предмет находится от собирающей линзы на расстоянии, равном двойному фокусному расстоянию (см. рис.), то его изображение будет
1) действительным, перевернутым и увеличенным
2) действительным, прямым и увеличенным
3) мнимым, перевернутым и уменьшенным
4) действительным, перевернутым, равным по размеру предмету
А4. Какое оптическое явление объясняет радужную окраску крыльев стрекозы?
1) дисперсия
2) дифракция
3) интерференция
4) поляризация
А5. В основу специальной теории относительности были положены
1) эксперименты, доказывающие независимость скорости света от скорости движения источника и приемника света
2) эксперименты по измерению скорости света в воде
3) представления о том, что свет является колебанием невидимого эфира
4) гипотезы о взаимосвязи массы и энергии, энергии и импульса
В1. К потолку комнаты высотой 4 м прикреплена люминесцентная лампа длиной 2 м. На высоте 2 м от пола параллельно ему расположен круглый непрозрачный диск диаметром 2 м. Центр лампы и центр диска лежат на одной вертикали. Найдите максимальное расстояние между крайними точками полутени на полу.
В2. Расстояние от предмета до экрана, где получается четкое изображение предмета, 4 м. Изображения в 3 раза больше самого предмета. Найдите фокусное расстояние линзы.
C1. В дно водоема глубиной 2 м вбита свая, на 50 см выступающая из воды. Найдите длину тени сваи на дне водоема, если угол падения лучей 30°, показатель преломления воды 1,33.
Вариант 2
А1. Луч света падает на плоское зеркало. Угол отражения равен 12°. Угол между падающим лучом и зеркалом
А2. Изображением источника света S в зеркале М (см. рис.) является точка
А3. Если предмет находится от собирающей линзы на расстоянии больше двойного фокусного расстояния (см. рис.), то его изображение будет
1) действительным, перевёрнутым и увеличенным
2) действительным, прямым и увеличенным
3) мнимым, перевёрнутым и уменьшенным
4) действительным, перевёрнутым и уменьшенным
А4. В какой цвет окрашена верхняя дуга радуги?
1) фиолетовый
2) синий
3) красный
4) оранжевый
А5. Для каких физических явлений был сформулирован принцип относительности Галилея?
1) только для механических явлений
2) для механических и тепловых
3) для механических, тепловых и электромагнитных явлений
4) для любых физических явлений
В1. К потолку комнаты высотой 4 м прикреплено светящееся панно — лампа в виде квадрата со стороной 2 м. На высоте 2 м от пола параллельно ему расположен непрозрачный квадрат со стороной 2 м. Центр панно и центр квадрата лежат на одной вертикали. Найдите суммарную площадь тени и полутени на полу.
В2. С помощью собирающей линзы получено увеличенное в 5 раз изображение предмета. Расстояние от предмета до экрана 3 м. Определите оптическую силу линзы.
C1. На дно водоема, наполненного водой до высоты 10 см, помещен точечный источник света. На поверхности воды плавает круглая непрозрачная пластинка таким образом, что ее центр находится над источником света. Какой наименьший радиус должна иметь пластинка, чтобы ни один луч не мог выйти из воды? Абсолютный показатель преломления воды 1,33.
Вариант 3
A1. Луч света падает на плоское зеркало. Угол падения равен 30°. Угол между падающим и отраженным лучами равен
А2. Отражение карандаша в плоском зеркале правильно показано на рисунке
А3. Каким будет изображение предмета в собирающей линзе, если предмет находится между фокусом и оптическим центром линзы?
1) действительным, перевёрнутым и увеличенным
2) мнимым, прямым и увеличенным
3) мнимым, перевёрнутым и уменьшенным
4) действительным, перевёрнутым и уменьшенным
А4. Какое оптическое явление объясняет появление цветных радужных пятен на поверхности воды, покрытой тонкой бензиновой пленкой?
1) дисперсия света
2) фотоэффект
3) дифракция света
4) интерференция света
А5. Принцип относительности Эйнштейна справедлив
1) только для механических явлений
2) только для оптических явлений
3) только для электрических явлений
4) для всех физических явлений
B1. К потолку комнаты высотой 4 м прикреплена светящееся панно — лампа в виде круга диаметром 2 м. На высоте 2 м от пола параллельно ему расположен круглый непрозрачный диск диаметром 2 м. Центр панно и центр диска лежат на одной вертикали. Какова площадь тени на полу?
В2. Расстояние от предмета до его изображения, полученное с помощью собирающей линзы, 280 см. Коэффициент увеличения линзы равен 3. Найдите оптическую силу линзы.
C1. Солнце составляет с горизонтом угол, синус которого 0,6. Шест высотой 170 см вбит в дно водоема глубиной 80 см. Найдите длину тени на дне водоема, если показатель преломления воды равен 4/3.
Вариант 4
A1. Луч света падает на плоское зеркало. Угол отражения равен 35°. Угол между падающим и отраженным лучами равен
А2. На шахматной доске на расстоянии трех клеток от вертикального плоского зеркала стоит ферзь. Как изменится расстояние между изображением ферзя и зеркалом, если его на одну клетку придвинуть к зеркалу?
1) уменьшится на 1 клетку
2) увеличится на 1 клетку
3) уменьшится на 2 клетки
4) не изменится
А3. Каким будет изображение предмета в собирающей линзе, если предмет находится между фокусом и двойным фокусом линзы?
1) действительным, перевернутым и увеличенным
2) действительным, прямым и увеличенным
3) мнимым, перевернутым и уменьшенным
4) действительным, перевернутым и уменьшенным
А4. Какое оптическое явление объясняет радужную окраску мыльных пузырей?
1) дисперсия
2) дифракция
3) интерференция
4) поляризация
А5. Какое из приведенных ниже утверждений является постулатом специальной теории относительности?
А. Механические явления во всех инерциальных системах отсчета протекают одинаково (при одинаковых начальных условиях).
Б. Все явления во всех инерциальных системах отсчёта протекают одинаково (при одинаковых начальных условиях).
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
B1. К потолку комнаты высотой 4 м прикреплено светящееся панно — лампа в виде круга диаметром 2 м. На высоте 2 мот пола параллельно ему расположен круглый непрозрачный диск диаметром 2 м. Центр панно и центр диска лежат на одной вертикали. Какова общая площадь тени и полутени на полу?
В2. Высота изображения человека ростом 160 см на фотопленке 2 см. Найдите оптическую силу объектива фотоаппарата, если человек сфотографирован с расстояния 9 м.
C1. В жидкости с показателем преломления 1,8 помещен точечный источник света. На каком максимальном расстоянии над источником надо поместить диск диаметром 2 см, чтобы свет не вышел из жидкости в воздух?
Вариант 5
A1. Луч света падает на плоское зеркало. Угол между падающим лучом и отраженным лучами равен 150°. Угол между отраженным лучом и зеркалом равен
А2. Расстояние от карандаша до его изображения в плоском зеркале было равно 50 см. Карандаш отодвинули от зеркала на 10 см. Расстояние между карандашом и его изображением стало равно
1) 40 см
2) 50 см
3) 60 см
4) 70 см
А3. Каким будет изображение предмета в собирающей линзе, если предмет находится в фокусе собирающей линзы?
1) действительным, перевёрнутым и увеличенным
2) действительным, прямым и увеличенным
3) изображения не будет
4) действительным, перевёрнутым и уменьшенным
А4. Какое явление доказывает, что свет — это поперечная волна?
1) дисперсия
2) дифракция
3) интерференция
4) поляризация
А5. Для описания физических процессов
А. Все системы отсчета являются равноправными
Б. Все инерциальные системы отсчёта являются равноправными
Какое из этих утверждений справедливо согласно специальной теории относительности?
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
B1. К потолку комнаты высотой 4 м прикреплено светящееся панно — лампа в виде круга диаметром 2 м. На высоте 2 мот пола параллельно ему расположен круглый непрозрачный диск диаметром 2 м. Центр панно и центр диска лежат на одной вертикали. Какова площадь полутени на полу?
В2. Расстояние от собирающей линзы до изображения больше расстояния от предмета до линзы на 0,5 м. Увеличение линзы 3. Определите фокусное расстояние линзы.
C1. На дне водоёма глубиной 2 м лежит зеркало. Луч света, пройдя через воду, отражается от зеркала и выходит из воды. Найдите расстояние между точкой входа луча в воду и точкой выхода луча из воды, если показатель преломления воды 1,33, а угол падения входящего луча 30°.
Ответы на контрольную работу Оптика 11 класс
Вариант 1
A1-4
A2-3
A3-4
A4-2
A5-1
B1. 6 м
B2. 75 см
C1. 1,09 м
Вариант 2
A1-4
A2-4
A3-4
A4-3
A5-1
B1. 36 м 2
B2. 2,4 дптр
C1. 11,4 см
Вариант 3
A1-3
A2-4
A3-2
A4-4
A5-4
B1. 3,14 м 2
B2. 1,9 дптр
C1. 1,8 м
Вариант 4
A1-3
A2-1
A3-1
A4-3
A5-2
B1. 28,26 м 2
B2. 9 дптр
C1. 1,5 см
Вариант 5
A1-4
A2-4
A3-3
A4-4
A5-2
B1. 25,12 м 2
B2. 18,75 см
C1. 1,62 м
Ученическая исследовательская работа «Интерференция света на примере мыльных пузырей»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Выбранный для просмотра документ Интерференция света на мыльных пузырях.pptx
Описание презентации по отдельным слайдам:
Исследовательская работа «Интерференция света на примере мыльных пузырей» Ученица 5 а класса МАОУ «СШ «Земля родная» Янышаева Ксения
Как все начиналось Мой младший братик очень любит выдувать мыльные пузыри. И для своей исследовательской работы он выбрал тему мыльные пузыри. Я решила ему помочь. Мы выдували пузыри из растворов, приготовленных по разным рецептам. Пузыри получались очень разные: прочные и не очень, легкие и тяжелые, но особенно меня удивил тот факт, что некоторые мыльные пузыри были едва с окраской, а другие переливались всеми цветами радуги. Я задумалась и решила узнать: отчего же зависит радужный окрас мыльных пузырей. Так появилась тема моей работы: «Интерференция света на примере мыльных пузырей»
Цель работы: сделать радужный окрас пузырей более насыщенным; определить компонент растворов, который отвечает за это. Объект исследования: раствор для мыльных пузырей. Предмет исследования: мыльный пузырь. Задачи: Изучить интерференцию света на примере радужной оболочки мыльных пузырей путем подбора разной концентрации растворов; изучить соответствующую литературу. Методы исследования: изменение состава раствора мыльных пузырей, для выявления ингредиента ответственного за преломление света. Используемое оборудование: лабораторная посуда, форма для изготовления мыльных пузырей, глицерин, средство для мытья посуды, дистиллированная вода.
Никто точно не знает, когда появились мыльные пузыри. Самые древними доказательствами увлечениями мыльными пузырями, считаются настенные рисунки детей, которые надувают пузыри в древнеримском городе Помпеи. Знаменитые ученые, физики изучали мыльные пузыри. Английский физик-экспериментатор Чарльз Бойз написал целую книгу «Мыльные пузыри», где детально описал их свойства и провел много практических опытов.
Структура стенки мыльного пузыря представляет собой трехслойную тонкую пленку. Между двумя слоями мыльных компонентов находится вода. При таком строении стенок мыльного пузыря свет, как от зеркала, отражается от внешнего и внутренних слоев, лучи света перемешиваются и в результате мы наблюдаем радужные переливы на поверхности пузыря. Верхние и нижние слои защищают пузырь от внешнего воздействия и не дают воде испариться.
Радужные цвета мыльных пузырей получаются за счет интерференции световых волн и определяются толщиной мыльной пленки. Накладываясь друг на друга, все эти причины создают постоянно движущиеся цветные переливы, которыми можно было бы долго любоваться, не будь они так скоротечны, ведь жизнь мыльного пузыря очень коротка. Иными словами, чем плотнее раствор, тем насыщеннее переливы на поверхности пузыря.
Так как на пузырь действуют и другие силы, в конце концов, радужная окраска пропадает и на верхушке пузыря появляется черный цвет. Это происходит из-за утончения стенки мыльного пузыря. И мыльный пузырь лопается. Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь эластичного. Однако пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того, чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества.
Сферическая форма пузыря также получается за счёт поверхностного натяжения. Силы натяжения формируют сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объёме. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако если оставить пузырь плавать в спокойном воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.
Если увеличить концентрацию глицерина и средства для мытья посуды на 25%, то получатся уже более прочные пузыри, имеющие переливающуюся радужную окраску. Время существования таких пузырей также изменится и составит от 5 до 10 секунд.
Если же увеличить концентрацию этих веществ на 50%, то получится вязкий раствор. Мыльные пузыри из него плохо выдуваются, но имеют более радужную оболочку. Лопаются сразу же.
Радужные переливы, несомненно, красивы и обладают завораживающим эффектом, но они представляют настоящую угрозу для экологии. Появление радужной пленки на водоемах свидетельствует об утечке нефтяных продуктов. Чем больше площадь распространения, тем больший урон она может нанести экосистеме данной местности.
Выводы: Увеличение концентрации мыльных веществ в растворе позволяет «разукрасить» мыльные пузыри в более насыщенные цвета и продлить срок их существования.
Спасибо за внимание!
Выбранный для просмотра документ Интерференция света на примере мыльных пузырей.docx
Интерференция света на примере мыльных пузырей
Янышаева Ксения, ученица5а класса,
МАОУ «СШ «Земля родная»
Кашавгалиева С.К., учитель физики
«Интерференция света на примере мыльных пузырей»
Автор: ЯнышаеваКсения, 5а класс МАОУ «СШ «Земля родная»
Научный руководитель: Кашавгалиева С.К., учитель физики.
Мой младший братик очень любит выдувать мыльные пузыри. И для своей исследовательской работы он выбрал именно эту тему. Я решила ему помочь. Мы выдували пузыри из растворов, приготовленных по разным рецептам. Пузыри получались очень разные: прочные и не очень, легкие и тяжелые, но особенно меня удивил тот факт, что некоторые мыльные пузыри были едва с окраской, а другие переливались всеми цветами радуги. И я задумалась: отчего зависит радужный окрас мыльных пузырей. Так появилась тема моей работы: «Интерференция света на примере мыльных пузырей».
Цель работы: сделать радужный окрас пузырей более насыщенным; определить компонент растворов, который отвечает за это.
Задачи: изучить интерференцию света на примере радужной оболочки мыльных пузырей путем подбора разной концентрации растворов;
изучить соответствующую литературу.
Объект исследования: раствор для мыльных пузырей.
Предмет исследования: мыльный пузырь.
Методы исследования: изменение состава раствора мыльных пузырей, для выявления ингредиента ответственного за преломление света.
Используемое оборудование: лабораторная посуда, форма для изготовления мыльных пузырей, глицерин, дистиллированная вода, средство для мытья посуды.
Никто точно не знает, когда появились мыльные пузыри, но самые древними доказательствами увлечениями мыльными пузырями, считаются настенные рисунки детей, которые надувают пузыри в древнеримском городе Помпеи.
С тех прошло очень много времени, но интерес к мыльным пузырям не проходит. Знаменитые ученые, физики изучали мыльные пузыри. А английский физик-экспериментатор Чарльз Бойз даже написал целую книгу «Мыльные пузыри», где детально описал их свойства и провел много практических опытов.
Радужные цвета мыльных пузырей получаются за счет интерференции световых волн и определяются толщиной мыльной пленки. Иными словами, чем плотнее раствор, тем насыщеннее переливы на поверхности пузыря. Накладываясь друг на друга, все эти причины создают постоянно движущиеся цветные переливы, которыми можно было бы долго любоваться, не будь они так скоротечны, ведь жизнь мыльного пузыря очень коротка. Так как на пузырь действуют и другие силы, в конце концов, радужная окраска пропадает и на верхушке пузыря появляется черный цвет. Это происходит из-за утончения стенки мыльного пузыря. И мыльный пузырь лопается.
Пузырь существует потому, что поверхность любой жидкости (в данном случае воды) имеет некоторое поверхностное натяжение, которое делает поведение поверхности похожим на поведение чего-нибудь эластичного. Однако пузырь, сделанный только из воды, нестабилен и быстро лопается. Для того, чтобы стабилизировать его состояние, в воде растворяют какие-нибудь поверхностно-активные вещества, например, мыло. Распространённое заблуждение состоит в том, что мыло увеличивает поверхностное натяжение воды. На самом деле оно делает как раз обратное: уменьшает поверхностное натяжение примерно до трети от поверхностного натяжения чистой воды. Когда мыльная плёнка растягивается, концентрация мыльных молекул на поверхности уменьшается, увеличивая при этом поверхностное натяжение. Таким образом, мыло избирательно усиливает слабые участки пузыря, не давая им растягиваться дальше. Сферическая форма пузыря также получается за счёт поверхностного натяжения. Силы натяжения формируют сферу потому, что сфера имеет наименьшую площадь поверхности при данном объёме. Эта форма может быть существенно искажена потоками воздуха и самим процессом надувания пузыря. Однако если оставить пузырь плавать в спокойном воздухе, его форма очень скоро станет близкой к сферической.
Если увеличить концентрацию глицерина и средства для мытья посуды на 25%, то получатся уже более прочные пузыри, имеющие переливающуюся радужную окраску (рис.4).Время существования такого пузыря также изменится и составит от 5 до 8 секунд.
Если же увеличить концентрацию этих веществ на 50%, то получится вязкий раствор и мыльные пузыри из него плохо выдуваются, но имеют более радужную оболочку (рис.5).Лопаются сразу же.
Данные, полученные в ходе опыта, занесены в таблицу №1.Фотографии представлены в приложении №2.
Радужные переливы, несомненно, красивы и обладают завораживающим эффектом, но они представляют настоящую угрозу для экологии. Появление радужной пленки на водоемах свидетельствует об утечке нефтяных продуктов. И чем больше площадь распространения, тем больший урон она может нанести экосистеме данной местности.
Вывод: увеличение концентрации мыльных веществ в растворе позволяет «разукрасить» мыльные пузыри в более насыщенные цвета и продлить срок их существования.
Чарльз Бойз. Мыльные пузыри /Науку – всем! Шедевры научно-популярной литературы (физика). Выпуск №113 – М: ЛЕНАНД, 2016,Изд. 3-е. – 128 с.
Тит Том Научные забавы: интересные опыты, самоделки, развлечения/ Пер. с франц. – М.: Издательский Дом Мещерякова, 2007, 2-е издание – 224 с.
Гегузин Я.Е. Пузыри – М: «Книга по Требованию». БИБЛИОТЕЧКА «КВАНТ». Выпуск 46, 1985.