при освещении солнечным светом бензиновой пленки на поверхности воды можно увидеть радужные пятна
Планы-конспекты уроков по оптике для 11 класса
Чем объяснить образование цветных пятен на поверхности воды в тех местах, где она загрязнена нефтью, бензином или смазочным маслом?
Ответ: Радужные полосы в тонких плёнках возникают в результате интерференции световых волн, отражённых от верхней и нижней границ плёнки. Волна, отражённая от нижней границы, отстаёт по фазе от волны, отражённой от верхней границы. Величина этого отставания зависит от толщины плёнки и от длины световых волн в плёнке. Вследствие интерференции будет происходить гашение одних цветов спектра и усиление других. Поэтому места плёнки, обладающие разной толщиной, будут окрашены в различные цвета.
На стёклах, длительное время подвергавшихся атмосферным влияниям или пролежавшим длительное время в сырой земле, наблюдаются красивые радужные оттенки. Как объяснить их происхождение?
Под влиянием нагревания до температуры 220-350°C сталь покрывается ярко окрашенной разноцветной плёнкой, так называемыми «цветами побежалости». Объясните явление.
Ответ: При температуре 220-350°C сталь покрывается тонким прозрачным слоем окисла. Толщина этого слоя (следовательно, и цвет побежалости) зависит от температуры. Например, температуре 220°C соответствует светло-жёлтый цвет, температуре 285°C – фиолетовый.Задача №9
Выдуйте мыльный пузырь. Заметьте, когда на пузыре появится радужная окраска. Объясните явление. Какова приблизительно толщина плёнки пузыря в тех местах, где он окажется жёлтым?
Ответ: Вода во внутреннем слое плёнки постепенно стекает вниз, нижняя часть плёнки утолщается, а верхняя становится тоньше. Места, соответствующие определённой толщине плёнки перемещаются, вместе с ними перемещаются и соответствующие интерференционные полосы. Через некоторое время толщина плёнки в верхней части становится меньше четверти длины волны самых коротких волн падающего на плёнку света. В этих местах плёнки при интерференции отражённых от плёнки лучей будет происходить гашение волн всех длин.
Источником какого света для нас являются сумерки, утренние и вечерние зори?
Ответ: Источниками рассеянного солнечного света, молекулами атмосферных газов и пылевых частиц, находящихся в атмосфере.
Можно ли получить от непрозрачного предмета четыре полутени без тени?
Комментарий: Представьте себе футболиста в центре стадиона при вечернем освещении его прожекторами, установленными высоко по углам стадиона.
Может ли протяжённость тени от верёвки, натянутой между вертикальными столбами, быть большей расстояния между столбами?
Ответ: Да может, если верёвка натянута, например, над оврагом.
Может ли велосипедист обогнать свою тень?
Ответ: Может, если тень образуется на стене, параллельно которой движется велосипедист, а источник света движется быстрее велосипедиста и в том же направлении.
Почему в солнечный день не следует поливать водой листья огородных и садовых растений?
Почему бензин на лужах образует радужные пятна? 1 часть (День физики)
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Почему бензин на лужах образует радужные пятна? 1 часть
Поэтому, попадая, например, в лужу на дороге, он растекается по её поверхности и образует тончайшую пленку.
Почему это происходит?
Световые лучи, попадающие на бензиновую пленку, разделяются: часть луча отражается от поверхности бензиновой пленки (границы воздуха и бензина), а часть проходит через бензиновый слой, доходит до границы бензин-вода и отражается уже от этой границы (еще одна часть уходит в глубь воды, но для нашего вопроса эта составляющая значения не имеет).
В итоге получаются два отражённых луча, причем второй из них на пути к нашему глазу отстает от первого, потому что ему дважды пришлось преодолеть толщину плёнки. Эти два луча накладываются друг на друга, в результате чего в пространстве происходит перераспределение их энергии. Результирующие колебания при этом либо усиливаются, либо ослабляются. Усиление происходит, если преломленная волна 2 (см. рисунок) отстает от отраженной волны 1 на целое число длин волн. Если же вторая волна отстает от первой на половину длины волны или нечетное число полуволн, то произойдет ослабление света.
Это явление называется в физике интерференцией света .
Урок по физике «Оптические явления в природе»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Оптические явления в природе
. единственное, что имеет значение,
сколько света вы излучаете на жизненном пути.
С помощью своего математического метода
Движения и формы планет,
Пути комет, приливы и отливы океана.
Он первый исследовал разнообразие световых лучей
И проистекающие отсюда особенности цветов,
Каких до того времени никто даже не подозревал.
Надпись на могиле Исаака Ньютона
в Вестминстерском аббатстве.
Задача №1 Что за маленькие расплывчатые точки, которые иногда усиливаются, а иногда уменьшаются у вас перед глазами?
Ответ: Пятнышки в глазу – это интерференционная картина, вызванная дифракцией света на круглых клетках крови, плавающих прямо перед жёлтым пятном сетчатки (область с повышенным содержанием колбочек). Клетки крови могут попасть в глаз из капилляров, разрушающихся вследствие старения, повышения кровяного давления, ударов. Под действием осмотического давления эти клетки раздуваются в шарики.
Задача №2 Почему цветные ткани выцветают на солнце?
Ответ: Ультрафиолетовое излучение, поглощаясь органическими молекулами красок, нарушает молекулярные связи. Это приводит к потере пигмента.
Задача №3 Почему лучи прожекторов, которые применяли во время войны для обнаружения самолётов, так резко обрываются в воздухе?
Ответ: Луч слабеет не только вследствие расхождения, но и из-за атмосферного рассеяния. Поэтому его интенсивность падает экспоненциально, обрывается довольно резко.
Задача №4 Если стать на горе спиной к солнцу и посмотреть в расстилающийся перед вами густой туман, то можно увидеть радужную каёмку (или замкнутое кольцо) вокруг тени головы. Почему возникает ореол и как в нём расположены цвета?
Ответ: Ореол возникает вследствие обратного (в сторону источника) рассеяния света каплями воды, размеры которых соразмерны длине световой волны. Возвращающийся свет входит в каплю сбоку и сбоку же, но с другой стороны, выходит, претерпев отражение внутри капли, а также обогнув её вдоль поверхности (дифракция). Угол обратного рассеяния зависит от длины волны, поэтому образуются окрашенные кольца; так как угол зависит и от размер капель, то кольца появляются лишь тогда, когда капли не сильно отличаются по размерам.
Туманное утро в Италии
Айвазовский Иван Константинович
1864 г.
Задача №5 «Утро было великолепным, но наш рулевой, взглянув на восходящее солнце, опасливо покачал головой и многозначительно пробормотал: «Красно солнце поутру моряку не по нутру» . И правда, солнце выглядело таким зловещим, что несколько резвившихся в небе лёгких кудрявых облаков, словно испугавшись его, куда-то поспешно скрылись…
Ответ: Надо сказать, что существует много пословиц, в которых красное утреннее небо рассматривается как предостережение дождя. Шекспир писал, что красное утро всегда предвещает бурю полям, а моряку – крушение. Красный цвет солнца предвещает о сильных ветрах, особенно в верхних слоях атмосферы и определяется присутствием в атмосфере сопутствующих дождю пыли и влажности. Солнечные лучи при закате и восходе проходят большой путь в воздухе. По теории Рэлея, будут рассеиваться синие, голубые и фиолетовые лучи, а проходят лучи красной части спектра. Поэтому Солнце окрашивается в жёлтые, розовые, красные тона, противоположная сторона неба кажется окрашенной в синий с фиолетовым оттенком цвет. Восход даёт более яркую и чистую картину, так как воздух за ночь делается чище.
Горное озеро в вечернем свете :: Краузе Франц Эмиль
Mountain Lake in the Evening Light :: Franz Emil Krause (1836-1900)
Задача №6 Чем объяснить образование цветных пятен на поверхности воды в тех местах, где она загрязнена нефтью, бензином или смазочным маслом?
Ответ: Радужные полосы в тонких плёнках возникают в результате интерференции световых волн, отражённых от верхней и нижней границ плёнки. Волна, отражённая от нижней границы, отстаёт по фазе от волны, отражённой от верхней границы. Величина этого отставания зависит от толщины плёнки и от длины световых волн в плёнке. Вследствие интерференции будет происходить гашение одних цветов спектра и усиление других. Поэтому места плёнки, обладающие разной толщиной, будут окрашены в различные цвета.
Задача №7 На стёклах, длительное время подвергавшихся атмосферным влияниям или пролежавшим длительное время в сырой земле, наблюдаются красивые радужные оттенки. Как объяснить их происхождение?
Задача №8 Под влиянием нагревания до температуры 220-350°C сталь покрывается ярко окрашенной разноцветной плёнкой, так называемыми «цветами побежалости». Объясните явление.
Ответ: При температуре 220-350°C сталь покрывается тонким прозрачным слоем окисла. Толщина этого слоя (следовательно, и цвет побежалости) зависит от температуры. Например, температуре 220°C соответствует светло-жёлтый цвет, температуре 285°C – фиолетовый.
Задача №9 Выдуйте мыльный пузырь. Заметьте, когда на пузыре появится радужная окраска. Объясните явление. Какова приблизительно толщина плёнки пузыря в тех местах, где он окажется жёлтым?
Задача №10 При наблюдении мыльной плёнки, образованной в плоской вертикальной рамке, можно заметить, что цветные горизонтальные интерференционные полосы будут с течением времени перемещаться вниз, несколько изменяя свою ширину. Через некоторое время в верхней части плёнки возникнет быстро увеличивающееся чёрное пятно, а затем плёнка разорвётся. Объясните наблюдаемое.
Ответ: Вода во внутреннем слое плёнки постепенно стекает вниз, нижняя часть плёнки утолщается, а верхняя становится тоньше. Места, соответствующие определённой толщине плёнки перемещаются, вместе с ними перемещаются и соответствующие интерференционные полосы. Через некоторое время толщина плёнки в верхней части становится меньше четверти длины волны самых коротких волн падающего на плёнку света. В этих местах плёнки при интерференции отражённых от плёнки лучей будет происходить гашение волн всех длин.
Багровый светится закат,
И тучи низкие лежат,
Как крепостные бастионы,
Грозя светило взять в полон;
А выше бледен небосклон,
И угасают лес, поля и склоны.
Ян Райнис
В дали зеркальной, огненно-лучистой,
Закрывшись тучей
И окаймив дугой её огнистой,
Пунцово-жгучей,
Огромный шар, склонясь, горит над нивой
Багрянцем роз.
Андрей Белый
Занковский Илья Николаевич
1890-е
Задача №11 Источником какого света для нас являются сумерки, утренние и вечерние зори?
Ответ: Источниками рассеянного солнечного света, молекулами атмосферных газов и пылевых частиц, находящихся в атмосфере.
Задача №12 Можно ли получить от непрозрачного предмета четыре полутени без тени?
Комментарий: Представьте себе футболиста в центре стадиона при вечернем освещении его прожекторами, установленными высоко по углам стадиона.
Задача №13 Может ли протяжённость тени от верёвки, натянутой между вертикальными столбами, быть большей расстояния между столбами?
Ответ: Да может, если верёвка натянута, например, над оврагом.
Задача №14 Может ли велосипедист обогнать свою тень?
Ответ: Может, если тень образуется на стене, параллельно которой движется велосипедист, а источник света движется быстрее велосипедиста и в том же направлении.
Задача №15 Почему в солнечный день не следует поливать водой листья огородных и садовых растений?
Ответ: Капли фокусируют солнечный свет на поверхность листьев, и растения получают солнечные ожоги.
Задача №16 Почему даже в совершенно чистой воде человек видит плохо? Хорошо ли видит водолаз? Какую функцию выполняю маски и очки для плавания под водой?
Пейзаж с рекой в Малороссии :: Орловский Владимир Донатович, 1883 г.
Задача №17 Почему в воде изображения неба, облаков, деревьев всегда темнее, чем в действительности?
Речка в полдень :: Остроухов Илья Семёнович, 1892 г.
Отраженье в воде «В поверхности быстрого потока не различить отражений ни близких, ни далёких: даже если не мутен он, даже если свободен от пены – в постоянной струйчатой ряби, в неугомонной смене воды отраженья неверны, неотчётливы, непонятны. Лишь, когда поток через реки и реки доходит до спокойного широкого устья, или в заводи остановившейся, или в озерке, где вода не продрогнет, – лишь там мы видим в зеркальной глади и каждый листик прибрежного дерева, и каждое пёрышко тонкого облака, и налитую голубую глубь неба. Так и ты, так и я. Если до сих пор все никак не увидим, всё никак не отразим бессмертную чеканную истину, – не потому ли, значит, что ещё движемся куда-то? Ещё живём?…» «Этюды и крохотные рассказы». Александр Исаевич Солженицын
Задача №18 Дно пруда не видно из-за блеска отражённого света. Как можно погасить отражённый свет и увидеть дно?
Задача №19 Почему с моста лучше видно рыбу, плывущую в реке, чем с низкого берега?
Задача №20 На поверхности реки, озера или моря в направлении Луны видна сверкающая лунная дорожка. Объясните, как она образуется. Можно ли наблюдать лунную дорожку на идеально гладкой спокойной поверхности воды? Почему дорожка всегда направлена на наблюдателя?
Ответ: Дорожка на поверхности воды возникает вследствие отражения света от мелких волн, которые ориентированы в различных направлениях. Поэтому при самых различных положениях наблюдателя отражённые лучи попадают к нему в глаз. Каждый наблюдатель видит «свою» лунную дорожку
Лунная ночь на реке :: Каменев Лев Львович, 1870 г.
Задача №21 В безлунную ночь на небе виден зодиакальный свет и противосияние. Зодиакальный свет – это туманный треугольник, который можно наблюдать на западе в течение нескольких часов после захода солнца или на востоке – перед его восходом. Противосияние – это довольно слабое свечение, возникающее в противоположном солнцу направлении. Чем объяснить такие свечения?
Ответ: Эти свечения связаны с рассеянием света космической пылью, поступающей из пояса астероидов. Зодиакальный свет обусловлен пылью, находящейся внутри орбиты Земли. Противосияние – это свет, рассеянный пылью, находящейся за пределами земной орбиты.
Задача №22 Иногда вокруг Солнца или Луны наблюдаются круги (малое Гало). Оно находится обычно на угловом расстоянии в 22° и окрашено изнутри красным, а снаружи – белым или синим цветом. Отчего оно возникает? Правда ли, что Гало считают предвестником дождя?
Ответ: Малое Гало обусловлено преломлением света в падающих кристалликах льда. Главные оси кристаллов, на которых образуется Гало, ориентированы случайным образом в плоскости, перпендикулярной лучу падающего света. Поэтому в любой точке под углом 22° имеются кристаллы, которые ориентированы так, что дают яркий свет. Сильнее всего преломляются синие лучи, поэтому внешняя сторона открашена в этот цвет.
Дорога :: Крыжицкий Константин Яковлевич, 1899 г.
Задача №23 Почему обычные облака в основном белые, а грозовые тучи чёрные?
Вон там на заре развернулся
Причудливый хор облаков;
Всё будто бы кровли да стены,
Да ряд золотых куполов.
Афанасий Афанасьевич Фет
Чья неприязненная сила,
Чья своевольная рука
Сгустила в тучи облака
И на краю небес ненастье зародила?
Евгений Абрамович Баратынский
Ответ: Размер водяных капель в облаке гораздо больше молекул воздуха, поэтому свет от них не рассеивается, а отражается. При этом он не разлагается на составляющие, а остаётся белым. Очень плотные грозовые облака либо вообще не пропускают свет либо отражают его вверх.
Рожь :: Саврасов Алексей Кондратьевич, 1881 г.
Задача №24 Иногда возникают перламутровые облака, имеющие очень красивые тона. Они редки и наблюдаются лишь в высоких широтах. После захода солнца они настолько яркие, что свет от них окрашивает снег. Каковы особенности этих облаков?
Ответ: Перламутровые облака располагаются на очень большой высоте и состоят из капель, радиусы которых (0,1–3 мкм) близки к длине волны видимого света. На этих каплях происходит дифракция света, которая зависит и от радиуса капли и длины волны.
Задача №25 Почему не всё небо имеет одинаковый оттенок, а часть окрашена в более яркий голубой цвет?
Ответ: Солнечный свет рассеивается на молекулах воздуха, причём свет с меньшей длиной волны рассеивается сильнее. Поэтому, когда Солнце близко к горизонту, небо над наблюдателем в основном голубое. Голубизна неба на расстоянии больше 90° от Солнца слабее, так как небо освещено светом, прошедшим больший путь в атмосфере и потерявшим синюю составляющую.
Озеро :: Крыжицкий Константин Яковлевич, 1896 г.
Задача №26 Почему человеку, смотрящему вдоль железнодорожного пути, кажется, что: рельсы постепенно сходятся; высота столбов телеграфной линии постепенно уменьшается; далёкие предметы движутся медленнее, чем близкие?
Задача №27 На светлом фоне керамического изделия сделан тёмный рисунок. Если это изделие поместить в печь с высокой температурой, то виден светлый рисунок на тёмном фоне. Почему?
Задача №28 Если посмотреть на окружающие тела через тёплый воздух, поднимающийся от костра, то он кажется дрожащим. Почему?
Задача №29 Пролетевший на большой высоте самолёт, оставляет за собой белую полосу тумана – мельчайшие капельки воды, образующиеся в результате конденсации водяных паров. Объясните, почему такие полосы оказываются ярко освещёнными даже в вечернее время после захода солнца или утром задолго до восхода?
Задача №30 В какое время дня – утром, в полдень или вечером размеры тени от облака на поверхности земли наиболее близки к размерам самого облака?
Задача №31 Если смотреть на разноцветную светящуюся рекламу (например, из газоразрядных трубок), то красные буквы всегда кажутся выступающими вперёд по сравнению с синими и зелёными. Чем это можно объяснить?
Задача №32 При слабом освещении синий цвет кажется ярче красного, но при хорошем освещении красный кажется ярче синего. Почему относительная яркость цветов зависит от уровня освещения?
Ответ: При сильной освещённости зрение обусловлено колбочками, а при слабой – палочками. Колбочки бывают трёх типов, чувствительных к цветам: красному, жёлтому, синему. Палочки наиболее чувствительны к зелёному свету и малочувствительны к красному. Если увеличивать освещённость, то зрение переключается с «палочкового» на «колбочковое». Красные цвета в сумерках кажутся более тёмными, нежели зелёные, а в ночное время – практически чёрными, в то время как синие объекты «становятся» более светлыми (эффект Пуркинье).
Задача №33 Почему вечером человек хуже различает очертания предметов, чем днём?
Ответ: Вечером зрачки у человека расширяются. Но хрусталик – не идеальная линза. Изображения, даваемые различными участками хрусталика, из-за аберрации смещены относительно друг друга. Чем большая часть хрусталика «работает», тем более размытое изображение.
светящиеся глубоководные рыбы, морские звёзды, креветки… 
Фауна абиссали – Глубоководная фауна
Задача №34 Как называется вид люминесценции, связанный со свечением живых организмов?
Задача №35 Объясните природу радужной полоски в глазах стрекоз, шершней; переливы оперения птиц – сороки, райских птиц, павлина; игру красок крыльев бабочек.
Задача №36 Почему для запрещённых сигналов на транспорте принят красный цвет?
Задача №37 Почему проявление фотографических снимков производится при красном освещении?
Задача №38 Пламя электрической дуги будет безвредно для зрения, если дугу зажечь в воде. Почему?
Задача №39 Подсвеченный с определённого направления одноцветный флаг, развевающийся ночью на здании, кажется полосатым, причём полосы на нём непрестанно перемещаются. Каковы причины этого явления?
Задача №40 В морозный вечер обратите внимание на радужные кольца вокруг фонарей, если смотреть на них через покрытые морозными узорами стекла (ближе к источнику радужные круги имеют сине-голубой свет, дальше от источника – оранжево-красный). Объясните наблюдаемое. Если человек видит радужные кольца вокруг источников света в чистом воздухе, то доктора считают это признаком помутнения прозрачных сред глаза (начала возникновения катаракты). Почему?
Ответ: Венцы вокруг фонарей объясняются дифракцией света на препятствиях (морозных узорах), соразмерных с длиной волны света. Свет, проходя через неоднородную среду, даёт дифракционную картину.
Задача №41 Если перед запылённым зеркалом зажечь свечу, можно увидеть вокруг пламени радужный ореол. Проведите эксперимент и объясните наблюдаемое явление.
Задача №42 Как объяснить появление радуги после дождя? Радуга, представляющаяся с земли дугой, с самолёта имеет вид радужного круга с тенью самолёта в центре. Почему?
Свод радуги – творца благоволенье,
Он сочетает воздух, влагу, свет –
Всё, без чего для мира жизни нет…
Иван Алексеевич Бунин
Как неожиданно и ярко
На влажной неба синеве
Воздушная воздвиглась арка
В своём минутном торжестве!
Фёдор Иванович Тютчев
Радуга
Дубовской
Николай Никанорович
1892 г.
Задача №43 Как далеко от нас образуется радуга, т.е. на каком расстоянии находятся те капли воды, благодаря которым она и возникает?
Ответ: Для радуги имеет значение лишь угол между падающим солнечным лучом и линией зрения наблюдателя. Капли же могут находиться на расстоянии от нескольких метров до нескольких километров. Можно наблюдать радугу, возникающую на фоне струй водопада или фонтана.
Задача №44 Почему блестят капельки росы? Почему блестят пузырьки воздуха в воде?
Задача №45 Почему поверхность одних предметов кажется нам тусклой, матовой, а других – глянцевой, блестящей? Приведите примеры поверхностей обоих типов.
Задача №46 Посмотрев в ясное небо, вы увидите перед глазами множество движущихся точек. Они имеются всегда, но обычно мы не обращаем на них внимания. Что они собой представляют и почему движутся рывками?
Ответ: Мозг «игнорирует» всякое неподвижное изображение в глазу, сосуды же в сетчатке и их тени неподвижны. Другое дело тени от клеток крови, движущиеся по капиллярам; эти тени видны как прерывисто движущиеся точки.
Задача №47 Юный рыбак, сидя на берегу озера, видит на гладкой поверхности воды изображение утреннего Солнца. Куда переместится это изображение, если он будет наблюдать его стоя?
Ответ: Удалится от берега.
Задача №48 Почему хорошо видны фигуры, нарисованные на запотевшем оконном стекле?
Ответ: Запотевшее стекло рассеивает свет и кажется молочно-белым, а в тех местах, где стёрты капельки воды, стекло видно либо тёмным (если фон тёмный – на улице поздний вечер или ночь), либо светлым, либо зеркально блестящим.
Задача №49 Солнечные лучи, пробивающиеся сквозь тучи, представляются радиально расходящимися во все стороны. Между тем солнечные лучи, падающие на землю параллельны. Как объяснить такое противоречие?
Ответ: Расхождение лучей объясняется перспективным эффектом схождения удаляющихся параллельных прямых.
Финляндский пейзаж :: Гине Александр Васильевич, 1861 г.