Девятый класс
  1. Механика  1.1. Движение  1.1.1. Виды движения  1.1.2. Расстояние и перемещение  1.1.3. Скорость и вектор скорости  1.1.4. Ускорение  1.1.5. Графическое представление движения  1.1.6. Уравнения движения  1.1.7. Равномерное и неравномерное движение  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Relative speed  1.1.10. Circular motion  1.2. Законы силы и движения  1.2.1. Понятие силы  1.2.2. Первый закон Ньютона  1.2.3. Newton's second law of motion  1.2.4. Третий закон Ньютона  1.2.5. Инерция и виды инерции  1.2.6. Motion  1.2.7. Conservation of momentum  1.2.8. Применение законов Ньютона в повседневной жизни  1.2.9. Types of Forces (Contact and Non-Contact)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Гравитационная сила  1.3.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.3.2. Важность гравитационной силы  1.3.3. Ускорение из-за гравитации  1.3.4. Свободное падение и невесомость  1.3.5. Масса и вес  1.3.6. Изменение g с высотой и глубиной  1.3.7. Kepler's laws of planetary motion  1.3.8. Satellites and their orbits  1.4. Work, Energy and Power  1.4.1. Понятие работы  1.4.2. Положительные и отрицательные действия  1.4.3. Работа, совершаемая постоянной и переменной силой  1.4.4. Энергия и ее формы  1.4.5. Кинетическая и потенциальная энергия  1.4.6. Закон сохранения энергии  1.4.8. Коммерческая единица энергии  1.4.9. Теорема о работе и энергии  1.5. Простые механизмы  1.5.1. Types of simple machines  1.5.2. Механическое преимущество  1.5.3. Эффективность машин  1.5.4. Рычаги и их типы  1.5.5. Блоки и наклонные плоскости  1.5.6. Шестерни и их применение
  2. Свойства материи  2.1. Состояния материи  2.1.1. Solids, liquids and gases  2.1.2. Свойства различных состояний вещества  2.1.3. Изменение состояния вещества  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе — Эйнштейна  2.2. Плотность и давление  2.2.1. Понятие плотности и относительной плотности  2.2.2. Давление в твердых телах, жидкостях и газах  2.2.3. Pascal's law and its applications  2.2.4. Атмосферное давление и его вариации  2.2.5. Surface tension and capillarity  2.3. Плавучесть и принцип Архимеда  2.3.1. Выталкивающая сила  2.3.2. Закон Архимеда  2.3.3. Применения принципа Архимеда  2.3.4. плавучие и тонущие объекты  2.3.5. Теория плавания и принцип Архимеда
  3. Теплота и термодинамика  3.1. Температура и тепло  3.1.1. Концепция тепла и температуры  3.1.2. Измерение температуры  3.1.3. Шкалы температуры  3.2. Heat transfer  3.2.1. Проводимость тепла  3.2.2. Конвекция тепла  3.2.3. тепловое излучение  3.2.4. Применения теплообмена  3.2.5. Теплопроводность  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Расширение твердых тел, жидкостей и газов  3.3.2. Abnormal expansion of water  3.3.3. Применение теплового расширения  3.4. Удельная теплоемкость и скрытая теплота  3.4.1. Концепция удельной теплоемкости  3.4.2. Измерение и применение удельной теплоемкости  3.4.3. Latent heat of fusion and vaporization  3.4.4. Тепловые двигатели и эффективность
  4. Волны и звук  4.1. Waves and their types  4.1.1. Механические и электромагнитные волны  4.1.2. Продольные и поперечные волны  4.1.3. Свойства волн  4.1.4. Длина волны, частота и скорость волны  4.1.5. Наложение волн  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Природа и передача звука  4.2.2. Скорость звука в различных средах  4.2.3. Отражение звука и эхо  4.2.4. Sonar and ultrasound  4.2.5. Резонанс и пульсация  4.3. Характеристики звука  4.3.1. Интенсивность, громкость и качество звука  4.3.2. Эффект Доплера в звуке
  5. Освещение и оптика  5.1. Отражение света  5.1.1. Законы отражения  5.1.2. Отражение от плоского зеркала  5.1.3. Отражение от сферического зеркала  5.1.4. Формирование изображения вогнутыми и выпуклыми зеркалами  5.1.5. Применения отражения  5.2. Преломление света  5.2.1. Законы преломления  5.2.2. Показатель преломления  5.2.3. Преломление через стеклянную плиту  5.2.4. Refraction in water and air  5.2.5. Lenses and their types  5.2.6. Image formation by convex and concave lenses  5.2.7. Total internal reflection and its applications  5.3. Дисперсия и рассеяние света  5.3.1. Спектр белого света  5.3.2. Prisms and Dispersion  5.3.3. Эффект Тиндаля и голубое небо
  6. Электричество и магнетизм  6.1. Электрический заряд и статическое электричество  6.1.1. Понятие электрического заряда  6.1.2. Зарядка трением, контактом и индукцией  6.1.3. Электроскоп и его работа  6.2. Current Electricity  6.2.1. Понятие электрического тока  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Факторы, влияющие на сопротивление  6.2.4. Последовательные и параллельные схемы  6.2.5. Тепловой эффект электрического тока  6.2.6. Электрическая мощность и энергия  6.3. Магнетизм  6.3.1. Естественные и искусственные магниты  6.3.2. Свойства магнитов  6.3.3. Earth's magnetism  6.3.4. Magnetic field and field lines  6.3.5. Электромагниты и их применение
  7. Современная физика  7.1. структура атома  7.1.1. Atomic Structure and Subatomic Particles  7.1.2. Электроны, протоны и нейтроны  7.1.3. Модель Резерфорда и Бора  7.2. Радиоактивность  7.2.1. Types of radioactive emissions  7.2.2. Период полураспада и радиоактивный распад  7.2.3. Использование и опасности радиации
  8. Space science and astronomy  8.1. Вселенная и ее компоненты  8.1.1. Звезды и галактики  8.1.2. Planets and Solar System  8.2. Спутники  8.2.1. Естественные и искусственные спутники  8.2.2. Использование спутников

Девятый класс → Освещение и оптика ↓


Дисперсия и рассеяние света


Введение

Свет - это захватывающий феномен, который играет важную роль в нашей повседневной жизни и в области физики. В этом объяснении мы подробно исследуем концепции дисперсии и рассеяния света. Эти два явления помогают объяснить многие природные феномены, такие как радуга и голубизна неба и т. д. Понимание света, его поведения и свойств может углубить наше понимание этих эффектов и их значимости в науке.

Понимание света

Прежде чем углубиться в темы дисперсии и рассеяния, важно понять, что такое свет. Свет - это форма энергии, которая распространяется в виде волн. Он является частью электромагнитного спектра и может проходить через различные среды, включая воздух и воду. Когда свет проходит через разные среды, он может изменять скорость, направление или даже разлагаться на составные цвета.

Что такое дисперсия?

Дисперсия возникает, когда белый свет разделяется на свои разные цвета из-за различной степени преломления. Когда свет проходит через призму, он изгибается или преломляется. Каждый цвет в спектре света изгибается на разную величину, так как у каждого своя длина волны. Например, фиолетовый свет изгибается сильнее, чем красный. Это разделение света на составные цвета называется дисперсией.

Легкий способ визуализировать это - представить луч белого света, входящий в стеклянную призму:

На этой диаграмме луч белого света входит в призму и выходит в виде спектра разных цветов. Вы можете видеть, как каждый цвет света преломляется под разным углом, при этом фиолетовый изгибается сильнее всего.

Пример дисперсии в реальной жизни

Наиболее известный пример дисперсии - это радуга. Радуга образуется, когда свет рассеивается каплями воды в атмосфере. Когда солнечный свет попадает в каплю дождя, он преломляется, отражается от внутренней поверхности капли, а затем снова преломляется на выходе. Результатом является многоцветная дуга в небе.

Что такое рассеяние света?

Рассеяние света - это процесс, при котором лучи света перенаправляются во многих направлениях, когда они сталкиваются с частицами или молекулами в атмосфере. Степень рассеяния зависит от нескольких факторов, включая длину волны света и размер частиц.

Рэлейевское рассеяние - это особый вид рассеяния, объясняющий, почему небо кажется голубым. Когда солнечный свет попадает в атмосферу Земли, он сталкивается с молекулами газа. Голубой свет, который имеет более короткую длину волны, рассеивается больше во всех направлениях, чем красный свет. Поэтому, когда мы смотрим на небо днем, мы видим голубой цвет.

Пример рассеяния в реальной жизни

Помимо голубого неба, рассеяние света также объясняет другие феномены, наблюдаемые в природе. Во время восхода и заката солнца небо может казаться красным или оранжевым. Это происходит потому, что солнце находится ниже на небе, и его свет проходит через больший объем атмосферы Земли. В результате больше синего и фиолетового света рассеивается вне нашего прямого поля зрения, из-за чего преобладают красные и оранжевые цвета.

Scattering Intensity ∝ (1/λ^4)

В этой формуле I представляет интенсивность рассеянного света, а λ - длина волны света. Как видите, интенсивность рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны, что больше влияет на более короткие волны (синий/фиолетовый), чем на более длинные волны (красный).

Факторы, влияющие на дисперсию и рассеяние

Явление дисперсии и рассеяния может быть затронуто многими факторами. Эти факторы включают среду, через которую проходит свет, присутствие и тип частиц или примесей в среде, длину волны света и угол падения световых лучей.

  • Среда: Различные материалы преломляют свет под разными углами, что влияет на количество дисперсии. Материалы с более высоким показателем преломления вызывают больше дисперсии в спектре.
  • Размер частиц: Более крупные частицы рассеивают свет больше (рассеяние Ми), в то время как более мелкие частицы лучше рассеивают более короткие волны (рассеяние Рэлея).
  • Длина волны: Как упоминалось ранее, более короткие волны (синий/фиолетовый) рассеиваются больше, тогда как более длинные волны (красный/желтый) рассеиваются меньше.
  • Угол падения: Угол, под которым свет входит в среду, влияет на степень преломления и рассеяния. Более крутой угол может увеличить эффект дисперсии.

Применение дисперсии и рассеяния

Концепции дисперсии и рассеяния света не являются лишь теоретическими; они имеют практическое применение в различных областях, что способствует технологическому прогрессу и лучшему пониманию природного мира.

Оптические приборы

Дисперсия важна при проектировании различных оптических приборов, таких как спектрометры и камеры. Эти приборы часто используют призмы или дифракционные решетки для разделения света на его спектральные компоненты для анализа. Это важно в научных исследованиях, мониторинге окружающей среды и контроле качества в производственных процессах.

Телекоммуникации

Рассеяние учитывается в волоконной оптике и телекоммуникациях. Уменьшение рассеяния обеспечивает, чтобы сигналы, передаваемые по волоконно-оптическим кабелям, оставались сильными и четкими даже на больших расстояниях. Инженеры должны учитывать длину волны и материалы, чтобы минимизировать эффекты рассеяния.

Метеорология

Понимание рассеяния важно в прогнозировании погоды и метеорологии. Приборы, измеряющие рассеяние и поглощение света, помогают метеорологам анализировать атмосферные условия и предсказывать погодные явления.

Заключение

Изучение света и его свойств, таких как дисперсия и рассеяние, является важной частью понимания физического мира. Эти оптические явления не только объясняют красоту природных феноменов, таких как радуги и голубое небо, но и играют важную роль в технологиях и науке. Изучая, как свет взаимодействует с различными материалами и условиями, мы получаем важные сведения о работе Вселенной и увеличиваем наши технологические возможности.


Девятый класс → 5.3


U
username
0%
завершено в Девятый класс

← Предыдущий (5.2.7)
Total internal reflection and its applications
Следующий (5.3.1) →
Спектр белого света

Комментарии 



Дисперсия и рассеяние света

https://www.physicsflow.com/g9/5.3?pfal=ru