Дисперсия в жизни. Школьная энциклопедия. Формулировка темы и целей урока

На протяжении всего сознательного существования человечество с содроганием ожидает своей гибели. Некоторые версии конца света вполне логичны и связаны с реальными угрозами Земле в виде глобальных катаклизмов или результатов губительной для планеты человеческой деятельности. Другие, наоборот, далеки от здравого смысла и вызывают лишь улыбку.

Что же такое конец света?

В широком смысле конец света означает прерывание существования человечества, планеты или же всей Вселенной. В некоторых версиях о том, что такое конец света, имеется в виду исчезновение жизни на планете.

Что такое конец света с научной точки зрения

Наиболее близкими к реальности оказываются научные версии незавидного будущего Земли. Согласно прогнозам учёных, гибель всего живого может быть связана с глобальными войнами: ядерными, биологическими или химическими. Уничтожить человечество могут различные болезни и эпидемии, голод и появление новых штаммов привычных заболеваний, нечувствительных к лекарствам и антибиотикам.

К научным версиям конца света можно отнести возможное восстание машин или выход из-под контроля экспериментов, связанных с нанотехнологиями.

Вполне реальной кажется природная версия грядущей глобальной катастрофы. Всё живое на Земле может погибнуть в результате глобального потепления, наступления ледникового периода или полного разрушения озонового слоя, которое сделает атмосферу непригодной для дыхания. Цунами и страшные ураганы могут уничтожить человечество в результате смены магнитных полюсов, а такие возможные ситуации, как взрыв земного ядра или падение астероида, могут и вовсе уничтожить планету целиком. Кстати, не скоро, но с наибольшей вероятностью, Солнце достигнет слишком больших размеров и человечество просто не сможет существовать при такой температуре.

Существуют версии, предсказывающие взрывы сверхновых звёзд, падения астероидов, магнитные бури, кислотные дожди и температурные изменения, губительные для всего живого.

Если религиозные версии конца дают человечеству шанс перейти в другое состояние и характеризуют его как нечто пограничное между двумя мирами, то учёные утверждают, что ответить на вопрос, что такое конец света, человечество сможет лишь на пороге собственной гибели.

Конец света с точки зрения религии

Упоминания о грядущем апокалипсисе встречаются не только среди заявлений учёных, но и в многочисленных религиозных текстах.

Например, буддисты верят в цикличность жизни. Согласно их учению, когда заканчивается цикл, все миры начинают по очереди разрушаться, а затем, спустя определённый промежуток времени, всё начинается заново. Поэтому такое завершение можно считать условным.

Конец света по Библии описан в откровении Иоанна Богослова и связан с приходом на Землю Антихриста. Согласно христианской религии всё живое будет уничтожено. Некоторые протестанты, в свою очередь, говорят о гибели самой планеты.

Рекорды по предсказанным концам бьют представители различных сект. Ожидая скорой гибели, они устраивают массовые самоубийства и закапывают себя в землю. Одним из самых громких случаев было самосожжение членов «Белого Братства», организованного в 1993 году Марей Цвигун, объявившей себя потомком Христа. Ещё одной известной сектой была японская Аум Синрикё. Ее представители ожидали конец в 1999 году. В 2012-м сектанты в разных уголках мира просто сходили с ума в связи с неправильно трактованными календарями майя.

Наименее страшный конец света предсказывает каббала. Согласно учению, когда человечеству откроется замысел и цель его сотворения, низшее сольётся с высшим, и всё станет едино с Творцом.

Истинная дата очередного конца света так доподлинно никому и неизвестна. Раз в несколько лет появляются новые версии, которые пока оказываются ложными.

Концы света, которых не было

По версиям различных горе-учёных и лжепророков, за прошедшие 30 лет человечество должно было погибнуть по меньшей мере раз десять. Некоторые версии были вполне логичными, но несколько просто поражали воображение.

На эту дату американским проповедником Гарольдом Кэмпингом было назначено второе пришествие Христа со всеми бонусами в виде Страшного суда и уничтожения всего живого. Правда, когда ничего подобного не произошло, «пророк» перенёс дату на 21.05.2011.

По мнению ясновидящего из США Шелдона Нидла, прямо перед Рождеством на Землю спустится странная команда из ангелов и инопланетян, чтобы испепелить человечество.

На этот год суровые челябинские предсказатели запланировали столкновение с кометой, которая должна была уничтожить всё живое. Прогнозы оказались ложными, и Земля уцелела.

Особой фантазией отличились умники из Молёбкинского треугольника во главе с Павлом Мухортовым. Они утверждали, что в созвездии Большого Пса существует планета Трон, и Земля — это лишь эксперимент её обитателей. Ее жители опасны для человечества. По причине того, что, по мнению троновцев, эксперимент получился так себе, было принято решение его свернуть, уничтожив Землю.

Выжило человечество и назло Нострадамусу на стыке двух тысячелетий, и после 6.06.06, и вопреки предсказаниям кровожадных майя. И даже запуск Большого адронного коллайдера в 2008 году не смог уничтожить планету. Не произошло и контакта с планетой Нибиру в 2011-м, которого так ждали все жители Земли.

Кстати, после того как предсказание Гарольда Кемпинга о конце света в 2011 году снова не сбылось, он не растерялся, а объяснил, что человечество всё же погибло. Только не физически, а духовно.

Предстоящие концы света

Ближайший из всех предсказанных апокалипсисов планируется на год 2017. Конец света 19 августа предсказала Святая Матрона. Она утверждала, что на закате люди падут, а утром восстанут и мир преобразится. Подобного не произошло. Однако расслабляться рано: на ближайшее будущее запланирован не один судный день. Впрочем, скорее всего это предсказание является ложным, и конец света в 2017-м всё же не состоится.

Взяв за основу библейские тексты, Исаак Ньютон обещает конец всего живого в 2020 году. В 2023-м, согласно предсказанию Мишеля Нострадамуса, Земля сойдёт с орбиты. Однако предыдущие его прогнозы не сбылись. Поэтому, скорее всего, и этот год человечество тоже переживёт.

В 2036 году мимо Земли должен пролететь астероид, который вряд ли столкнётся с планетой.

На основании Откровений Иоанна Богослова, Элиас Отис предсказал катастрофу космического масштаба в 2098 году.

В иконах конца 18-го века зашифрована информация, согласно которой конец запланирован на 2780 год.

Учёные из Оксфорда прогнозируют метеоритный дождь, который уничтожит не только Землю, но и всю Солнечную систему.

Считается, что фреска «Тайная вечеря», написанная Леонардо да Винчи, содержит шифр, согласно которому конец света наступит 1.11 в 4006 году.

Конец света в массовой культуре

Актуальность темы конца света стала причиной возникновения жанра постапокалиптика. В многочисленных фильмах и литературных произведениях описываются гипотетические катастрофы, близкие к реальным или совершенно невообразимые. Конец света в кино и литературе вызван разнообразными причинами: ядерными войнами, природными катастрофами и инопланетными вторжениями. Мнения писателей и сценаристов о том, что такое конец света, расходятся с прогнозами учёных. Как правило, после катастрофы мир не погибает, а продолжает существовать в условиях постапокалипсиса.

Книги о конце света

В этот список вошли:

• Стивен Кинг «Противостояние»;
• Кобо Абэ «Четвёртый ледниковый период»;
• Кормак Маккарти «Дорога»;
• Сергей Лукьяненко «Атомный сон»;
• Жосе Сарамаго «Слепота»;
• Герберт Уэллс «Война миров»;
• Рик Янси «Пятая волна»;
• Стивен Кинг «Туман»;
• Zotov «Апокалипсис Welcome»;
• Алан Вейсман «Земля без людей».

Фильмы о конце света

На эту тему можно посмотреть:

• «2012»;
• «Армагеддон»;
• «Война миров»;
• «День, когда загорелась Земля»;
• «Интерстеллар»;
• «Геошторм»;
• «Дорога»;
• «Знамение»;
• «Книга Илая»;
• «Меланхолия».

Несмотря на огромное количество предсказаний, Земля всё ещё существует, а человечество продолжает жить. Нельзя сказать точно, прилетят ли инопланетяне, чтобы уничтожить всё живое, и взорвётся ли Солнце. В силах людей — лишь остановить бесконечные варварские действия, губительные для планеты, чтобы своими руками не прекратить своё существование.

Иногда, когда после сильного ливня вновь проглядывает солнце, можно увидеть радугу. Это происходит потому, что воздух насыщен мельчайшей водяной пылью. Каждая капля воды в воздухе выполняет роль крохотной призмы, дробящей свет на разные цвета.

Около 300 лет назад И.Ньютон пропустил солнечные лучи через призму. Он открыл, что белый свет – это «чудесная смесь цветов».

Это интересно… Почему в спектре белого света выделяют только 7 цветов?

Так, например, Аристотель указывал всего три цвета радуги: красный, зеленый, фиолетовый. Ньютон вначале выделил в радуге пять цветов, а позднее – десять. Однако, впоследствии, он остановился на семи цветах. Выбор объясняется, скорее всего, тем, что число семь считалось «магическим» (семь чудес света, семь недель и т.д.).

Дисперсия света впервые была экспериментально обнаружена Ньютоном в 1666 г., при пропускании узкого пучка солнечного света через стеклянную призму. В полученном им спектре белого света он выделил семь цветов: Из этого опыта Ньютон сделал вывод, что «световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломления». Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше всех – красные.

Белый свет является сложным светом, состоящим из волн различной длины (частоты). Каждой цветности соответствует своя длина и частота волны: красного, оранжевого, зеленого, голубого, синего, фиолетового – такое разложение света называется спектром.

Волны различной цветности по-разному преломляются в призме: меньше красного, больше – фиолетового. Призма отклоняет волны разной цветности на разные углы . Такое их поведение объясняется тем, что при переходе световых волн из воздуха в стеклянную призму скорость волн «красного цвета» изменяется меньше, чем «фиолетового цвета». Таким образом, чем меньше длина волны (больше частота), тем показатель преломления среды для таких волн больше.

Дисперсией называется зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны).

Для волн различной цветности показатели преломления данного вещества различны; вследствие этого при отклонении призмой белый свет разлагается в спектр .

При переходе монохроматической световой волны из воздуха в вещество длина световой волны уменьшается, частота колебаний остается неизменной . Неизменным остается цвет.

При наложении всех цветов спектра образуется белый свет.

Почему же мы видим предметы окрашенными? Краска не создает цвета , она избирательно поглощает или отражает свет.

Опорный конспект:

Вопросы для самоконтроля по теме «Дисперсия света»

1. Что называют дисперсией света?
2. Нарисуйте схемы получения спектра белого света с помощью стеклянной призмы.
3. Почему белый свет, проходя через призму, дает спектр?
4. Сравните показатели преломления для красного и фиолетового света.
5. Какой свет распространяется в призме с большей скоростью – красный или фиолетовый?
6. Как объяснить многообразие цветов в природе с точки зрения волновой оптики?
7. Какого цвета будут видны через красный светофильтр окружающие предметы? Почему?

Дисперсия света (разложение света) — это явление зависимости абсолютного показателя преломления вещества от длины волны света (частотная дисперсия), а также, от координаты (пространственная дисперсия), или, что то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является неодинаковая скорость распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе — оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета).

Обычно чем больше частота волны, тем больше показатель преломления среды и меньше ее скорость света в ней:

Красного цвета максимальная скорость в среде и минимальная степень преломления,

Фиолетового цвета минимальная скорость света в среде и максимальная степень преломления.

Аномальная дисперсия — вид дисперсии света, при которой показатель преломления среды уменьшается с увеличением частоты световых колебаний.

где — показатель преломления среды,

— частота волны.

Согласно современным представлениям и нормальная, и аномальная дисперсии представляют собой явления единой природы. Эта точка зрения основывается на электромагнитной теории света, с одной стороны, и на электронной теории вещества, — с другой. Термин «аномальная дисперсия» сохраняет сегодня лишь исторический смысл, поскольку «нормальная дисперсия» — это дисперсия вдали от длин волн, при которых происходит поглощение света данным веществом, а «аномальная дисперсия» — это дисперсия в области полос поглощения света веществом.

Отличие аномальной дисперсии от нормальной в том, что в некоторых веществах (например в парах иода) при разложении света при прохождении призмы, синие лучи преломляются меньше, чем красные, а другие лучи поглощаются веществом и от наблюдения ускользают. В нормальной дисперсии наоборот, красный свет преломляется на угол, меньший, чем тот, на который преломляется фиолетовый. (подробнее смотри тему "Дисперсия").

Дисперсия света позволила впервые вполне убедительно показать составную природу белого света. Белый свет разлагается на спектр и в результате прохождения через дифракционную решётку или отражения от нее (это не связано с явлением дисперсии, а объясняется природой дифракции). Дифракционный и призматический спектры несколько отличаются: призматический спектр сжат в красной части и растянут в фиолетовой и располагается в порядке убывания длины волны: от красного к фиолетовому; нормальный (дифракционный) спектр — равномерный во всех областях и располагается в порядке возрастания длин волн: от фиолетового к красному.

Поглощение света - явление ослабления яркости света при его прохождении через вещество или при отражении от поверхности. Поглощение света происходит вследствие преобразования энергии световой волны во внутреннюю энергию вещества или в энергию вторичного излучения, имеющего иной спектральный состав и иное направление распространения.

Закон Бугера — Ламберта — Бера — физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.

Закон выражается следующей формулой:

,

где I0 — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, kλ — показатель поглощения.

Показатель поглощения — коэффициент, характеризующий свойства вещества и зависящий от длины волны λ поглощаемого света. Эта зависимость называется спектром поглощения вещества.

Цвет — качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения, и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. Индивидуальное восприятие цвета определяется его спектральным составом, а также цветовым и яркостным контрастом c окружающими источниками света, а также несветящимися объектами. Очень важны такие явления, как метамерия; особенности человеческого глаза, и психики.

Спектр поглощения — зависимость интенсивности поглощённого веществом излучения (как электромагнитного, так и акустического) от частоты. Он связан с энергетическими переходами в веществе. Спектр поглощения характеризуется так называемым коэффициентом поглощения который зависит от частоты и определяется как обратная величина к расстоянию, на котором интенсивность прошедшего потока излучения снижается в e раз. Для различных материалов коэффициент поглощения и его зависимость от длины волны различны..

С сегодняшних позиций, нормальная дисперсия — это дисперсия вдали от длин волн, при которых происходит поглощение света данным веществом, тогда как аномальная дисперсия — это дисперсия в области полос поглощения света веществом.

Каждый охотник желает знать, где сидит фазан. Как мы помним, эта фраза означает последовательность цветов спектра: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Кто показал, что белый цвет это совокупность всех цветов, какое отношение имеет к этому радуга, красивые закаты и восходы солнца, блеск драгоценных камней? На все эти вопросы отвечает наш урок, тема которого: «Дисперсия света».

До второй половины XVII века не было полной ясности, что же такое цвет. Некоторые ученые говорили, что это свойство самого тела, некоторые заявляли, что это различные сочетания светлого и темного, тем самым путая понятия цвета и освещенности. Такой цветовой хаос царил до того времени, пока Исаак Ньютон не провел опыт по пропусканию света сквозь призму (рис. 1).

Рис. 1. Ход лучей в призме ()

Вспомним, что луч, проходящий через призму, терпит преломление при переходе из воздуха в стекло и потом еще одно преломление - из стекла в воздух. Траектория луча описывается законом преломления, а степень отклонения характеризуется показателем преломления. Формулы, описывающие эти явления:

Рис. 2. Опыт Ньютона ()

В темной комнате сквозь ставни проникает узкий пучок солнечного света, на его пути Ньютон разместил стеклянную трехгранную призму. Пучок света, проходя через призму, преломлялся в ней, и на экране, стоявшем за призмой, появлялась разноцветная полоса, которую Ньютон назвал спектром (от латинского «spectrum» - «видение»). Белый цвет превратился сразу во все цвета (рис. 2). Какие же выводы сделал Ньютон?

1. Свет имеет сложную структуру (говоря современным языком - белый свет содержит электромагнитные волны разных частот).

2. Свет различного цвета отличается степенью преломляемости (характеризуется разными показателями преломления в данной среде).

3. Скорость света зависит от среды.

Эти выводы Ньютон изложил в своем знаменитом трактате «Оптика». Какова же причина такого разложения света в спектр?

Как показывал опыт Ньютона, слабее всего преломлялся красный цвет, а сильнее всего - фиолетовый. Вспомним, что степень преломления световых лучей характеризует показатель преломления n. Красный цвет от фиолетового отличается частотой, у красного частота меньше, чем у фиолетового. Раз показатель преломления становится все больше при переходе от красного конца спектра к фиолетовому, можно сделать вывод: показатель преломления стекла увеличивается с возрастанием частоты света. В этом и состоит суть явления дисперсии.

Вспомним, как показатель преломления связан со скоростью света:

n ~ ν; V ~ => ν =

n - показатель преломления

С - скорость света в вакууме

V - скорость света в среде

ν - частота света

Значит, чем больше частота света, тем с меньшей скоростью свет распространяется в стекле, таким образом, наибольшую скорость внутри стеклянной призмы имеет красный цвет, а наименьшую скорость - фиолетовый.

Различие скоростей света для разных цветов осуществляется только при наличии среды, естественно, в вакууме любой луч света любого цвета распространяется с одной и той же скоростью м/с. Таким образом мы выяснили, что причиной разложения белого цвета в спектр является явление дисперсии.

Дисперсия - зависимость скорости распространения света в среде от его частоты.

Открытое и исследованное Ньютоном явление дисперсии ждало своего объяснения более 200 лет, лишь в XIX веке голландским ученым Лоренсом была предложена классическая теория дисперсии.

Причина этого явления - во взаимодействии внешнего электромагнитного излучения, то есть света со средой: чем больше частота этого излучения, тем сильнее взаимодействие, а значит, тем сильнее будет отклоняться луч.

Дисперсия, о которой мы говорили, называется нормальной, то есть показатель частоты растет, если частота электромагнитного излучения растет.

В некоторых редко встречающихся средах возможна аномальная дисперсия, то есть показатель преломления среды растет, если частота падает.

Мы увидели, что каждому цвету соответствует определенная длина волны и частота. Волна, соответствующая одному и тому же цвету, в разных средах имеет одну и ту же частоту, но разные длины волн. Чаще всего, говоря о длине волны, соответствующей определенному цвету, имеют в виду длину волны в вакууме или воздухе. Свет, соответствующий каждому цвету, является монохроматическим. «Моно» - один, «хромос» - цвет.

Рис. 3. Расположение цветов в спектре по длинам волн в воздухе ()

Самый длинноволновый - это красный цвет (длина волны - от 620 до 760 нм), самый коротковолновый - фиолетовый (от 380 до 450 нм) и соответствующие частоты (рис. 3). Как видите, белого цвета в таблице нет, белый цвет - это совокупность всех цветов, этому цвету не соответствует какая-то строго определенная длина волны.

Чем же объясняются цвета тел, которые нас окружают? Объясняются они способностью тела отражать, то есть рассеивать падающее на него излучение. Например, на какое-то тело падает белый цвет, который является совокупностью всех цветов, но это тело лучше всего отражает красный цвет, а остальные цвета поглощает, то оно нам будет казаться именно красного цвета. Тело, которое лучше всего отражает синий цвет, будет казаться синего цвета и так далее. Если же тело отражает все цвета, оно в итоге будет казаться белым.

Именно дисперсией света, то есть зависимостью показателя преломления от частоты волны, объясняется прекрасное явление природы - радуга (рис. 4).

Рис. 4. Явление радуги ()

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет преломляется и отражается капельками воды, дождя или тумана, парящими в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов, в результате белый цвет разлагается в спектр, то есть происходит дисперсия, наблюдатель, который стоит спиной к источнику света, видит разноцветное свечение, которое исходит из пространства по концентрическим дугам.

Также дисперсией объясняется и замечательная игра цвета на гранях драгоценных камней.

1. Явление дисперсии - это разложение света в спектр, обусловленное зависимостью показателя преломления от частоты электромагнитного излучения, то есть частоты света. 2. Цвет тела определяется способностью тела отражать или рассеивать ту или иную частоту электромагнитного излучения.

Список литературы

1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) - М.: Мнемозина, 2012.
2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. - М.: Мнемозина, 2014.
3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика - 9, Москва, Просвещение, 1990.

Домашнее задание

1. Какие выводы сделал Ньютон после опыта с призмой?
2. Дать определение дисперсии.
3. Чем определяется цвет тела?

1. Интернет-портал B -i-o-n.ru ().
2. Интернет-портал Sfiz.ru ().
3. Интернет-портал Femto.com.ua ().

) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимостью фазовой скорости света в веществе от частоты (или длины волны). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года , хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Пространственной дисперсией называется зависимость тензора диэлектрической проницаемости среды от волнового вектора . Такая зависимость вызывает ряд явлений, называемых эффектами пространственной поляризации.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

Дисперсия и спектр света

Дисперсия света и Цвет тел

Дисперсия света. Цвета тел.

Субтитры

Свойства и проявления

Один из самых наглядных примеров дисперсии - разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является различие фазовых скоростей распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе - оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета). Обычно, чем меньше длина световой волны, тем больше показатель преломления среды для неё и тем меньше фазовая скорость волны в среде:

• у света красного цвета фазовая скорость распространения в среде максимальна, а степень преломления - минимальна,
• у света фиолетового цвета фазовая скорость распространения в среде минимальна, а степень преломления - максимальна.

Однако в некоторых веществах (например в парах иода) наблюдается эффект аномальной дисперсии , при котором синие лучи преломляются меньше, чем красные, а другие лучи поглощаются веществом и от наблюдения ускользают. Говоря строже, аномальная дисперсия широко распространена, например, она наблюдается практически у всех газов на частотах вблизи линий поглощения, однако у паров иода она достаточно удобна для наблюдения в оптическом диапазоне, где они очень сильно поглощают свет.

Дисперсия света позволила впервые вполне убедительно показать составную природу белого света.

Огюстен Коши предложил эмпирическую формулу для аппроксимации зависимости показателя преломления среды от длины волны:

где λ {\displaystyle \lambda } - длина волны в вакууме; a , b , c - постоянные, значения которых для каждого материала должны быть определены в опыте. В большинстве случаев можно ограничиться двумя первыми членами формулы Коши. Впоследствии были предложены другие более точные, но и одновременно более сложные, формулы аппроксимации.