Номер 8.113, страница 194 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 8. Волновая оптика. Дисперсия и рассеяние света - номер 8.113, страница 194.

Условие.

8.113. В ясный день мы видим небо голубым, а на закате Солнце кажется красным. Какие лучи — синие или красные — сильнее рассеиваются в атмосфере?

Решение.

Решение

Цвет неба и цвет Солнца на закате объясняются явлением рассеяния света в атмосфере Земли. Это явление называется рэлеевским рассеянием. Его суть в том, что интенсивность рассеяния света частицами, размеры которых значительно меньше длины волны света (в данном случае молекулами газов в атмосфере), сильно зависит от длины волны. Интенсивность рассеянного света $\text{I}$ обратно пропорциональна четвертой степени длины волны $\lambda$:

$I \sim \frac{1}{\lambda^4}$

Видимый свет, приходящий от Солнца, является белым, то есть содержит все цвета спектра от фиолетового (самая короткая длина волны) до красного (самая длинная длина волны).

1. Голубое небо днем.

Когда Солнце находится высоко в небе, его свет проходит относительно короткий путь в атмосфере. Синие и фиолетовые лучи, имеющие короткую длину волны, рассеиваются молекулами воздуха гораздо интенсивнее, чем красные и оранжевые лучи с длинной волной. Рассеянный во все стороны синий свет попадает в наши глаза со всех участков неба, поэтому мы видим небо голубым.

2. Красное Солнце на закате.

На закате (и на рассвете) солнечным лучам приходится проходить гораздо больший путь в атмосфере, чтобы достичь наблюдателя. За время этого длинного пути большая часть коротковолнового света (синего и фиолетового) рассеивается в стороны и не доходит до наших глаз. Прямо от Солнца до нас доходит преимущественно свет с длинными волнами (красный, оранжевый), который рассеивается слабее. Именно поэтому диск Солнца на горизонте кажется нам красным.

Оба этих наблюдения подтверждают, что коротковолновые лучи (синие) рассеиваются в атмосфере намного сильнее, чем длинноволновые (красные).

Ответ: синие лучи рассеиваются в атмосфере сильнее.