Номер 3, страница 214 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

3. Цвета тел в природе.

Цвет, который мы приписываем тому или иному телу в природе, определяется тем, какие световые волны от него попадают в наши глаза. Сами по себе непрозрачные тела, не являющиеся источниками света, цвета не имеют. Их цвет возникает в результате взаимодействия со светом от внешних источников, например, от Солнца. Существует несколько основных физических механизмов, объясняющих разнообразие цветов в природе.

1. Поглощение и отражение света. Это наиболее распространенный механизм. Белый свет (например, солнечный) представляет собой совокупность электромагнитных волн разной длины, которые человеческий глаз воспринимает как разные цвета (спектр: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый). Когда белый свет падает на поверхность непрозрачного тела, часть световых волн поглощается материалом, а часть — отражается. Отраженные волны, попадая на сетчатку нашего глаза, и создают ощущение цвета.

Например:

- Лист растения кажется нам зеленым, потому что содержащийся в нем пигмент хлорофилл поглощает лучи в красной и синей частях спектра, но отражает зеленые.

- Снег или лист белой бумаги кажутся белыми, так как их поверхность практически полностью отражает все цвета видимого спектра.

- Уголь или черная ткань выглядят черными, потому что они, наоборот, поглощают почти весь падающий на них свет, практически ничего не отражая.

- Прозрачные тела, такие как цветное стекло, приобретают цвет за счет избирательного поглощения. Зеленое стекло пропускает через себя преимущественно зеленые лучи, поглощая остальные.

2. Рассеяние света. Этот механизм объясняет, например, цвет неба. Свет рассеивается при прохождении через среду с мелкими неоднородностями. Молекулы газов в атмосфере Земли рассеивают коротковолновый свет (синий и фиолетовый) значительно сильнее, чем длинноволновый (красный и желтый). Это явление называется рэлеевским рассеянием, и интенсивность рассеянного света $I$ обратно пропорциональна четвертой степени длины волны $\lambda$ ($I \sim 1/\lambda^4$). Поэтому, когда мы смотрим на небо в ясный день, мы видим рассеянный во все стороны синий свет. На закате же солнечные лучи проходят гораздо больший путь в атмосфере, и синяя часть спектра рассеивается в стороны, а до наблюдателя доходит преимущественно прямой свет в красной и оранжевой части спектра.

3. Интерференция света. Это явление возникает при наложении когерентных световых волн. В природе интерференционная окраска наблюдается на тонких пленках, например, на мыльных пузырях или нефтяных пятнах на воде. Свет отражается от верхней и нижней поверхностей пленки, и отраженные лучи, накладываясь друг на друга, усиливают (конструктивная интерференция) или ослабляют (деструктивная интерференция) определенные цвета в зависимости от толщины пленки и угла зрения. Такая окраска называется структурной, так как она обусловлена не пигментами, а микроструктурой поверхности. Яркие переливающиеся цвета перьев павлина, крыльев некоторых бабочек (например, морфо) и жуков — результат именно интерференции.

4. Дифракция света. Это явление огибания светом препятствий. Как и интерференция, дифракция способна разлагать белый свет в спектр. В природе она часто работает совместно с интерференцией для создания структурной окраски. Хорошим примером является радужное сияние на поверхности компакт-диска, где роль дифракционной решетки играют микроскопические дорожки.

5. Тепловое излучение. Тела, нагретые до высокой температуры, сами становятся источниками света. Цвет их свечения зависит от температуры. Например, при нагревании металл сначала становится темно-красным, затем ярко-красным, желтым и при очень высоких температурах — белым или даже голубовато-белым. Цвет звезд также определяется температурой их поверхности: самые горячие звезды — голубые, а самые холодные — красные. Наше Солнце — желтая звезда.

Ответ: Цвета тел в природе обусловлены различными физическими процессами взаимодействия света с веществом. Основные из них:

1. Избирательное поглощение и отражение света поверхностью тела (цвет большинства непрозрачных объектов).

2. Рассеяние света на мельчайших частицах (цвет неба).

3. Интерференция света в тонких пленках и структурах (цвета мыльных пузырей, перьев павлина).

4. Дифракция света на упорядоченных структурах (радужные цвета на крыльях некоторых насекомых).

5. Тепловое излучение света нагретыми телами (цвет пламени, звезд, раскаленного металла).