Номер 1, страница 112 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

X. Электромагнитная природа света. Работаем с текстом - номер 1, страница 112.

Условие.

1. В древние времена учёные спорили о том, из чего сделан небесный свод: из стекла, хрусталя или драгоценных синих камней. Первое правильное объяснение дал в XV в. Леонардо да Винчи в книге о живописи: «Синева неба происходит благодаря толще освещённых частиц воздуха, которая расположена между Землёй и находящейся наверху чернотой».. В чём был прав Леонардо да Винчи? Дайте своё объяснение голубому цвету неба.

Решение.

В чём был прав Леонардо да Винчи?

Леонардо да Винчи, живший задолго до появления современной физики, проявил гениальную интуицию. Его правота заключается в нескольких ключевых моментах, изложенных в его гипотезе. Во-первых, он правильно определил, что причиной синего цвета неба является не какой-то твёрдый купол, а именно воздух («толща освещённых частиц воздуха»). Во-вторых, он понял, что воздух становится синим только под воздействием света («освещённых частиц»), то есть он связал цвет неба с взаимодействием солнечного света и атмосферы. В-третьих, он верно указал, что этот освещённый воздух находится между Землёй и «чернотой» (космосом), интуитивно описав атмосферу как слой вокруг планеты.

Таким образом, Леонардо да Винчи первым дал концептуально верное объяснение, которое, хоть и было неполным, заложило основу для будущих научных открытий в области атмосферной оптики.

Ответ: Леонардо да Винчи был прав в том, что голубой цвет неба — это оптический эффект, возникающий из-за взаимодействия солнечного света с частицами воздуха в атмосфере, а не цвет какого-либо твёрдого объекта.

Дайте своё объяснение голубому цвету неба.

Современное научное объяснение голубого цвета неба основано на физическом явлении, которое называется рэлеевским рассеянием света.

Солнечный свет, который мы воспринимаем как белый, на самом деле является смесью всех цветов радуги, то есть электромагнитных волн разной длины. Атмосфера Земли состоит из мельчайших молекул газов (в основном азота и кислорода), размер которых значительно меньше длины волны видимого света. Когда солнечный свет проходит через атмосферу, он сталкивается с этими молекулами и рассеивается, то есть отклоняется в разные стороны.

Эффективность этого рассеяния сильно зависит от длины волны света. Согласно закону Рэлея, интенсивность рассеяния $\text{I}$ обратно пропорциональна четвёртой степени длины волны $\lambda$:

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

Это означает, что свет с короткой длиной волны (синий и фиолетовый) рассеивается намного сильнее, чем свет с длинной волной (красный и оранжевый). Когда мы смотрим на небо в ясный день, мы видим не прямые солнечные лучи, а свет, рассеянный молекулами воздуха со всех сторон. Так как синий свет рассеивается наиболее эффективно, именно он и достигает наших глаз со всех участков неба, создавая ощущение голубого купола.

Хотя фиолетовый свет имеет ещё более короткую волну и рассеивается даже сильнее синего, небо всё же кажется нам голубым. Это связано с тем, что Солнце излучает меньше фиолетового света, а также с тем, что человеческий глаз менее чувствителен к фиолетовому цвету по сравнению с синим.

Ответ: Голубой цвет неба объясняется рэлеевским рассеянием: молекулы воздуха в атмосфере рассеивают коротковолновый синий свет из солнечного спектра гораздо сильнее, чем длинноволновый красный. Этот рассеянный синий свет приходит к нам со всех сторон и окрашивает небо.