Номер 13, страница 140 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

Приложение «Знаем и применяем» - номер 13, страница 140.

Условие.

13. Расположите горящую электролампочку за стаканом с водой. Добавляйте в воду по каплям молоко и наблюдайте сквозь стакан за изменением цвета жидкости. Объясните наблюдаемое явление.

помощник

▪ Есть ли различия в распространении света через прозрачную однородную среду и среду, содержащую очень мелкие взвешенные частицы?

Решение.

При добавлении молока в стакан с водой, изначально прозрачная жидкость становится мутной (образуется коллоидный раствор). По мере увеличения концентрации молока, свет от горящей лампочки, проходящий сквозь стакан, будет изменять свой цвет с исходного белого или желтоватого на оранжевый, а затем на красноватый.

Это явление объясняется рассеянием света на мельчайших частицах жира и белка, взвешенных в воде. В отличие от прозрачной однородной среды (чистая вода), среда с мелкими взвешенными частицами (вода с молоком) рассеивает проходящий через нее свет. Это явление носит название эффект Тиндаля.

Зависимость интенсивности рассеяния от длины волны света для частиц, размер которых меньше длины волны, описывается законом Рэлея. Согласно этому закону, интенсивность рассеянного света $\text{I}$ обратно пропорциональна четвертой степени длины волны $\lambda$:

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

Белый свет от лампочки является совокупностью электромагнитных волн разной длины. Синий и фиолетовый свет имеют самые короткие длины волн в видимом спектре, а красный и оранжевый — самые длинные. Из формулы следует, что коротковолновый (синий) свет рассеивается на частицах молока гораздо сильнее, чем длинноволновый (красный).

Когда мы смотрим на лампочку сквозь стакан, мы наблюдаем свет, прошедший через жидкость. Поскольку синяя часть спектра была преимущественно рассеяна в стороны, до наблюдателя доходит свет, в котором преобладают красные и оранжевые тона. Чем выше концентрация молока, тем сильнее рассеивается синий свет и тем более красным кажется проходящий свет лампочки. Аналогичное явление объясняет голубой цвет неба и красный цвет Солнца на закате.

Ответ: Наблюдаемое изменение цвета света, проходящего через воду с молоком, на красно-оранжевый объясняется рэлеевским рассеянием света на коллоидных частицах молока. Коротковолновые составляющие белого света (синий, фиолетовый) рассеиваются в стороны значительно сильнее, чем длинноволновые (красный, оранжевый). В результате в свете, прошедшем сквозь жидкость, начинают преобладать красные и оранжевые тона.