世界的复杂性。在家享受有趣的身体体验

世界的复杂性。物理实验

有趣的物理实验

当你在学校学习物理“光学”部分时，你会了解到光是一种波动过程。当然，您非常了解什么是波浪（例如，水面上的波浪）。您可能听说过电磁波：毕竟，谁不会有兴趣知道电视和广播广播来自电视屏幕或无线电接收器的何处。对于这个问题：“这是怎么发生的？” - 他们非常简短地回答你：“借助无线电波”（或电磁波）。无线电波从中央电视台或广播电台发射，并由电视或接收器接收。

所以你知道电磁波的存在。光也是电磁波。但光的波长比无线电波的波长短得多。而我们看到的白色，乍一看很简单，其实非常复杂。它由七种原色组成：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。这些颜色中的每一种都有自己的波长。当所有七种颜色都存在时，就会产生白色的外观。有时你可以单独看到所有这些颜色：无论是在天空中以彩虹的形式，还是在家里的墙壁上的某个地方，当一束明亮的阳光在镜子边缘折射时，会产生明亮的多重色彩。彩色条纹。

有多种方法可以观察这种条纹或光谱，即将白色光束分解为其组成颜色。例如，如果您在明亮的光源下观看长时间播放的留声机唱片，请水平握住它并将其压在鼻梁上。新的留声机唱片尤其能够创造出美丽的“虹膜”。

光波与任何振动一样，在某些条件下可以相加或相减。当相同长度的波相加时，光被放大，当它们彼此相减时，光被减弱或完全消失。现在我们将确定这一点。

为了进行实验，您需要制作一个相当简单的设备。拿一张厚黑纸，用安全刀片在上面划出一个三厘米长的切口。结果是一个非常窄的间隙——这就是我们的设备。

该狭缝具有对光波进行相加和相减的特性。白天透过它观察天空。你会看到沿着缝隙有许多黑色的平行条纹。黑色条纹是没有光的地方。在缝隙中那些有黑色条纹的地方，光波似乎在互相“吞噬”。更准确的说法是，相同长度的光波相互相减，这个地方的光芒就消失了：黑暗形成了——一条黑色的小条纹。

现在，通过这个狭缝观察更亮的光源 - 观察正在燃烧的电灯泡的灯丝（如果可能的话，沿着热灯丝转动狭缝）。除了黑色条纹之外，你还会在灯泡灯丝的两侧看到许多彩虹丝。当您从中间远离明亮部分时，这些彩虹线会变得更暗。窄缝还能够通过添加和减去光波，将它们分类为单独的颜色（即按波长）。

在进行这些实验时，调整狭缝的宽度。它应该很窄，非常窄。这可以通过沿不同方向移动纸张边缘来轻松实现。

通过学习光学，您将更加熟悉在如此狭窄的狭缝中发生的情况，并了解为什么它能够将光分解为其成分颜色。

薄膜还能够将光分解成彩虹的所有颜色。这里我们指的是自然界中可以找到的或亲手制作的最薄的薄膜。例如，它们是吹泡泡时的肥皂水、湿沥青和水坑上的机器油渍、以及由最细鳞片组成的珍珠母贝表面形成的。当一滴指甲油涂在水面上时产生的薄膜非常漂亮。将干净的水倒入盘子中，然后滴一滴清漆：它会在水面上铺成薄薄的一层。用金属丝（直径约六到八厘米）制作一个环，为了方便起见，制作一个手柄。用环撬开清漆薄膜，然后稍微倾斜它，将薄膜取下。它会玩弄彩虹的所有颜色，就像蜻蜓的翅膀一样。该胶片可以保存相当长的时间。

一束白光落在薄膜或薄片上，部分从薄膜或薄片反射，部分穿过更深的地方并从其内表面反射。这两种反射都落入我们的眼睛。很明显，两条反射光线彼此略有不同：它们采取了不同的路径。正如您所猜测的，行程的差异大约等于薄膜厚度的两倍。当你处理像光波长这样的小量时，即使是最薄的薄膜的厚度仍然是巨大的，并且反射光线的路径差也很大。

这两条反射光线会发生什么情况？它们累加起来，或者更确切地说，它们的波累加起来，落入我们眼睛的不再是白色光线，而是某种颜色的光线。颜色取决于薄膜的厚度（由此产生的光程差）以及我们观察薄膜的角度。因此，薄膜的整个表面闪烁着不同颜色的彩虹。

还有另一种创造彩虹的方法——使用棱镜，三角形透明棱镜。当然，这个实验的理想设备是玻璃棱镜。但你在家里不太可能找到类似的东西。透明三棱柱也可以由一块有机玻璃制成，方法是使用适当的工具对其进行加工，然后打磨其表面。但不太可能每个人都能做到这一点，所以我们会选择一条不同的道路：我们将用一种简单的材料——水来制作一个透明的三棱柱。

拿一面便宜的小镜子，也许是圆形的。将其放在一个小碗的底部。将水倒入其中并倾斜它，在其下面放置一些东西。盆中的水面应与镜子形成大约25°的角度（见图）。现在您需要照顾光源。实验最好在晚上、黑暗中进行，这样你得到的彩虹就清晰可见。

光的复杂性

作为光源，例如使用用于摄影工作的手电筒，用纸板代替红色滤光片，并在其中开一个比纸板稍窄、宽一厘米的槽。唯一重要的是槽口不要位于灯泡灯丝的高度。如果你没有这样的灯笼，你可以使用带有不允许光线向上透过的灯罩的台灯。实验结果会有所不同，因此我们分别进行描述。

如果您使用手电筒，请将狭缝的光线直接照射到水中的镜子，即镜子浸入较深的一侧（见图）。如果您现在从上方看镜子，您会看到一条带有明亮光谱颜色的彩虹条纹。裂缝发出的光线穿过水面，在水中折射，击中镜子，被镜子反射，化为一束彩色光芒从水中射出。

如前所述，进入另一种非均匀介质的光在其中发生折射。但是，由于光由不同的颜色组成，并且每种颜色的光线都以自己的方式折射，因此，从这样的三面棱镜中以不同的方式折射（根据我们的经验，它是玻璃还是水并不重要）发出的光分解成彩虹的所有颜色。

如果实验是用台灯进行的，那么就没有间隙，灯泡本身应该会产生彩虹兔子。使灯距镜子约一米。请注意，天花板没有灯照明，位于阴凉处。镜子的彩虹反射会出现在阴影天花板上。通过移动灯，您可以在天花板上看到美丽的光谱，就像在屏幕上一样。

在镜子和水面之间的其他角度，彩虹可能不会出现在天花板上，而是出现在墙上。如果墙上贴了壁纸，则需要在彩虹落下的地方挂一张白纸。

这个实验可以在白天成功进行，如果你有阳光明媚的一面，可以利用太阳光线。您需要通过遮盖窗户来在房间内创造黑暗。在其中一扇窗户上留出一个缝隙，以便阳光照射。每个人的条件可能不同，所以你自己需要思考在这些条件下如何进行实验。

作者：拉比萨 F.V.

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