تجربه:ما الذي يجعل ضوء السماء يبدو ازرق
لم السماء زرقاء؟
إذا كان الفضاء الخارجي أسودًا والهواء ليس له لون، فلماذا تبدو السماء زرقاء؟ هذا سؤال يطرحه الكثيرون، وعلى الرغم من أننا في العادة نعتبر اللون الأزرق لونًا للسماء، إلا أنه من السهل فهم العلم وراء هذه الظاهرة.
الأدوات اللازمة
كوب كبير
وعاء مستطيل شفاف
ماء
لبن
مصباح يدوي أو مصباح يدوي للهاتف
ملاحظة:تحتوي بعض المصابيح الكاشفة على ضوء أصفر جدًا ، ولا تعمل بشكل جيد مع هذه التجربة. تريد أن يكون للمصباح ضوء أبيض. اختبرنا عدة خيارات! تعمل معظم مصابيح الهاتف بشكل جيد ، وهو أمر مريح للغاية إذا كنت تقوم بذلك مع فصل وتحتاج إلى عدة مصابيح. كما عمل مصباحنا LED بشكل جيد. لقد جربنا أيضًا مصباحًا كشافًا متوهجًا لم يعمل.
خطوات التجربة
- املأ البرطمان بالماء وأطفئ الأنوار في الغرفة.
- سلط نورك في الجزء العلوي من البرطمان. يجب أن تبدو مثل الضوء الأبيض! لا يوجد تشتت لأنه لا توجد جزيئات تشتت الضوء.
- أضف حوالي 1 ملعقة كبيرة من الحليب إلى البرطمان.
- قلب الماء حتى يمتزج الحليب بالتساوي.
- اظلم الغرفة
- الآن قم بتسليط مصباحك اليدوي في الجزء العلوي من الجرة. واو ، يمكنك رؤية الضوء الأزرق أعلى البرطمان!
التفسير
السبب الرئيسي للون السماء الأزرق هو تفاعل الضوء مع جزيئات الهواء في الغلاف الجوي. عندما يشع الضوء من الشمس نحو الأرض، يتكون من مجموعة متنوعة من الألوان، وهي ما نسميه الطيف الضوئي. وتكون أطوال الموجات الضوئية القصيرة مثل اللون الأزرق أكثر تشتتاً من الأطوال الموجية الطويلة مثل اللون الأحمر.
عندما يصل الضوء الأزرق إلى الغلاف الجوي، يتفاعل مع جزيئات الهواء ويتشتت في جميع الاتجاهات. وبما أن الأزرق هو لون التشتت الأكثر فاعلية، فإننا نرى السماء باللون الأزرق. ولكن الألوان الأخرى مثل الأحمر والبرتقالي والأصفر يتشتت بشكل أقل، ولذلك تظهر خلال شروق الشمس وغروبها عندما يكون الضوء يمر عبر طبقة أكثر سمكًا من الغلاف الجوي.
إذاً، فاللون الأزرق للسماء ناتج عن تشتت الضوء الأزرق في الغلاف الجوي. وعلى الرغم من أن هناك العديد من العوامل الأخرى التي قد تؤثر على لون السماء مثل الغبار والجسيمات الأخرى في الجو، إلا أن تشتت الضوء هو السبب الرئيسي للون السماء الأزرق الذي نراه يوميًا.
الضوء عبارة عن موجة ، وكل لون من هذه الألوان يتوافق مع تردد مختلف وبالتالي طول موجي مختلف للضوء.
يتم ترتيب الألوان في طيف قوس قزح وفقًا لتردداتها:الضوء البنفسجي والأزرق لهما ترددات أعلى من الضوء الأصفر والبرتقالي والأحمر.
عندما يسطع الضوء الأبيض من الشمس عبر الغلاف الجوي للأرض ، فإنه يصطدم بجزيئات الغاز. تشتت هذه الجزيئات الضوء. كلما كان الطول الموجي للضوء أقصر ، زاد تشتت الضوء بواسطة الغلاف الجوي. نظرًا لأن طوله الموجي أقصر كثيرًا ، فإن الضوء الأزرق يتشتت أكثر بعشر مرات من الضوء الأحمر.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن تواتر الضوء الأزرق ، مقارنة بالضوء الأحمر ، أقرب إلى تردد الرنين للذرات والجزيئات التي يتكون منها الهواء. بمعنى أنه إذا تم دفع الإلكترونات المرتبطة بجزيئات الهواء ، فسوف تتأرجح بتردد طبيعي أعلى من تردد الضوء الأزرق. يدفع الضوء الأزرق الإلكترونات بتردد قريب من تردد الرنين الطبيعي ، مما يتسبب في إعادة إشعاع الضوء الأزرق في جميع الاتجاهات في عملية تسمى التشتت. يستمر الضوء الأحمر غير المتناثر في اتجاهه الأصلي. عندما تنظر إلى السماء ، فإن الضوء الأزرق المتناثر هو الضوء الذي تراه.
لماذا تبدو غروب الشمس برتقالية ضاربة إلى الحمرة؟
عندما تكون الشمس في الأفق ، فإن ضوءها يأخذ مسارًا أطول عبر الغلاف الجوي إلى عينيك مما يحدث عندما تكون الشمس في السماء مباشرة. بحلول الوقت الذي يصل فيه ضوء الشمس إلى عينيك ، تكون معظم ألوان الضوء قد تبددت. الضوء الذي تراه أخيرًا برتقالي محمر.
الضوء البنفسجي له طول موجي أقصر من الضوء الأزرق:إنه يشتت أكثر من الضوء الأزرق. فلماذا ليست السماء بنفسجية؟ لأنه لا يوجد ما يكفي منه. تبعث الشمس ضوءًا أزرق أكثر بكثير من الضوء البنفسجي ، لذا فإن معظم الضوء المتناثر في السماء يكون أزرق.