Новый физический фейерверк - [297]

ОТВЕТ • Дым — дисперсная система, состоящая из мелких твердых частиц. Рассеяние света зависит от размера частиц, и на этих частицах сильнее рассеивается синий. Если мы наблюдаем дым на темном фоне, а свет попадает в дым сбоку или из-за нас, то мы видим рассеянное дымом излучение, и оно синеватое. Если же источник яркого света находится за дымом, то мы видим это яркое излучение, из которого при прохождении через дым изъята рассеиванием часть синего, и пришедшее к нам излучение немного красноватое.

6.113. Эффект анисового ликера

Некоторые алкогольные напитки содержат анис. В Греции такой ликер называется узо, во Франции — пастис, в Турции — раки, а в Италии самбука. Все они ведут себя необычно: когда в изначально вполне прозрачный напиток постепенно добавляют воду, он вдруг становится молочно-белым. На что влияет вода и почему меняется цвет ликера? Добавляя в молочно-белый напиток алкоголь, можно добиться обратного эффекта.

ОТВЕТ • Каждый из этих напитков — однородный раствор анисового масла в этиловом спирте. Когда на этот раствор направляют луч света (например, солнечный луч), пройдя через раствор, он выходит с противоположной стороны сосуда, оставаясь лучом. Когда в раствор добавляют воду (третью жидкость), ситуация меняется, поскольку анисовое масло не растворяется в воде. Сначала напиток прозрачен (проходя через него, луч света остается лучом). Однако когда концентрация воды повышается и достигает некоторого критического значения, молекулы масла неожиданно начинают образовывать взвешенные в жидкости капли. Говорят, что в системе произошел фазовый переход: однородный раствор превращается в неоднородную дисперсную систему, состоящую из микроскопических капелек жидкости, распределенных в другой жидкости, то есть в эмульсию. Капли рассеивают видимый свет. Поэтому любой луч света, направленный на напиток, много раз рассеивается, что вызывает помутнение напитка и придает ему молочный оттенок. Если после этого в напиток добавить еще алкоголь, благодаря чему концентрация воды станет ниже критического значения, произойдет обратный фазовый переход, и ликер снова станет прозрачным.

6.114. Цвет масляных пятен, мыльной пленки и металлической кастрюли

Почему масляные пятна на мокрой улице окрашены во все цвета радуги? Почему этого нет, если улица сухая? Почему масляные пятна бывают цветными, даже если солнце спряталось за тучи?

Почему мыльные пленки и мыльные пузыри разноцветные? Почему, когда пленка становится слишком тонкой или слишком толстой, она перестает быть цветной? Ведь не окрашены подобным образом предметное стекло микроскопа или оконные стекла.

Пусть мыльная пленка, удерживаемая в вертикальном положении, освещена спереди лучом белого света. По мере того как под действием силы тяжести вода в этой пленке стекает вниз, горизонтальные цветные полосы на ней тоже смещаются вниз, а затем, если фон позади пленки темный, сверху она становится черной, перед тем как лопнуть. Как ярко освещенная спереди пленка может стать черной? Если осторожно осмотреть черный участок пленки, можно заметить особо темные пятна. Как они появляются? Почему сразу за черным участком идет белая, а не синяя полоса? Ведь среди всех цветов видимого спектра у синего цвета самая маленькая длина волны, поэтому именно в синий цвет должен был бы окраситься очень тонкий участок пленки под темной областью.

Иногда кажется, что на металлической кастрюле, даже если ее тщательно вымыли, есть цветные пятна. Почему они появляются? Похожие цветные пятна можно увидеть, когда масло стекает по полированной металлической поверхности. Почему мы их не видим, если поверхность неполированная?

ОТВЕТ • При освещении белым светом прозрачного слоя, или пленки, толщиной приблизительно совпадающей с длиной волны видимого света, может происходить разложение света на цвета видимого спектра. Предположим, что луч определенного цвета падает перпендикулярно на такую пленку (рис. 6.43). Часть света отражается от внешней поверхности пленки, а часть проникает внутрь пленки, проходит через нее, отражается от внутренней поверхности, проходит пленку в обратном направлении и выходит из нее. Глаз воспринимает две исходящие от пленки волны. Эти волны интерферируют. Если волны распространяются в фазе (синхронно), интерференция конструктивная (волны усиливают друг друга), и на пленке получается яркое пятно соответствующего цвета. Если окажется, что волны распространяются не в фазе (несинхронно), интерференция деструктивная (волны стремятся погасить друг друга), и мы видим на пленке темное пятно.

Рис. 6.43 / Задача 6.114. Свет, отраженный в направлении наблюдателя от внешней и внутренней поверхностей тонкой пленки.

Толщина пленки — один из факторов, определяющих, для какого цвета выполняются условия усиления или гашения. Поэтому, когда под влиянием силы тяжести вертикальная пленка стекает, утолщаясь внизу, на разных высотах появляются разные яркие цветные полосы. Меняя расстояние и угол зрения, наблюдатель меняет расстояние, которое проходит отраженный от пленки и достигающий его свет. Это значит, что меняется яркость цветов, которые он видит.