Из истории развития взглядов на природу света

Ответ на вопрос о природе световых волн был получен на основании длинного ряда наблюдений за световыми явлениями. При этом представления о природе света изменялись по мере того, как накапливались новые факты.

Волновые представления о природе света развивались еще в XVII веке Х. Гюйгенсом и поддерживались на протяжении XVIII века Л. Эйлером, М.В. Ломоносовым и Б. Франклином. Однако в течение этого периода наиболее обоснованными оставались корпускулярные представления о природе света, в силу которых свет уподоблялся потоку быстро летящих частиц. Эти представления сложились в науке благодаря работам И. Ньютона. Лишь в начале XIX века О. Френелем и Т. Юнгом была обоснована волновая природа света. При этом считалось, что световые волны — это упругие волны, схожие со звуковыми, поскольку для них также наблюдались явления интерференции и дифракции. Однако существуют два отличия световых волн от звуковых. Первое отличие заключается в том, что свет может распространяться в пустоте, а звук в пустоте распространяться не может.

Второй отличительной особенностью световых волн, по сравнению со звуковыми, является огромная скорость их распространения. Значение скорости света, измеренное еще в XVII веке с помощью астрономического метода, оказалось равным примерно 300000 км/с. Такая огромная скорость распространения света выделяла световые явления из ряда остальных, известных в первой четверти XIX века явлений.

Примерно полвека спустя Дж.К. Максвелл теоретически установил, что с такой скоростью должно распространяться всякое электромагнитное возмущение. Через некоторое время Г. Герц осуществил эксперимент по излучению электромагнитных волн, скорость распространения которых оказалась равной скорости света.

В ходе проведения дальнейших исследований было установлено, что все основные свойства электромагнитных волн совпадают со свойствами световых волн. Эти и другие факты привели к выводу о том, что световые волны представляют собой электромагнитные волны малой длины волны и имеют, таким образом, электромагнитную природу.

Накопление новых экспериментальных данных привело в XX веке к заключению о том, что свет, наряду с волновыми, обладает и корпускулярными свойствами. В частности, свет излучается и поглощается в виде порций, квантов энергии. В настоящее время квантовая теория объединила волновые и корпускулярные представления о свете в единое целое.

• Задание №45D30A

Отличиями световой волны от звуковой являются:

А. возможность распространения в безвоздушном пространстве

Б. большая скорость распространения

В. наличие таких свойств, как интерференция и дифракция

Правильным ответом является

• 1)только А
• 2)только А и Б
• 3)только Б и В
• 4)А, Б, В
• Задание №675D87 Отложить Пометить как решённое

Какие представления о свете господствовали до начала XIX века?

• 1)свет – механическая волна
• 2)свет – электромагнитная волна
• 3)свет – поток частиц
• 4)свет – и механическая волна, и поток частиц

Микроскоп

Человеческий глаз характеризуется определённым разрешением (предельной разрешающей способностью), то есть наименьшим расстоянием между двумя точками наблюдаемого объекта, при котором эти точки ещё могут быть отличены одна от другой. Для нормального глаза при удалении от объекта на расстояние наилучшего видения (D = 250 мм) среднестатистическое нормальное разрешение составляет 0,176 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т.д. значительно меньше этой величины.

Увеличение разрешающей способности глаза достигается с помощью оптических приборов. При наблюдении мелких предметов применяют оптический микроскоп.

Увеличенное изображение предмета в микроскопе получается с помощью оптической системы, состоящей из двух короткофокусных собирающих линз – объектива и окуляра (рис. 1). Расстояние между объективом и окуляром можно изменять при настройке на резкость. Предмет S помещается на расстоянии, немного большем фокусного расстояния объектива. В этом случае объектив даст действительное перевёрнутое увеличенное изображение S1 предмета. Это промежуточное изображение рассматривается глазом через окуляр. Окуляр располагают так, чтобы промежуточное изображение S1 находилось немного ближе его фокальной плоскости. Окуляр действует как лупа. S2 – изображение, которое увидит человеческий глаз через окуляр.

Рис.1

Ход лучей в микроскопе

Хороший микроскоп может давать увеличение в несколько сотен раз. Однако, осуществляя большие увеличения, мы можем повысить разрешающую способность микроскопа лишь до известного предела. Это связано с тем фактом, что становится необходимым учитывать волновые свойства света. Фундаментальное ограничение заключается в невозможности получить при помощи электромагнитного излучения изображение объекта, меньшего по размерам, чем длина волны этого излучения. Предельная разрешающая способность микроскопа связана с длиной волны электромагнитного излучения. «Проникнуть глубже» в микромир возможно при применении излучений с меньшими длинами волн.

Задание №F254FF

Изображение предмета, получаемое через окуляр, является

• 1)мнимым уменьшенным
• 2)мнимым увеличенным
• 3)действительным увеличенным
• 4)действительным уменьшенным

Полярные сияния

В период активности на Солнце наблюдаются вспышки. Вспышка представляет собой нечто подобное взрыву, в результате которого образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и др.). Потоки заряженных частиц, несущихся с огромной скоростью, изменяют магнитное поле Земли, то есть приводят к появлению магнитных бурь на нашей планете.

Захваченные магнитным полем Земли заряженные частицы движутся вдоль магнитных силовых линий и наиболее близко к поверхности Земли проникают в области магнитных полюсов Земли. В результате столкновений заряженных частиц с молекулами воздуха возникает электромагнитное излучение – полярное сияние.

Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зелёным или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цвета.

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы правильно понимаем природу полярного сияния, является его повторение в лаборатории. Такой эксперимент, получивший название «Аракс», был проведён в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями.

Для эксперимента были выбраны две точки на поверхности Земли, лежащие на одной и той же силовой линии магнитного поля. Этими точками служили в Южном полушарии французский остров Кергелен в Индийском океане и в Северном полушарии посёлок Согра в Архангельской области.

С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определённой высоте создал поток электронов. Двигаясь вдоль магнитной силовой линии, эти электроны проникли в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой.

• Задание №2E0B2C

Согласно современным представлениям полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. На каких планетах, представленных в таблице, возможно наблюдать полярные сияния?

Название планеты	Наличие атмосферы	Наличие магнитного поля
Меркурий	Отсутствует	Слабое
Венера	Плотная	Отсутствует
Марс	Разреженная	Слабое

Ответ поясните.

• Задание №3B56A0

Согласно современным представлениям, полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. На каких планетах, представленных в таблице, можно наблюдать полярные сияния?

Название планеты	Наличие атмосферы	Наличие магнитного поля
Меркурий	отсутствует	слабое
Венера	плотная	отсутствует
Марс	разреженная	слабое

• 1)только на Меркурии
• 2)только на Венере
• 3)только на Марсе
• 4)на всех планетах
• Задание №A26A40

Магнитные бури на Земле представляют собой

• 1)вспышки радиоактивности
• 2)потоки заряженных частиц
• 3)быстрые и непрерывные изменения облачности
• 4)быстрые и непрерывные изменения магнитного поля планеты
• Задание №AA26A6

Цвет полярного сияния, возникающего на высоте 100 км, определяется преимущественно излучением

• 1)азота
• 2)кислорода
• 3)водорода
• 4)гелия

Полярные сияния

Полярное сияние – одно из самых красивых явлений в природе. Формы полярного сияния очень разнообразны: то это своеобразные светлые столбы, то изумрудно-зелёные с красной бахромой пылающие длинные ленты, расходящиеся многочисленные лучи-стрелы, а то и просто бесформенные светлые, иногда цветные пятна на небе.

Причудливый свет на небе сверкает, как пламя, охватывая порой больше чем полнеба. Эта фантастическая игра природных сил длится несколько часов, то угасая, то разгораясь.

Полярные сияния чаще всего наблюдаются в приполярных регионах, откуда и происходит это название. Полярные сияния могут быть видны не только на далёком Севере, но и южнее. Например, в 1938 году полярное сияние наблюдалось на южном берегу Крыма, что объясняется увеличением мощности возбудителя свечения – солнечного ветра.

Начало изучению полярных сияний положил великий русский учёный М.В. Ломоносов, высказавший гипотезу о том, что причиной этого явления служат электрические разряды в разреженном воздухе.

Опыты подтвердили научное предположение учёного.

Полярные сияния – это электрическое свечение верхних очень разреженных слоёв атмосферы на высоте (обычно) от 80 до 1000 км. Свечение это происходит под влиянием быстро движущихся электрически заряженных частиц (электронов и протонов), приходящих от Солнца. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к повышенной концентрации заряженных частиц в зонах, окружающих геомагнитные полюса Земли. Именно в этих зонах и наблюдается наибольшая активность полярных сияний.

Столкновения быстрых электронов и протонов с атомами кислорода и азота приводят атомы в возбуждённое состояние. Выделяя избыток энергии, атомы кислорода дают яркое излучение в зелёной и красной областях спектра, молекулы азота – в фиолетовой. Сочетание всех этих излучений и придаёт полярным сияниям красивую, часто меняющуюся окраску. Такие процессы могут происходить только в верхних слоях атмосферы, потому что, во-первых, в нижних плотных слоях столкновения атомов и молекул воздуха друг с другом сразу отнимают у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникнуть глубоко в земную атмосферу.

Полярные сияния происходят чаще и бывают ярче в годы максимума солнечной активности, а также в дни появления на Солнце мощных вспышек и других форм усиления солнечной активности, так как с её повышением усиливается интенсивность солнечного ветра, который является причиной возникновения полярных сияний.

• Задание №2F4F0E

В каких частях земной атмосферы наблюдается наибольшая активность полярных сияний?

• 1)только около Северного полюса
• 2)только в экваториальных широтах
• 3)около магнитных полюсов Земли
• 4)в любых местах земной атмосферы
• Задание №A0E5A3

Можно ли утверждать, что Земля – единственная планета Солнечной системы, где возможны полярные сияния? Ответ поясните.

• Задание №F3B537

Полярным сиянием называют

А. миражи на небе.

Б. образование радуги.

В. свечение некоторых слоёв атмосферы.

Правильным ответом является