ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 21.1: Искусственные спутники земли

План решения:

1. Определим физическую природу наблюдаемого явления: взаимодействие белого света с окрашенной прозрачной средой.
2. Проанализируем процесс поглощения и пропускания света в зависимости от длины волны (цвета).
3. Сформулируем объяснение того, почему одни буквы исчезают или меняют цвет, а другие остаются видимыми.

Вычисление и анализ наблюдений:

Белый свет состоит из смеси всех цветов спектра. Когда он проходит через слой окрашенной жидкости (например, малинового сиропа), происходит избирательное поглощение света. Молекулы красителя имеют определённый спектр поглощения: они активно поглощают фотоны тех длин волн, которые соответствуют дополнительному к их собственному цвету, и пропускают те, которые соответствуют их окраске.

Если мы рассматриваем черные буквы на белом фоне через малиновый сироп :

• Малиновый цвет воспринимается нами как смесь красного и синего (фиолетового) оттенков, но чаще всего такие растворы пропускают преимущественно красный и оранжевый участки спектра, сильно поглощая зелёный и синий.
• Белый фон бумаги отражает все цвета. После прохождения сквозь сироп до глаза доходит только та часть спектра, которую сироп не поглотил (например, красная). Поэтому белый фон будет казаться нам красным или розовым.
• Черные буквы поглощают весь падающий на них свет независимо от его состава. Поскольку они не отражают ничего, они останутся темными (черными) на фоне окрашенного поля.

Однако задание предполагает более интересный эффект, если буквы написаны цветными чернилами или если мы учитываем дисперсию/поглощение для разных цветов букв. Но так как условие говорит «напишите первые буквы названий цветов», обычно подразумевается использование черных чернил или карандаша. В таком случае ключевым является изменение фона.

Если же предположить, что буквы написаны разными цветами (что часто делают в таких опытах для наглядности):

• Буква К (красная) на белом фоне через красный фильтр (сироп) будет видна плохо, так как и буква, и фон будут пропускать/отражать красный свет, контраст снизится.
• Буква З (зелёная) через малиновый сироп станет почти невидимой или очень тёмной, так как сироп поглощает зелёный свет, который отражает буква, и сам фон тоже теряет зелёную составляющую. Если сироп поглощает зелёный, то зелёная буква (отражающая зелёный) покажется чёрной, а белый фон (отражающий всё, кроме поглощённого) покажется красным. Контраст сохранится.

В стандартном школьном эксперименте с черными буквами на белом листе:

Наблюдение: Белый фон листа бумаги приобретает оттенок цвета жидкости (например, становится красноватым при использовании малинового сиропа или желтоватым при лимонном). Черные буквы остаются черными и хорошо различимыми на этом окрашенном фоне.

Объяснение:

Это явление объясняется избирательным поглощением света . Прозрачная окрашенная среда действует как оптический фильтр. Она пропускает лучи тех цветов, которым соответствует её окраска, и поглощает остальные. Белый свет, отражённый от бумаги, проходя через слой жидкости толщиной 3 см, теряет часть спектральных компонентов. Глаз воспринимает оставшийся поток света как цветной. Чёрные чернила поглощают весь падающий свет, поэтому они не пропускают и не отражают ничего, оставаясь тёмными пятнами на фоне, изменившем свой цвет.