iralebedeva.ru :: зелёный коллаж с цветами
КОНТАКТЫ
E-mail: ira.alma@yandex.ru
Телефон: +7 910 317 0585
ВКонтакте:
https://vk.com/iralebedeva_vk


iralebedeva.ru :: зелёный коллаж с цветами
обновлено 13.12.2018
Посвящается Олесе Михайловне Строевой
опубликовано 21.12.2012
Уроки физики (интегрированные дидактические материалы)

Надо много учиться, чтобы знать хоть немного.
Шарль Луи Монтескье
Монтескьё Шарль Луи де Секонда (18.01.1689– 10.02.1755) – французский просветитель, правовед, философ и писатель.


ШКАТУЛКА КАЧЕСТВЕННЫХ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ
ОПТИКА (СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ)

Дидактические материалы по физике для учащихся, а также их родителей ;-) и, конечно же, для творческих педагогов. Для тех, кто любит учиться!

Шкатулка задач обновлена в результате увлекательной работы над зелёными страничками раздела «Физика и художественная литература: Оптика»

Предлагаю вашему вниманию 105 качественных задач по физике на тему «Оптика (Световые явления)». Заранее предупреждаю читателей, что в рамках подготовки к ЕГЭ эти задачи никуда не годятся! Никакого формализма в знаниях учащихся не допускаем! Натаскиванием на предмет не занимаемся!
Качественные задачи по физике в этой шкатулке адресованы тем, кто настроен вдумчиво и очень серьёзно наслаждаться физикой! Настроен по полной программе учиться анализировать и синтезировать материал, то есть логически мыслить, а также приучать себя к точной, лаконичной, литературно и технически грамотной речи.
Все задачи в шкатулке сопровождаются ответами… кроме последней ;-)
Задачи – Картины – Загадки ;-) в исполнении австрийского живописца Штефана Седлачека…

Задача №1
Как с помощью двух плоских зеркал можно увидеть свой профиль или свой затылок?

Ответ: Зеркала следует использовать так, как это делает очаровательная кокетка, пришедшая с карнавала…, на картине испанского живописца Раймундо де Мадрасо и Гаррета ;-)
Становимся спиной к большому зеркалу, вооружаемся вторым зеркалом, например, карманным… и вуаля ;-) В этом маленьком зеркале мы видим отражение нашего затылка в большом зеркале.

узор

Вечерний выход в свет :: Раймундо де Мадрасо и Гаррета
Вечерний выход в свет
An Evening Out
Раймундо де Мадрасо и Гаррета

узор

Раймундо де Мадрасо и Гаррета (Raimundo de Madrazo y Garreta; 24.07.1841–15.09.1920) – испанский живописец.

Задача №2
Где нужно поместить лампочку в автомобильной фаре, чтобы можно было направить световой поток как можно дальше? близко вниз?

Ответ: Для того, чтобы направить световой пучок как можно дальше, лампочку следует разместить в главном фокусе зеркала. Для того, чтобы направить световой пучок близко вниз, лампочку следует разместить выше главного фокуса зеркала.

Задача №3
Для чего в автомобиле ставится небольшое зеркало сбоку от места, где сидит водитель? Какое это зеркало?

Ответ: В этом зеркале водитель видит, что делается сзади. Для этих целей используется выпуклое зеркало.

Задача №4
Для чего врачи при осмотре глазного дна, ушного прохода, полости рта и т.п. пользуются вогнутым зеркалом, в центре которого имеется небольшое круглое отверстие?

Ответ: Для того, чтобы лучше видеть ;-) Зеркало выполняет роль осветителя, а сквозь отверстие врач смотрит и изучает возможную проблему. Отверстие даёт возможность врачу смотреть по направлению отражённых лучей.

Задача №5
Почему осветительное зеркальце у микроскопа обычно делается вогнутым?

Ответ: Чтобы собрать на исследуемый препарат больше света.

Задача №6
Выпуклые зеркала широко применяются в качестве предметов украшения (бусы, блестящие пуговицы, новогодние ёлочные шары…). Чем объясняется такое предпочтение, оказываемое выпуклым зеркалам перед плоскими и выгнутыми?

Ответ: Выпуклые зеркала разбрасывают свет во все стороны и с любого места кажутся блестящими.

узор

Утро нового года :: Левченков Александр Михайлович
Утро нового года
Левченков Александр Михайлович

узор

Левченков Александр Михайлович (1977…) – современный российский художник.

Задача №7
Чтобы лучше видеть, близорукие люди щурят глаза. Как это объяснить?

Ответ: При «диафрагмировании» изображение делается более резким.

Задача №8
В летний солнечный день асфальтовое шоссе кажется блестящим, если смотреть на него вдаль. Почему?

Ответ: Коэффициент отражения заметно возрастает по мере приближения угла падения к прямому.

Задача №9
Почему в свете фар автомобиля лужа на асфальте ночью кажется водителю тёмным пятном?

Ответ: Поверхность лужи отражает свет зеркально. Отражённый свет практически полностью устремляется прочь от водителя; асфальт же, имея шероховатую поверхность, отражает свет диффузно, и поэтому часть света попадает от асфальта в глаз водителя.

Задача №10
Почему хорошо видны фигуры, нарисованные на запотевшем оконном стекле?

Ответ: Запотевшее стекло рассеивает свет и кажется молочно-белым, а в тех местах, где стёрты капельки воды, стекло видно либо тёмным (если фон тёмный – на улице поздний вечер или ночь), либо светлым, либо зеркально блестящим.

Задача №11
Что за маленькие расплывчатые точки, которые иногда усиливаются, а иногда уменьшаются у вас перед глазами?

Ответ: Пятнышки в глазу – это интерференционная картина, вызванная дифракцией света на круглых клетках крови, плавающих прямо перед жёлтым пятном сетчатки (область с повышенным содержанием колбочек). Клетки крови могут попасть в глаз из капилляров, разрушающихся вследствие старения, повышения кровяного давления, ударов. Под действием осмотического давления эти клетки раздуваются в шарики.

Задача №12
Почему человеку, смотрящему вдоль железнодорожного пути, кажется, что: рельсы постепенно сходятся; высота столбов телеграфной линии постепенно уменьшается; далёкие предметы движутся медленнее, чем близкие?

Ответ: Чем дальше предмет, тем под меньшим углом зрения он рассматривается.

Задача №13
Если из комнаты смотреть на улицу в окно, то можно увидеть огромный дом. Как он помещается в маленьком окне?

Ответ: Размеры окна обеспечивают определённый угол зрения. Дом рассматривается под меньшим углом зрения, поэтому он и виден в окне.

узор

Розы у холодного окна :: Паула Тьюри, 1900 год
Розы у холодного окна
Паула Тьюри, 1900 год
За окном дворец эрцгерцога Людвига Виктора
и конный памятник фельдмаршалу Карлу Шварценбергу (Австрия, Вена)

узор

Паула Тьюри (Paula Thury; 1858–1922) – австрийская художница.

Задача №14
Почему вечером человек хуже различает очертания предметов, чем днём?

Ответ: Вечером зрачки у человека расширяются. Но хрусталик – не идеальная линза. Изображения, даваемые различными участками хрусталика, из-за аберрации смещены относительно друг друга. Чем большая часть хрусталика «работает», тем более размытое изображение.

Задача №15
В морозный вечер обратите внимание на радужные кольца вокруг фонарей, если смотреть на них через покрытые морозными узорами стекла (ближе к источнику радужные круги имеют сине-голубой свет, дальше от источника – оранжево-красный). Объясните наблюдаемое. Если человек видит радужные кольца вокруг источников света в чистом воздухе, то доктора считают это признаком помутнения прозрачных сред глаза (начала возникновения катаракты). Почему?

Ответ: Венцы вокруг фонарей объясняются дифракцией света на препятствиях (морозных узорах), соразмерных с длиной волны света. Свет, проходя через неоднородную среду, даёт дифракционную картину.

Задача №16
Посмотрев в ясное небо, вы увидите перед глазами множество движущихся точек. Они имеются всегда, но обычно мы не обращаем на них внимания. Что они собой представляют и почему движутся рывками?

Ответ: Мозг «игнорирует» всякое неподвижное изображение в глазу, сосуды же в сетчатке и их тени неподвижны. Другое дело тени от клеток крови, движущиеся по капиллярам; эти тени видны как прерывисто движущиеся точки.

Задача №17
Если, прищурив глаз, смотреть на нить лампочки накаливания, то нить кажется окаймлённой светлыми бликами. Почему?

Ответ: Имеет место дифракция на щели, образованной веками прищуренного глаза, и на решётке, образованной ресницами.

Задача №18
В глазу собеседника можно увидеть своё изображение в прямом и уменьшенном виде. Как возникает это изображение?

Ответ: зображение возникает на поверхности роговицы глаза, как в выпуклом зеркале.

Задача №19
Почему в воде мы видим окружающие предметы весьма неясно?

Ответ: При переходе из воды в глаз лучи мало преломляются и не могут дать резкого изображения на сетчатке глаза.

Задача №20
Почему хрусталик рыбьего глаза имеет почти сферическую форму?

Ответ: Относительный показатель преломления хрусталика рыбьего глаза, находящегося в воде, невелик. Поэтому увеличение оптической силы хрусталика достигается большой кривизной его поверхности.

Для любознательных:
У рыб глаза отличаются плоской роговицей и шаровидным хрусталиком. Аккомодация глаза у рыб достигается благодаря перемещению хрусталика.
В илистых прибрежных водах Бразилии и Центральной Америки обитает удивительная рыба Четырёхглазка (лат. Anableps), которая хорошо видит в как в воде, так и в воздухе. Четырёхглазка, занимающаяся охотой, плавает у самой поверхности, так что её глаза частично выступают из воды. Глаз у четырёхглазки два, но они весьма своеобразны. Роговица и зрачок у этой необычной рыбы разделены на две части горизонтальной перепонкой. Каждый глаз имеет две сетчатки, а хрусталик обладает яйцевидной формой. У той части глаза, которая погружена в воду, участок хрусталика сильно изогнут и имеет большую кривизну, чтобы обеспечивать правильное преломление света в воде. Благодаря такому хитромудрому устройству глаза четырёхглазка видит приближение опасности или добычи одновременно и в воздухе и в воде. Четырёхглазки являются единственными позвоночными, умеющим одновременно видеть под и над водой.

узор

Рыба четырёхглазка :: Келейников Андрей Александрович
Рыба четырёхглазка
Художник: Келейников Андрей Александрович
Иллюстрация из книги «Сколько глаз у стрекозы?»
Танасийчук Виталий Николаевич
Москва: издательство «Малыш», 1986 год

узор

Келейников Андрей Александрович (1924–1995) – советский художник-анималист. Член Союза художников СССР.

Задача №21
Для людей с недостатками зрения изготовляются так называемые бифокальные очки, у которых верхняя часть каждого стекла предназначена для зрения вдаль, а нижняя – для чтения или рассматривания близких предметов. Какие бифокальные очки были бы удобны для дальнозоркого человека?

Ответ: Верхняя половинка каждого стекала таких очков должна представлять собой обыкновенное плоское стекло, а нижняя – специально подобранную для данных глаз собирающую линзу.

узор

Воскресный день :: Карл Иоганн Спилтер, 1905 год
Воскресный день
Sunday afternoon
Карл Иоганн Спилтер, 1905 год

узор

Карл Иоганн Спилтер (Carl Johann Spielter; 1851–1922) – немецкий живописец.

Задача №22
В темноте при быстром движении раскалённого уголька видна красная светящаяся полоска. Как это можно объяснить?

Ответ: Глаз способен сохранять некоторое время зрительное впечатление.

Задача №23
Ночью при свете молний движущиеся тела кажутся остановившимися. Почему?

Ответ: Свет молнии так краток, что движущиеся предметы не успевают сместиться настолько, чтобы глаз заметил это смещение.

Задача №24
В каком случае – при дальнозоркости или близорукости – очки увеличивают освещённость зрачка?

Ответ: Увеличивать освещённость может только собирающая линза. Это имеет место в случае дальнозоркости.

узор

Старая пара фермеров, читающая римскую газету :: Винченцо Бусиолано, 1903 год
Старая пара фермеров, читающая римскую газету
Altes Bauernpaar beim Lesen einer römischen Zeitung
Винченцо Бусиолано, 1903 год

узор

Винченцо Бусиолано (Vincenzo Busciolano; 1851–1926) – итальянский живописец.

Задача №25
В туман лампа на фонарном столбе кажется висящей выше, чем обычно. Почему?

Ответ: В этом случае мы имеем дело с обманом зрения. Все предметы, которые видны неясно, человек представляет расположенными далеко. Так как угол зрения для фонарной лампы относительно велик, человек мысленно увеличивает размеры лампы и считает лампу висящей высоко.

Задача №26
Как называется вид люминесценции, связанный со свечением живых организмов?

Ответ: Биолюминесценция.

узор

светящиеся глубоководные рыбы, морские звёзды, креветки…Фауна абиссали – Глубоководная фауна
Фауна абиссали – Глубоководная фауна

узор

Для любознательных:
Абиссаль (от греческого abyssos – бездонный) – зона морского дна, соответствующая глубинам океанического ложа от 3000 до 6000 м. Рельеф абиссальной зоны представлен глубоководными котловинами, подводными хребтами и плато. Абиссаль характеризуется отсутствием дневного света (постоянно находится в вечной темноте), слабой подвижностью вод.

Задача №27
Объясните природу радужной полоски в глазах стрекоз, шершней; переливы оперения птиц – скворцов, сорок, петухов, павлинов; игру красок крыльев бабочек.

Ответ: Яркую, переливающуюся всеми цветами радуги окраску крыльев бабочек, перьев птиц можно объяснить интерференцией света. Если рассматривать под микроскопом крылья бабочек, то можно заметить, что они состоят из большого числа элементов, размер которых имеет порядок длины волны видимого света. Таким образом, крыло бабочки как бы представляет собой своеобразную дифракционную решётку. Радужная полоска видна в глазах стрекоз, шершней и других насекомых. Она образуется благодаря тому, что их сложные глаза состоят из большого числа отдельных «глазков» – фасеток, то есть тоже являются «живыми» дифракционными решётками.
(«Интерференция в живой природе. Биофизика на уроках физики», Цецилия Бунимовна Кац)

узор

Собака на птичьем дворе :: Карл Ютц, 1872 год
Собака на птичьем дворе
Der Hund im Geflügelhof
Карл Ютц, 1872 год

узор

Карл Ютс (Carl Jutz; 22.09.1838–31.08.1916) – немецкий художник-анималист.

Задача №28
Почему окраска крыльев некоторых птиц и насекомых меняется, если рассматривать их под разными углами?

Ответ: При падении лучей на тонкую плёнку образуются интерференционные полосы равного наклона, положение которых меняется, если смотреть на плёнку под разными углами.

узор

Скворцы :: иллюстрация из книги Альфреда Эдмунда Брема
Скворцы
Starlings
Альфред Эдмунд Брем
«Жизнь животных: Птицы»
 
Британские жуки и их иностранные родственники ;-) Занимательная энтомология, 1871 год
Британские жуки
British beetles
Занимательная энтомология
1871 год

узор

Альфред Эдмунд Брем (Alfred Edmund Brehm; 02.02.1829–11.11.1884) – немецкий учёный-зоолог и путешественник, автор знаменитой научно-популярной работы «Жизнь животных».

Задача №29
В безлунную ночь на небе виден зодиакальный свет и противосияние. Зодиакальный свет – это туманный треугольник, который можно наблюдать на западе в течение нескольких часов после захода солнца или на востоке – перед его восходом. Противосияние – это довольно слабое свечение, возникающее в противоположном солнцу направлении. Чем объяснить такие свечения?

Ответ: Эти свечения связаны с рассеянием света космической пылью, поступающей из пояса астероидов. Зодиакальный свет обусловлен пылью, находящейся внутри орбиты Земли. Противосияние – это свет, рассеянный пылью, находящейся за пределами земной орбиты.

Задача №30
Иногда вокруг Солнца или Луны наблюдаются круги (малое Гало). Оно находится обычно на угловом расстоянии в 22° и окрашено изнутри красным, а снаружи – белым или синим цветом. Отчего оно возникает? Правда ли, что Гало считают предвестником дождя?

Ответ: Малое Гало обусловлено преломлением света в падающих кристалликах льда. Главные оси кристаллов, на которых образуется Гало, ориентированы случайным образом в плоскости, перпендикулярной лучу падающего света. Поэтому в любой точке под углом 22° имеются кристаллы, которые ориентированы так, что дают яркий свет. Сильнее всего преломляются синие лучи, поэтому внешняя сторона открашена в этот цвет.
Обычно малое Гало появляется, когда тихая и ясная погода сменяется ветреной, давление воздуха падает, небо делается слегка беловатым, так что солнце светит как бы сквозь матовое стекло. Очертания солнца при этом становятся расплывчатыми, всё вокруг кажется освещённым особенным светом.

Задача №31
Следя во время лунного затмения за перемещением края тени Земли по поверхности Луны, можно видеть, что эта тень имеет круглую форму. Доказательством чего это служит?

Ответ: Это служит доказательством шарообразной формы Земли и прямолинейности распространения света.

Задача №32
Со всех ли точек земной поверхности можно наблюдать происходящее в данный момент лунное затмение? солнечное затмение?

Ответ: Лунное затмение может быть наблюдаемо с любого пункта того полушария Земли, которое в момент затмения обращено к Луне; солнечное же затмение видно в каждый момент времени лишь в области сравнительно небольшой тени, падающей от Луны на поверхность Земли.

узор

Солнечное затмение :: Бенгт Норденберг, 1851 год
Солнечное затмение
Solar Eclipse
Бенгт Норденберг, 1851 год

узор

Бенгт Норденберг (Bengt Nordenberg; 22.04.1822–18.12.1902) – шведский живописец.

Задача №33
Почему человек никогда не наблюдал кольцеобразное лунное затмение?

Ответ: Лунное затмение происходит тогда, когда на Луну падает тень Земли. Так как диаметр земной тени на расстоянии Луны больше лунного диаметра, то тень Земли покрывает всю Луну или её часть. Поэтому лунное затмение кольцеобразным не бывает. Кольцеобразным затмением может быть только солнечное затмение.

Задача №34
Что увидит космонавт, находясь на Луне, в то время как на Земле будет наблюдаться полное лунное затмение?

Ответ: Космонавт увидит солнечное затмение.

Задача №35
Во время полных лунных затмений Луна немного освещена красным светом. Почему?

Ответ: Луна окрашивается в красноватый цвет лучами Солнца, преломлёнными в земной атмосфере.

Задача №36
Почему с Земли небо видно голубым, а с Луны чёрным?

Ответ: Атмосфера Земли рассеивает световые волны голубой части спектра. У Луны нет атмосферы.

Задача №37
Под деревом, покрытым густой листвой, в солнечный день можно видеть круглые светлые пятна. Как они образуются? Какая будет форма пятен в лунную ночь?

узор

Звездочёт :: Карл Шпицвег
Звездочёт
Der Astrologe (Sternengucker)
Карл Шпицвег

узор

Ответ: Если отверстия в листве достаточно маленькие, образуется подобие камеры-обскуры и на земле от каждого отверстия появляется изображение солнца. Однако из-за наклонного падения солнечных лучей светлые пятна имеют форму не кругов, а эллипсов. При солнечных затмениях на земле под деревьями видны «серпики» – перевёрнутые изображения солнца.
Форма пятен в лунную ночь будет, соответствовать по форме фазе луны – перевёрнутые изображения луны (эллипсы – полная луна; или «серпики» – растущая или стареющая луна).

Задача №38
В любой телескоп звёзды видны как светящиеся точки. В чём же преимущество наблюдения звёзд в телескопы перед наблюдением невооружённым глазом?

Ответ: Увеличивается яркость точечного изображения звезды, так как в объектив телескопа попадает больший световой поток, чем в зрачок невооружённого глаза.

Карл Шпицвег (Carl Spitzweg; 05.02.1808–23.09.1885) – немецкий живописец, рисовальщик и иллюстратор.

Задача №39
Пролетевший на большой высоте самолёт оставляет за собой конденсационный след – белую полосу тумана (мельчайшие капельки воды, образующиеся в результате конденсации водяных паров). Объясните, почему такие полосы оказываются ярко освещёнными даже в вечернее время после захода солнца или утром, задолго до восхода?

Ответ: Конденсационный след находится на большой высоте и освещается лучами солнца, которое уже скрылось за горизонтом.

Задача №40
Почему в воде изображения неба, облаков, деревьев всегда темнее, чем в действительности?

Ответ: Световые лучи отражаются от поверхности воды не полностью, часть их преломляется, проникая в воду. Поэтому отраженные изображения будут темнее, чем в действительности.

узор

Отражения в воде
Пейзаж с рекой в Малороссии :: Орловский Владимир Донатович, 1883 год
Пейзаж с рекой в Малороссии
Орловский Владимир Донатович, 1883 год

узор

Орловский Владимир Донатович (1842–1914) – украинский художник-пейзажист.

Задача №41
Если поверхность воды колеблется, то изображения предметов в воде принимают причудливые формы. Почему?

Ответ: Колеблющаяся поверхность воды представляет собой ряд вогнутых и выпуклых зеркал самой разнообразной формы, дающих разнообразные изображения.

узор

Отражения в воде
Речка в полдень :: Остроухов Илья Семёнович, 1892 год
Речка в полдень
Остроухов Илья Семёнович, 1892 год

узор

Остроухов Илья Семёнович (20.07.1858–08.07.1929) – русский художник-пейзажист, коллекционер, член Товарищества передвижников.

Задача №42
Почему в мелких местах морская вода имеет зелёный цвет?

Ответ: В мелких местах рассеяние световых волн происходит не столько молекулами воды, сколько более крупными частицами (песок, ил, пузырьки воздуха, живые организмы…), способными рассеивать и более длинные (зелёные) волны.

узор

Встреча рыбаков на берегу Неаполитанского залива :: Айвазовский Иван Константинович, 1842 год
Встреча рыбаков на берегу Неаполитанского залива
Айвазовский Иван Константинович, 1842 год

узор

Айвазовский Иван Константинович (Ованнес Айвазян; 29.07.1817–02.05.1900) – всемирно известный русский художник-маринист, баталист, коллекционер, меценат.

Задача №43
Почему средняя часть дна реки с моста видна, а с берега нет?

Ответ: До наблюдателя, находящегося на мосту, доходят лучи, идущие со дна реки, так как их угол падения меньше предельного. До наблюдателя же на берегу лучи не доходят вследствие явления полного отражения.

Задача №44
Почему розыски подводных лодок или больших косяков рыбы удобно производить с самолёта?

Ответ: При уменьшении угла падения лучей интенсивность отражённых от воды лучей, слепящих человека, уменьшается.

Задача №45
На поверхности реки, озера или моря в направлении Луны видна сверкающая лунная дорожка. Объясните, как она образуется. Можно ли наблюдать лунную дорожку на идеально гладкой спокойной поверхности воды? Почему дорожка всегда направлена на наблюдателя?

Ответ: Дорожка на поверхности воды возникает вследствие отражения света от мелких волн, которые ориентированы в различных направлениях. Поэтому при самых различных положениях наблюдателя отражённые лучи попадают к нему в глаз. Каждый наблюдатель видит «свою» лунную дорожку ;-)

узор

Лунная дорожка
Лунная ночь на реке :: Каменев Лев Львович, 1870 год
Лунная ночь на реке
Каменев Лев Львович, 1870 год

узор

Каменев Лев Львович (1834–1886) – русский живописец-пейзажист.

Задача №46
Юный рыбак, сидя на берегу озера, видит на гладкой поверхности воды изображение утреннего Солнца. Куда переместится это изображение, если он будет наблюдать его стоя?

Ответ: Удалится от берега.

Задача №47
Аквалангист, плавающий под водой, всегда может видеть рыбака, находящегося на берегу. Рыбак же, сидящий на берегу, лишь в редких случаях может увидеть аквалангиста, плавающего под водой. Почему?

Ответ: Свет, отражённый от аквалангиста при больших углах падения лучей, испытывает полное отражение от границы вода – воздух. Свет же, отражённый от рыбака при любом угле падения, проходит в воду.

узор

Четверг :: Джон Сингер Сарджент, 1880 год
Четверг
Thursday
Джон Сингер Сарджент, 1880 год

узор

Уолтер Денди Садлер (Walter Dendy Sadler; 12.05.1854–13.11.1923) – английский живописец, специализировавшийся на бытовых и характерных, часто комических сценках из XVIII века.

Задача №48
Если стать на горе спиной к солнцу и посмотреть в расстилающийся перед вами густой туман, то можно увидеть радужную каёмку (или замкнутое кольцо) вокруг тени головы. Почему возникает ореол и как в нём расположены цвета?

Ответ: Ореол возникает вследствие обратного (в сторону источника) рассеяния света каплями воды, размеры которых соразмерны длине световой волны. Возвращающийся свет входит в каплю сбоку и сбоку же, но с другой стороны, выходит, претерпев отражение внутри капли, а также обогнув её вдоль поверхности (дифракция). Угол обратного рассеяния зависит от длины волны, поэтому образуются окрашенные кольца; так как угол зависит и от размера капель, то кольца появляются лишь тогда, когда капли не сильно отличаются по размерам.

Задача №49
«Тайфун у берегов Японии», 1893 год. Джек Лондон
«Утро было великолепным, но наш рулевой, взглянув на восходящее солнце, опасливо покачал головой и многозначительно пробормотал: «Красно солнце поутру моряку не по нутру». И правда, солнце выглядело таким зловещим, что несколько резвившихся в небе лёгких кудрявых облаков, словно испугавшись его, куда-то поспешно скрылись…»
Поясните слова рулевого: «Красно солнце поутру моряку не по нутру»? Почему при восходе и особенно закате Солнце играет различными цветами?

Ответ: Надо сказать, что существует много пословиц, в которых красное утреннее небо рассматривается как предостережение дождя. Шекспир писал, что красное утро всегда предвещает бурю полям, а моряку – крушение. Красный цвет солнца предвещает о сильных ветрах, особенно в верхних слоях атмосферы и определяется присутствием в атмосфере сопутствующих дождю пыли и влажности.
Солнечные лучи при закате и восходе проходят большой путь в воздухе. По теории Рэлея, будут рассеиваться синие, голубые и фиолетовые лучи, а проходят лучи красной части спектра. Поэтому Солнце окрашивается в жёлтые, розовые, красные тона, противоположная сторона неба кажется окрашенной в синий с фиолетовым оттенком цвет. Восход даёт более яркую и чистую картину, так как воздух за ночь делается чище.

узор

Красно солнце поутру моряку не по нутру…
Туманное утро в Италии :: Айвазовский Иван Константинович, 1864 год
Туманное утро в Италии
Айвазовский Иван Константинович, 1864 год

узор

Задача №50
Если смотреть на окружающие тела через тёплый воздух, поднимающийся от костра, то они кажутся нам трепещущими. Почему?

Ответ: Показатель преломления воздуха над горящим костром меняется в зависимости от температуры воздуха. Воздух при этом нагревается неравномерно и становится неоднородным. Воздушные слои всё время перемещаются. Воздух над горящим костром нагревается, расширяется и поднимается вверх, а на его место устремляется более холодный воздух. Лучи света в такой неоднородной среде преломляются по-разному, картина всё время меняется – воздух, поднимающийся от костра, дрожит и струится, заставляя окружающие тела, трепетать и искажаться…

Задача №51
Источником какого света для нас являются сумерки, утренние и вечерние зори?

Ответ: Источниками рассеянного солнечного света, молекулами атмосферных газов и пылевых частиц, находящихся в атмосфере.

узор

Розовое золото зари…
Розовые горы :: Занковский Илья Николаевич, 1890-е
Розовые горы
Занковский Илья Николаевич, 1890-е

узор

Занковский Илья Николаевич (1832–1919) – русский художник-пейзажист, мастер величественных горных пейзажей.

Розовое золото – это сплав золота, меди и серебра, в котором серебра содержится примерно в пять раз меньше чем золота, а количество меди относительно велико.

узор

Червоное золото зари…
Горное озеро в вечернем свете :: Краузе Франц Эмиль
Горное озеро в вечернем свете
Mountain Lake in the Evening Light
Краузе Франц Эмиль

узор

Краузе Франц Эмиль (Krause Franz Emil; 1836–1900) – немецкий живописец, пейзажист.

Червонное золото – это высокопробный сплав золота с медью, который применяли ранее для изготовления червонцев и других монет. Также червонным золотом иногда называют золото высочайшей пробы ярко жёлтого цвета, так называемое чистое золото.

Задача №52
Мы с вами можем смотреть на солнце, когда оно близ горизонта, и не можем, когда оно высоко. Почему?

Ответ: Интенсивность солнечных лучей при закате или восходе Солнца много меньше, чем днём, так как лучи проходят в это время более толстый слой воздуха и больше поглощаются.

Багровый светится закат,
И тучи низкие лежат,
Как крепостные бастионы,
Грозя светило взять в полон;
А выше бледен небосклон,
И угасают лес, поля и склоны.
Ян Райнис

В дали зеркальной, огненно-лучистой,
Закрывшись тучей
И окаймив дугой её огнистой,
Пунцово-жгучей,
Огромный шар, склонясь, горит над нивой
Багрянцем роз.
Андрей Белый


узор

Багровый светится закат,
и тучи низкие лежат, как крепостные бастионы…

Крымский вид на закате :: Айвазовский Иван Константинович, 1862 год
Крымский вид на закате
Айвазовский Иван Константинович, 1862 год

узор

Задача №53
Как объяснить появление радуги после дождя? Почему радуга имеет форму дуги?

Ответ: Радугу можно рассматривать как гигантское «разноцветное колесо», которое как на ось, «надето» на воображаемую прямую линию, проходящую через солнце и наблюдателя. Во всей своей красе это явление можно наблюдать лишь с борта самолёта. В этом случае для наблюдателя радуга будет иметь вид радужного круга с тенью самолёта в центре.
рис. 1
Почему радуга имеет форму дуги?

Почему радуга имеет форму дуги? Задачи по физике с ответами (Оптика)
Возникает радуга вследствие полного отражения и дисперсии лучей в дождевых каплях. При этом цветные лучи рассеиваются с наибольшей интенсивностью в направлении, образующем угол около 42° с направлением солнечных лучей (рис. 1). Геометрическое место точек, дающих лучи, направленные под углом 42° к линии OS, представляет дугу окружности.

Задача №54
Когда радуга бывает выше:
в 4 или в 5 ч пополудни?

Ответ: В 5 ч, так как, чем ниже опускается Солнце, тем выше поднимается точка О (рис. 1). Следовательно, радуга всё большей дугой поднимается над горизонтом, а при заходе Солнца она становится полукруглой.

Задача №55
Можно ли увидеть радугу, находясь у одного её конца?

Ответ: Нельзя. Глаз наблюдателя всегда находится в плоскости, проходящей через центр радуги и центр солнечного диска (рис. 1).

узор

Почему радуга имеет форму дуги?
Радуга :: Дубовской Николай Никанорович, 1892 год
Радуга
Дубовской Николай Никанорович, 1892 год

узор

Дубовской Николай Никанорович (17.12.1859–28.02.1918) – русский живописец, член Товарищества передвижников.

Как неожиданно и ярко
На влажной неба синеве
Воздушная воздвиглась арка
В своём минутном торжестве!
Фёдор Иванович Тютчев

Свод радуги – творца благоволенье,
Он сочетает воздух, влагу, свет –
Всё, без чего для мира жизни нет…
Иван Алексеевич Бунин


Задача №56
Как далеко от нас образуется радуга, т.е. на каком расстоянии находятся те капли воды, благодаря которым она и возникает?

Ответ: Для радуги имеет значение лишь угол между падающим солнечным лучом и линией зрения наблюдателя. Капли же могут находиться на расстоянии от нескольких метров до нескольких километров. Можно наблюдать радугу, возникающую на фоне струй водопада или фонтана.

узор

Как далеко от нас образуется радуга?
Ниагарский водопад с американской стороны :: Фредерик Эдвин Чёрч, 1867 год
Ниагарский водопад с американской стороны
Niagara Falls from the American Side
Фредерик Эдвин Чёрч, 1867 год

узор

Фредерик Эдвин Чёрч (Frederic Edwin Church: 04.05.1826–07.04.1900) – американский художник-пейзажист.

Задача №57
Почему блестят капельки росы? Почему блестят пузырьки воздуха в воде?

Ответ: Вследствие явления полного отражения.

Задача №58
Путнику, поднявшемуся на степной бугор тихим солнечным утром, иногда кажется, что далёкие предметы отражаются в водной глади (мираж). Эта иллюзия происходит потому, что лучи, идущие от предметов в направлении почвы, испытывают полное отражение от припочвенного слоя воздуха и лишь затем попадают в глаз наблюдателя. Какое влияние на показатель преломления воздуха оказывает его нагревание?

Ответ: Полное отражение может происходить только от оптически менее плотной среды. Солнечные лучи нагревают нижние слои атмосферы. Их показатель преломления при этом уменьшается.

Задача №59
Почему обычные облака в основном белые, а грозовые тучи чёрные?

Ответ: Размер водяных капель в облаке гораздо больше молекул воздуха, поэтому свет от них не рассеивается, а отражается. При этом он не разлагается на составляющие, а остаётся белым. Очень плотные грозовые облака либо вообще не пропускают свет либо отражают его вверх.

узор

Почему обычные облака в основном белые?
Дорога :: Крыжицкий Константин Яковлевич, 1899 год
Дорога
Крыжицкий Константин Яковлевич, 1899 год

узор

Крыжицкий Константин Яковлевич (1858–1911) – русский живописец-пейзажист, академик Императорской Академии Художеств.

Вон там на заре развернулся
Причудливый хор облаков;
Всё будто бы кровли да стены,
Да ряд золотых куполов.
Афанасий Афанасьевич Фет

Чья неприязненная сила,
Чья своевольная рука
Сгустила в тучи облака
И на краю небес ненастье зародила?
Евгений Абрамович Баратынский


узор

Почему грозовые тучи чёрные?
Рожь :: Саврасов Алексей Кондратьевич, 1881 год
Рожь
Саврасов Алексей Кондратьевич, 1881 год

узор

Саврасов Алексей Кондратьевич (12.05.1830–26.09.1897) – русский живописец-пейзажист, один из членов-учредителей Товарищества передвижников.

Для любознательных:
Образование облаков невозможно без частиц пыли или дыма, вокруг которых и начинает конденсироваться влага.
Масса 1 км2 облаков составляет ≈ 2 000 000 кг.
Высота крупных грозовых облаков может достигать 10 км.
Самые высокие из облаков – серебристые облака. Они, возникающие в верхних слоях атмосферы, на высоте в 70-80 километров. Увидеть их можно только в сумерках. Чарующее и захватывающее зрелище!

Задача №60
Иногда возникают перламутровые облака, имеющие очень красивые тона. После захода солнца они настолько яркие, что свет от них окрашивает снег. Каковы особенности этих облаков?

Ответ: Перламутровые облака наблюдаются преимущественно в полярных широтах на высотах от 15 до 27 км и являются достаточно редким явлением. Перламутровые облака состоят из капель, радиусы которых (0,1–3 мкм) близки к длине волны видимого света. На этих каплях происходит дифракция света, которая зависит и от радиуса капли и длины волны.

Задача №61
Почему не всё небо имеет одинаковый оттенок, а часть окрашена в более яркий голубой цвет?

Ответ: Солнечный свет рассеивается на молекулах воздуха, причём свет с меньшей длиной волны рассеивается сильнее. Поэтому, когда Солнце близко к горизонту, небо над наблюдателем в основном голубое. Голубизна неба на расстоянии больше 90° от Солнца слабее, так как небо освещено светом, прошедшим больший путь в атмосфере и потерявшим синюю составляющую.

узор

Почему не всё небо имеет одинаковый оттенок?
Озеро :: Крыжицкий Константин Яковлевич, 1896 год
Озеро
Крыжицкий Константин Яковлевич, 1896 год

узор

Задача №62
Солнечные лучи, пробивающиеся сквозь тучи, представляются радиально расходящимися во все стороны. Между тем солнечные лучи, падающие на землю параллельны. Как объяснить такое противоречие?

Ответ: Расхождение лучей объясняется перспективным эффектом схождения удаляющихся параллельных прямых.

узор

Радиально расходящиеся солнечные лучи
Финляндский пейзаж :: Гине Александр Васильевич, 1861 год
Финляндский пейзаж
Гине Александр Васильевич, 1861 год

узор

Гине Александр Васильевич (1830–1880) – русский живописец и график, пейзажист, иллюстратор, друг и сокурсник Ивана Ивановича Шишкина.

Задача №63
Почему при безоблачном небе темнота после захода солнца за горизонт наступает быстрее, чем в том случае, когда есть облака?

Ответ: Некоторое время после захода Солнца за горизонт поверхность Земли освещается светом, отражённым от облаков.

Задача №64
Что больше: облако или его полная тень?

Ответ: Облако отбрасывает суживающийся к земле конус полной тени, но высота конуса из-за значительных размеров облака весьма велика. Поэтому полная тень облака на Земле практически мало отличается по размерам от самого облака.

Задача №65
Можно ли получить от непрозрачного предмета четыре полутени без тени?

Ответ: Можно. Представьте себе футболиста в центре стадиона при вечернем освещении его прожекторами, установленными высоко по углам стадиона.

Задача №66
Может ли протяжённость тени от верёвки, натянутой между вертикальными столбами, быть большей расстояния между столбами?

Ответ: Да может, если верёвка натянута, например, над оврагом.

Задача №67
«Кому на Руси жить хорошо», 1865–1877 год
Николай Алексеевич Некрасов

«…Всплыл месяц, тени чёрные
Дорогу перерезали
Ретивым ходокам.
Ой тени! тени чёрные!
Кого вы не нагоните?
Кого не перегоните?
Вас только, тени чёрные,
Нельзя поймать-обнять!»

Может ли человек обогнать свою тень?

Ответ: Может, если тень образуется на стене, параллельно которой движется человек, а источник света движется быстрее человека и в том же направлении.

узор

Всплыл месяц, тени чёрные дорогу перерезали ретивым ходокам…
Лунная ночь. Большая дорога :: Левитан Исаак Ильич, 1897 год
Лунная ночь. Большая дорога
Левитан Исаак Ильич, 1897 год

узор

Левитан Исаак Ильич (30.08.1860–22.07.1900) – русский живописец-пейзажист – великий и непревзойдённый мастер «пейзажа настроения», член Товарищества передвижников.

Задача №68
Неровности дороги днём видны хуже, чем ночью при освещении дороги фарами автомобиля. Почему?

Ответ: При освещении дороги фарами неровности дороги дают тени, хорошо заметные издали.

Задача №69
В некоторых помещениях осветительные приспособления располагаются так, что создаваемый ими свет не попадает прямо на рабочие места, а освещает белый потолок помещения. Какие преимущества представляет такой способ освещения?

Ответ: При таком освещение не получается резких теней.

Задача №70
Чем объясняется высокая ценность алмаза в качестве материала для украшений и почему его нельзя с полным успехом заменить в этом деле стеклом?

Ответ: Коэффициент преломления алмаза значительно больше чем у стекла; большая часть лучей, вступивших в алмаз, испытывает в нём полное внутренне отражение.

Задача №71
Бытует мнение, что алмазы (бриллианты) в воде становятся невидимыми. Верно ли это?

Ответ: Это ошибочное мнение. Предмет может оказаться невидимым, если он будет окружён веществом, обладающим таким же коэффициентом преломления, как и он сам. Показатель преломления алмаза 2,42, в то время, как показатель преломления воды 1,33. Даже обычное стекло с показателем преломления 1,5 тоже заметно в воде.

Задача №72
В романе Герберта Уэллса «Человек-невидимка» главный герой изобрёл особый состав и, выпив его, стал совершенно прозрачен для световых лучей, а потому невидим. В романе человек-невидимка сам видит всё окружающее, оставаясь невидимым. Может ли такой человек видеть?

Ответ: Для того чтобы человек мог видеть, свет должен поглощаться на сетчатке глаза. Но если человек стал совершенно прозрачен, то и сетчатка его прозрачна, и значит она не поглощает света. Кроме того, для того, чтобы человек мог видеть, а не просто ощущать свет, на сетчатке глаза должно получаться изображение объектов. Следовательно, если оболочки глаза станут прозрачными, то человек также потеряет способность видеть изображения, потому что свет будет попадать на сетчатку помимо зрачка.

узор

Ждали ран, уродства, видимого глазом ужаса, а тут – ничего…
Ждали ран, уродства, а тут – ничего (Человек-невидимка) :: Иткин Анатолий Зиновьевич
Иллюстрация к роману Герберта Уэллса «Человек-невидимка»
Художник: Иткин Анатолий Зиновьевич

узор

«…Затем он снял очки, и все вытаращили глаза от удивления. Он снял шляпу и стал яростно срывать бакенбарды и бинты. Они не сразу поддались его усилиям. Все замерли в ужасе.
– О господи! – вымолвил кто-то.
Наконец бинты были сорваны.
То, что предстало взорам присутствующих, превзошло все ожидания. Миссис Холл, стоявшая с разинутым ртом, дико вскрикнула и побежала к дверям. Все вскочили с мест. Ждали ран, уродства, видимого глазом ужаса, а тут – ничего. Бинты и парик полетели в распивочную, едва не задев стоявших там. Все кинулись прочь с крыльца, натыкаясь друг на друга, ибо на пороге гостиной, выкрикивая бессвязные объяснения, стояла фигура, похожая на человека вплоть до воротника пальто, а выше не было ничего. Решительно ничего!»
«Человек-невидимка», 1897 г., Герберт Уэллс
The Invisible Man (1897) Herbert Wells
Перевод: Д.Вейс

узор

Странно было видеть, как он курил…
Странно было видеть, как он курил (Человек-невидимка) :: Иткин Анатолий Зиновьевич
Иллюстрация к роману Герберта Уэллса «Человек-невидимка»
Художник: Иткин Анатолий Зиновьевич

узор

«…Невидимка попросил сигару. Он жадно откусил кончик, прежде чем Кемп успел разыскать нож, и выругался, когда снаружи отстал листок табака. Странно было видеть, как он курил: рот, горло, зев и ноздри проступали, словно слепок, сделанный из клубящегося дыма…»
«Человек-невидимка», 1897 г., Герберт Уэллс
The Invisible Man (1897) Herbert Wells
Перевод: Д.Вейс

Герберт Джордж Уэллс (Herbert George Wells; 21.09.1866–13.08.1946) – английский писатель и публицист. Автор известных научно-фантастических романов «Машина времени», «Человек-невидимка», «Война миров»…
Иткин Анатолий Зиновьевич (1931…) – советский, российский график, художник-иллюстратор, работающий в историко-приключенческом жанре, заслуженный художник России.

Настоятельно рекомендую читателям зелёных страничек прочитать или перечитать роман Герберта Уэллса «Человек-невидимка». Современные экранизации романа чрезмерно злоупотребляют спецэффектами, некоторые из которых совсем не дружат с физикой :-( Странным образом коверкают сюжетную линию, отодвигая на совсем уж задний край идеи самого Герберта Уэллса :-(

Задача №73
Существуют организмы (личинки некоторых насекомых, например, личинка перистоусого комара), которых в воде не видно из-за их прозрачности. Но глаза у таких существ-невидимок хорошо заметны в виде чёрных точек. Почему этих существ не видно в воде? Почему глаза у них непрозрачны? Останутся ли они невидимыми в воздухе?

Ответ: Показатель преломления тела насекомого близок к показателю преломления воды, а показатель преломления глаз отличен. Через прозрачные глаза свет проходил бы, не преломляясь, и на сетчатке не получались бы изображения. В воздухе личинки видны.

Задача №74
Если смотреть на разноцветную светящуюся рекламу (например, из газоразрядных трубок), то красные буквы всегда кажутся выступающими вперёд по сравнению с синими и зелёными. Чем это можно объяснить?

Ответ: Фокусное расстояние глаза, как и любой линзы, различно для разных длин волн, то есть для разных цветов спектра. Красные лучи преломляются слабее, поэтому возникает зрительное впечатление, что красные предметы находятся ближе к наблюдателю, чем синие.

Задача №75
При слабом освещении синий цвет кажется ярче красного, но при хорошем освещении красный кажется ярче синего. Почему относительная яркость цветов зависит от уровня освещения?

Ответ: При сильной освещённости зрение обусловлено колбочками, а при слабой – палочками. Колбочки бывают трёх типов, чувствительных к цветам: красному, жёлтому, синему. Палочки наиболее чувствительны к зелёному свету и малочувствительны к красному. Если увеличивать освещённость, то зрение переключается с «палочкового» на «колбочковое». Красные цвета в сумерках кажутся более тёмными, нежели зелёные, а в ночное время – практически чёрными, в то время как синие объекты «становятся» более светлыми (эффект Пуркинье).

Задача №76
Что светлее: чёрный бархат в солнечный день или чистый снег в лунную ночь?

Ответ: Чёрный бархат при солнечном свете во много раз светлее снега, озарённого Луной.

узор

Что светлее:
чёрный бархат в солнечный день или чистый снег в лунную ночь?

Лунный зимний пейзаж :: Ремиджиус ван Хаанен
Лунный зимний пейзаж
A Moonlit Winter Landscape
Ремиджиус ван Хаанен

узор

Ремиджиус ван Хаанен (Remigius Adrianus van Haanen; 05.01.1812–13.08.1894) – нидерландский живописец.

Задача №77
Почему грязный снег скорее тает, чем чистый?

Ответ: Коэффициент поглощения лучей у грязного снега больше, чем у чистого.

Задача №78
Почему для запрещённых сигналов на транспорте принят красный цвет?

Ответ: Красные лучи распространяются с меньшими потерями. Поэтому красный сигнал дальше виден.

Задача №79
Подсвеченный с определённого направления одноцветный флаг, развевающийся ночью на здании, кажется полосатым, причём полосы на нём непрестанно перемещаются. Каковы причины этого явления?

Ответ: Яркость освещаемого участка ткани зависит от его освещённости, а освещённость – от косинуса угла падения лучей; в случае одностороннего подсвечивания этот угол различен для разных частей развевающегося флага.

Задача №80
Какая из двух декоративных ламп одинаковой мощности – красная или зелёная – испускает больший световой поток?

Ответ: Зелёная. Глаз человека наиболее чувствителен к зелёному цвету, а световой поток оценивается именно по зрительному ощущению.

узор

Лампа с зелёным абажуром
Новая игрушка :: Марсель Ридер
Новая игрушка
The new toy
Марсель Ридер

узор

Марсель Ридер (Marcel Rieder; 19.03.1862–30.03.1942) – французский живописец.

Задача №81
Какую функцию выполняет абажур для настольной лампы или торшера?

Ответ: Абажур предназначен для защиты глаз от слепящего воздействия источника света и создания требуемой освещённости путём его отражения/поглощения/рассеивания.

Для любознательных:
Абажур в переводе с французского abat-jour – приглушитель света. Абажур впервые появился во Франции более двухсот лет назад и с тех самых пор уверенно и надолго завоевал весь мир, прочно обосновавшись в домах многих людей. С древних времён для защиты глаз от слепящего света факелов, свечей, керосиновых ламп, а позже ламп накаливания… люди изобретали специальные заслонки, поглощающие и рассеивающие свет. Постепенно этому элементу декора стали уделять особое внимание профессиональные дизайнеры и декораторы. Абажуры стали изготавливать самых невообразимых форм и оттенков; из разных видов тканей, стекла, пластика… украшать оборками, бахромой, бисером и прочими интересностями… Таким образом абажур стал не просто необходимой и функциональной частью интерьера, но и вышел на новый, весьма эффектный уровень ;-) доставляющий людям неподражаемое эстетическое удовольствие.

Задача №82
Почему окна домов днём кажутся тёмными, то есть темнее наружных стен, даже если стены выкрашены тёмной краской?

Ответ: Потому что отражение света от стен всегда больше, чем отражение от прозрачных, то есть пропускающих свет, окон.

узор

Почему окна домов днём кажутся тёмными?
Усадьба :: Фернан Туссен
Усадьба
The Sill
Марсель Ридер

узор

Фернан Туссен (Fernand Toussaint; 1873–1956) – бельгийский живописец.

Задача №83
Почему сухой песок светлый, а влажный песок кажется тёмным?

Ответ: Влажный песок кажется тёмным, потому что отражение от песка значительно уменьшилось, и большая часть света проходит внутрь, где и поглощается.

Задача №84
Почему виднеющийся на горизонте лес кажется не зелёным, а подёрнутым голубоватой дымкой?

Ответ: Сильнее других воздухом рассеиваются синие и голубые лучи. Поэтому слой воздуха между наблюдателем и далёким лесом кажется, как и небо голубоватым.

узор

Почему виднеющийся на горизонте лес
кажется не зелёным, а подёрнутым голубоватой дымкой?

Пейзаж с дорогой :: Крыжицкий Константин Яковлевич
Пейзаж с дорогой
Крыжицкий Константин Яковлевич

узор

Задача №85
Насыщенный голубой цвет кристаллов медного купороса становится светло-бирюзовым, если эти кристаллы растереть в мелкий порошок; красно-оранжевые кристаллы двухромовокислого калия при тех же условиях дают порошок бледно-жёлтого цвета. Как объяснить эти явления?

Ответ: Мелкораздробленное прозрачное вещество сильно рассеивает падающий на него свет; таким образом свет в измельчённом веществе не проникает на большую глубину, а потому и мало поглощается.

Задача №86
Каким будет казаться раствор медного купороса при освещении его красным светом? зелёным? фиолетовым?

Ответ: Фиолетовым (почти чёрным), зелёным, синим.

Задача №87
В вашем распоряжении имеются прозрачные малиновые, голубые и жёлтые стёкла. Какие цвета можно получить, комбинируя эти стёкла?

Ответ: Малиновое с жёлтым пропускает красные лучи; голубое с жёлтым – зелёные; голубое с малиновым – фиолетовые; все три вместе дают чёрный цвет.

узор

Сказочное преображение солнечного света
в цветных стёклах витража

Золотые лучи :: Герберт Джеймс Дрейпер
Золотые лучи
The Golden Rays
Герберт Джеймс Дрейпер

узор

Герберт Джеймс Дрейпер (Herbert James Draper; 1863–1920) – английский живописец.

Для любознательных:
Витраж (французское vitrage, от латинского vitrum стекло), орнаментальная или сюжетная декоративная композиция (в окне, двери, перегородке, в виде самостоятельного панно) из стекла или другого материала, пропускающего свет. Рождение витража, как такового можно датировать приблизительно VI–VII вв. нашей эры, когда для создания особой эмоциональной атмосферы витражи стала использовать христианская католическая церковь.
Классические витражи делаются из стекла, в которое при его производстве добавляют окрашивающие металлические оксиды. Получившиеся листы цветного стекла нарезаются на небольшие кусочки необходимой формы, из которых потом выкладывают задуманный узор или картину. Эти кусочки соединяются и держатся гибкими полосками свинца, которые образуют тёмные выразительные контуры.
Главное достоинство витража в том, что он смотрится на просвет, сохраняя максимальную интенсивность цвета и способен восхитительно преображать и оживлять окружающее пространство.
Самый старый из сохранившихся образцов витражей находится в соборе города Аугсбурга, в Германии и датируется приблизительно 1100 годом.

Задача №88
Пламя свечи, рассматриваемое сквозь пар, кажется нам красного цвета. Почему?

Ответ: Потому что пар рассеивает лучи, имеющие меньшую длину волны (фиолетовые, синие, голубые, зелёные, жёлтые).

Задача №89
Михайло Васильевич Ломоносов в одной из своих записей ставит такой вопрос: «Любой цвет от смачивания водой делается гуще. Почему? Надо подумать». Как ответить на этот вопрос?

Ответ: Цвет поверхности определяется спектральным составом лучей, отражаемых ею. Когда поверхность сухая, то к лучам, соответствующим окраске поверхности, добавляется рассеянный белый свет от неровностей поверхности. Поэтому цвет поверхности оказывается менее ярким. Когда поверхность пропитана водой, неровности затягиваются поверхностной плёнкой воды и рассеянное излучение исчезает. Поэтому основной тон окраски поверхности воспринимается нами как более тёмный.

Задача №90
Почему цветные ткани выцветают на солнце?

Ответ: Ультрафиолетовое излучение, поглощаясь органическими молекулами красок, нарушает молекулярные связи. Это приводит к потере пигмента.

узор

Покупательницы в сельпо перед праздником :: Киселёв Виктор Васильевич, 1957 год
Покупательницы в сельпо перед праздником
Киселёв Виктор Васильевич, 1957 год

узор

Киселёв Виктор Васильевич (1907–1985) – советский живописец. Заслуженный художник РСФСР.

Задача №91
Пламя электрической дуги будет безвредно для зрения, если дугу зажечь в воде. Почему?

Ответ: Вода поглощает ультрафиолетовые лучи.

Задача №92
Для защиты от солнечных лучей наиболее практичны белые и красные зонты. Почему?

Ответ: Эти зонты хорошо отражают оранжевые, красные и инфракрасные лучи.

узор

Свидание :: Карл Швеннингер Младший
Свидание
The Tryst
Карл Швеннингер Младший

узор

Карл Швеннингер Младший (Carl Schweninger der Jüngere; 17.05.1854–27.12.1912) – австрийский живописец.

Задача №93
Лица альпинистов на большой высоте за короткое время сильно загорают. Почему?

Ответ: Воздух сильно рассеивает ультрафиолетовые лучи. На большой же высоте, где воздух разряжен, ультрафиолетовая радиация весьма интенсивна.

Задача №94
Луч прожектора хорошо виден в тумане, а хуже в ясную погоду. Почему?
Почему лучи прожекторов, направленных в ночное небо (например, те которые применяли во время войны для обнаружения самолётов), так резко обрываются в воздухе?

Ответ: Луч прожектора хорошо виден в тумане вследствие рассеяния (отражения) света мелкими капельками воды.
Луч прожектора слабеет не только вследствие расхождения, но и из-за атмосферного рассеяния. Поэтому его интенсивность падает экспоненциально и обрывается довольно резко.

Задача №95
Чем объяснить образование цветных пятен на поверхности воды в тех местах, где она загрязнена нефтью, бензином или смазочным маслом?

Ответ: Радужные полосы в тонких плёнках возникают в результате интерференции световых волн, отражённых от верхней и нижней границ плёнки. Волна, отражённая от нижней границы, отстаёт по фазе от волны, отражённой от верхней границы. Величина этого отставания зависит от толщины плёнки и от длины световых волн в плёнке. Вследствие интерференции будет происходить гашение одних цветов спектра и усиление других. Поэтому места плёнки, обладающие разной толщиной, будут окрашены в различные цвета.

Задача №96
На стёклах, длительное время подвергавшихся атмосферным влияниям или пролежавшим длительное время в сырой земле, наблюдаются красивые радужные оттенки. Как объяснить их происхождение?

Ответ: На поверхности стекла в результате коррозии (радужное выщелачивание) образуется тонкий слой стекла иного состава – возникают «цвета» тонких плёнок.

Для любознательных:
Перламутровые и радужные пятна на поверхности стекла могут появиться не только в результате неправильного хранения и, как следствие, коррозии стекла (радужное выщелачивание), но также могут быть обусловлены некоторыми особенностями технологии изготовления стекла. В результате нарушений технологического процесса, поверхность стёкол может загрязняться, например, минеральным маслом, которое не было удалено при мойке. За счёт явления интерференции в тонких плёнках на стёклах в данном случае могут наблюдаться радужные разводы неправильной формы, подобные тем, которые часто можно увидеть на поверхности воды, загрязнённой маслом или бензином.

Задача №97
Под влиянием нагревания до температуры 220-350°C сталь покрывается ярко окрашенной разноцветной плёнкой, так называемыми «цветами побежалости». Объясните явление.

Ответ: При температуре 220-350°C сталь покрывается тонким прозрачным слоем окисла. Толщина этого слоя (следовательно, и цвет побежалости) зависит от температуры. Например, температуре 220°C соответствует светло-жёлтый цвет, температуре 285°C – фиолетовый.

Задача №98
Оболочка мыльного пузыря имеет в некоторых местах соломенно-жёлтую окраску, в других малиновую, в третьих зеленовато-голубую. Отчего происходят эти различия в окраске и какова приблизительно толщина плёнки, образующей оболочку пузыря?

Ответ: Толщина плёнки в местах, имеющих жёлтую окраску, порядка 0,15 мкм; в голубых – почти вдвое больше. Такие же цвета могут наблюдаться и в местах, где толщина плёнки выражается кратными этих величин.

узор

Мыльные пузыри :: Джордж Шеридан Ноулс
Мыльные пузыри
Bubbles
Джордж Шеридан Ноулс

узор

Джордж Шеридан Ноулс (George Sheridan Knowles; 1863–1921) – английский живописец.

Задача №99
При наблюдении мыльной плёнки, образованной в плоской вертикальной рамке, можно заметить, что цветные горизонтальные интерференционные полосы будут с течением времени перемещаться вниз, несколько изменяя свою ширину. Через некоторое время в верхней части плёнки возникнет быстро увеличивающееся чёрное пятно, а затем плёнка разорвётся. Объясните наблюдаемое.

Ответ: Вода во внутреннем слое плёнки постепенно стекает вниз, нижняя часть плёнки утолщается, а верхняя становится тоньше. Места, соответствующие определённой толщине плёнки перемещаются, вместе с ними перемещаются и соответствующие интерференционные полосы. Через некоторое время толщина плёнки в верхней части становится меньше четверти длины волны самых коротких волн падающего на плёнку света. В этих местах плёнки при интерференции отражённых от плёнки лучей будет происходить гашение волн всех длин.

Задача №100
На листьях растений иногда наблюдаются небольшие пятнышки, появляющиеся в солнечные дни на тех местах, где оставались капли воды после дождя или поливки. Какова причина появления таких пятен?

Ответ: Капля воды представляет собой маленькую линзу, которая, собирая солнечные лучи в фокусе, вызывает небольшой ожог поверхности листа. По этой причине опытные садоводы и огородники занимаются поливом грядок в утренние или вечерние часы.

узор

Маленькие садовницы :: Эдмон Луи
Маленькие садовницы
The Little Gardeners
Эдмон Луи

узор

Эдмон Луи (Edmond Louyot; 15.11.1861–17.01.1920) – французский живописец.

Задача №101
Если перед запылённым зеркалом зажечь свечу, можно увидеть вокруг пламени радужный ореол. Проведите эксперимент и объясните наблюдаемое явление.

Ответ: Возникновение радужного ореола вокруг пламени свечи обусловлено явлением дифракции.

Задача №102
При изготовлении искусственных перламутровых пуговиц на их поверхность наносится мельчайшая штриховка. Почему после такой обработки пуговица имеет радужную окраску?

Ответ: Мельчайшая штриховка играет роль дифракционной решётки, дающей спектр в отражённых лучах.

Задача №103
В трудных условиях приходиться работать сталеварам, имеющим дело с расплавленным металлом: его горячее дыхание буквально обжигает человека. Казалось бы, что для облегчения условий труда костюмы доменщиков, мартенщиков и других металлургов должны изготавливаться из материалов с низкой теплопроводностью. Между тем, на самом деле, современная спецодежда металлургов часто покрывается слоем металла – великолепного проводника тепла. С какой целью так поступают?

Ответ: Передача тепла от раскалённого металла к человеку происходит главным образом через излучение. Максимум энергии излучения при температуре металла несут инфракрасные лучи, которые, как и вообще электромагнитные волны, очень сильно отражаются металлами. Это и даёт ответ на вопрос, зачем металлизируют одежду сталеваров.

узор

На железо литейной фабрике :: Педер Северин Кройер, 1885 год
На железо литейной фабрике
Fra Burmeister og Wains jernstøberi
Педер Северин Кройер, 1885 год

узор

Педер Северин Кройер (Peder Severin Krøyer; 23.07.1851–21.11.1909) – датский живописец.

Задача №104
Почему глядя на ряд фонарей, расположенных вдоль длинной улицы, мы видим их одинаково яркими, хотя расстояние от глаз до фонарей неодинаковы?

Ответ: Видимая яркость фонаря равна освещённости изображения на сетчатке глаза, то есть отношению светового потока, попадающего в глаз, к площади изображения на сетчатке глаза. При увеличении расстояния до источника света уменьшается световой поток, попадающий в глаз, но одновременно также уменьшается и площадь изображения на сетчатке. Отношение этих двух величин остаётся постоянным, если можно пренебречь потерей световой энергии вследствие поглощения и рассеяния света при его распространении в воздухе. В тумане видимая яркость изображения падает по мере удаления источника света, поскольку становятся заметными поглощение и рассеяние энергии.

Задача №105
На светлом фоне керамического изделия сделан тёмный рисунок. Если это изделие поместить в печь с высокой температурой, то виден светлый рисунок на тёмном фоне. Почему?

Ответ: Так как рисунок тёмный, то он излучает сильнее, чем светлое керамическое изделие.

Заключительный аккорд ;-) Задача – Картина – Загадка

ЗЕРКАЛО ИЛИ КАРТИНА?

узор

задача – картина – загадка
зеркало или картина?

Уроки пианино :: Штефан Седлачек
Уроки пианино
A piano lesson
Штефан Седлачек

узор

Штефан Седлачек (Stephan Sedlacek, 1868-1936) – австрийский живописец.

На картине Штефана Седлачека мы видим не то картину в картине, а может быть огромное зеркало??? Смущает великолепная хрустальная люстра, кресло с гнутыми звериными ножками справа по курсу… ну и, собственно, сам ракурс ;-)
А что вы скажите на эту тему? Пишите свои версии в комментариях ;-)

Желаю Вам успехов в самостоятельном решении
качественных задач по физике!

Литература:
§ Сборник задач по физике для VIII–X классов средней школы
под редакцией Знаменского П.А.
Москва: издательство «УЧПЕДГИЗ», 1951
§ Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике
Москва: издательство «Просвещение», 1972
§ Золотов В.А. Вопросы и задачи по физике для восьмилетней школы
Москва: издательство «Просвещение», 1965
§ Демкович В.П., Демкович Л.П. Сборник задач по физике
Москва: издательство «Просвещение», 1981
§ Шаскольская М.П., Эльцин И.А. Сборник избранных задач по физике
Москва: издательство «Наука», 1967
§ Лукашик В.И. Физическая олимпиада
Москва: издательство «Просвещение», 1987
§ Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики
Москва: издательство «Просвещение», 1988
§ Перельман Я.И. Знаете ли вы физику?
Домодедово: издательство «ВАП», 1994
§ Ланге В.Н. Физические парадоксы и софизмы
Москва: издательство «Просвещение», 1978
§ Тарасов Л.В. Физика в природе
Москва: издательство «Просвещение», 1988





ваш комментарий *
 
ваше имя

защитный код (цифры с картинки) *




   Миляуша [10.05.2016, 09:54]
Спасибо за Ваши идеи!
   некто [17.04.2018, 16:55]
Мало, надо больше!!!
   Игорь [15.12.2018, 02:00]
Большое человеческое спасибо! Классная физика!
Очень интересная методика преподавания.
Оформление сказочное. Содержание на уровне советской физматшколы! Супер! Я весь ваш! Поклонник и обожатель навсегда!

ШКАТУЛКИ КАЧЕСТВЕННЫХ ЗАДАЧ ПО ФИЗИКЕ

§ Физика и География Казахстана
Совместный проект: ОФРО «БЭСТ» и Технический лицей №165 (г. Алма-Ата)

§ Як-3 – самый лёгкий истребитель Второй мировой войны
Специальный тематический выпуск зелёных страничек.
Вашему вниманию пять вопросов и заданий, посвящённых легендарному советскому истребителю Як-3… + тематическая подборка из 10 задачек.
«Только в бодром горячем порыве, в страстной любви к своей родной стране, смелости и энергии родится ПОБЕДА. И не только и не столько в отдельном порыве, сколько в упорной мобилизации всех сил, в том постоянном горении, которое медленно и неуклонно сдвигает горы, открывает неведомые глубины и выводит их на солнечную ясность…» Михаил Васильевич Ломоносов

§ Шкатулка качественных задач по физике «сборная солянка» :-)
Бросая в воду камешки, смотри на круги, ими образуемые, иначе такое бросание будет пустою забавою. Козьма Прутков
Шкатулка состоит из четырёх тематических блоков: 1) Броуновское движение. Диффузия; 2) Атмосферное давление; 3) Свойства жидкости. Архимедова сила; 4) Тепловые явления.

§ Шкатулка качественных задач по физике: Строение вещества, диффузия
Творчество поэта, диалектика философа, искусство исследователя – вот материалы, из которых слагается великий учёный. Климент Аркадьевич Тимирязев

§ Шкатулка качественных задач по физике:
Элементы статики: равновесие тел, момент силы, простые механизмы

Науку всё глубже постигнуть стремись, познанием вечного жаждой томись. Лишь первых познаний блеснёт тебе свет, узнаешь: предела для знания нет. Фирдоуси

§ Шкатулка качественных задач по физике: Инерция
Посвящается Чернобаю Александру Арсеньевичу,
директору РОФМШ (Алма-Ата, РОФМШ, 1984–1987 год)
Пусть никто не думает, что великое создание Ньютона может быть ниспровергнуто теорией относительности или какой-нибудь другой теорией. Ясные и широкие идеи Ньютона навечно сохранят своё значение фундамента, на котором построены наши современные физические представления… Альберт Эйнштейн

§ Шкатулка качественных задач по физике: Сила трения
Гораздо труднее увидеть проблему, чем найти её решение. Для первого требуется воображение, а для второго только умение. Джон Десмонд Бернал

§ Шкатулка качественных задач по физике: Давление твёрдых тел
Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые. Дьёрдь де Хевеши

§ Шкатулка качественных задач по физике: Давление жидкостей и газов
Сведение множества к единому – в этом первооснова красоты. Пифагор Самосский

§ Шкатулка качественных задач по физике: Работа, мощность, энергия
Чем больше развивается наше знание, тем больше загадок природы встаёт перед нами… Иван Антонович Ефремов

§ Шкатулка качественных задач по физике: Архимедова сила
Естествознание так человечно, так правдиво, что я желаю удачи каждому, кто отдаётся ему… Иоганн Вольфганг фон Гёте

§ Шкатулка качественных задач по физике:
Смачивание, поверхностное натяжение, капиллярные явления

Образование не даёт ростков в душе, если оно не проникает до значительной глубины. Протагор

§ Шкатулка качественных задач по физике: Плавление и кристаллизация
Наука – сила, которая раскрывает отношения вещей, их законы и взаимодействия. Александр Иванович Герцен. Вашему вниманию 50 качественных задач по физике и… в тему :-) небольшая галерея: «Зима в живописи».

§ Шкатулка качественных задач по физике: Испарение, конденсация, кипение
Приложи сердце твоё к учению и уши твои – к умным словам. Библия, Ветхий Завет, «Книга Притчей Соломоновых»

§ Шкатулка качественных задач по физике: Виды теплопередачи
Радость видеть и понимать есть самый прекрасный дар природы. Альберт Эйнштейн

§ Шкатулка качественных задач по физике: Тепловые двигатели
Живи так, как будто ты умрёшь завтра. Учись так, как будто ты будешь жить вечно. Махатма Ганди

§ Шкатулка качественных задач по физике: Электричество
Инвестиции в знания всегда дают наибольшую прибыль. Бенджамин Франклин

§ Шкатулка качественных задач по физике: Магнитные явления
Знание должно служить творческим целям человека. Мало накоплять знания; нужно распространять их возможно шире и применять в жизни. Николай Александрович Рубакин

§ Шкатулка качественных задач по физике: Механические волны – звук
Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий. «Плоды раздумий», Козьма Прутков


ФИЗИКА И ХУДОЖЕСТВЕННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Качественные задачи по физике

§ Физика и художественная литература: Оптика
Чарующая магия лунного света…

Учёные те же фантазёры и художники; они не вольны над своими идеями; они могут хорошо работать, долго работать только над тем, к чему лежит их мысль, к чему влечёт их чувство. В них идеи сменяются; появляются самые невозможные, часто сумасбродные; они роятся, кружатся, сливаются, переливаются. И среди таких идей живут и для таких идей они работают. Владимир Иванович Вернадский

§ Физика и художественная литература: Оптика
Гадание с зеркалами на Святки…

Ощущение тайны – наиболее прекрасное из доступных нам переживаний. Именно это чувство стоит у колыбели истинного искусства и настоящей науки. Альберт Эйнштейн

§ Физика и художественная литература: Оптика (Н.В. Гоголь и Х.К. Андерсен)
Едва ли есть высшее из наслаждений, как наслаждение творить.
Николай Васильевич Гоголь

Качественные задачки по физике Николая Васильевича Гоголя и Ханса Кристиана Андерсена ;-) Интеграция: Мировая художественная литература и живопись.

§ Физика и художественная литература: Оптика
Басня «Зеркало и Обезьяна» Ивана Андреевича Крылова

Люди, пренебрегающие знанием, становятся лицом к стене.
Изречения китайской мудрости

§ Физика и художественная литература: Оптика
Басня «Мартышка и Очки» Ивана Андреевича Крылова

Наше дело – учиться и учиться, стараться накоплять возможно больше знаний, потому что серьёзные общественные течения – там, где знания, и счастье будущего человечества только в знании.
Антон Павлович Чехов

§ Физика и художественная литература: Механика
Басня «Лебедь, Щука и Рак» Ивана Андреевича Крылова

Безрассуден человек, надеющийся без учения различать полезное и вредное.
Сократ

§ Физика и художественная литература (Гёте «Фауст»)
Гёте представляет, быть может, единственный в истории человеческой мысли пример сочетания в одном человеке великого поэта, глубокого мыслителя и выдающегося учёного. Климент Аркадьевич Тимирязев

§ Физика и художественная литература
поэтический сборник для истинных ценителей науки и искусства

Наука без литературы бездушна и груба; литература же без науки пуста, ибо сущность литературы есть знание. Анатоль Франс

§ Физика и художественная литература (Александр Иванович Куприн)
Человек рождён для великой радости, для беспрестанного творчества, в котором он – бог, для широкой, свободной, ничем не стеснённой любви ко всему; к дереву, к небу, к человеку, к собаке, к милой, кроткой, прекрасной земле, ах, особенно к земле с её блаженным материнством, с её утрами и ночами, с её прекрасными ежедневными чудесами. Александр Иванович Куприн

§ Физика и художественная литература (Константин Георгиевич Паустовский)
Знание органически связано с человеческим воображением. Этот на первый взгляд парадоксальный закон можно выразить так: сила воображения увеличивается по мере роста познаний. Константин Георгиевич Паустовский

§ Физика и художественная литература (Иван Алексеевич Бунин)
Наука и искусство так же тесно связаны между собой, как лёгкие и сердце, так что если один орган извращён, то и другой не может правильно действовать.
Лев Николаевич Толстой

§ Физика и художественная литература (Майн Рид «Всадник без головы»)
Целью научных занятий должно быть направление ума таким образом, чтобы оно выносило прочные и истинные суждения о всех встречающихся предметах.
Рене Декарт

Предлагаю Вашему вниманию интегрированные качественные задачи по физике от прославленного английского капитана Майн Рида.

§ Физика и художественная литература: Тепловые явления
Красота – сиянье истины. Платон
Вашему вниманию 20 качественных задач по физике (две карточки по десять задач) и… в тему :-) небольшая галерея: «Туман в живописи».

§ Физика и художественная литература: Механические волны – звук
Особенностью живого ума является то, что ему нужно лишь немного увидеть и услышать для того, чтобы он мог потом долго размышлять и многое понять. Джордано Бруно




statistics
Рейтинг@Mail.ru       Яндекс.Метрика

Распространение материалов сайта приветствуется.
Ссылка на материалы весьма желательна, но не строго обязательна ;-)
«Знание должно служить творческим целям человека. Мало накоплять знания;
нужно распространять их возможно шире и применять в жизни». Рубакин Н.А.