De lucht is blauw op een zonnige dag, maar rood of oranje bij zonsopgang en zonsondergang. De verschillende kleuren worden veroorzaakt door lichtverstrooiing de atmosfeer van de aarde. Hier is een eenvoudig experiment je kunt doen om te zien hoe dit werkt:
Blue Sky - Red Sunset Materialen
Hiervoor heb je maar een paar simpele materialen nodig weer project:
- Water
- Melk
- Transparante container met vlakke parallelle zijkanten
- Zaklamp of mobiele telefoon
Een klein rechthoekig aquarium werkt goed voor dit experiment. Probeer een tank van 2-1 / 2 gallon of 5 gallon. Elke andere vierkante of rechthoekige doorzichtige glazen of plastic container werkt.
Voer het experiment uit
- Vul de container met ongeveer 3/4 vol water. Schakel de zaklamp in en houd deze plat tegen de zijkant van de container. Je zult waarschijnlijk de straal van de zaklamp niet kunnen zien, hoewel je heldere fonkelingen kunt zien waar het licht op stof, luchtbellen of andere kleine deeltjes in het water valt. Dit lijkt veel op hoe zonlicht door de ruimte reist.
- Voeg ongeveer 1/4 kopje melk toe (voor een 2-1 / 2 gallon-container - verhoog de hoeveelheid melk voor een grotere container). Roer de melk in de kom om het met water te mengen. Als je nu de zaklamp tegen de zijkant van de tank laat schijnen, kun je de lichtstraal in het water zien. Deeltjes uit de melk verspreiden licht. Onderzoek de container van alle kanten. Merk op dat als je vanaf de zijkant naar de container kijkt, de zaklampbundel er enigszins blauw uitziet, terwijl het uiteinde van de zaklamp enigszins geel lijkt.
- Roer meer melk door het water. Naarmate je het aantal deeltjes in het water vergroot, wordt het licht van de zaklamp sterker verspreid. De straal lijkt nog blauwer, terwijl het pad van de straal die het verst van de zaklamp verwijderd is, van geel naar oranje gaat. Als je vanaf de andere kant van de tank in de zaklamp kijkt, lijkt het of het oranje of rood is in plaats van wit. De straal lijkt ook uit te spreiden wanneer deze de container kruist. Het blauwe uiteinde, waar enkele deeltjes licht verspreiden, is als de lucht op een heldere dag. Het oranje uiteinde is als de lucht bij zonsopgang of zonsondergang.
Hoe het werkt
Licht reist in een rechte lijn totdat het deeltjes tegenkomt, die afbuigen of verstrooien. In zuivere lucht of water zie je geen lichtstraal en reist het langs een recht pad. Als er deeltjes in de lucht of in het water zijn, zoals stof, as, ijsof waterdruppeltjes, licht wordt verstrooid door de randen van de deeltjes.
Melk is een colloïd, die kleine deeltjes vet en eiwit bevat. Gemengd met water verspreiden de deeltjes het licht net zoals stof het licht in de atmosfeer verspreidt. Licht wordt anders verspreid, afhankelijk van de kleur of golflengte. Blauw licht is het meest verstrooid, terwijl het oranje en rood licht het minst is verstrooid. Kijken naar de lucht overdag is alsof je een zaklamp vanaf de zijkant bekijkt - je ziet het verspreide blauwe licht. Kijken naar zonsopgang of zonsondergang is alsof je rechtstreeks in de straal van de zaklamp kijkt - je ziet het licht dat niet verstrooid is, dat is oranje en rood.
Wat onderscheidt zonsopgang en zonsondergang van de hemel overdag? Het is de hoeveelheid atmosfeer het zonlicht moet oversteken voordat het je ogen bereikt. Als je de atmosfeer beschouwt als een coating die de aarde bedekt, gaat zonlicht 's middags door het dunste deel van de coating (dat het minste aantal deeltjes bevat). Zonlicht bij zonsopgang en zonsondergang moet een zijwaarts pad nemen naar hetzelfde punt, door veel meer "coating", wat betekent dat er veel meer deeltjes zijn die licht kunnen verspreiden.
Hoewel er in de atmosfeer van de aarde meerdere soorten verstrooiing voorkomen, is Rayleigh-verstrooiing voornamelijk verantwoordelijk voor het blauw van de hemel overdag en de roodachtige tint van de rijzende en ondergaande zon. Het Tyndall-effect speelt ook een rol, maar het is niet de oorzaak van blauwe luchtkleur omdat moleculen in de lucht kleiner zijn dan de golflengten van zichtbaar licht.
Bronnen
- Smith, Glenn S. (2005). "Menselijk kleurzicht en de onverzadigde blauwe kleur van de hemel overdag". American Journal of Physics. 73 (7): 590–97. doi:10.1119/1.1858479
- Young, Andrew T. (1981). "Rayleigh verstrooiing". Toegepaste optica. 20 (4): 533–5. doi:10.1364 / AO.20.000533