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EXPERIÊNCIAS DE ENTRETENIMENTO EM CASA
A complexidade do mundo. experimentos físicos
Experiências divertidas em casa / Experiências de física para crianças Quando na escola chegar ao ramo da física chamado "Óptica", você aprenderá que a luz é um processo ondulatório. O que são ondas (por exemplo, na água), claro, você sabe bem. Você provavelmente já ouviu falar sobre ondas eletromagnéticas: afinal, quem não se interessou em saber onde as transmissões de TV e rádio chegam nas telas de TV ou nos alto-falantes dos receptores de rádio. À pergunta: "Como funciona?" - você foi respondido muito brevemente: "Com a ajuda de ondas de rádio" (ou ondas eletromagnéticas). As ondas de rádio são transmitidas de uma estação central de televisão ou estação de rádio e recebidas por uma televisão ou receptor. Então você sabe que existem ondas eletromagnéticas. A luz também é ondas eletromagnéticas. Mas o comprimento das ondas de luz é muito menor do que o comprimento das ondas de rádio. E a cor branca que vemos, tão simples à primeira vista, é na verdade muito complexa. É composto por sete cores primárias: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, índigo e violeta. E cada uma dessas cores tem seu próprio comprimento de onda. Quando todas as sete cores estão presentes, a impressão é branca. Às vezes, você pode ver todas essas cores separadamente: seja no céu na forma de um arco-íris, seja em casa, em algum lugar da parede, quando um raio de sol brilhante, refratado na borda do espelho, dá um brilho multi -faixa colorida. Existem diversas formas de observar tal faixa, ou espectro, ou seja, um feixe branco decomposto em suas cores componentes. Por exemplo, se você olhar contra uma fonte de luz brilhante em um disco de gramofone de longa duração, segurando-o horizontalmente e pressionando-o na ponte do nariz. O novo disco fonográfico é especialmente capaz de criar uma bela "íris". As ondas de luz, como quaisquer oscilações, podem, sob certas condições, somar e subtrair. Quando ondas de mesmo comprimento são adicionadas, a luz é amplificada, e quando são subtraídas umas das outras, a luz é atenuada ou desaparece completamente. Agora vamos verificar isso. Para o experimento, você precisa criar um dispositivo bastante simples. Pegue um pedaço de papel preto grosso e use uma lâmina de barbear para fazer um corte de três centímetros nele. Descobriu-se uma lacuna muito estreita - este é o nosso dispositivo. Esta fenda tem a capacidade de adicionar e subtrair ondas de luz. Olhe através dele durante o dia para o céu. Você verá muitas listras pretas paralelas ao longo da lacuna. Listras pretas - onde não há luz. Nos locais da lacuna onde há uma faixa preta, as ondas de luz parecem "comer" umas às outras. Seria mais correto dizer que as ondas de luz do mesmo comprimento subtraíram umas das outras e a luz neste local desapareceu: a escuridão se formou - uma pequena faixa preta. Agora olhe através desta fenda para uma fonte de luz mais brilhante - no filamento de uma lâmpada elétrica acesa (gire a fenda o mais longe possível ao longo do filamento quente). Além das listras pretas, você verá muitos fios iridescentes em ambos os lados do filamento da lâmpada. À medida que você se afasta da parte brilhante, do meio, esses fios do arco-íris ficam mais escuros. Uma fenda estreita tem a capacidade de adicionar e subtrair ondas de luz e também classificá-las em cores individuais (isto é, por comprimentos de onda). Fazendo esses experimentos, ajuste a largura da lacuna. Deve ser muito estreito, extremamente estreito. Isso é facilmente alcançado espalhando as bordas do papel em diferentes direções. Ao estudar "Óptica", você aprenderá com mais detalhes o que acontece em uma fenda tão estreita, descobrirá por que ela tem a capacidade de decompor a luz em suas cores componentes. Os filmes finos também têm a capacidade de decompor a luz em todas as cores do arco-íris. Isso se refere aos filmes mais finos que podem ser encontrados na natureza ou criados com suas próprias mãos. Por exemplo, são formados por água com sabão ao soprar bolhas, manchas de óleo de máquina em asfalto úmido e poças, superfície de conchas de madrepérola, constituídas pelas escamas mais finas. Filmes muito bonitos são obtidos espalhando uma gota de esmalte na superfície da água. Despeje água limpa em um prato e coloque uma gota de verniz: ele se espalhará em uma fina camada sobre a água. Faça um anel de arame (cerca de seis a oito centímetros de diâmetro) e, por conveniência, uma alça. Retire a película de verniz com o anel e, inclinando-o ligeiramente, retire a película. Ela vai brincar com todas as cores do arco-íris, lembrando as asas de uma libélula. Esse filme pode ser armazenado por um longo período de tempo. Um feixe de luz branca, caindo em um filme fino ou floco, é parcialmente refletido a partir dele e parcialmente penetra profundamente e é refletido de sua superfície interna. Ambos os reflexos caem em nossos olhos. É claro que ambos os feixes refletidos são ligeiramente diferentes um do outro: eles percorreram caminhos diferentes. A diferença no caminho é, você adivinhou, cerca de duas vezes a espessura do filme. Ao lidar com quantidades tão pequenas quanto os comprimentos de onda da luz, a espessura até mesmo do filme mais fino ainda é enorme e a diferença de caminho dos raios refletidos é grande. O que acontece com esses dois feixes refletidos? Eles se somam, ou melhor, suas ondas se somam e caem em nossos olhos não mais na forma de um feixe branco, mas de um feixe de alguma cor. A cor depende da espessura do filme (qual é a diferença de caminho) "e do ângulo em que olhamos para este filme. Acontece que toda a superfície do filme brilha com cores diferentes do arco-íris. Existe outra maneira de obter um arco-íris - com um prisma, um prisma triédrico transparente. O instrumento ideal para esta experiência seria, obviamente, um prisma de vidro. Mas é improvável que você encontre algo parecido com ela em casa. Um prisma triédrico transparente também pode ser feito de um pedaço de plexiglass, trabalhando-o com as ferramentas apropriadas e depois lixando suas superfícies. Mas é improvável que todos possam fazer isso, então escolheremos um caminho diferente: faremos um prisma triédrico transparente de um material simples - a água. Pegue um espelho pequeno e barato, você pode arredondar. Coloque-o no fundo de uma tigela pequena. Despeje água nele e incline-o, colocando algo embaixo dele. A superfície da água na bacia deve formar um ângulo de aproximadamente 25° com o espelho (ver ilustração). Agora precisamos cuidar da fonte de luz. O experimento é melhor feito à noite, no escuro, para que o arco-íris obtido seja bem visível.
Use, por exemplo, uma lanterna para trabalhos fotográficos como fonte de luz, substituindo o filtro de luz vermelha por papelão e fazendo nele uma fenda um pouco mais estreita que o papelão e com um centímetro de largura. É importante apenas que o slot não esteja no nível do filamento da lâmpada. Se você não tiver essa lanterna, também pode usar uma luminária de mesa com abajur que não deixa passar a luz. Os resultados dos experimentos serão um pouco diferentes uns dos outros, então os descrevemos separadamente. No caso de usar uma lanterna, direcione a luz da fenda no espelho na água do lado onde o espelho está imerso mais fundo (veja a figura). Se você olhar agora de cima para o espelho, verá uma faixa iridescente com cores brilhantes do espectro. A luz da fenda passou pela água, refratou-se nela, atingiu o espelho, refletiu-se e deixou a água como um feixe de raios coloridos. Como mencionado anteriormente, a luz que entra em outro meio não homogêneo é refratada nele. Mas como a luz consiste em cores diferentes, e cada feixe de cor é refratado à sua maneira, de maneiras diferentes, como resultado de tal prisma triédrico (não importa se é vidro ou água, como em nossa experiência) , a luz sai decomposta em todas as cores do arco-íris. Se o experimento for realizado com uma luminária de mesa, não haverá folga, a própria luminária deve criar um coelho arco-íris. Segure a lâmpada a uma distância de cerca de um metro do espelho. Por favor, observe que o teto não é iluminado por uma lâmpada, ele fica na sombra. Um reflexo do arco-íris do espelho aparecerá no teto sombreado. Ao mover a lâmpada, você pode obter no teto, como na tela, a aparência de um belo espectro. Em outros ângulos entre o espelho e a superfície da água, o arco-íris pode aparecer não no teto, mas na parede. Se a parede estiver coberta com papel de parede, você precisa pendurar uma folha de papel branco no local onde o arco-íris atingiu. Esta experiência pode ser realizada com sucesso durante o dia, utilizando, se tiver um lado ensolarado, os raios do sol. É necessário criar escuridão na sala pendurando as janelas. Deixe um espaço em uma das janelas para os raios do sol. Cada um de vocês pode ter condições diferentes, então você mesmo precisa pensar em como fazer o experimento nessas condições. Autor: Rabiza F.V.
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