Instituție de învățământ bugetar municipal

„Școala secundară Kislovskaya” din regiunea Tomsk

Cercetare

Subiect: „De ce este roșu apusul...”

(dispersia luminii)

Lucrare finalizata: ,

Elev clasa 5A

supraveghetor;

profesor de chimie

1. Introducere ………………………………………………………… 3

2. Partea principală…………………………………………………… 4

3. Ce este lumina…………………………………………………….. 4

Subiect de studiu- apusul si cerul.

Ipoteze de cercetare:

Soarele are raze care pictează cerul în diferite culori;

Culoarea roșie poate fi obținută în laborator.

Relevanța subiectului meu constă în faptul că va fi interesant și util pentru ascultători, deoarece atât de mulți oameni se uită la cerul albastru limpede, îl admiră și puțini știu de ce este atât de albastru ziua, și roșu la apus și ce îi dă o asemenea culoare.

2. Corpul principal

La prima vedere, această întrebare pare simplă, dar de fapt atinge aspectele profunde ale refracției luminii în atmosferă. Înainte de a înțelege răspunsul la această întrebare, este necesar să aveți o idee despre ce este lumina..jpg" align="left" height="1 src=">

Ce este lumina?

Lumina soarelui este energie. Căldura razelor soarelui, focalizată de lentilă, se transformă în foc. Lumina și căldura sunt reflectate de suprafețele albe și absorbite de cele negre. De aceea hainele albe sunt mai reci decât cele negre.

Care este natura luminii? Prima persoană care a studiat serios lumina a fost Isaac Newton. El credea că lumina constă din particule de corpusculi, care sunt împușcate ca gloanțe. Dar unele caracteristici ale luminii nu au putut fi explicate prin această teorie.

Un alt om de știință, Huygens, a oferit o altă explicație pentru natura luminii. El a dezvoltat teoria „undei” a luminii. El credea că lumina generează impulsuri, sau valuri, în același mod în care o piatră aruncată într-un iaz creează valuri.

Ce păreri au oamenii de știință astăzi despre originea luminii? În prezent se crede că undele luminoase au caracteristiciși particule și unde în același timp. Sunt în curs de desfășurare experimente pentru a susține ambele teorii.

Lumina este alcătuită din fotoni, care sunt particule fără greutate care nu au masă, călătoresc cu aproximativ 300.000 km/s și au proprietățile valurilor. Frecvența vibrațiilor undei luminii determină culoarea acesteia. În plus, cu cât frecvența de oscilație este mai mare, cu atât lungimea de undă este mai scurtă. Fiecare culoare are propria frecvență de vibrație și lungime de undă. Lumina albă a soarelui este formată din multe culori care pot fi văzute atunci când este refractată printr-o prismă de sticlă.

1. O prismă descompune lumina.

2. Lumina albă este complexă.

Dacă te uiți cu atenție la trecerea luminii printr-o prismă triunghiulară, poți vedea că descompunerea luminii albe începe imediat ce lumina trece din aer în sticlă. În loc de sticlă, puteți lua și alte materiale care sunt transparente la lumină.

Este remarcabil că această experiență a supraviețuit secolelor, iar metodologia ei este încă folosită în laboratoare fără modificări semnificative.

dispersie (lat.) - împrăștiere, dispersie - dispersie

Newton despre dispersie.

I. Newton a fost primul care a studiat fenomenul de dispersie a luminii și este considerat unul dintre cele mai importante merite științifice ale sale. Nu fără motiv pentru a lui piatră funerară, ridicată în 1731 și decorată cu figuri ale tinerilor care țin în mâini emblemele celor mai importante descoperiri ale sale, o figură ține o prismă, iar inscripția de pe monument conține cuvintele: „El a investigat diferența de razele luminoase și rezultând proprietăți diverse pe care nimeni nu o bănuise înainte. Ultima afirmație nu este complet corectă. Dispersia era cunoscută înainte, dar nu a fost studiată în detaliu. Fiind angajat în îmbunătățirea telescoapelor, Newton a atras atenția asupra faptului că imaginea dată de lentilă este colorată la margini. Investigand marginile colorate prin refractie, Newton si-a facut descoperirile in domeniul opticii.

Spectrul vizibil

Când un fascicul alb este descompus într-o prismă, se formează un spectru în care radiația de lungimi de undă diferite este refractată în unghiuri diferite. Culorile incluse în spectru, adică acele culori care pot fi obținute prin unde luminoase de o lungime de undă (sau o gamă foarte îngustă), se numesc culori spectrale. Principalele culori spectrale (care au propriul nume), precum și caracteristicile de emisie ale acestor culori sunt prezentate în tabel:

Fiecare „culoare” din spectru trebuie să fie asociată cu o undă luminoasă de o anumită lungime.

Cea mai simplă idee a spectrului poate fi obținută uitându-se la un curcubeu. Lumina albă, refractată în picături de apă, formează un curcubeu, deoarece constă din multe raze de toate culorile și sunt refractate în moduri diferite: roșul este cel mai slab, albastrul și violetul sunt cele mai puternice. Astronomii studiază spectrele Soarelui, stelelor, planetelor, cometelor, pentru că din spectre se pot învăța multe.

Azot" href="/text/category/azot/" rel="bookmark">azot . Lumina roșie și albastră interacționează diferit cu oxigenul. Deoarece lungimea de undă a albastrului este aproximativ de dimensiunea unui atom de oxigen și, din această cauză, albastrul lumina este împrăștiată de oxigen în direcții diferite, în timp ce lumina roșie trece cu ușurință prin stratul atmosferic. De fapt, lumina violetă este împrăștiată și mai mult în atmosferă, dar ochiul uman este mai puțin susceptibil la aceasta decât la lumina albastră. Ca rezultat, se dovedește că ochiul unei persoane este surprins din toate părțile de lumina albastră împrăștiată de oxigen, ceea ce face ca cerul să ne pară albastru.

Fără atmosferă pe Pământ, Soarele ne-ar apărea ca o stea albă strălucitoare, iar cerul ar fi negru.

0 "style="border-collapse:collapse;border:none">

fenomene neobișnuite

https://pandia.ru/text/80/039/images/image008_21.jpg" alt="Aurora Boreala" align="left" width="140" height="217 src=">!} aurore Din cele mai vechi timpuri, oamenii au admirat imaginea maiestuoasă a aurorelor și s-au întrebat despre originea lor. Una dintre cele mai vechi referiri la aurore se găsește la Aristotel. În „Meteorologia”, scrisă în urmă cu 2300 de ani, se poate citi: „Uneori, în nopțile senine, există multe fenomene pe cer - goluri, goluri, culoare roșie sânge...

Se pare că a luat foc”.

Ce vibrează raza nopții senine?

Ce flacără subțire lovește în firmament?

Ca un fulger fără nori amenințători

Se străduiește de la pământ până la zenit?

Cum se poate ca o minge înghețată

A fost un incendiu în mijlocul iernii?

Ce este aurora? Cum se formează?

Răspuns. Aurora este o strălucire luminiscentă care apare ca urmare a interacțiunii particulelor încărcate (electroni și protoni) care zboară de la Soare cu atomii și moleculele atmosferei terestre. Apariția acestor particule încărcate în anumite regiuni ale atmosferei și la anumite înălțimi este rezultatul interacțiunii vântului solar cu câmpul magnetic al Pământului.

Aerosoli "href="/text/category/ayerozolmz/" rel="bookmark">împrăștierea cu aerosoli a prafului și a umidității, acestea sunt principalele motive pentru descompunerea culorii solare (dispersie). apare aproape în unghi drept, stratul lor între ochii observatorului și soare este neglijabilă. Cu cât soarele coboară mai jos până la orizont, cu atât grosimea stratului crește aerul atmosfericși cantitatea de suspensie de aerosoli din acesta. Razele soarelui, în raport cu observatorul, modifică unghiul de incidență asupra particulelor de suspensie și apoi se observă dispersia luminii solare. Deci, așa cum am menționat mai sus, lumina soarelui este alcătuită din șapte culori primare. Fiecare culoare este ca unde electromagnetice, are propria lungime și capacitatea de a se disipa în atmosferă. Culorile principale ale spectrului sunt dispuse pe o scară în ordine, de la roșu la violet. Culoarea roșie are cea mai mică capacitate de a se împrăștia (prin urmare, de a absorbi) în atmosferă. Odată cu fenomenul de dispersie, toate culorile care urmează roșu pe scară sunt împrăștiate de componentele suspensiei de aerosoli și absorbite de acestea. Observatorul vede doar roșu. Aceasta înseamnă că, cu cât stratul de aer atmosferic este mai gros, cu atât densitatea suspensiei este mai mare, cu atât mai multe raze ale spectrului vor fi împrăștiate și absorbite. Cunoscut un fenomen natural: după erupția puternică a vulcanului Krakatau din 1883, timp de câțiva ani au fost observate apusuri de soare neobișnuit de strălucitoare, roșii, în diferite locuri de pe planetă. Acest lucru se datorează eliberării puternice de praf vulcanic în atmosferă în timpul erupției.

Nu cred că cercetările mele se vor termina aici. Am mai multe întrebări. Vreau să știu:

Ce se întâmplă când razele de lumină trec prin diverse lichide, soluții;

Cum este reflectată și absorbită lumina.

După ce am făcut această lucrare, am fost convins de cât de uimitor și util pentru activitati practice poate fi fenomenul de refracție a luminii. Acesta mi-a permis să înțeleg de ce apusul este roșu.

Literatură

1., Fizica. Chimie. 5-6 celule. Manual. M.: Dropia, 2009, p.106

2. Fenomenele Bulat în natură. M.: Iluminismul, 1974, 143 p.

3. „Cine face curcubeul?” - Quant 1988, nr. 6, p. 46.

4. Prelegeri de optică. Tarasov in natura. - M.: Iluminismul, 1988

Resurse de internet:

1. http://potomy. ro/ De ce este cerul albastru?

2. http://www. voprosy-kak-i-pochemu. ro De ce este cerul albastru?

3. http://experience. ro/categorie/educatie/

Cu toții suntem obișnuiți cu faptul că culoarea cerului este o caracteristică variabilă. Ceață, nori, ora din zi - totul afectează culoarea cupolei deasupra capului. Schimbarea lui zilnică nu ocupă mintea majorității adulților, ceea ce nu se poate spune despre copii. Ei se întreabă constant de ce cerul este albastru din punct de vedere fizic sau ce face roșu apusul. Să încercăm să înțelegem aceste întrebări, nu cele mai simple.

schimbătoare

Merită să începem cu răspunsul la întrebarea ce este, de fapt, cerul. ÎN lumea antica a fost văzut într-adevăr ca o cupolă care acoperă Pământul. Astăzi, însă, aproape nimeni nu știe că, oricât de sus s-ar ridica un explorator curios, nu va putea ajunge la acest dom. Cerul nu este un lucru, ci mai degrabă o panoramă care se deschide privită de la suprafața planetei, un fel de aspect țesut din lumină. În plus, dacă observați din puncte diferite, poate arăta diferit. Deci, din ceea ce s-a ridicat deasupra norilor, se deschide o priveliște complet diferită de cea a pământului în acest moment.

Un cer senin este albastru, dar de îndată ce norii intră, devine gri, plumb sau aproape alb. Cerul nopții este negru, uneori puteți vedea zone roșiatice pe el. Aceasta este o reflectare a iluminatului artificial al orașului. Motivul tuturor acestor schimbări este lumina și interacțiunea acesteia cu aerul și particulele. diverse substanțeîn el.

Natura culorii

Pentru a răspunde la întrebarea de ce cerul este albastru din punct de vedere al fizicii, trebuie să vă amintiți ce culoare este. Acesta este un val de o anumită lungime. Lumina care vine de la Soare către Pământ este văzută ca fiind albă. Chiar și din experimentele lui Newton, se știe ce este un fascicul de șapte raze: roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet. Culorile diferă ca lungime de undă. Spectrul roșu-portocaliu include undele care sunt cele mai impresionante în acest parametru. părți ale spectrului sunt caracterizate de o lungime de undă scurtă. Descompunerea luminii într-un spectru are loc atunci când se ciocnește cu molecule de diferite substanțe, în timp ce unele dintre unde pot fi absorbite, iar unele pot fi împrăștiate.

Investigarea cauzei

Mulți oameni de știință au încercat să explice de ce cerul este albastru din punct de vedere fizic. Toți cercetătorii au căutat să descopere un fenomen sau un proces care împrăștie lumina în atmosfera planetei în așa fel încât doar albastrul să ajungă la noi ca urmare. Primii candidați pentru rolul unor astfel de particule au fost apele. Se credea că ele absorb lumina roșie și transmit lumină albastră și, ca urmare, vedem cerul albastru. Calculele ulterioare, însă, au arătat că cantitatea de ozon, cristale de gheață și molecule de vapori de apă care se află în atmosferă nu este suficientă pentru a da cerului o culoare albastră.

Motivul poluării

Pe urmatorul pas Studiile efectuate de John Tyndall, s-a sugerat că rolul particulelor dorite este jucat de praf. Lumina albastră are cea mai mare rezistență la împrăștiere și, prin urmare, este capabilă să treacă prin toate straturile de praf și alte particule în suspensie. Tyndall a efectuat un experiment care i-a confirmat presupunerea. A creat un model de smog în laborator și l-a iluminat cu lumină albă strălucitoare. Smogul a căpătat o nuanță albastră. Omul de știință a tras o concluzie fără echivoc din studiul său: culoarea cerului este determinată de particulele de praf, adică dacă aerul Pământului era curat, atunci nu albastrul, ci cerul alb strălucea peste capetele oamenilor.

studiul Domnului

Punctul final privind întrebarea de ce este albastrul cerul (din punct de vedere al fizicii) a fost pus de omul de știință englez, Lord D. Rayleigh. El a demonstrat că nu praful sau smogul pictează spațiul de deasupra capului nostru într-o nuanță familiară nouă. Este în aer însuși. Moleculele de gaz absorb cele mai mari și în primul rând cele mai lungi lungimi de undă echivalente cu roșu. Albastrul se risipește. Exact asta explică astăzi ce culoare vedem cerul pe vreme senină.

Cei atenți vor observa că, urmând logica oamenilor de știință, cupola de deasupra capului ar trebui să fie violet, deoarece această culoare are cea mai scurtă lungime de undă din domeniul vizibil. Totuși, aceasta nu este o greșeală: proporția de violet în spectru este mult mai mică decât albastru, iar ochiul uman este mai sensibil la acesta din urmă. De fapt, albastrul pe care îl vedem este rezultatul amestecării albastrului cu violet și alte culori.

apusuri si nori

Toată lumea știe că în diferite momente ale zilei poți vedea o culoare diferită a cerului. Fotografiile celor mai frumoase apusuri de soare peste mare sau lac sunt o ilustrare excelentă a acestui lucru. Tot felul de nuante de rosu si galben combinate cu albastru si albastru inchis fac ca un astfel de spectacol sa fie de neuitat. Și se explică prin aceeași împrăștiere a luminii. Cert este că în timpul apusului și al zorilor, razele soarelui trebuie să depășească un drum mult mai lung prin atmosferă decât la înălțimea zilei. În acest caz, lumina părții albastru-verde a spectrului este împrăștiată în direcții diferite, iar norii aflați în apropierea liniei orizontului devin colorați în nuanțe de roșu.

Când norii acoperă cerul, imaginea se schimbă complet. incapabil să depășească stratul dens și majoritatea pur și simplu nu ajung la pământ. Razele care au reușit să treacă prin nori se întâlnesc cu picături de apă de ploaie și nori, care din nou distorsionează lumina. Ca urmare a tuturor acestor transformări, lumina albă ajunge pe pământ dacă norii sunt de dimensiuni mici, iar gri când nori impresionanți acoperă cerul, absorbind o parte din raze pentru a doua oară.

Alte ceruri

Interesant, pe alte planete sistem solar privit de la suprafață, se poate vedea cerul, foarte diferit de pământ. Pe obiectele spațiale lipsite de atmosferă, razele soarelui ajung liber la suprafață. Ca rezultat, aici cerul este negru, fără nicio nuanță. O astfel de imagine poate fi văzută pe Lună, Mercur și Pluto.

Cerul marțian are o nuanță roșu-portocalie. Motivul pentru aceasta constă în praful, care este saturat cu atmosfera planetei. Este vopsit în diferite nuanțe de roșu și portocaliu. Când Soarele se ridică deasupra orizontului, cerul marțian devine roz-roșu, în timp ce partea din el care înconjoară imediat discul stelei apare albastră sau chiar violet.

Cerul de deasupra lui Saturn are aceeași culoare ca pe Pământ. Cerul acvamarin se întinde peste Uranus. Motivul constă în ceața de metan situată în planetele superioare.

Venus este ascunsă de ochii cercetătorilor de un strat dens de nori. Nu permite razelor spectrului albastru-verde să ajungă la suprafața planetei, așa că aici cerul este galben-portocaliu cu o dungă gri de-a lungul orizontului.

Examinarea costurilor generale în timpul zilei dezvăluie că nu mai putine minuni decât studierea cerului înstelat. Înțelegerea proceselor care au loc în nori și în spatele lor ajută la înțelegerea motivului pentru lucruri care sunt destul de familiare omului obișnuit, pe care, totuși, nu toată lumea le poate explica de la bun început.

Studiu și explicație

Ca acțiune raport 532 Vizualizări

Studiu și explicație. culorile cerului. munca de proiectare interpretată de Rubanova Ksenia. Profesor de fizică I.A. Boier.

Descărcați prezentarea

Studiu și explicație

SFÂRŞIT - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Nicio prezentare asociată.

Transcrierea prezentării

Culori ale cerului Lucrarea de design a fost realizată de Ksenia Rubanova. Profesor de fizică I.A. boiarina

Parțial albastru, dar albicios lângă orizont? De ce apusul este de obicei roșu, în timp ce cerul de deasupra este pictat în culori diferite? Pentru a răspunde la aceste întrebări, trebuie să știți cum interacționează lumina cu moleculele de gaze atmosferice și particulele suspendate în aer. Unele dintre aceste întrebări nu au primit încă răspunsuri definitive.

Erau considerați vestitori ai vremii. Există destul de multe astfel de semne și, la un moment dat, se credea chiar că studiul lor este sarcina principală a opticii atmosferice (o secțiune a fizicii atmosferice în care fenomenele optice care apar atunci când lumina trece prin atmosferă includ culoarea atmosferei). cer).

Geofizicianul rus P.I. Brownov (secolul XX). Studii detaliate au arătat că există o legătură între fenomenele optice și cele fizice din atmosferă. A devenit clar că legătura dintre fenomenele optice și vremea putea fi găsită prin studierea naturii fenomenelor optice și, în același timp, pătrunzând în mecanismul fenomenelor fizice care provoacă schimbările meteorologice. Petr Ivanovici Brownov.

Culoarea cerului se referă la secolul al XVI-lea, Leonardo da Vinci a explicat albastrul cerului prin faptul că aerul alb pe fundalul întunecat al spațiului lumii pare albastru.

Particulele de aer au o nuanță albăstruie și în masa totală creează un albastru intens.” La începutul secolului al XVIII-lea, Newton a explicat culoarea cerului prin reflectarea luminii soarelui de la cele mai mici picături de apă mereu suspendate în aer. L. Euler Isaac Newton

Culoarea albastră a cerului a fost dată de fizicianul englez Rayleigh (1871.1881).

Formând spectrul solar, ele sunt împrăștiate proporțional de moleculele de aer. Razele albastre se împrăștie de aproximativ 16 ori mai mult decât razele roșii. Prin urmare, culoarea cerului (lumina soarelui împrăștiată) este albastră, iar culoarea Soarelui (lumina directă a soarelui), atunci când este jos deasupra orizontului și razele sale parcurg un drum lung în atmosferă, este roșie. În acest caz, lumina împrăștiată trebuie să fie puternic polarizată, iar la un unghi de 90 de grade față de direcția Soarelui, polarizarea trebuie să fie completă.

Explicație simplă

Ce este cerul?

Cerul este infinit. Pentru orice națiune, cerul este un simbol al purității, deoarece se crede că Dumnezeu însuși trăiește acolo. Oamenii, întorcându-se spre cer, cer ploaie, sau invers, soarele. Adică, cerul nu este doar aer, cerul este un simbol al purității și purității.

Cer - este doar aer, acel aer obișnuit pe care îl respirăm în fiecare secundă, ceea ce nu poate fi văzut și atins, pentru că este transparent și lipsit de greutate. Dar respirăm aer transparent, de ce capătă o culoare atât de albastră deasupra capului? Aerul conține mai multe elemente, azot, oxigen, dioxid de carbon, vapori de apă, diverse particule de praf care sunt în permanență în mișcare.

Din punct de vedere al fizicii

În practică, așa cum spun fizicienii, cerul este doar aer, colorat de razele soarelui. Mai simplu spus, soarele strălucește pe Pământ, dar pentru aceasta razele soarelui trebuie să treacă printr-un strat imens de aer care învăluie literalmente Pământul. Și așa, deoarece raza de soare are multe culori, sau mai bine zis cele șapte culori ale curcubeului. Pentru cei care nu știu, merită amintit că cele șapte culori ale curcubeului sunt roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo, violet.

Mai mult, fiecare rază are toate aceste culori, iar atunci când trece prin acest strat de aer, pulverizează diferite culori ale curcubeului în toate direcțiile, dar culoarea albastră se răspândește cel mai mult, datorită căreia cerul capătă o culoare albastră. Descris pe scurt, cerul albastru este un spray care dă un fascicul vopsit în această culoare.

Și pe lună

Nu există atmosferă și, prin urmare, cerul de pe Lună nu este albastru, ci negru. Astronauții care intră pe orbită văd un cer negru-negru, pe care strălucesc planetele și stelele. Desigur, cerul de pe Lună arată foarte frumos, dar totuși nu mi-aș dori să văd un cer constant negru deasupra capului meu.

Cerul își schimbă culoarea

Cerul nu este întotdeauna albastru, tinde să-și schimbe culoarea. Probabil că toată lumea a observat că uneori este albicioasă, alteori negru-albăstruie... De ce? De exemplu, noaptea, când soarele nu-și trimite razele, vedem cerul nu albastru, atmosfera ni se pare transparentă. Și prin aerul transparent, o persoană poate vedea planete și stele. Și în timpul zilei, culoarea albastră va ascunde din nou în mod fiabil spațiul misterios de privirile indiscrete.

Diverse ipoteze De ce este cerul albastru? (ipotezele lui Goethe, Newton, oamenii de știință din secolul al XVIII-lea, Rayleigh)

Ce ipoteze nu au fost înaintate în momente diferite pentru a explica culoarea cerului. Privind cum fumul de pe fundalul unui șemineu întunecat capătă o culoare albăstruie, Leonardo da Vinci a scris: „... luminozitatea peste întuneric devine albastră, cu cât mai frumoase, cu atât lumina și întuneric sunt mai excelente.” Aproximativ același punct de vedere a fost tinut Goethe, care nu a fost doar un poet de renume mondial, ci și cel mai mare om de știință naturală al timpului său. Cu toate acestea, această explicație a culorii cerului s-a dovedit a fi insuportabilă, deoarece, după cum a devenit clar mai târziu, amestecarea alb-negru poate da doar tonuri de gri, nu culori. Culoarea albastră a fumului dintr-un șemineu se datorează unui proces complet diferit.

După descoperirea interferențelor, în special în peliculele subțiri, newton a încercat să aplice interferențe pentru a explica culoarea cerului. Pentru a face acest lucru, a trebuit să recunoască că picăturile de apă sunt sub formă de bule cu pereți subțiri, ca bulele de săpun. Dar din moment ce picăturile de apă conținute în atmosferă sunt de fapt sfere, această ipoteză „a izbucnit” curând ca un balon de săpun.

oameni de știință din secolul al XVIII-lea Mariotte, Bouguer, Euler credeau că culoarea albastră a cerului se datorează culorii proprii a părților constitutive ale aerului. Această explicație a primit chiar și o anumită confirmare mai târziu, deja în secolul al XIX-lea, când s-a stabilit că oxigenul lichid are culoarea albastră, iar ozonul lichid este albastru. O.B. s-a apropiat cel mai mult de o explicație corectă a culorii cerului. Saussure. El credea că dacă aerul ar fi absolut pur, atunci cerul ar fi negru, dar aerul conține impurități care reflectă predominant albastru (în special vaporii de apă și picăturile de apă). Până în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. s-a acumulat o bogăție de material experimental asupra împrăștierii luminii în lichide și gaze, în special, s-a descoperit una dintre caracteristicile luminii împrăștiate care vine din cer, polarizarea acesteia. Arago a fost primul care l-a descoperit și explorat. Aceasta a fost în 1809. Mai târziu, Babinet, Brewster și alți oameni de știință s-au angajat în studii ale polarizării firmamentului. Problema culorii cerului a atras atât de mult atenția oamenilor de știință încât experimentele în curs de desfășurare privind împrăștierea luminii în lichide și gaze, care aveau o semnificație mult mai largă, au fost efectuate din punctul de vedere al „reproducției în laborator a albastrului. culoarea cerului.” Acest lucru este indicat și de titlurile lucrărilor: „Simularea culorii albastre a cerului „Brucke sau „Pe culoarea albastră a cerului, polarizarea luminii de către materia norosă în general” de Tyndall Succesul acestor experimente a îndreptat gândurile oamenilor de știință pe calea cea bună - să caute cauza culorii albastre a cerului în împrăștierea luminii solare în atmosferă.

Primul care a creat un zvelt, strict teorie matematicăîmprăștierea moleculară a luminii în atmosferă, a fost savantul englez Rayleigh. El credea că împrăștierea luminii nu are loc pe impurități, așa cum credeau predecesorii săi, ci pe moleculele de aer înseși. Prima lucrare a lui Rayleigh despre împrăștierea luminii a fost publicată în 1871. În forma sa finală, teoria sa despre împrăștiere, bazată pe natura electromagnetică a luminii, stabilită până la acel moment, a fost prezentată în lucrarea „Despre lumina din cer, polarizarea ei. și culoare”, publicată în 1899 Rayleigh (numele său complet este John William Strutt, Lord Rayleigh III) este adesea numit Rayleigh the Scatterer, spre deosebire de fiul său, Lord Rayleigh IV, pentru munca sa în domeniul împrăștierii luminii. Rayleigh IV , pentru marea sa contributie la dezvoltarea fizicii atmosferice, se numeste Rayleigh Atmospheric.Pentru a explica culoarea cerului, vom cita doar una dintre concluziile teoriei lui Rayleigh, ne vom referi la altele de mai multe ori atunci cand explicam diverse fenomene optice. Această concluzie spune: luminozitatea sau intensitatea luminii împrăștiate variază invers cu puterea a patra a lungimii de undă a luminii incidente pe o particulă care se împrăștie. Astfel, împrăștierea moleculară este extrem de sensibilă la cea mai mică modificare a lungimii de undă a luminii. De exemplu, lungimea de undă a razelor violete (0,4 microni) este aproximativ jumătate din lungimea de undă a razelor roșii (0,8 microni). Prin urmare, razele violete vor fi împrăștiate de 16 ori mai puternic decât cele roșii, iar cu intensitatea egală a razelor incidente, vor fi de 16 ori mai multe în lumina împrăștiată. Toate celelalte raze colorate din spectrul vizibil (albastru, cyan, verde, galben, portocaliu) vor fi incluse în lumina împrăștiată în cantități invers proporționale cu puterea a patra a lungimii de undă a fiecăreia dintre ele. Dacă acum toate razele împrăștiate colorate sunt amestecate într-un astfel de raport, atunci culoarea amestecului de raze împrăștiate va fi albastră.

Lumina directă a soarelui (adică lumina care emană direct de pe discul solar), pierzând în principal razele albastre și violete din cauza împrăștierii, capătă o nuanță gălbuie slabă, care se intensifică pe măsură ce Soarele coboară spre orizont. Acum razele trebuie să parcurgă un drum din ce în ce mai lung în atmosferă. Pe o cale lungă, pierderea razelor cu unde scurte, adică violet, albastru, albastru, devine din ce în ce mai vizibilă, iar în lumina directă a Soarelui sau a Lunii, razele predominant cu unde lungi ajung la suprafața Pământului - roșu, portocaliu, galben. Prin urmare, culoarea Soarelui și a Lunii devine mai întâi galbenă, apoi portocalie și roșie. Culoarea roșie a Soarelui și culoarea albastră a cerului sunt două consecințe ale aceluiași proces de împrăștiere. În lumina directă, după ce trece prin grosimea atmosferei, rămân în principal razele cu unde lungi (Soarele roșu), razele cu unde scurte (cerul albastru) cad în lumină împrăștiată. Deci teoria lui Rayleigh a explicat foarte clar și convingător ghicitoria cerului albastru și a Soarelui roșu.

împrăștierea moleculară termică a cerului

Bucurie de a vedea și de a înțelege
este cel mai frumos dar al naturii.
Albert Einstein

Misterul albastrului cerului

De ce este cerul albastru?...

Nu există o astfel de persoană care să nu se fi gândit măcar o dată în viață la asta. Gânditorii medievali au încercat să explice originea culorii cerului. Unii dintre ei au presupus asta Culoarea albastră- aceasta este adevărata culoare a aerului sau a oricăruia dintre gazele sale constitutive. Alții credeau că adevărata culoare a cerului este neagră, așa cum arată noaptea. În timpul zilei, culoarea neagră a cerului se adaugă la alb - razele soarelui și se dovedește ... albastru.

Acum, poate, nu vei întâlni o persoană care, dorind să obțină vopsea albastră, ar amesteca alb-negru. Și a fost o vreme când legile amestecării culorilor erau încă neclare. Au fost instalate cu doar trei sute de ani în urmă de Newton.

Newton a devenit și el interesat de misterul cerului azur. El a început prin a respinge toate teoriile anterioare.

În primul rând, a argumentat el, un amestec de alb și negru nu formează niciodată albastru. În al doilea rând, albastrul nu este deloc adevărata culoare a aerului. Dacă ar fi așa, atunci Soarele și Luna la apus nu ar apărea roșii, așa cum sunt de fapt, ci albastru. Vârfurile munților înzăpeziți îndepărtați ar fi arătat așa.

Imaginează-ți că aerul este colorat. Chiar dacă este foarte slab. Apoi, un strat gros din acesta ar acționa ca o sticlă colorată. Și dacă te uiți prin sticlă colorată, atunci toate obiectele vor apărea de aceeași culoare ca această sticlă. De ce vârfurile înzăpezite îndepărtate ni se par roz și deloc albastre?

Într-o dispută cu predecesorii săi, adevărul era de partea lui Newton. A dovedit că aerul nu este colorat.

Dar totuși, el nu a rezolvat ghicitoarea cerului azur. A fost derutat de curcubeul, unul dintre cele mai frumoase, poetice fenomene ale naturii. De ce apare brusc și dispare la fel de brusc? Newton nu putea fi mulțumit de superstiția predominantă: un curcubeu este un semn de sus, prevestește vreme buna. El a căutat să găsească cauza materială a fiecărui fenomen. A găsit și cauza curcubeului.

Un curcubeu este rezultatul refracției luminii în picăturile de ploaie. Realizând acest lucru, Newton a reușit să calculeze forma arcului curcubeu și să explice succesiunea de culori din curcubeu. Teoria lui nu a putut explica doar apariția unui curcubeu dublu, dar nu a fost posibil să se facă acest lucru decât trei secole mai târziu, cu ajutorul unei teorii foarte complexe.

Succesul teoriei curcubeului l-a hipnotizat pe Newton. El a concluzionat în mod eronat că culoarea albastră a cerului și a curcubeului se datorau aceleiași cauze. Un curcubeu chiar se aprinde când razele soarelui trec printr-un roi de picături de ploaie. Dar albastrul cerului este vizibil nu numai în ploaie! Dimpotrivă, pe vreme senină, când nu este nici măcar o urmă de ploaie, cerul este deosebit de albastru. Cum de marele om de știință nu a observat asta? Newton credea că cele mai mici bule de apă, care, conform teoriei sale, formează doar partea albastră a curcubeului, plutesc în aer în orice vreme. Dar asta a fost o iluzie.

Prima decizie

Au trecut aproape 200 de ani, iar un alt om de știință englez, Rayleigh, s-a ocupat de această problemă, fără să se teamă că până și marele Newton era dincolo de puterea sarcinii.

Rayleigh a studiat optica. Iar oamenii care și-au dedicat viața studiului luminii petrec mult timp în întuneric. Lumina străină interferează cu cele mai subtile experimente, așa că ferestrele laboratorului optic sunt aproape întotdeauna acoperite cu perdele negre, impenetrabile.

Rayleigh a rămas singur ore în șir în laboratorul său sumbru, cu fascicule de lumină care scăpau din instrumente. Pe calea razelor, acestea se învârteau ca niște particule vii de praf. Erau puternic luminate și, prin urmare, ieșeau în evidență pe un fundal întunecat. Omul de știință, poate pentru o lungă perioadă de timp în gândire, a urmărit mișcările lor lin, la fel cum o persoană privește scânteile dintr-un șemineu.

Nu au fost aceste particule de praf care dansau în razele de lumină cele care i-au sugerat lui Rayleigh o nouă idee despre originea culorii cerului?

Chiar și în cele mai vechi timpuri, a devenit cunoscut faptul că lumina se propagă în linie dreaptă. Această descoperire importantă ar fi putut fi făcută de un om primitiv, urmărind cum, spărgând prin crăpăturile unei cabane, razele soarelui cad pe pereți și pe podea.

Dar cu greu l-a deranjat gândul de ce vede raze de lumină, privindu-le din lateral. Și aici este ceva de gândit. La urma urmei, lumina soarelui este un fascicul de la crăpătură la podea. Ochiul observatorului este situat deoparte și, totuși, vede această lumină.

Vedem și lumina de la un reflector îndreptat spre cer. Aceasta înseamnă că o parte din lumină se abate cumva de la calea directă și merge spre ochiul nostru.

Ce îl face să îndepărteze drumul? Se pare că aceleași particule de praf care umplu aerul. În ochiul nostru intră razele care sunt împrăștiate de un fir de praf, care, întâmpinând obstacole, opresc drumul și se propagă în linie dreaptă de la pata care se împrăștie la ochiul nostru.

„Aceste particule de praf colorează cerul în albastru?” se gândi Rayleigh într-o zi. A făcut calculul, iar bănuiala s-a transformat în certitudine. A găsit o explicație pentru culoarea albastră a cerului, zori roșii și ceață albastră! Ei bine, desigur, cele mai mici particule de praf, ale căror dimensiuni sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii, împrăștie lumina soarelui și cu cât este mai puternică, cu atât lungimea de undă este mai mică, a anunțat Rayleigh în 1871. Și deoarece razele violete și albastre din spectrul solar vizibil au cea mai scurtă lungime de undă, ele se împrăștie cel mai puternic, dând cerului o culoare albastră.

Soarele și vârfurile înzăpezite s-au supus calculului lui Rayleigh. Ei chiar au confirmat teoria omului de știință. La răsărit și la apus, când lumina soarelui trece prin cea mai mare grosime a aerului, razele violete și albastre, spune teoria lui Rayleigh, sunt împrăștiate cel mai puternic. În același timp, se abat de la calea directă și nu cad în ochii observatorului. Observatorul vede în principal raze roșii, care se împrăștie mult mai slab. Prin urmare, la răsărit și la apus, soarele ne apare roșu. Din același motiv, vârfurile munților îndepărtați înzăpeziți apar și ele roz.

Privind cerul senin, vedem raze albastre-albastre care se abat de la o cale dreaptă din cauza împrăștierii și cad în ochi. Iar ceata pe care o vedem uneori lângă orizont ni se pare și ea albastră.

Fleac enervant

Nu este o explicație frumoasă? Rayleigh însuși a fost atât de impresionat de asta, oamenii de știință au fost atât de uimiți de armonia teoriei și de victoria lui Rayleigh asupra lui Newton, încât niciunul dintre ei nu a observat un lucru simplu. Și acest fleac, totuși, ar fi trebuit să le schimbe complet aprecierea.

Cine va nega că departe de oraș, unde este mult mai puțin praf în aer, culoarea albastră a cerului este deosebit de clară și strălucitoare? I-a fost greu lui Rayleigh însuși să nege acest lucru. Deci... particulele de praf nu împrăștie lumina? Atunci ce?

Și-a revizuit din nou toate calculele și s-a asigurat că ecuațiile sale sunt corecte, dar asta înseamnă că particulele de praf nu sunt cu adevărat particule de împrăștiere. În plus, particulele de praf care sunt prezente în aer sunt mult mai mari decât lungimea de undă a luminii, iar calculele lui Rayleigh l-au convins pe Rayleigh că o acumulare mare a acestora nu sporește albastrul cerului, ci, dimpotrivă, îl slăbește. Imprăștirea luminii de către particule mari depinde slab de lungimea de undă și, prin urmare, nu provoacă o schimbare a culorii acesteia.

Când lumina este împrăștiată de particule mari, atât lumina împrăștiată, cât și cea transmisă rămân albe, astfel încât apariția particulelor mari în aer conferă cerului o culoare albicioasă, iar acumularea unui număr mare de picături mari provoacă culoare alba nori si ceata. Acest lucru este ușor de verificat la o țigară obișnuită. Fumul care iese din el pe partea laterală a muștiucului apare întotdeauna albicios, iar fumul care se ridică de la capătul său arzând are o culoare albăstruie.

Cele mai mici particule de fum care se ridică de la capătul aprins al unei țigări sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii și, în conformitate cu teoria lui Rayleigh, se împrăștie predominant violet și albastru. Dar când trec prin canale înguste în grosimea tutunului, particulele de fum se lipesc împreună (se coagulează), unindu-se în bucăți mai mari. Multe dintre ele devin mai mari decât lungimile de undă ale luminii și împrăștie toate lungimile de undă ale luminii aproximativ la fel. De aceea fumul care iese din partea laterală a muștiucului pare albicios.

Da, a fost inutil să argumentăm și să apărăm o teorie bazată pe particule de praf.

Așadar, misterul culorii albastre a cerului a apărut din nou în fața oamenilor de știință. Dar Rayleigh nu a cedat. Dacă culoarea albastră a cerului este cu atât mai pură și mai strălucitoare, cu atât mai pură este atmosfera, a argumentat el, atunci culoarea cerului nu se poate datora altceva decât moleculelor aerului însuși. Moleculele de aer, a scris el în noile sale articole, sunt acelea particule minuscule care împrăștie lumina soarelui!

Rayleigh a fost foarte atent de data asta. Înainte de a-și raporta noua idee, a decis să o testeze, să verifice cumva teoria cu experiență.

Șansa s-a prezentat în 1906. Rayleigh a fost ajutat de astrofizicianul american Abbott, care a studiat strălucirea albastră a cerului la observatorul de pe Muntele Wilson. Procesând rezultatele măsurării luminozității strălucirii cerului pe baza teoriei împrăștierii Rayleigh, Abbott a calculat numărul de molecule conținute în fiecare centimetru cub de aer. S-a dovedit a fi un număr mare! Este suficient să spunem că dacă distribuiți aceste molecule tuturor oamenilor care locuiesc pe glob, atunci toată lumea va primi mai mult de 10 miliarde din aceste molecule. Pe scurt, Abbott a descoperit că fiecare centimetru cub de aer la temperatura și presiunea atmosferică normale conținea de 27 de miliarde de ori un miliard de molecule.

Se poate determina numărul de molecule dintr-un centimetru cub de gaz căi diferite pe baza unor fenomene complet diferite şi independente. Toate duc la rezultate strâns care se potrivesc și dau un număr numit numărul Loschmidt.

Acest număr este bine cunoscut oamenilor de știință și de mai multe ori a servit ca măsură și control în explicarea fenomenelor care au loc în gaze.

Și acum numărul obținut de Abbot la măsurarea strălucirii cerului, a coincis cu numărul lui Loschmidt cu mare precizie. Dar a folosit teoria împrăștierii Rayleigh în calculele sale. Astfel, a dovedit clar că teoria este corectă, că împrăștierea moleculară a luminii există.

Se părea că teoria lui Rayleigh a fost confirmată în mod sigur de experiență; toţi savanţii îl considerau impecabil.

A devenit universal recunoscut și a intrat în toate manualele de optică. S-a putut respira ușor: în cele din urmă, s-a găsit o explicație pentru fenomen - atât de familiar și în același timp misterios.

Este cu atât mai surprinzător că în 1907 pe paginile celebrului jurnal stiintific S-a pus din nou întrebarea: de ce este cerul albastru?!

Disputa

Cine a îndrăznit să pună la îndoială teoria Rayleigh general acceptată?

În mod ciudat, a fost unul dintre cei mai înfocați fani și admiratori ai lui Rayleigh. Poate că nimeni nu l-a apreciat și l-a înțeles la fel de mult pe Rayleigh, nu-i cunoștea atât de bine munca, nu era interesat de munca sa științifică ca tânărul fizician rus Leonid Mandelstam.

- În natura minții lui Leonid Isaakovich, - și-a amintit mai târziu un alt om de știință sovietic, academicianul N.D. Papaleksi - avea multe în comun cu Rayleigh. Și nu întâmplător căile creativității lor științifice au mers adesea în paralel și s-au încrucișat în mod repetat.

Ei s-au cruce de data aceasta, în întrebarea originii culorii cerului. Înainte de aceasta, Mandelstam era în principal pasionat de inginerie radio. Pentru începutul secolului nostru, acesta a fost un domeniu complet nou al științei și puțini oameni l-au înțeles. După descoperirea lui A.S. Popov (în 1895), au trecut doar câțiva ani și a fost o cantitate nesfârșită de muncă. Într-o perioadă scurtă, Mandelstam a efectuat o mulțime de cercetări serioase în domeniul oscilațiilor electromagnetice în legătură cu dispozitivele de inginerie radio. În 1902 și-a susținut disertația și la vârsta de douăzeci și trei de ani a primit diploma de doctor în Filosofie naturală la Universitatea din Strasbourg.

Ocupându-se de problemele de excitare a undelor radio, Mandelstam a studiat în mod natural lucrările lui Rayleigh, care a fost o autoritate recunoscută în studiul proceselor oscilatorii. Și tânărul doctor s-a familiarizat involuntar cu problema colorării cerului.

Dar, făcând cunoștință cu problema colorării cerului, Mandelstam nu numai că a arătat eroarea sau, așa cum a spus el însuși, „insuficiența” teoriei Rayleigh general recunoscute a împrăștierii luminii moleculare, nu numai că a dezvăluit secretul albastrului. culoarea cerului, dar și a pus bazele cercetărilor care au dus la una dintre cele mai importante descoperiri din fizica secolului al XX-lea.

Și totul a început cu o dispută în absență cu unul dintre cei mai mari fizicieni, părintele teoriei cuantice, M. Planck. Când Mandelstam a făcut cunoștință cu teoria lui Rayleigh, ea l-a surprins cu reticența și paradoxurile sale interne, pe care, spre surprinderea tânărului fizician, bătrânul și experimentatul Rayleigh nu le-a observat. Insuficiența teoriei lui Rayleigh a fost mai ales clar dezvăluită în analiza unei alte teorii construită pe baza ei de Planck pentru a explica atenuarea luminii atunci când aceasta trece printr-un mediu transparent omogen optic.

În această teorie, s-a luat ca bază că moleculele substanței prin care trece lumina sunt sursele undelor secundare. Pentru a crea aceste unde secundare, a susținut Planck, o parte din energia undei care trece este cheltuită, care este apoi slăbită. Vedem că această teorie se bazează pe teoria Rayleigh a împrăștierii moleculare și se bazează pe autoritatea ei.

Cel mai simplu mod de a înțelege esența materiei este să luăm în considerare valurile de la suprafața apei. Dacă un val întâlnește obiecte staționare sau plutitoare (piloți, bușteni, bărci etc.), atunci undele mici se împrăștie în toate direcțiile din aceste obiecte. Aceasta nu este altceva decât împrăștiere. O parte din energia undei incidente este cheltuită pentru excitarea undelor secundare, care sunt destul de analoge cu lumina împrăștiată în optică. În acest caz, valul inițial este slăbit - se descompune.

Obiectele plutitoare pot fi mult mai mici decât lungimea de undă care călătorește prin apă. Chiar și boabele mici vor provoca valuri secundare. Desigur, pe măsură ce dimensiunea particulelor scade, undele secundare pe care le formează se slăbesc, dar ele vor prelua în continuare energia undei principale.

Așa și-a imaginat Planck procesul de slăbire a undei luminoase atunci când aceasta trece printr-un gaz, dar rolul boabelor în teoria sa a fost jucat de moleculele de gaz.

Mandelstam a devenit interesat de această lucrare a lui Planck.

Trenul de gândire al lui Mandelstam poate fi explicat și folosind exemplul valurilor de la suprafața apei. Trebuie doar să o luați în considerare cu mai multă atenție. Deci, chiar și boabele mici care plutesc la suprafața apei sunt surse de valuri secundare. Dar ce se întâmplă dacă turnați aceste boabe atât de gros încât să acopere întreaga suprafață a apei? Apoi se va dovedi că undele secundare individuale, cauzate de numeroase boabe, se vor aduna în așa fel încât să stingă complet acele părți ale undelor care curg în lateral și înapoi, iar împrăștierea se va opri. Va fi doar un val care merge înainte. Ea va alerga înainte fără să slăbească deloc. Singurul rezultat al prezenței întregii mase de boabe va fi o oarecare scădere a vitezei de propagare a undei primare. Este deosebit de important ca toate acestea să nu depindă dacă boabele sunt staționare sau dacă se mișcă la suprafața apei. Agregatul de boabe va acționa pur și simplu ca o sarcină pe suprafața apei, modificând densitatea stratului superior al acesteia.

Mandelstam a făcut un calcul matematic pentru cazul în care numărul de molecule din aer este atât de mare încât chiar și într-o zonă atât de mică precum lungimea de undă a luminii, există foarte multe număr mare molecule. S-a dovedit că, în acest caz, undele luminoase secundare excitate de molecule individuale care se mișcă aleatoriu se adună în același mod ca undele din exemplul cu boabe. Aceasta înseamnă că în acest caz unda luminoasă se propagă fără împrăștiere și atenuare, dar cu o viteză ceva mai mică. Acest lucru a infirmat teoria lui Rayleigh, care credea că mișcarea particulelor de împrăștiere în toate cazurile asigură împrăștierea undelor și, prin urmare, a respins teoria lui Planck bazată pe aceasta.

Astfel, nisipul a fost descoperit pe baza teoriei împrăștierii. Întreaga clădire maiestuoasă s-a cutremurat și a amenințat să se prăbușească.

Coincidență

Dar cum rămâne cu determinarea numărului Loschmidt din măsurătorile strălucirii cerului albastru? La urma urmei, experimentul a confirmat teoria Rayleigh a împrăștierii!

„Această coincidență trebuie privită ca accidentală”, a scris Mandelstam în 1907 în lucrarea sa „Optical Homogeneous and Turbid Media”.

Mandelstam a arătat că mișcarea aleatorie a moleculelor nu poate face un gaz omogen. Dimpotrivă, într-un gaz real există întotdeauna cea mai mică rarefiere și compactare, care se formează ca urmare a mișcării termice haotice. Ei sunt cei care duc la împrăștierea luminii, deoarece încalcă uniformitatea optică a aerului. În aceeași lucrare, Mandelstam a scris:

„Dacă mediul este neomogen din punct de vedere optic, atunci, în general, lumina incidentă va fi împrăștiată și în lateral”.

Dar, deoarece dimensiunile neomogenităților care apar ca urmare a mișcării haotice sunt mai mici decât lungimea de undă a undelor luminoase, undele corespunzătoare părților violet și albastru ale spectrului vor fi împrăștiate predominant. Și asta duce, în special, la culoarea albastră a cerului.

Astfel, ghicitoria cerului azur a fost în sfârșit rezolvată. Partea teoretică a fost dezvoltată de Rayleigh. Natura fizică a împrăștiatorilor a fost stabilită de Mandelstam.

Marele merit al lui Mandelstam constă în faptul că a demonstrat că presupunerea unei omogenități perfecte a unui gaz este incompatibilă cu faptul că lumina este împrăștiată în el. Și-a dat seama că culoarea albastră a cerului dovedește că omogenitatea gazelor este doar aparentă. Mai exact, gazele par a fi omogene doar atunci când sunt examinate de instrumente brute, cum ar fi un barometru, cântare sau alte instrumente, care sunt afectate de multe miliarde de molecule simultan. Dar un fascicul de lumină detectează cantități incomparabil mai mici de molecule, măsurate doar în zeci de mii. Și acest lucru este suficient pentru a stabili, fără îndoială, că densitatea unui gaz este supusă continuu unor mici modificări locale. Prin urmare, un mediu omogen din punctul nostru de vedere „brut” este de fapt neomogen. Din „punctul de vedere al luminii” apare tulbure și, prin urmare, împrăștie lumina.

Modificările locale aleatorii ale proprietăților materiei, care rezultă din mișcarea termică a moleculelor, se numesc acum fluctuații. După ce a elucidat originea fluctuației împrăștierii luminii moleculare, Mandelstam a deschis calea pentru o nouă metodă de studiu a materiei - fluctuația sau metoda statistică, dezvoltată ulterior de Smoluchovsky, Lorentz, Einstein și el însuși într-un nou departament major de fizică - fizica statistică.

Cerul trebuie să strălucească!

Așadar, secretul culorii albastre a cerului a fost dezvăluit. Dar studiul împrăștierii luminii nu s-a oprit aici. Atrăgând atenția asupra modificărilor aproape imperceptibile ale densității aerului și explicând colorarea cerului prin împrăștierea fluctuațiilor luminii, Mandelstam, cu instinctul său ascuțit de om de știință, a descoperit o nouă trăsătură și mai subtilă a acestui proces.

La urma urmei, neomogenitățile aerului sunt cauzate de fluctuații aleatorii ale densității sale. Mărimea acestor neomogenități aleatorii, densitatea cheagurilor, variază în timp. Prin urmare, a susținut omul de știință, și intensitatea ar trebui să se schimbe în timp - puterea luminii împrăștiate! La urma urmei, cu cât grupurile de molecule sunt mai dense, cu atât lumina împrăștiată pe ele este mai intensă. Și din moment ce aceste cheaguri apar și dispar la întâmplare, cerul, pur și simplu vorbind, ar trebui să pâlpâie! Puterea strălucirii și a culorii sale ar trebui să se schimbe tot timpul (dar foarte slab)! Dar a observat cineva vreodată o astfel de pâlpâire? Desigur că nu.

Acest efect este atât de subtil încât nu îl poți vedea cu ochiul liber.

Niciunul dintre oamenii de știință nu a observat, de asemenea, o astfel de schimbare a strălucirii cerului. Nici Mandelstam însuși nu a avut ocazia să verifice concluziile teoriei sale. Organizarea celor mai complexe experimente a fost împiedicată mai întâi de condițiile slabe ale Rusiei țariste, iar apoi de dificultățile din primii ani ai revoluției, intervenția străină și războiul civil.

În 1925, Mandelstam a devenit șeful unui departament la Universitatea din Moscova. Aici l-a întâlnit pe remarcabilul om de știință și experimentator priceput Grigory Samuilovich Landsberg. Și astfel, legați de o prietenie profundă și de interese științifice comune, împreună au continuat asaltul asupra secretelor ascunse în razele slabe ale luminii difuze.

Laboratoarele de optică ale universității în acei ani erau încă foarte sărace în instrumentar. Nu exista un singur instrument la universitate capabil să detecteze pâlpâirea cerului sau acele mici diferențe de frecvențe ale incidentului și ale luminii împrăștiate pe care teoria le-a prezis ca rezultatul acestei pâlpâiri.

Cu toate acestea, acest lucru nu i-a oprit pe cercetători. Au abandonat ideea de a imita cerul în laborator. Acest lucru ar complica doar o experiență deja subtilă. Ei au decis să studieze nu împrăștierea luminii albe - complexă, ci împrăștierea razelor cu o frecvență strict definită. Dacă cunosc exact frecvența luminii incidente, va fi mult mai ușor să caute acele frecvențe apropiate acesteia, care ar trebui să apară în timpul împrăștierii. În plus, teoria a sugerat că observațiile erau mai ușor de făcut în solide, deoarece moleculele din ele sunt situate mult mai aproape decât în ​​gaze, iar cu cât substanța este mai densă, cu atât împrăștierea este mai mare.

A început o căutare minuțioasă pentru cel mai mult materiale adecvate. În cele din urmă, alegerea a căzut pe cristale de cuarț. Pur și simplu pentru că cristalele mari de cuarț transparente sunt mai accesibile decât oricare altele.

Experimentele pregătitoare au durat doi ani, s-au selectat cele mai pure probe de cristale, s-a îmbunătățit tehnica, s-au stabilit semne prin care s-a putut distinge indiscutabil împrăștierea prin molecule de cuarț de împrăștierea prin incluziuni aleatorii, neomogenitățile cristalului și impuritățile.

Inteligență și muncă

Neavând echipamente puternice de analiză spectrală, oamenii de știință au ales o soluție ingenioasă care trebuia să facă posibilă utilizarea instrumentelor disponibile.

Principala dificultate în această lucrare a fost că lumina slabă cauzată de împrăștierea moleculară a fost suprapusă de lumină mult mai puternică împrăștiată de impurități mici și alte defecte ale acelor probe de cristal care puteau fi obținute pentru experimente. Cercetătorii au decis să profite de faptul că lumina împrăștiată, formată din defecte de cristal și reflexii din diferite părți ale instalației, se potrivește exact cu frecvența luminii incidente. Ei erau interesați doar de lumina cu o frecvență modificată în conformitate cu teoria lui Mandelstam.Astfel, sarcina era să izoleze lumina unei frecvențe modificate cauzate de împrăștierea moleculară pe fundalul acestei lumini mult mai strălucitoare.

Pentru ca lumina împrăștiată să aibă o valoare care poate fi înregistrată, oamenii de știință au decis să lumineze cuarțul cu cel mai puternic dispozitiv de iluminat disponibil: o lampă cu mercur.

Deci, lumina împrăștiată într-un cristal trebuie să fie compusă din două părți: o lumină slabă cu o frecvență schimbată din cauza împrăștierii moleculare (studiul acestei părți a fost scopul oamenilor de știință) și o lumină mult mai puternică, cu o frecvență neschimbată, cauzată de substanțe străine. cauze (această parte a fost dăunătoare, a îngreunat cercetarea.

Ideea metodei a fost atractivă datorită simplității sale: este necesar să absorbiți lumina cu o frecvență constantă și să lăsați doar lumina cu o frecvență modificată să treacă în aparatul spectral. Dar diferențele de frecvență au fost doar de câteva miimi de procente. Niciun laborator din lume nu avea un filtru capabil să separe frecvențele atât de apropiate. S-a găsit însă o soluție.

Lumina împrăștiată a fost trecută printr-un vas cu vapori de mercur. Drept urmare, toată lumina „dăunătoare” „s-a blocat” în vas, iar lumina „utilă” a trecut fără o slăbire vizibilă. În acest caz, experimentatorii au profitat de o circumstanță deja cunoscută. Un atom de materie, conform fizicii cuantice, este capabil să emită unde luminoase doar cu anumite frecvențe. Cu toate acestea, acest atom este, de asemenea, capabil să absoarbă lumina. Și numai unde luminoase ale acelor frecvențe pe care el însuși le poate emite.

Într-o lampă cu mercur, lumina este emisă de vaporii de mercur, care strălucește sub influența unei descărcări electrice care are loc în interiorul lămpii. Dacă această lumină este trecută printr-un vas care conține și vapori de mercur, ea va fi aproape complet absorbită. Ceea ce prezice teoria se va întâmpla: atomii de mercur din vas vor absorbi lumina emisă de atomii de mercur din lampă.

Lumina din alte surse, cum ar fi o lampă cu neon, va trece prin vaporii de mercur nevătămat. Atomii de mercur nici nu-i vor acorda atenție. Nici acea parte a luminii lămpii cu mercur, care a fost împrăștiată în cuarț cu o schimbare a lungimii de undă, nu va fi nici absorbită.

Mandelstam și Landsberg au profitat de această circumstanță convenabilă.

Descoperire uimitoare

În 1927 au început experimente decisive. Oamenii de știință au iluminat cristalul de cuarț cu lumina unei lămpi cu mercur și au procesat rezultatele. Și... au fost surprinși.

Rezultatele experimentului au fost neașteptate și neobișnuite. Oamenii de știință nu au descoperit deloc ceea ce se așteptau, nici ceea ce a fost prezis de teorie. Au descoperit un fenomen complet nou. Dar ce? Și nu este o greșeală? S-au găsit frecvențe neașteptate în lumina împrăștiată, dar frecvențe mult mai înalte și mai joase. În spectrul luminii împrăștiate a apărut o întreagă combinație de frecvențe, care nu erau în lumina incidentă pe cuarț. Era pur și simplu imposibil de explicat aspectul lor prin neomogenități optice în cuarț.

A început o verificare amănunțită. Experimentele au fost realizate impecabil. Au fost concepute atât de pline de spirit, de perfecte și de inventive, încât era imposibil să nu le admiri.

- Leonid Isaakovich a rezolvat uneori probleme tehnice foarte dificile atât de frumos și uneori genial de simplu, încât involuntar fiecare dintre noi a avut o întrebare: „De ce nu mi s-a întâmplat asta înainte?” – spune unul dintre angajati.

O varietate de experimente de control au confirmat cu încăpățânare că nu a existat nicio eroare. În fotografiile spectrului luminii împrăștiate au apărut în mod persistent linii slabe și, totuși, destul de evidente, indicând prezența unor frecvențe „extra” în lumina împrăștiată.

De multe luni, oamenii de știință au căutat o explicație pentru acest fenomen. De unde au apărut frecvențele „străine” în lumina împrăștiată?!

Și a venit ziua în care Mandelstam a apărut o perspectivă uimitoare. A fost o descoperire uimitoare, cea care acum este considerată una dintre cele mai importante descoperiri ale secolului al XX-lea.

Dar atât Mandelstam, cât și Landsberg au ajuns la decizia unanimă că această descoperire ar putea fi publicată doar după o verificare solidă, după o pătrundere exhaustivă în profunzimile fenomenului. Experimentele finale au început.

Cu ajutorul soarelui

Pe 16 februarie, oamenii de știință indieni Ch.N. Raman și K.S. Krishnan a trimis o telegramă de la Calcutta la această revistă cu scurta descriere a descoperirii sale.

În acei ani, scrisori despre cele mai diverse descoperiri au ajuns în jurnalul „Priroda” din întreaga lume. Dar nu orice raport este destinat să provoace entuziasm în rândul oamenilor de știință. Când problema cu scrisoarea oamenilor de știință indieni a ieșit din tipar, fizicienii au fost foarte încântați. Deja un titlu de notă - " tip nou radiații secundare” – a trezit interes. La urma urmei, optica este una dintre cele mai vechi științe, nu a fost adesea posibil să descoperi ceva necunoscut în ea în secolul al XX-lea.

Ne putem imagina cu ce interes au aşteptat fizicienii din întreaga lume noile scrisori de la Calcutta.

Interesul lor a fost alimentat în nu mică măsură de însăși personalitatea unuia dintre autorii descoperirii, Raman. Acesta este un om cu o soartă curioasă și o biografie remarcabilă, foarte asemănătoare cu cea a lui Einstein. Einstein în tinerețe a fost un simplu profesor de gimnaziu, iar apoi angajat al oficiului de brevete. În această perioadă a finalizat cele mai semnificative dintre lucrările sale. Raman, un fizician strălucit, tot după absolvirea universității a fost nevoit să servească în Departamentul de Finanțe timp de zece ani și abia după aceea a fost invitat la departamentul Universității din Calcutta. Raman a devenit curând șeful recunoscut scoala indiana fizicienilor.

Cu puțin timp înainte de evenimentele descrise, Raman și Krishnan au fost duși de o sarcină curioasă. Apoi pasiunile provocate în 1923 de descoperirea fizicianului american Compton, care, studiind trecerea razelor X prin materie, încă nu se potoliseră, a descoperit că o parte din aceste raze, împrăștiindu-se din direcția inițială, le mărește lungimea de undă. Tradus în limbajul opticilor, putem spune că razele X, ciocnind cu moleculele unei substanțe, și-au schimbat „culoarea”.

Acest fenomen a fost ușor explicat prin legile fizicii cuantice. Prin urmare, descoperirea lui Compton a fost una dintre dovezile decisive ale corectitudinii tinerei teorii cuantice.

Ceva asemănător, dar deja în optică, am decis să încercăm. descoperi oameni de știință indieni. Ei au vrut să treacă lumina printr-o substanță și să vadă cum razele sale se vor împrăștia pe moleculele substanței și dacă lungimea de undă se va schimba.

După cum puteți vedea, de bunăvoie sau fără să vrea, oamenii de știință indieni și-au propus aceeași sarcină ca și oamenii de știință sovietici. Dar obiectivele lor erau altele. Calcutta căuta o analogie optică a efectului Compton. La Moscova - o confirmare experimentală a predicției lui Mandelstam a unei schimbări a frecvenței atunci când lumina este împrăștiată de neomogenități fluctuante.

Raman și Krishnan au conceput un experiment dificil, deoarece efectul așteptat urma să fie extrem de mic. Pentru experiment a fost nevoie de o sursă de lumină foarte puternică. Și apoi au decis să folosească soarele, adunându-i razele cu un telescop.

Diametrul lentilei lui era egal cu optsprezece centimetri. Cercetătorii au direcționat lumina colectată printr-o prismă către vasele în care erau plasate lichide și gaze, curățate temeinic de praf și alți contaminanți.

Dar detectarea lungimii de undă mică așteptată a luminii împrăștiate folosind lumina albă a soarelui, care conține aproape toate lungimile de undă posibile, a fost fără speranță. Prin urmare, oamenii de știință au decis să folosească filtre de lumină. Au pus un filtru albastru-violet în fața lentilei și au observat lumina împrăștiată printr-un filtru galben-verde. Au decis pe bună dreptate că ceea ce trece prin primul filtru se blochează în al doilea. La urma urmei, filtrul galben-verde absoarbe razele albastre-violete transmise de primul filtru. Și ambele, așezate unul în spatele celuilalt, trebuie să absoarbă toată lumina incidentă. Dacă totuși unele raze cad în ochiul observatorului, atunci se va putea spune cu certitudine că nu au fost în lumina incidentă, ci s-au născut în substanța studiată.

Columba

Într-adevăr, Raman și Krishnan au găsit raze în lumina împrăștiată care trecea prin al doilea filtru. Au fixat frecvențele suplimentare. Acesta ar putea fi, în principiu, efectul optic Compton. Adică, atunci când este împrăștiată de moleculele substanței din vase, lumina albastru-violet își poate schimba culoarea și deveni galben-verde. Dar asta mai trebuia dovedit. Ar putea exista și alte motive care cauzează apariția luminii galben-verde. De exemplu, poate apărea ca rezultat al luminiscenței - o strălucire slabă care apare adesea în lichide și solide sub influența luminii, căldurii și a altor cauze. Evident, a existat un lucru - această lumină s-a născut din nou, nu a fost conținută în lumina incidentă.

Oamenii de știință și-au repetat experimentul cu șase lichide diferite și două tipuri de vapori. Ei s-au asigurat că nici luminiscența, nici alte cauze nu joacă un rol aici.

Faptul că lungimea de undă a luminii vizibile crește atunci când este împrăștiată în materie i s-a părut stabilit lui Raman și Krishnan. Părea că căutarea lor a fost încununată de succes. Au descoperit o analogie optică cu efectul Compton.

Dar pentru ca experimentele să aibă o formă finalizată și concluziile să fie suficient de convingătoare, mai trebuia făcută o parte a muncii. Nu a fost suficient pentru a detecta o modificare a lungimii de undă. A fost necesar să se măsoare amploarea acestei schimbări. Primul a ajutat la realizarea unui filtru de lumină. Era neputincios să facă al doilea. Aici, oamenii de știință aveau nevoie de un spectroscop - un dispozitiv care vă permite să măsurați lungimea de undă a luminii studiate.

Iar cercetătorii au început partea a doua, nu mai puțin complexă și minuțioasă. Dar și ea s-a ridicat la înălțimea așteptărilor lor. Rezultatele au confirmat din nou concluziile primei părți a lucrării. Cu toate acestea, lungimea de undă s-a dovedit a fi neașteptat de mare. Mult mai mult decât se aștepta. Acest lucru nu i-a deranjat pe cercetători.

Cum să nu-ți amintești de Columb aici? A căutat să găsească o rută maritimă spre India și, văzând pământul, nu a avut nicio îndoială că și-a atins scopul. Avea motive să se îndoiască de încrederea lui la vederea locuitorilor cu pielea roșie și a naturii nefamiliare a Lumii Noi?

Nu este adevărat că Raman și Krishnan, căutând să descopere efectul Compton în? lumina vizibila, credeau că l-au găsit examinând lumina care trecea prin lichidele și gazele lor?! Au ezitat ei când măsurătorile au arătat o schimbare neașteptat de mare a lungimii de undă a razelor împrăștiate? Ce concluzie au tras ei din descoperirea lor?

Potrivit oamenilor de știință indieni, ei au găsit ceea ce căutau. Pe 23 martie 1928, o telegramă a zburat la Londra cu un articol intitulat „The Optical Analogy of the Compton Effect”. Oamenii de știință au scris: „Astfel, analogia optică a efectului Compton este evidentă, cu excepția faptului că avem de-a face cu o schimbare a lungimii de undă mult mai mare...” Notă: „mult mai mare...”

Dansul atomilor

Lucrarea lui Raman și Krishnan a fost primită cu ovație în picioare în rândul oamenilor de știință. Toată lumea și-a admirat pe bună dreptate arta lor experimentală. Pentru această descoperire, Raman a fost distins cu Premiul Nobel în 1930.

La scrisoarea oamenilor de știință indieni a fost atașată o fotografie a spectrului, pe care și-au luat locul liniile reprezentând frecvența luminii incidente și lumina împrăștiată pe moleculele substanței. Această fotografie, potrivit lui Raman și Krishnan, a ilustrat descoperirea lor mai clar ca niciodată.

Când Mandelstam și Landsberg s-au uitat la această fotografie, au văzut o copie aproape exactă a fotografiei pe care au făcut-o! Dar, după ce s-au familiarizat cu explicația ei, și-au dat seama imediat că Raman și Krishnan s-au înșelat.

Nu, oamenii de știință indieni nu au descoperit efectul Compton, ci un fenomen complet diferit, același pe care oamenii de știință sovietici îl studiază de mulți ani...

În timp ce entuziasmul provocat de descoperirea oamenilor de știință indieni creștea, Mandelstam și Landsberg terminau experimentele de control și însumau ultimele rezultate decisive.

Iar pe 6 mai 1928 au trimis un articol la tipărire. O fotografie a spectrului a fost atașată articolului.

Prezentând pe scurt istoria problemei, cercetătorii au oferit interpretare detaliată fenomen pe care l-au descoperit.

Deci, care a fost acest fenomen care i-a făcut pe mulți oameni de știință să sufere și să-și rupă capul?

Intuiția profundă a lui Mandelstam și mintea analitică clară l-au determinat imediat pe om de știință că modificările descoperite în frecvența luminii împrăștiate nu pot fi cauzate de acele forțe intermoleculare care uniformizează repetițiile aleatorii ale densității aerului. Omul de știință a devenit clar că motivul se află, fără îndoială, în moleculele substanței înseși, că fenomenul este cauzat de vibrațiile intramoleculare ale atomilor care formează molecula.

Astfel de fluctuații apar cu o frecvență mult mai mare decât cele care însoțesc formarea și resorbția neomogenităților aleatorii în mediu. Aceste vibrații ale atomilor din molecule afectează lumina împrăștiată. Atomii, parcă, îl marchează, își lasă urmele pe el, îl criptează cu frecvențe suplimentare.

A fost cea mai frumoasă presupunere, o invazie îndrăzneață a gândirii umane dincolo de cordonul unei mici fortărețe a naturii - molecule. Și această explorare a adus informații prețioase despre structura sa internă.

Mana in mana

Deci, atunci când s-a încercat să detecteze o mică modificare a frecvenței luminii împrăștiate cauzată de forțele intermoleculare, a fost găsită o schimbare mai mare a frecvenței cauzată de forțele intramoleculare.

Astfel, pentru a explica noul fenomen, care a fost numit „împrăștierea Raman a luminii”, a fost suficient să se completeze teoria împrăștierii moleculare creată de Mandelstam cu date despre efectul vibrațiilor atomilor din interiorul moleculelor. Noul fenomen a fost descoperit ca urmare a dezvoltării ideii lui Mandelstam, formulată de acesta încă din 1918.

Da, nu fără motiv, după cum a spus academicianul S.I. Vavilov, „Natura l-a înzestrat pe Leonid Isaakovich cu o minte subtilă perspicace complet neobișnuită, care a observat și a înțeles imediat principalul lucru, pe care majoritatea l-a trecut indiferent. Așa a fost înțeleasă esența de fluctuație a împrăștierii luminii și așa a apărut ideea unei schimbări a spectrului în timpul împrăștierii luminii, care a devenit baza descoperirii împrăștierii Raman.

Ulterior, din această descoperire au fost obținute beneficii enorme, ea a primit o aplicație practică valoroasă.

În momentul descoperirii, părea doar cea mai valoroasă contribuție la știință.

Dar Raman și Krishnan? Cum au reacționat ei la descoperirea oamenilor de știință sovietici și la a lor? Au înțeles ce au descoperit?

Răspunsul la aceste întrebări este conținut în următoarea scrisoare a lui Raman și Krishnan, pe care au trimis-o presei la 9 zile după publicarea articolului de către oamenii de știință sovietici. Da, au înțeles că fenomenul pe care l-au observat nu a fost efectul Compton. Aceasta este împrăștierea Raman a luminii.

După publicarea scrisorilor lui Raman și Krishnan și a articolelor lui Mandelstam și Landsberg, a devenit clar pentru oamenii de știință din întreaga lume că același fenomen a fost realizat și studiat în mod independent și aproape simultan la Moscova și Calcutta. Dar fizicienii de la Moscova l-au studiat în cristale de cuarț, în timp ce fizicienii indieni l-au studiat în lichide și gaze.

Și acest paralelism, desigur, nu a fost întâmplător. Ea vorbește despre urgența problemei, marea ei importanță științifică. Nu este surprinzător că rezultate apropiate de concluziile lui Mandelstam și Raman la sfârșitul lunii aprilie 1928 au fost, de asemenea, obținute independent de oamenii de știință francezi Rocard și Kaban. După ceva timp, oamenii de știință și-au amintit că în 1923, fizicianul ceh Smekal a prezis teoretic același fenomen. În urma lucrării lui Smekal, au apărut cercetările teoretice ale lui Kramers, Heisenberg și Schrödinger.

Aparent, doar lipsa de informații științifice poate explica faptul că oamenii de știință din multe țări lucrau la rezolvarea aceleiași probleme, fără să știe măcar despre ea.

Treizeci și șapte de ani mai târziu

Investigațiile despre împrăștierea Raman nu numai că au deschis un nou capitol în știința luminii. În același timp, au dat tehnologiei o armă puternică. industria primită metodă grozavă studierea proprietăților materiei.

La urma urmei, frecvențele de împrăștiere Raman a luminii sunt amprente care sunt suprapuse luminii de moleculele mediului care împrăștie lumina. Si in diferite substanțe aceste imprimeuri nu sunt la fel. Acesta este ceea ce i-a dat academicianului Mandelstam dreptul de a numi împrăștierea Raman a luminii „limbajul moleculelor”. Cei care pot citi urmele moleculelor pe razele de lumină, determină compoziția luminii împrăștiate, moleculele, folosind acest limbaj, vor spune despre secretele structurii lor.

Pe negativul unei fotografii a spectrului combinat nu există altceva decât linii de întuneric variabil. Dar din această fotografie, specialistul va calcula frecvențele vibrațiilor intramoleculare care au apărut în lumina împrăștiată după ce aceasta a trecut prin substanță. Imaginea va spune despre multe aspecte necunoscute până acum ale vieții interioare a moleculelor: despre structura lor, despre forțele care leagă atomii în molecule, despre mișcările relative ale atomilor. Învățând să descifreze spectrogramele Raman, fizicienii au învățat să înțeleagă „limbajul luminii” particular pe care moleculele îl folosesc pentru a se descrie. Deci o nouă descoperire a permis o pătrundere mai profundă în structura interna molecule.

Astăzi, fizicienii folosesc împrăștierea Raman pentru a studia structura lichidelor, a cristalelor și a substanțelor sticloase. Chimiștii folosesc această metodă pentru a determina structura diferiților compuși.

Metode pentru studiul materiei, folosind fenomenul de împrăștiere Raman a luminii, au fost elaborate de angajații laboratorului P.N. Academia de Științe Lebedev a URSS, condusă de academicianul Landsberg.

Aceste metode fac posibilă efectuarea rapidă și precisă a analizelor cantitative și calitative ale benzinelor de aviație, produselor cracate, produselor de rafinărie de petrol și multor alte lichide organice complexe în laboratorul fabricii. Pentru a face acest lucru, este suficient să iluminați substanța studiată și să determinați compoziția luminii împrăștiate de aceasta cu un spectrograf. Pare foarte simplu. Dar înainte ca această metodă să se dovedească a fi cu adevărat convenabilă și rapidă, oamenii de știință au trebuit să muncească din greu pentru a crea echipamente precise și sensibile. Si de aceea.

Din cantitatea totală de energie luminoasă care intră în substanța studiată, doar o parte nesemnificativă - aproximativ o zece miliarde - este reprezentată de lumina împrăștiată. Și împrăștierea Raman reprezintă rareori chiar și două sau trei procente din această valoare. Aparent, acesta este motivul pentru care împrăștierea Raman în sine a rămas neobservată mult timp. Și nu este de mirare că obținerea primelor fotografii cu împrăștierea Raman a necesitat expuneri de zeci de ore.

Echipamentele moderne, create la noi, fac posibilă obținerea unui spectru Raman de substanțe pure în câteva minute, și uneori chiar secunde! Chiar și pentru analiza amestecurilor complexe, în care substanțele individuale sunt incluse într-o cantitate de câteva procente, o expunere care nu depășește o oră este de obicei suficientă.

Au trecut treizeci și șapte de ani de când limbajul moleculelor înregistrat pe plăci fotografice a fost descoperit, descifrat și înțeles de Mandelstam și Landsberg, Raman și Krishnan. De atunci, în întreaga lume s-au desfășurat lucrări persistente pentru a compila un „dicționar” al limbajului moleculelor, pe care opticii îl numesc catalogul frecvențelor Raman. Atunci când un astfel de catalog este compilat, interpretarea spectrogramelor va fi mult facilitată, iar împrăștierea Raman a luminii va deveni și mai pe deplin în slujba științei și industriei.