چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه پنجم
اهداف:
مشاهده کمی شبیه سازی آسمان
فرضیه سازی بر اساس مشاهدات انجام شده
وسایل مورد نیاز:
آکواریوم ساخته شده
لامپ (ترجیحا چراغ رویتر)
اتاق تاریک
لوازم اندازه گیری حجم (مثل بشر یا پیمانه)
کاغذ میلی متری
فرضیه سازی
ابتدای این جلسه بر اساس مشاهدات خود از جلسه قبل برای دلیل رنگی به نظر رسیدن آسمان و آموخته های خود از جلسات گذشته فرضیه بسازید. اگر در جلسات گذشته، مشاهدات نیز به خوبی انجام گرفته شده باشد، می توانید به فرصیه ای مشابه با فرضیه زیر برسید.
در اثر افزایش غلظت شیر خشک در آب، ذرات معلق در آن افزایش می یابند که باعث پراکندگی نور آبی می شوند، بیش از آن که باعث پراکندگی نور قرمز شوند و به همین دلیل با افزایش غلظت شیر خشک رنگ آبی محلول افزایش می یابد و نکته ی قابل اهمیت آن است که در مقابل این ذرات، نور آبی بیشترین پراکندگی را دارد و نورهای قرمز و سبز و دیگر رنگ ها پراکندگی کمتری دارند. به همین دلیل است که وقتی از کنار به آکواریوم نگاه می کنیم آن را آبی می بینیم. اما اگر از روبه رو به لامپ نگاه کنیم، آن را به رنگ زرد متمایل به قرمز می بینیم.
نور قرمز بسیار کم پراکنده می شود و تقریباً مستقیم حرکت می کند. نور اولیه لامپ ترکیبی از رنگ های مختلف است. نورهای به رنگ آبی که پراکنده شده اند کمتر به طور مستقیم حرکت می کنند و نور قرمز بیشتر مسیر مستقیم را می رود. بنابراین لامپ از پشت آکواریوم پر از محلول، قرمز دیده می شود. همچنین وقتی طول مسیر حرکت نور در محلول کم می شود، پراکندگی نور آبی نیز کمتر می شود و ما لامپ را کمتر از حالت قبل قرمز می بینیم.
در آسمان هم به همین شکل است. یعنی ذراتی در جو وجود دارند که نور آبی را بیش از دیگر رنگ ها پراکنده می کنند و موجب آبی بودن رنگ آسمان می شوند. همچنین هنگام غروب نور خورشید را به رنگ قرمز می بینیم. اما هنگام روز چون این مسافت کمتر است، هنوز خورشید را می توانیم به همان رنگ زرد خودش ببینیم.
به تصاویر زیر دقت نمایید.
پراکندگی پرتوهای نور آبی بیشتر از پرتوهای قرمز است. وقتی خورشید بالای آسمان قرار دارد اگر مستقیم به خورشید نگاه کنید، همه رنگ ها را می بینید اما اگر به جهات دیگری نگاه کنید، فقط رنگ آبی را می بینید. چون پرتوهای آبی نور خورشید پراکنده شده اند وقتی خورشید به افق نزدیک می شود از پراکندگی پرتوهای نور آبی کاسته شده و فقط پرتوهای قرمز و نارنجی باقی می ماند. در این لحظه خورشید قرمز به نظر می رسد.
آزمایش کمی
آزمایش جلسه قبل را با شیر خشک تکرار کنید. اما این بار تمامی اندازه ها را یادداشت نمایید. حجم اولیه آب غلظت محلول در هر مرحله و میزان آبی به نظر رسیدن آکواریوم و یا قرمزی چراغ. البته برای اندازه گیری پارامتر آخر، به ابزار دقیق آزمایشگاهی به نام اسپکترومتر نیاز است. اسپکترومتر وسیله ای است که میزان رنگ های مختلف را در نور رسیده به آن مشخص می کند. اما از آن جا که دستگاه بسیار دقیق و گرانی است برای استفاده از آن باید به آزمایشگاه های مجهز مراجعه کرد. در اینجا به طور حدودی و با توافق جمعی میزان رنگی به نظر رسیدن مورد آزمایش را بین 0 تا 100 خودتان کمی کنید.
اعداد به دست آمده را در جدول یادداشت کنید. در دو نمودار جداگانه میزان آبی بودن محلول و میزان قرمز بودن لامپ را در اثر مشاهده ی مستقیم رسم کنید. در محور افقی غلظت و در محور عمودی میزان رنگ مورد نظر را قرار دهید. اگر آزمایش را درست انجام داده باشید و اگر میزان کمی کردن رنگ ها درست باشد، این دو نمودار بسیار شبیه به هم خواهند شد و فرضیه ی ما را تایید خواهند کرد.
میزان شباهت دو نمودار کشیده شده معیار خوبی برای ارزیابی نحوه انجام آزمایش است. هم چنین با توجه به نتایج نمودارها، بار دیگر فرضیه را تحلیل کنید.
تکلیف:
- برای این جلسه تحقیق کنید که این ذرات که باعث پراکندگی نور در جو می شوند چه ذراتی هستند؟ آیا گرد و غبار و بخار آب معلق در هوا می تواند باعث این پدیده باشند و یا ذرات دیگری موجب این پدیده اند؟
منابع مطالعه: مقاله معرفی شده زیر اطلاعات مفیدی درباره مبحث این پروژه در اختیارتان قرار می دهد.
مطالب مرتبط:
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه اول
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه دوم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه سوم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه چهارم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه ششم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه هفتم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه هشتم
