مشاهده‌ی شماره ۸۷
مقدمه
وقتی آسمان صاف و تقریبا بی‌ابر است به رتگ آبی دیده می‌شود. اما وقتی که خورشید طلوع و یا غروب می‌کند، آسمان رفته رفته به رنگ قرمز نزدیک می‌شود. این دو مشاهده با هم ارتباط نزدیکی دارند که شما در این مطلب، با انجام آزمایشی به آن پی خواهید برد.
|
مواد و وسایل لازم
شما برای انجام این آزمایش به مواد و و سایل زیر احتیاج دارید:
• نورافکن یا پروژکتور
• ظرف پلاستیکی شفاف با کناره های صاف و موازی یا بشر
• 250 میلی‌لیتر (یک فنجان) شیر
|
 |
ظرف شفاف پلاستیکی را روی میز قرار دهید، به طوری که به تمام قسمت‌های ظرف تسلط داشته باشید. آن‌گاه تا 4/3 آن را با آب پر کنید. نور افکن را روشن کنید و مقابل ظرف شفاف قرار دهید تا به تمام آب بتابد. تلاش کنید تا پرتوهایی که از میان آب عبور کرده‌اند را ببینید. احتمالا شما قادرید ذرات گردوغباری را که در آب شناوند را ببینید. آن‌ها سفید به نظر می‌رسند. به هرحال دیدن عبور پرتوها از میان آب کار نسبتا سختی است.
سپس به محتوی ظرف 60 میلی‌لیتر (یک چهارم فنجان) شیر اضافه کنید و به هم بزنید تا کاملا با آب مخلوط شود. نورافکن، همانطور که گفته شد مقابل ظرف روشن است. حالا می‌بینید که پرتوهای نور که از آب عبور می‌کنند به آسانی قابل رویت هستند. به مسیر تابش نورافکن از ابتدا تا انتها نگاه کنید. از ابتدا پرتوها به رنگ آبی دیده می‌شوند و در پایان تا حدودی به رنگ زرد در می‌آید. 4/1 فنجان، شیر مجددا به آب اضافه کنید و خوب به هم بزنید. این بار ملاحظه می کنید که پرتوهای ورودی آبی‌تر و پرتوهای خروجی رنگ زرد شدید‌تری دارند به طوری‌که به نارنجی نزدیک‌تر است. شیر باقی‌مانده‌ی فنجان را هم اضافه کنید و مخلوط را به هم بزنید. حالا پرتوهای ورودی آبی‌تر هستند و پرتوهای خروجی کاملا نارنجی. از این گذشته، پرتوها بیشتر از قبل پهن شده‌اند. و دیگر باریک و کم پهنا نیستند.
| اما چه عاملی باعث می‌شود تا پرتوهای ورودی نور در ابتدا آبی و هنگام خروج نارنجی دیده شوند؟ |
نور معمولا به خط مستقیم سیر می‌کند. مگر اینکه با لبه‌های بعضی از مواد برخورد کند. وقتی نور نورافکن، در هوا سیر می‌کند، ما هیچ پرتوی نور خروجی را نمی‌بینیم زیرا هوا کاملا یکنواخت است و نور در یک مسیر مستقیمی حرکت می‌کند درست مانند زمانی‌که نور از درون آب عبور می‌کند (در این آزمایش). آب نیز یکنواخت است و پرتوها در یک مسیر مستقیم حرکت می‌کنند. هرچند اگر مقداری گردوغبار در هوا یا آب وجود داشته باشد، ما می‌توانیم اندک پرتوهایی را ببینیم که ناشی از پراکندن نور توسط لبه‌های ذرات ریز غبار است.
وقتی به محتوی ظرف آب شیر اضافه می‌کنید، درواقع تعدادی ذرات ریز به آب اضافه می‌شود. شیر حاوی ذرات ریز پروتئین و چربی معلق در آب است. این ذرات نور را پراکنده می‌کنند و پرتوهای نور پرتوافکن را قابل رویت می‌کنند. اختلاف رنگ‌های نور مربوط به تفاوت در میزان پراکندگی نور است. نور آبی بیشتر از نورهای نارنجی و قرمز پراکنده می‌شود. به همین خاطر است که پرتو ورودی را آبی می‌بینیم زیرا بیشتر پراکنده می‌شود. به خاطر اینکه نور نارنجی و قرمز کمتر پراکنده می‌شوند بنابراین نور نارنجی و قرمز در یک مسیر مستقیم‌تری از نورافکن سیر می‌کنند.
وقتی شما مستقیم به پرتو نورافکن نگاه می‌کنید، آن به رنگ نارنجی یا قرمز دیده می‌شود.
این آزمایش علت رنگ آبی آسمان و رنگ نارنجی غروب آفتاب را توجیه می‌کند. رنگ آسمان را که شما می‌بینید درنتیجه‌ی پراکنده شدن نور خورشید توسط ذرات گردوغبار در اتمسفر است. اگر هیچ عامل پراکنش نور در اتمسفر وجود نداشت و همه‌ی نور تولید شده از خورشید در یک جهت مستقیم حرکت می‌کرد، آن‌گاه رنگ آسمان مانند شب تاریک می‌شد. نورخورشید توسط ذرات گردوغبار پراکنده می‌شوند، و در این آزمایش هم نور نورافکن توسط ذرات شیر پراکنده شد.
اما چه دلیلی وجود دارد که خورشید به رنگ نارنجی پررنگ یا حتی قرمز هنگام غروب و طلوع خورشید در می‌آید؟ در هنگام طلوع و غروب خورشید، نور خورشید همانطور که در تصویر می‌بینید مسیر طولانی‌تری را در درون انمسفر طی می‌کند تا به ما برسد، حال اینکه در هنگام ظهر این مسیر بسیار کوتاه‌تر است. بنابراین بیشتر پراکنده می‌شود و تقریبا تمام نور منتشر شده از خورشید قرمز است.
منبع
Chemical demonstrations: A Handbook for Teachers of Chemistry, Volume 3, by Bassam Z. Shakhashiri, The University of Wisconsin Press, 2537 Daniels Street, Madison, Wisconsin 53704.
نویسنده: عاطفه قویدست
دانشجوی دکتری شیمی آلی
دانشگاه گیلان