Свет и световые технологии

В радужной оболочке человеческого глаза не бывает
пигментов синего или зелѐного цвета. Единственный
окрашивающий пигмент в глазу — это меланин: при
его определѐнных концентрациях цвет глаз
становится от светло-карего до почти чѐрного.
Однако при низком содержании меланина короткие
волны светового спектра не поглощаются оболочкой,
а отражаются, в результате чего мы фиксируем синий,
голубой, зелѐный или серый цвет глаз. Этот эффект
объясняется Рэлеевским рассеянием света, которое
аналогично объясняет видимый нами синий или
серый цвет неба.
Многие люди даже и не знают, что исследования ученого
Исаака Ньютона не ограничиваются падающим с дерева
яблоком. Пропустив солнечный луч через стеклянную
призму, он обнаружил, что белый свет на самом деле
состоит из семи различных цветов: красного, оранжевого,
желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Цвет на
самом деле создается светом, цвет – это свет.
Температура в молнии может достигать 30 000 К, что в пять
раз выше, чем температура поверхности Солнца — 6 000 К.
Существует оптическое явление, которое можно назвать
перевѐрнутой радугой, хотя случается оно очень редко.
Такая радуга появляется только при выполнении
нескольких условий. В небе на высоте 7—8 км должна быть
тонкая завеса перистых облаков, состоящих из
кристалликов льда, а солнечный свет должен упасть на них
под определѐнным углом, чтобы разложиться на спектр и
отразиться в атмосферу. Цвета в радуге «вверх ногами»
располагаются тоже наоборот: фиолетовый вверху, а
красный — внизу.
Солнце нагревает земной воздух не напрямую. Его излучение
проходит сквозь слои атмосферы и поглощается сушей и водой на
поверхности планеты, а уже затем от них воздух получает
тепловую энергию. Поэтому хотя горы и ближе к солнцу, в них
холоднее, чем на равнинах, так как в среднем при подъѐме на
каждый километр температура уменьшается на 6 °C из-за
адиабатического расширения воздуха. Но даже на самых больших
высотах могут встречаться долины, которые благодаря особому
рельефу и отражению солнечных лучей от снега могут хорошо
нагреваться.
Предельно возможная скорость частиц называется скоростью света
в вакууме и является константой. Однако вне вакуума свет может
распространяться со скоростью гораздо ниже этой постоянной
величины. Существует особое агрегатное состояние материи,
конденсат Бозе — Эйнштейна, в котором свет замедляется
наиболее сильно. Экспериментально свет был даже полностью
остановлен в конденсате Бозе — Эйнштейна рубидия путѐм
образования стационарных, не смещающихся солитонов.
Коротковолновые составляющие солнечного спектра
рассеиваются в воздухе сильнее, чем длинноволновые.
Именно поэтому мы видим небо синим — ведь синий цвет
находится на коротковолновом конце видимого спектра. По
аналогичной причине во время заката или рассвета небо на
горизонте окрашивается в красные тона. В это время свет
идѐт по касательной к земной поверхности, и его путь в
атмосфере гораздо длиннее, в результате чего значительная
часть синего и зелѐного цвета из-за рассеяния покидает
прямой солнечный свет.
Насекомые ориентируется в полѐте по свету. Они
фиксируют источник — Солнце или Луну — и
выдерживают постоянный угол между ним и своим курсом,
принимая такое положение, при котором лучи освещают
всегда одну и ту же сторону. Однако если лучи от небесных
светил почти параллельны, то от искусственного источника
света лучи расходятся радиально. И когда насекомое
выбирает светильник для своего курса, то движется по
спирали, постепенно приближаясь к нему.
Солнечные лучи, проходя через капли дождя в воздухе,
разлагаются в спектр, так как разные цвета спектра
преломляются в каплях под разными углами. В результате
формируется окружность — радуга, часть которой мы
видим с земли в форме дуги, а центр окружности лежит на
прямой «Солнце — глаз наблюдателя». Если свет в капле
отражается два раза, то можно увидеть вторичную радугу.
Хотя многоцветный спектр радуги непрерывен, по традиции
в нѐм выделяют 7 цветов. Считают, что первым выбрал это
число Исаак Ньютон. Причѐм первоначально он различал
только пять цветов — красный, жѐлтый, зелѐный, голубой и
фиолетовый, о чѐм и написал в своей «Оптике». Но
впоследствии, стремясь создать соответствие между числом
цветов спектра и числом основных тонов музыкальной
гаммы, Ньютон добавил ещѐ два цвета.
Свет распространяется в прозрачной среде медленнее, чем в
вакууме. Например, фотонам, испытывающим множество
столкновений на пути от солнечного ядра, излучающего энергию,
может потребоваться около миллиона лет, чтобы достичь
поверхности Солнца. Однако, двигаясь в открытом космосе, такие
же фотоны долетают до Земли всего за 8,3 минуты.
В водной среде можно наблюдать сонолюминесценцию, то есть
превращение звук в свет. Для этого нужно опустить в воду
резонатор, создающий стоячую сферическую ультразвуковую
волну. В фазе разрежения волны из-за очень низкого давления
возникает кавитационный пузырѐк, который некоторое время
растѐт, а затем в фазе сжатия быстро схлопывается. В этот момент в
центре пузырька возникает вспышка света, а наблюдатель видит
постоянное голубоватое свечение, так как пузырьки зарождаются и
схлопываются с очень большой скоростью. Согласно
господствующей в научных кругах точке зрения, данное излучение
имеет тепловую природу.
При разматывании рулона скотча в вакууме возникает как видимое
свечение, так и рентгеновское излучение. Учѐные полагают, что
причиной этому служит эффект, аналогичный
триболюминесценции — возникновению электромагнитного
излучения при разрушении асимметричных связей в кристалле.
Однако клейкая масса не имеет кристаллической структуры,
поэтому для объяснения создаваемого скотчем свечения требуется
другая теоретическая модель. Мощность появляющегося
рентгеновского излучения достаточна для получения снимков
частей тела, но это только в вакууме, а разматывание скотча в
воздухе абсолютно безопасно.