Waarom is de lucht blauw?

De lucht is blauw op een zonnige dag, maar rood of oranje bij zonsopgang en zonsondergang. De verschillende kleuren worden veroorzaakt door verstrooiing van licht in de atmosfeer van de aarde. Hier is een eenvoudig experiment dat u kunt doen om te zien hoe dit werkt:

Blauwe lucht - Rode zonsondergang materialen

Je hebt voor dit weerproject slechts enkele eenvoudige materialen nodig:

• Water
• Melk
• Transparante container met vlakke parallelle zijden
• Zaklamp of mobiel licht

Een klein rechthoekig aquarium werkt goed voor dit experiment. Probeer een 2-1 / 2-gallon of 5-gallon tank. Elke andere vierkante of rechthoekige doorzichtige glazen of plastic container zal werken.

Voer het experiment uit

1. Vul de container met ongeveer 3/4 vol water. Schakel de zaklamp in en houd deze plat tegen de zijkant van de container. Je zult waarschijnlijk de straal van de zaklamp niet kunnen zien, hoewel je misschien wel felle vonken ziet waar het licht stof, luchtbellen of andere kleine deeltjes in het water raakt. Dit lijkt veel op hoe zonlicht door de ruimte reist.
2. Voeg ongeveer 1/4 kopje melk toe (voor een container van 2-1 / 2 gallon - verhoog de hoeveelheid melk voor een grotere container). Roer de melk in de container om het met water te mengen. Als u nu de zaklamp tegen de zijkant van de tank laat schijnen, kunt u de lichtstraal in het water zien. Deeltjes uit de melk strooien licht. Bekijk de container van alle kanten. Merk op dat als je de container van opzij bekijkt, de zaklampstraal lichtblauw lijkt, terwijl het uiteinde van de zaklamp lichtgeel lijkt.
3. Roer meer melk door het water. Naarmate u het aantal deeltjes in het water verhoogt, wordt het licht van de zaklamp sterker verspreid. De straal lijkt nog blauwer, terwijl het pad van de straal het verst van de zaklamp van geel naar oranje gaat. Als je vanuit de tank in de zaklamp kijkt, lijkt het oranje of rood te zijn in plaats van wit. De straal lijkt ook uit te spreiden wanneer deze de container kruist. Het blauwe uiteinde, waar sommige deeltjes licht verspreiden, is als de lucht op een heldere dag. Het oranje uiteinde is als de lucht bij zonsopgang of zonsondergang.

Hoe het werkt

Licht reist in een rechte lijn totdat het deeltjes tegenkomt die het afbuigen of verstrooien. In zuivere lucht of water kun je geen lichtstraal zien en deze reist langs een recht pad. Wanneer er deeltjes in de lucht of water zijn, zoals stof, as, ijs of waterdruppeltjes, wordt licht verstrooid door de randen van de deeltjes.

Melk is een colloïde, die kleine deeltjes vet en eiwitten bevat. Gemengd met water verstrooien de deeltjes licht zoals stof het licht in de atmosfeer verspreidt. Licht wordt anders verstrooid, afhankelijk van de kleur of golflengte. Blauw licht is het meest verstrooid, terwijl het oranje en rode licht het minst verstrooid is. Kijkend naar de hemel overdag is het alsof je een zaklampstraal vanaf de zijkant bekijkt - je ziet het verstrooide blauwe licht. Kijken naar zonsopgang of zonsondergang is alsof je rechtstreeks in de straal van de zaklamp kijkt - je ziet het licht dat niet verstrooid is, dat oranje en rood is.

Wat onderscheidt zonsopgang en zonsondergang van de hemel overdag? Het is de hoeveelheid atmosfeer die het zonlicht moet passeren voordat het je ogen bereikt. Als je de atmosfeer ziet als een coating die de aarde bedekt, passeert het middaglicht het dunste deel van de coating (dat het minste aantal deeltjes heeft). Zonlicht bij zonsopgang en zonsondergang moet een zijweg volgen naar hetzelfde punt, door veel meer "coating", wat betekent dat er veel meer deeltjes zijn die licht kunnen verstrooien.

Hoewel meerdere soorten verstrooiing in de atmosfeer van de aarde voorkomen, is verstrooiing met Rayleigh primair verantwoordelijk voor het blauw van de hemel overdag en de roodachtige tint van de rijzende en ondergaande zon. Het Tyndall-effect speelt ook een rol, maar het is niet de oorzaak van de blauwe luchtkleur omdat moleculen in lucht kleiner zijn dan de golflengten van zichtbaar licht.

bronnen

• Smith, Glenn S. (2005). "Menselijk kleurenzicht en de onverzadigde blauwe kleur van de daghemel". American Journal of Physics. 73 (7): 590-97. doi: 10,1119 / 1,1858479
• Young, Andrew T. (1981). "Rayleigh-verstrooiing". Toegepaste optica. 20 (4): 533-5. doi: 10,1364 / AO.20.000533