КР2

1. Почему запотевшее стекло перестает быть прозрачным?

Очевидно, что на запотевшем стекле появляются сконденсированные, сферообразные капли воды, таким образом, обычное стекло перестает быть только стеклом, а, по сути, становится целой оптической системой, так как свет, проходящий через стекло теперь также должен пройти тонкий водный слой. Появляется эффект дифракции, а именно дифракции Фраунгофера (дифракция Фраунгофера, в отличии от дифракции Френеля, наблюдается на значительном расстоянии от преграды). Надо сказать несколько слов о том, какую роль в исследуемом явлении играет прозрачность капель влаги на запотевшем стекле. Каждая капля — это собирающая линза. В приближении геометрической оптики такая линза превращает плоскопараллельный пучок света в световой конус, расходящийся за фокусом. Если линза является толстой и короткофокусной (а капли именно таковы), величина угла при вершине конуса будет велика в сравнении с относительно малыми углами дифракционного рассеяния.

http://nsu.ru:8080/47173cfa4f2de245fdeb5d1e8f9971ed

2. Почему радуга – дуга?

Все красные лучи, вышедшие из различных капель, но под одним и тем же углом и попавшие в глаз наблюдателю, образуют красную дугу радуги, также и все оранжевые и другие цветные лучи. Наблюдатель, который стоит спиной к источнику света, видит разноцветное свечение, которое исходит из пространства по концентрическим окружностям (дугам). Фактически, угол отражения света в капле — это угол между солнцем, каплей дождя и глазом наблюдателя. Однако, поскольку дождевых капель много, лучи преломленного и отраженного света от разных капель образуют конус с вершиной в зрачке глаза наблюдателя и осью, проходящей через наблюдателя и солнце. Окружность в основании этого конуса и будет радугой. Но, поскольку наблюдатель находится на поверхности земли, он видит только часть окружности — дугу. Из этого также следует, что для образования радуги само солнце должно находиться не выше 42° над горизонтом. Вот почему радугу невозможно увидеть в летний полдень, когда солнце высоко в зените. Вообще, чем ниже над горизонтом находится солнце, тем большей будет дуга радуги.

https://medium.com/@bazanov/радуга-с-точки-зрения-физики-4922a1cc3871

3. Температура термоядерных реакций – миллионы градусов. Почему излучение звезд попадает в видимый диапазон длин волн?

Дело в том, что солнечный свет испускается с верхнего слоя звезд (например, нашего Солнца). Энергия от ядра последовательно проходит через все слои звезды, доходя до фотосферы. Во время движения высокоэнергичных фотонов (гамма и рентгеновские лучи) к поверхности Солнца, они рассеивают часть энергии в мене энергичных слоях. Время прохождения такого фотона варьируется от 40000 до 50 миллионов лет. Каждый гамма-квант Солнца преобразуется в несколько миллионов видимых фотонов, которые и излучаются с поверхности звезды. Вдоль толщины нижнего слоя фотосферы температура снижается примерно до 6000 градусов Кельвина. Как раз в диапазоне температур фотосферы звезд и располагается значительная часть видимого света (как известно, любое нагретое тело излучает, и длина волны излучения зависит от температуры). Пик испускаемых фотонов для 6000 К как раз приходится на зелено-голубую область, как раз поэтому человеческий глаз лучшего всего приспособлен для определения этой области видимого спектра.

https://habr.com/post/400595/

http://magru.net/pubs/5982/Struktura_i_elektromagnitnoe_izluchenie_Solntsa#7

http://phys.rsu.ru/web/astro1/content/o_spectr.html