§ 110. Состав света
Демонстрационные опыты — см. т. §§21 и 56. Упрощенные работы—см. т. III, §54. Рисунки и чертежи па уроках — см. т. IV, § 76.
1. Содержание: а) Разложение призмой белого луча на цветные, б) Получение белого света при сложении соответствующих цветных лучей. в) Окраска тел. г) Невидимые лучи. д) Понятие о спектральном анализе.
2. Методические замечания. Тема является заключительной к отделу оптики. Подытоживающего значения она не имеет, так как в ней рассматривается вопрос уже не геометрической, а физической оптики. Вопросы, излагаемые в теме, настолько элементарны и просты, что они обычно не вызывают затруднений для понимания их учащимися. Однако, это справедливо только при том непременном условии, что при изложении проводятся соответствующие демонстрации опытов. Если такие демонстрации отсутствуют и учащиеся не увидят в натуре достаточно широкого спектра, на котором они могли бы ясно различить характерные цвета, то изучение темы потеряет свой смысл и “знания” явятся только излишним балластом для памяти, даже при отсутствии проекционного фонаря можно (с призмой, склеенной из трёх стёкол от фотопластинок и заполненной водой, или же угла любого аквариума) получить яркий и достаточно длинный спектр Солнца в любом, даже полузатемнённом, помещении (см. т. II, рис. 445).
Наибольшие затруднения возникают при изучении невидимых лучей, так как обнаружение их в спектре в большинстве случаев невозможно в школе-семилетке, так как требуются сравнительно мощная дуга для проекционного фонаря, а также термобатарея с зеркальным гальванометром и флюоресцирующий экран. В отношении инфракрасных лучей надо повторить опыты с лучеиспусканием и лучепоглощением, т. е. вновь рассмотреть вопрос, являющийся для учащихся 6 класса малодоступным. Необходимо дать, хотя бы самые общие, представления о спектре газов с тем, чтобы стало возможно указать на открываемые спектральным анализом возможности, в том числе, и для исследования состава различных мировых тел. Спектры поглощения, хотя они имеют основное значение в астрофизических исследованиях, за сложностью вопроса изучать не приходится.
3. Разложение белого луча на цветные. К изучению спектра подходят, ставя вопросы о причинах существования в природе различной окраски тел и показывая цветные стёкла и окрашенное пламя. Спектр демонстрируют на экране и одновременно дают описание способа и схему его получения при помощи призмы и пучка лучей, прошедшего через узкую щель (см. т. II, рис. 450). Выводами из этого опыта должны явиться следующие положения:
1) обычный (белый) свет состоит из смеси лучей различного цвета; 2) причина получения спектра заключается в том, что цветные лучи отклоняются призмой неодинаково: сильнее всего — фиолетовые и слабее — красные и 3) наиболее заметные цветные лучи располагаются в спектре так: красный, оранжевый,
жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый (рис. 273,II). Следует обязательно показать также смешивание цветов для получения белого света не только с помощью линзы, но и кружка Ньютона (см. т. ІІ, рис. 448 и 451).
В заключение необходимо продемонстрировать, какие изменения происходят в спектре, если на пути белого луча ставить различные цветные стёкла. Этот опыт послужит для вывода, что цветное стекло пропускает через себя не все цветные лучи, а только определённые, а также объяснит явление, наблюдающееся при рассматривании предметов через светофильтры.
О методике и технике эксперимента—см. т. II, § 56, 1—5.
4. Окраска тел. Причину цветной окраски тел нетрудно выяснить учащимся, если показать на опыте, что окрашенные поверхности отражают не весь белый свет, а только отдельные соответствующие им цветные лучи (см. т. II, § 56, 1 и рис. 449). Полезно также, получив спектр, продемонстрировать изменение цветов различно окрашенных бумаг или тканей, освещаемых различными цветными лучами. Это, в частности, служит для объяснения изменения цветов тел при вечернем искусственном освещении. Неизгладимое впечатление, к тому же объясняющее существо вопроса, производит на учащихся демонстрация ртутной или лучше натриевой лампы, при свете которых наблюдается резкое изменение окраски окружающих тел (см. т. II, рис. 335—337).
5. Невидимые лучи. Для постановки вопроса о невидимых лучах следует напомнить учащимся, что Солнце является для Земли не только источником света, но и теплоты, и что при изучении способов передачи теплоты было доказано существование невидимых лучей. После этого посредством термостолбика (рис. 277) обнаруживают наличие инфракрасных лучей в соответствующем месте спектра и дают объяснение их названию. Проведение демонстраций с инфракрасными лучами для ознакомления со свойствами их обязательно. Опыты с отражением и поглощением лучей, поставленные после прохождения оптики, делаются доступными для понимания учащимися (§ 72, 2 и 7) (см. т. II, § 37, 5, 12 и 13 и рис. 265—268, 276 и 277). Обнаружение ультрафиолетовых лучей много сложнее, так как требует применения экрана с платиносинеродистым барием. Свойства ультрафиолетовых лучей (поглощение, отражение, преломление) в школе семилетке не могут быть изучены на опытах; об этих свойствах приходится только рассказывать. Важно отметить химические действия ультрафиолетовых лучей, проявляющиеся, в частности, в выцветании некоторых красок (беление тканей), в воздействии лучей на фотографическую пластинку, а также в биологических действиях (загар, умерщвление некоторых микроорганизмов, лечебные свойства). В заключение следует рассказать об изменении соотношения различного рода лучей, испускаемых телом при его накаливании. Полезно показать также явление фосфоресценции (см. т. II, рис. 447, II и III).
6. Спектры газов. Понятие о спектральном анализе. На основании примеров учащимся сообщается, что накаленные твёрдые и жидкие (например, расплавленные металлы) тела дают сплошной спектр. После этого демонстрируют спектр паров какого-либо металла и некоторых газов, обращая внимание, что спектры их имеют линейчатый характер (см. т. 11, § 56, 6, рис. 62). На основании таблицы спектров показывается, что каждому из элементов присущ свой определённый спектр, состоящий из отдельных характерных линий, далее, учащихся знакомят с тем, как посредством изучения спектра испускающего свет тела можно судить о его химическом составе, т. е. с принципиальным обоснованием спектрального анализа. В заключение указывается, что изучение спектров Солнца, звёзд, туманностей и других мировых тел позволило узнать, из каких химических элементов они состоят.
7. Лабораторная работа. Если школа располагает достаточным количеством карманных спектроскопов (см. т. II, рис. 446), то полезно провести с учащимися лабораторную работу по наблюдению спектров— сплошного и линейчатых. Особенно обильный линиями спектр получается у неоновой лампы (см. т. II, рис. 333 и 334).
8. Наглядные пособия. Необходимыми являются таблицы спектров — сплошного и линейчатых (водорода, гелия, неона).
