Miks on lumi valge?

Vasta
Sõnum
Autor
tauri
Saidi administraator
Postitusi: 453
Liitunud: 06 Sept 2010, 13:50
Haridustase (kraad): Gümnaasiumi loodusteaduste õpetaja

Miks on lumi valge?

#1 Postitus Postitas tauri » 18 Dets 2010, 22:59

Üks põhjuseid, miks nii paljud inimesed armastavad lund, on selle komme katta kõik „puhta“ valge vaibaga. Me isegi räägime lumest selle värvuse kaastekstis — sünoptikud ennustavad seda, millal „maa valgeks saab“, ja detsembris ei jõua jutte-laule „valgetest jõuludest“ ära kuulata.

Lumi poleks lumi, kui see poleks valge. Kui aga mõtlema hakata, tundub pentsik, et lumi üldse valge on, kuna tegu on ju lihtsalt hulga kokkukleepunud jääkristallidega. Kust siis tuleb lume iseloomulik värvus?

Mõistmaks, kust valge värvus tuleb, peame esmalt veidi tagurdama ja uurima, miks asjadel üldse eri värvused on, selgitab Discovery kontserni veebileht uudishimulikele HowStuffWorks.com.

Nähtav valgus koosneb mitmest eri valgussagedusest. Meie silmad tajuvad eri sagedusi eri värvustena. Eri esemetel on eri värvus sellepärast, et algosakestel (aatomeil ja molekulidel), millest esemed koosnevad, on eri võnkesagedused. Põhimõtteliselt reageerivad osakese elektronid energiale võnkumistega, mille sagedus sõltub energia sagedusest. Kui selleks on valgusenergia, neelavad molekulid ja aatomid seda teatud koguse sõltuvalt valguse sagedusest, ning kiirgavad siis neeldunud energia soojusena välja. See tähendab, et mõningaid valguse sagedusi neelavad objektid teistest sagedustest rohkem.

Valguse sagedustega, mis ei neeldu, võib minna mitut moodi. Mõne materjali puhul on nii, et kui osake taaskiirgab footoneid, liiguvad need peatumatult järgmise osakeseni. Sellisel juhul liigub valgus materjalist läbi, mis tähendab, et materjal on lüüme (läbipaistev). Suuremas osas tahketes ainetes taaskiirgub suurem osa neeldumata footoneid ainest välja, sellest läbi ei liigu footoneid üldse või liigub väga vähe ja aine on läbipaistmatu. Läbipaistmatu objekti värvus pole aga muud kui kombinatsioon sellest valgusenergiast, mida objekti osakesed endasse ei neelanud.

Niisiis — kui lumi kujutab endast külmunud vett ja me kõik teame, et külmunud vesi on läbipaistev, siis miks on lumel ometi iseloomulik värvus? Sellest arusaamiseks vaadelgem üksikut jääkildu. Jää ei ole tegelikult läbipaistev, vaid läbikumav või poolläbipaistev, mis tähendab, et valgusfootonid ei liigu otse läbi kogu materjali — aineosakesed muudavad valguse liikumissuunda. Nii on sellepärast, et vahemaad mõnede jää molekulaarstruktuuri aatomite vahel on peaaegu võrdsed valguse lainepikkuste kõrgusega, mis tähendab, et valgusfootonid suhestuvad vastavate struktuuridega. Selle tulemusena muutub valgusfootoni trajektoor ning jääst väljub see sisenemissuunaga võrreldes muutunud suunas.

Lumi kujutab endast ühte kohta koondatud hulka üksikuid jääkristalle. Kui valgusfooton tungib lumekihti, läbib see esmalt pealmise jääkristalli, mis muudab veidi selle suunda ja saadab footoni järgmisse jääkristalli, mis toimib samamoodi. Põhimõtteliselt põrgatavad kõik kristallid kogu valgust igas võimalikus suunas ringi, nii et see tuleb lumehangest lõpuks jälle välja. Sama toimub valguse kõigi eri sagedustega, nii et kõik valguse värvused põrgatatakse lumest tagasi välja. Kõigi nähtava spektri sageduste võrdsetes hulkades kombineerimisel tekkiv „värvus” ongi valge, mis on ka värvus, mida me näeme lumes, ehkki see ei ole sama värvus, mida näeme lund moodustavates eraldistes jääkristallides.

Allikas:
http://forte.delfi.ee/news/teadus/miks- ... d=36695821

Vasta