Ja, Sie können einen Sonnenuntergang in einer Tasse Milch machen.

Das gleiche orange-rote Farbmuster, das Sie bei Sonnenuntergang sehen, kann in Ihrer Tasse Milch erzeugt werden, wenn Sie die Situation richtig eingestellt haben.

Die Physik, die Ihre Tasse Milch orange und rot macht, ist genau die gleiche Physik, die den Himmel bei Sonnenuntergang orange und rot macht.

Sonnenuntergang in einer Tasse Milch machen

In diesem Sinne, Sie können buchstäblich einen Sonnenuntergang in Ihrer Tasse Milch machen. Sie brauchen nicht einmal die Sonne, um es zu tun. Schauen wir uns zuerst die grundlegende Physik an und dann werden wir verstehen, wie man einen Sonnenuntergang in einer Tasse macht.

Diese Bilder zeigen einen Sonnenuntergang in einer Tasse Milch und den blauen Himmel in einer Tasse Milch.

Um diese Bilder zu bekommen, Alles, was Sie brauchen, ist Milch, die auf die richtige Menge verdünnt und hell ist, weiße Glühbirne in der Nähe der Milch gehalten.

Die Farbmuster in diesen Bechern werden durch genau dieselbe Physik verursacht, die Sonnenuntergänge und blauen Himmel verursacht.

Die orange Farbe ist zu sehen, wenn Sie direkt auf die Glühbirne durch die Tasse schauen, und die blaue Farbe ist zu sehen, wenn Sie die Seite der Tasse relativ zur Glühbirne betrachten.

Wenn Licht von einem Objekt gestreut wird, das viel größer als seine Wellenlänge ist, Das Licht wirkt wie ein kleiner Marmor.

Deswegen, Die verschiedenen Lichtfarben werden alle im gleichen Winkel von einem großen Objekt reflektiert.

Diese Art der Streuung wird genannt “geometrische Streuung”.

Es ist die Art der Streuung, mit der wir im Alltag am besten vertraut sind.

Rotes Licht hat eine Wellenlänge von 630 Nanometer. Im Gegensatz, Der Durchmesser eines Apfels beträgt ungefähr 8 Zentimeter, was ist ungefähr 130,000 mal größer als die Wellenlänge von rotem Licht.

Deshalb, rotes Licht prallt definitiv geometrisch von einem Apfel ab.

Da weißes Licht aus allen sichtbaren Farben besteht, Wenn weißes Licht auf ein Objekt scheint, das viel größer als die Wellenlänge des Lichts ist, werden die verschiedenen Farben alle im gleichen Winkel reflektiert.

Dies führt zu zwei Effekten, wenn ein großes Objekt von weißem Licht beleuchtet wird: 1) Das Objekt hat die gleiche Farbe, egal in welchem ​​Winkel es betrachtet wird, und 2) Die Gesamtfarbe des Objekts wird weitgehend davon bestimmt, welche Farben absorbiert werden und welche nicht.

Zum Beispiel, Ein Ahornblatt ist viel größer als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts und bewirkt somit eine geometrische Streuung des Lichts.

Ein gesundes Ahornblatt nimmt Rot auf, Orange, Gelb, Blau, und violettes Licht aus der vollen Ausbreitung der Farben, die im einfallenden weißen Sonnenlicht vorhanden sind.

Deshalb, Das Blatt reflektiert nur grünes Licht zurück.

Wir sehen das Blatt als grün, da dies die einzige Lichtfarbe ist, die unsere Augen erreicht.

Außerdem, Das Blatt sieht aus allen Blickwinkeln grün aus.

Da die Farbe eines großen Objekts meist durch sein Absorptionsspektrum bestimmt wird, Dies ist normalerweise für alle Objekte aus demselben Material konstant, Die Farbe eines großen Objekts ist für alle Objekte derselben Klasse gleich.

Zum Beispiel, Alle gesunden Blätter einer Eiche sind grün.

Weil die Farbe über alle Betrachtungswinkel und über alle Objekte in einer Klasse hinweg konstant ist, wenn optische Streuung am Werk ist, Menschen neigen dazu, Farbe als angeborene Eigenschaft eines Objekts zu betrachten, Das ist eine hilfreiche, aber ungenaue Vereinfachung.

Im Gegensatz zur geometrischen Streuung, Rayleigh-Streuung beinhaltet die Streuung von Licht von Objekten, die viel kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind.

Wenn Licht von einem solchen Objekt gestreut wird, Das Licht wirkt nicht wie ein Marmor, der auf einen Punkt auf der Oberfläche des Objekts trifft und von diesem abprallt.

Lieber, Das Licht wirkt wie ein vibrierendes gleichmäßiges elektrisches Feld, das das Objekt vollständig umfasst.

Als Ergebnis, Das Licht streut bis zu einem gewissen Grad in alle Richtungen.

Außerdem, Die Lichtmenge, die in eine bestimmte Richtung gestreut wird, hängt von der Farbe des Lichts und nicht von der Oberflächengeometrie des Objekts ab.

Dies führt bei einem kleinen Objekt zu zwei Effekten (kleiner als ungefähr 100 Nanometer) wird durch weißes Licht beleuchtet: 1) Das Objekt hat je nach Betrachtungswinkel eine andere Farbe, und 2) Die Farbe des Objekts wird nicht durch die Form oder die Oberflächenmaterialeigenschaften des Objekts bestimmt.

Was ist das Farbmuster, das durch Rayleigh-Streuung erzeugt wird?? Ein Objekt mit Rayleigh-Streuung streut meistens blaue und violette Farben seitwärts, rot verlassen, Orange, Gelb, Grün, und reduzierte Mengen an Blau und Violett, um weiter in Vorwärtsrichtung zu reisen.

Da kleine Objekte nicht sehr viel Licht streuen, und da Menschen keine kleinen Lichtmengen sehen können, Es braucht eine große Sammlung kleiner Objekte, damit der Mensch das durch Rayleigh-Streuung erzeugte Licht sehen kann.

Außerdem, Die Objekte müssen ziemlich verteilt sein, damit sie wie unabhängige Objekte wirken.

Wenn eine Ansammlung kleiner Objekte näher beieinander liegt als die Wellenlänge des Lichts, Sie werden sich nur wie ein riesiges Objekt verhalten.

So, Wo finden wir eine große Sammlung von nanoskaligen Objekten, die etwas verteilt sind?? In der Atmosphäre und in Flüssigkeiten suspendiert.

Wenn Sie an kleine Objekte denken, die in der Atmosphäre verteilt sind, Sie denken wahrscheinlich an Staubpartikel, Verschmutzungen, Regentropfen, Nebeltröpfchen, und die kleinen Tröpfchen flüssigen Wassers, aus denen Wolken bestehen.

Es stellt sich heraus, dass im Vergleich zur Wellenlänge des sichtbaren Lichts, Alle diese Objekte sind viel zu groß, um an der Rayleigh-Streuung teilzunehmen.

Stattdessen, Diese Objekte erzeugen meist geometrische Streuung, was dazu neigt, alle Farben gleichmäßig in alle Richtungen zu streuen.

Aus diesem Grund, Staub, Verschmutzung, Regen, Nebel, und Wolken neigen dazu, weiß zu sein, oder Variationen von Weiß wie Grau oder Braun.

Die Objekte am Himmel, die klein genug sind, um Rayleigh-Streuung zu zeigen, sind die Luftmoleküle selbst, Das sind meistens Stickstoffmoleküle (N2) und Sauerstoffmoleküle (O2).

Jedes Luftmolekül streut die blauen und violetten Farben am stärksten in Seitenrichtung und lässt die anderen Farben in Vorwärtsrichtung weiterlaufen.

Deshalb ist der Tageshimmel blau (Der Tageshimmel sieht aus mehreren Gründen nicht violett aus, Das wichtigste ist, dass menschliche Augen die Farbe Violett nicht sehr gut sehen).

Gegen Sonnenuntergang, Es gibt so viel Luft zwischen der Sonne und dem Betrachter, dass die blauen Farben bereits in andere Teile der Erde gestreut wurden, meistens bleiben die roten und orange Farben.

Milch ist meistens eine Ansammlung winziger proteinbeschichteter Ölklumpen, die in Wasser suspendiert sind.

Diese Blobs sind klein genug, um Rayleigh-Streuung zu erzeugen. Deshalb, indem man Licht durch ein Glas Milch scheint, Sie können die gleichen Farbeffekte wie am Himmel erzielen.

jedoch, Normale Milch enthält eine so hohe Konzentration dieser Ölkleckse, dass jeder Lichtstrahl viele Male streut, bevor er aus der Tasse austritt.

Jede Reihe von Mehrfachstreuungsereignissen neigt dazu, die Farbeffekte der Rayleigh-Streuung zu randomisieren und zu mitteln.

Als Ergebnis, Eine Tasse Milch in regelmäßiger Konzentration sieht nur weiß aus.

Um die Farbeffekte zu sehen, Sie müssen die Milch verdünnen. Dadurch breiten sich die Ölklumpen so weit aus, dass die Lichtstrahlen nur einmal streuen.

Nehmen Sie eine klare Glasschale mit einer glatten Oberfläche und füllen Sie sie fast bis zum Rand mit Wasser.

Nächster, Geben Sie jeweils einen Tropfen Milch in die Tasse. Nach jedem Tropfen hinzufügen, Mischen Sie alles zusammen und schauen Sie sich eine helle Glühbirne durch die Tasse an.

Fügen Sie die Milchtropfen so lange hinzu, bis die Glühbirne in der Tasse rot oder orange erscheint.

Presto! Sie haben einen Sonnenuntergang in einer Tasse. Um den Effekt zu verstärken, Tun Sie dies nachts, wenn alle Lichter ausgeschaltet sind, mit Ausnahme der einen Glühbirne, die Sie durch die Tasse betrachten.

Nächster, Der Tageshimmel sieht aus mehreren Gründen nicht violett aus. Der Tageshimmel sieht aus mehreren Gründen nicht violett aus. Presto! Der Tageshimmel sieht aus mehreren Gründen nicht violett aus.

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