Ja, du kan lage en solnedgang i en kopp melk.

Det samme oransje og røde fargemønsteret som du ser når solen går ned kan lages i melkekoppen din hvis du setter opp situasjonen riktig.

Fysikken som gjør koppen med melk oransje og rød er nøyaktig den samme fysikken som gjør himmelen ved solnedgang oransje og rød.

Lage solnedgang i en kopp melk

I denne forstand, du kan bokstavelig talt lage en solnedgang i koppen med melk. Du trenger ikke engang solen for å gjøre det. La oss først se på den grunnleggende fysikken, og så vil vi forstå hvordan vi lager en solnedgang i en kopp.

Disse bildene viser en solnedgang i en kopp melk og den blå himmelen i en kopp melk.

For å få disse bildene, alt du trenger er melk fortynnet til riktig mengde og en lys, hvit lyspære holdt nær melken.

Fargemønstrene i disse koppene er forårsaket av nøyaktig samme fysikk som forårsaker solnedganger og blå himmel.

Den oransje fargen sees når man ser direkte på lyspæren gjennom koppen og den blå fargen sees når man ser på siden av koppen i forhold til lyspæren.

Når lys spres fra en gjenstand som er mye større enn dens bølgelengde, lyset fungerer akkurat som en liten marmor.

Hvert av disse domenene kan ta år å mestre, de forskjellige lysfargene spretter alle av et stort objekt i samme vinkel.

Denne typen spredning kalles “geometrisk spredning”.

Det er den typen spredning vi er mest kjent med i hverdagen.

Rødt lys har en bølgelengde på 630 nanometer. I motsetning, diameteren til et eple er ca 8 centimeter, som handler om 130,000 ganger større enn bølgelengden til rødt lys.

Derfor, rødt lys spretter definitivt av et eple geometrisk.

Siden hvitt lys består av alle synlige farger, skinner hvitt lys på et objekt som er mye større enn bølgelengden til lyset, får de forskjellige fargene til å reflektere i samme vinkel.

Dette fører til to effekter når en stor gjenstand blir opplyst av hvitt lys: 1) objektet har samme farge uansett hvilken vinkel det sees på, og 2) den generelle fargen på objektet bestemmes i stor grad av hvilke farger som absorberes og ikke.

For eksempel, et lønneblad er mye større enn bølgelengden til synlig lys og får dermed lys til å spre seg geometrisk.

Et sunt lønneblad absorberer rødt, oransje, gul, blå, og fiolett lys fra hele spredningen av farger som er tilstede i det innfallende hvite sollys.

Derfor, bladet reflekterer bare tilbake grønt lys.

Vi ser bladet som grønt siden dette er den eneste lysfargen som når øynene våre.

Dessuten, bladet ser grønt ut fra alle synsvinkler.

Siden fargen på en stor gjenstand for det meste bestemmes av absorpsjonsspekteret, som typisk er konstant for alle gjenstander laget av samme materiale, fargen på et stort objekt er likt for alle objekter i samme klasse.

For eksempel, alle de sunne bladene på et eiketre er grønne.

Fordi fargen er konstant på tvers av alle synsvinkler og på tvers av alle objekter i en klasse når optisk spredning er på jobb, mennesker har en tendens til å tenke på farge som en medfødt egenskap til et objekt, som er en nyttig, men unøyaktig overforenkling.

I motsetning til geometrisk spredning, Rayleigh-spredning innebærer spredning av lys fra objekter som er mye mindre enn bølgelengden til lyset.

Når lys spres fra en slik gjenstand, lyset virker ikke som en klinkekule som slår og spretter av et punkt på overflaten av objektet.

Heller, lyset fungerer som et vibrerende ensartet elektrisk felt som fullstendig omslutter objektet.

Som et resultat, lyset spres i alle retninger til en viss grad.

Dessuten, mengden lys som spres i en bestemt retning avhenger av fargen på lyset og ikke av objektets overflategeometri.

Dette fører til to effekter når en liten gjenstand (mindre enn ca 100 nanometer) er opplyst av hvitt lys: 1) objektet har en annen farge avhengig av hvilken vinkel det ses fra, og 2) fargen på objektet er ikke bestemt av formen eller overflatematerialegenskapene til objektet.

Hva er fargemønsteret generert av Rayleigh-spredning? Et objekt som viser Rayleigh-spredning sprer for det meste blå og fiolette farger i sideretningen, forlater rødt, oransje, gul, grønn, og reduserte mengder blått og fiolett for å fortsette å reise fremover.

Siden små gjenstander ikke sprer veldig mye lys, og siden mennesker ikke kan se små mengder lys, det krever en stor samling av små gjenstander for at mennesker skal se lyset produsert av Rayleigh-spredning.

Dessuten, objektene må være ganske spredt slik at de fungerer som uavhengige objekter.

Hvis en samling av små gjenstander er nærmere hverandre enn lysets bølgelengde, de vil bare fungere som en gigantisk gjenstand.

Så, hvor kan vi finne en stor samling av objekter i nanoskala som er noe spredt? I atmosfæren og suspendert i væsker.

Når du tenker på små gjenstander spredt gjennom atmosfæren, du tenker sannsynligvis på støvpartikler, biter av forurensning, regndråper, dråper av tåke, og de små dråpene med flytende vann som utgjør skyene.

Det viser seg at sammenlignet med bølgelengden til synlig lys, alle disse objektene er altfor store til å delta i Rayleigh-spredning.

I stedet, disse objektene genererer for det meste geometrisk spredning, som har en tendens til å spre alle farger likt i alle retninger.

Av denne grunn, støv, forurensing, regn, tåke, og skyer har en tendens til å være hvite, eller varianter av hvitt som grått eller brunt.

Objektene på himmelen som er små nok til å vise Rayleigh-spredning, er selve luftmolekylene, som for det meste er nitrogenmolekyler (N2) og oksygenmolekyler (O2).

Hvert luftmolekyl sprer blå og fiolette farger mest i sideretningene og lar de andre fargene fortsette i foroverretningen.

Derfor er daghimmelen blå (daghimmelen ser ikke fiolett ut av flere grunner, den viktigste er at menneskelige øyne ikke ser fargen fiolett så godt).

Rundt solnedgang, det er så mye luft mellom sola og observatøren at blåfargene allerede er spredt til andre deler av jorden, forlater for det meste de røde og oransje fargene.

Melk er for det meste en samling av bittesmå proteinbelagte oljeklatter suspendert i vann.

Disse klattene er små nok til å generere Rayleigh-spredning. Derfor, ved å skinne lys gjennom et glass melk, du kan få de samme fargeeffektene som på himmelen.

derimot, vanlig melk har en så høy konsentrasjon av disse oljeklattene at hver lysstråle spres mange ganger før den går ut av koppen.

Hver serie med flere spredningshendelser har en tendens til å randomisere og snitte bort fargeeffektene av Rayleigh-spredning.

Som et resultat, en kopp melk i vanlig konsentrasjon ser bare hvit ut.

For å se fargeeffektene, du må fortynne melken. Dette vil føre til at oljeklattene sprer seg nok ut til at lysstrålene bare spres én gang.

Ta en klar glasskopp med en glatt overflate og fyll den nesten til toppen med vann.

Neste, tilsett melk i koppen en dråpe om gangen. Etter å ha tilsatt hver dråpe, bland alt sammen og se på en skarp lyspære gjennom koppen.

Fortsett å tilsette melkedråpene til lyspæren ser rød eller oransje ut når den ses gjennom koppen.

Presto! Du har en solnedgang i en kopp. For å øke effekten, gjør dette om natten med alle lysene slått av bortsett fra den ene lyspæren du ser på gjennom koppen.

Neste, plasser deg slik at du ser på siden av koppen i forhold til linjen som forbinder koppen og lyspæren. Du ser nå en blå farge. Presto! Du har daghimmelen i en kopp.

Kreditt:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2015/09/23/can-you-make-a-sunset-in-a-cup-of-milk/