Мир звуков так многообразен, богат, красив, разнообразен. Но всех нас мучает вопрос: «Откуда звуки возникают, что слух наш всюду услаждают?»….
Пора задуматься всерьез…. Об этом наш интернет урок по окружающему миру…
Звук
Звук — это упругие волны в среде (часто в воздухе), которые невидимы, но воспринимаемые человеческим ухом (волна воздействует на барабанную перепонку уха).
Когда колеблется предмет, который может быть твердым, например, струна или земная кора, газообразным, например, струя воздуха в духовых музыкальных инструментах или в свистке или жидким, например, волны на воде, воздух тоже колеблется. Так образуются звуковые волны, которые распространяются во все стороны.
Например, струна на гитаре в обычном состоянии не звучит, но стоит нам заставить ее совершать колебательные движения, как возникает звуковая волна.
Если создать вакуум, то будем ли мы различать звуки?
Вакуум — это пространство, свободное от вещества.
Роберт Бойль в 1660 году поместил часы в стеклянный сосуд. Откачав воздух, он не услышал звука. Опыт доказывает, что для распространения звука необходима среда. Поэтому в космосе звука не слышно: он не может распространяться в пустоте.
Звук может также распространятся в жидкой и твердой среде. Под водой хорошо слышны удары камней. А в тихую погоду можно шёпотом переговариваться через реку.
Звук плохо проходит через мягкие предметы: в них волны быстро затухают.
Положим часы на один конец деревянной доски. Приложив ухо к другому концу, можно ясно услышать тиканье часов.
Звуковая волна распространяется через дерево.
Однако опыт показывает, что не всякое колеблющееся тело является источником звука. Например, не издает звук грузик, подвешенный на нити. Дело в том, что человеческое ухо воспринимает не все волны, а только те, которые создают тела, колеблющиеся с частотой от 16Гц до 20000Гц. Такие волны называются звуковыми. Колебания с частотой меньше 16Гц называется инфразвуком. Колебания с частотой больше 20000Гц называются ультразвуком.
Звуковые волны распространяются не мгновенно, а с некоторой скоростью. Именно поэтому во время грозы мы сначала видим молнию, то есть свет (скорость света гораздо больше скорости звука), а затем доносится звук.
Скорость звука зависит от среды: в твердых телах и жидкостях скорость звука значительно больше, чем в воздухе.
Как мы слышим свой голос? И почему человеку его голос при воспроизведении записи с магнитофона кажется чужим?
Кости черепа тоже хорошо проводят звук. Разговаривая, мы слышим не только те звуки, которые слышат окружающие, но и низкочастотную составляющую звука голоса, которая дошла до вас через кости черепа. Однако слушая магнитофонную запись собственного голоса, мы слышите только то, что можно было записать, — звуки, проводником которых является воздух.
Что такое костная проводимость? Если кончиками пальцев заткнуть уши и начать разговаривать или жевать, то звуки, которые мы при этом слышим, преимущественно низкочастотные звуки, дошедшие до внутреннего уха благодаря костной проводимости. Колебания воздуха, возникающие в полости рта, передаются нижней челюсти и достигают внутреннего уха.
Если раковину морского моллюска приблизить к уху, то слышен звук, который напоминает отдаленный шум моря. Чем объясняется происхождение этого звука?
Окружающие звуки возбуждают внутри раковины резонансные колебания имеющегося там воздуха. Эти колебания и создают у человека, прислонившего к уху раковину, иллюзию звуков морского прибоя.
А знаете ли вы, что…
- Работавшие в подводных сооружениях подтверждают, что под водой отчетливо слышны береговые звуки, а рыбаки знают, что рыбы уплывают при малейшем подозрительном шуме на берегу.
- Медузы чувствуют шторм за 12 часов до начала, улавливая инфразвук от далекого циклона.
- Самое тихое место — «Мёртвая комната», размером 10,67 х 8,5 м в Лаборатории, США, является самой звукопоглощающей комнатой в мире, в которой исчезает 99,98% отражаемого звука.
Свет
Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение.
Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами.
Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете.
Но существует электромагнитные волны, которые мы видим. Свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом.
Свет — это поток особых колеблющихся частиц (значительно меньше атома), обладающих высокой энергией.
Свет в отличие от звука не нуждается в среде для распространения и свободно проходит космическое пространство. Скорость света настолько велика, что за 2 секунды луч успевает достичь Луны и, отразившись, вернуться на Землю.
Солнце, огонь или лампочку мы видим, потому что они излучают свет. Все остальные предметы мы видим, потому что они отражают свет Солнца или лампочки. Без источника света предметы становятся невидимыми в темноте.
Сразу скажу, что о понятие «свет» есть две научные гипотезы, которые возникли в конце XVII веке, корпускулярная и волновая.
Согласно корпускулярной теории, свет представляет собой поток мельчайших световых частиц (корпускул), которые летят с огромной скоростью.
Волновая теория рассматривала свет как волновой процесс, подобный механическим волнам.
Звуковые волны гораздо длиннее световых и поэтому гораздо легче огибают преграды. Стоя во дворе, мы не видим идущие по улице машин, загороженных от нас домом, но слышим их.
Одной из характеристик света является его цвет.
Первый шаг к разгадке цвета сделал Исаак Ньютон, когда он был еще юным выпускником Кембриджского университета. Проделав маленькое отверстие в оконной ставне, он подставил под пучок солнечного света треугольную стеклянную призму, и на противоположной стене заиграли все цвета радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Эту цветную полосу Ньютон назвал спектром. Спектр от латинского spectrum – видимое. Последовательность цветов в спектре помогает запомнить фраза «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан», в которой первые буквы слов совпадают с первыми буквами названий цветов. Где в природе можем увидеть этот спектр?…. Верно, это радуга.
Радуга возникает, когда солнечный свет испытывает преломление в капельках воды, медленно падающих в воздухе. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов, в результате чего белый свет разлагается в спектр. Нам кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение.
Итак, существуют отдельные электромагнитные волны.
Каждая из волн имеет свою длину. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д.
Наша способность различать цвета объясняется тем, что в сетчатке глаза человека находятся три типа клеток (колбочек), обладающих избирательной чувствительностью к электромагнитным волнам различной длины волны. Одни из них особо чувствительны к красному цвету, другие – к зелёному, а третьи – к синему цвету. В результате, наш глаз способен различать самые различные оттенки всех цветов.
Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.
Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет). Три разных волны и больше ничего, нет никакого разноцветного спектра и дополнительных цветов. Теперь направим прожектора так, чтобы их лучи частично перекрывали друг друга, как показано на рисунке.
Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета.
Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет. Черный цвет – это полное отсутствие света вообще. То есть там, где нет света — там мрак, там всё становится черным.
Цвета предметов зависят от того, электромагнитные волны какой длины волны они отражают. Например, кожура помидора отражает только свет с длиной волны, соответствующей красному цвету, а листья – только лучи зелёного цвета. Поэтому, если осветить помидор только синими лучами света, то он станет чёрным.
Вернёмся к данному рисунку, мы говорил на уроке о видимых волнах, а что же это за волны, которые мы не видим?
Например, волны немного длиннее красного света мы уже не видим. Их называют инфракрасными. Правда, мы ощущаем их тепловые лучи. От батареи отопления, от электроплиты. Когда конфорка работает в полный накал, то в тёмной кухне можно видеть её красное свечение.
Ещё длиннее инфракрасных лучей радиоволны, с помощью которых с телестудии или радиостанции передают передачи, которые могут смотреть и слышать люди, живущие на большом расстоянии от источника радиоволн.
Ещё более длинные волны способны проникать внутрь тела. Такие волны используют в микроволновках и медицинских приборах, которые позволяют прогревать внутренние органы пациента.
Ультрафиолетовые лучи имеют длину волны меньше, чем у фиолетового света. Мы их тоже не видим, но они ещё сильнее, чем свет спектра, влияют на загар кожи.
Ещё короче рентгеновские лучи. Их энергия так велика, что они просвечивают не очень плотные предметы. Их используют в рентгеновских аппаратах, на таможенном осмотре.
Наконец, самые короткие волны у радиоактивных излучений. Проникая в нас, они способны разрушать молекулы, из которых состоят клетки нашего организма. Вот почему попадать в зону повышенной радиоактивности очень опасно для здоровья.
А вам интересно как видят животные?
