Pourquoi l'eau est-elle claire et la neige blanche ? Notes de cours pour le club « Neige, glace et leurs propriétés »
Chacun de nous a réfléchi au moins une fois dans sa vie à la raison pour laquelle la neige est blanche, et non noire, bleue, rouge ou autre. Le plus souvent, la question « pourquoi est blanche neige » est posée par les enfants à leurs parents, mais même tous les adultes ne connaissent pas la réponse à cette question.
Pour comprendre pourquoi la neige est exactement de cette couleur, il faut d'abord définir la notion de couleur en général. Qu’est-ce que la couleur d’un point de vue physique ?
Nous sommes entourés de rayonnements électromagnétiques, également appelés ondes électromagnétiques.. Ces vagues sont partout, mais la plupart Ces ondes sont invisibles à l'œil humain.
La partie visible du rayonnement électromagnétique est perçue sous forme de couleur. D'un point de vue scientifique, toute couleur est une onde de rayonnement électromagnétique qui est perçue par la vision humaine et convertie en une sensation de couleur.
Pour nous, la principale source de rayonnement électromagnétique est le Soleil. Les rayons solaires, c'est-à-dire les ondes, contiennent tout le spectre du rayonnement visible, c'est-à-dire les sept couleurs de base- rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet.
Les couleurs du spectre visible fusionnent pour former le blanc.
Quelques articles absorber complètement les ondes lumineuses- nous les voyons noir, d'autres articles laisser passer les rayons du soleil, c'est-à-dire qu'ils sont transparent. C'est du verre, de l'eau ou de la glace.
Avez-vous déjà lu des contes de fées sur l'eau vive et morte ? Ensuite, vous serez intéressé de savoir à quoi ressemble réellement leur utilisation et bien plus encore !
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La plupart des objets de notre monde absorbent une partie des rayons et en réfléchissent une partie. Par exemple, vous pouvez prendre une feuille ordinaire d’un arbre vert.
Quoi feuille verte nous dit que du spectre visible rayonnement solaire il reflète des rayons de lumière verte, et c'est tout absorbe le reste.
Une orange absorbe tous les rayons sauf l'orange, un coquelicot rouge absorbe tout sauf le rouge, et ainsi de suite.
On peut dire ce qui suit à propos de la neige : elle reflète tous les rayons du spectre visible, nous la voyons donc blanche, c'est-à-dire la façon dont la lumière du Soleil nous apparaît.
Pourquoi la neige est-elle blanche et non transparente ? ^
Et un peu plus de science. Quelqu'un demandera pourquoi la neige est encore blanche et non transparente. La neige est essentiellement de l’eau, mais dans un état d’agrégation différent.
L'eau est un liquide, la glace est un solide et la neige est une substance meuble constituée de cristaux de glace individuels. L'eau et la glace sont transparentes.
Mais en toute honnêteté, il convient de noter que dans la nature, il n'existe pas de corps absolument transparents, comme il n'y a pas de corps absolument noirs et absolument blancs. Même le verre n’est pas complètement transparent.
Quoi qu'il en soit, l'eau ou la glace ont une surface plus ou moins lisse, ce qui affecte le passage de la lumière solaire à travers elle.
Traversant l'épaisseur glace lisse, les rayons ne sont pas absorbés et pratiquement pas réfractés, la plupart d'entre eux sont transmis et une plus petite partie est réfléchie par la surface.
La neige a des propriétés très différentes de la glace, il est lâche et pas du tout lisse.
Pour étudier plus en détail les propriétés de la neige, il suffit de regarder un flocon de neige. Chaque flocon de neige est unique et possède son propre motif.
Mais ce que tous les flocons de neige ont en commun, c'est qu'ils ne sont pas lisses, mais sont constitués de nombreuses faces, c'est-à-dire de minuscules surfaces situées à un angle les unes par rapport aux autres.
Une masse de neige est constituée de nombreux flocons de neige attachés les uns aux autres. Tombant sur la surface enneigée, soleil réfracté et réfléchi à plusieurs reprises par les bords des flocons de neige.
En fin de compte, la majeure partie du rayonnement visible du soleil est réfléchie par la neige. De plus, comme déjà mentionné, les rayons de tout le spectre visible sont réfléchis, c'est pourquoi nous voyons la neige blanche.
La neige peut être comparée au verre pilé ou aux diamants. Si nous imaginons une énorme dispersion de diamants, alors il nous semblera également blanc et étincelant.
Peut-être que tout le monde a remarqué qu'en hiver, sous la lumière du soleil, la surface de la neige scintille et scintille de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel.
Ainsi, c’est la lumière solaire incidente qui est réfractée et se divise en couleurs spectrales individuelles. C'est pourquoi nous voyons des étincelles multicolores sur la neige blanche.
Savez-vous à quoi il équivaut et pourquoi il diffère du point d’ébullition de l’eau douce ?
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Lorsque la neige fond, un type particulier d’eau se forme : l’eau de fonte. Comment l'obtenir à la maison, à quel point il est sain et comment l'utiliser, lisez ici :
, c'est très intéressant !
Quand on pense à l’hiver, on imagine toujours une couverture blanche comme neige qui enveloppe tout autour, mais on pense rarement à la raison pour laquelle elle est blanche.
À des températures inférieures à zéro, les gouttelettes d’eau présentes dans l’atmosphère gèlent et se transforment en glace, tombant au sol sous forme de neige. La glace est de l’eau à l’état solide et est elle-même transparente. Alors pourquoi la neige est-elle blanche ?
Les flocons de neige n'ont pas non plus de couleur, mais si vous les regardez à la loupe, vous remarquerez qu'ils ressemblent à des cristaux, rappelant un hexagone régulier avec des bords dans leur forme. Lors d’une chute de neige, ce sont les bords des flocons de neige qui réfléchissent les rayons lumineux qui donnent à la neige la couleur blanche à laquelle nous sommes habitués.
Au sol, la couverture neigeuse est un amas de flocons de neige situés très proches les uns des autres de manière chaotique. Ensemble, ils réfléchissent la lumière avec plus de force, de sorte que même la nuit, lorsque la surface n'est pas éclairée par le soleil, nous voyons la neige blanche. La source des rayons lumineux la nuit est la lune, les étoiles et les lanternes.
Cependant, la raison de la « blancheur » de la couverture neigeuse réside non seulement dans la capacité des bords des cristaux de glace à réfléchir la lumière qui tombe sur eux, mais aussi dans la propreté de leur surface. Le fait est qu’aucun flocon de neige ne peut être parfaitement transparent. Dans l’atmosphère, les gouttelettes d’eau se mélangent à diverses particules (poussières, émissions industrielles et autres polluants) capables d’absorber les rayons lumineux non réfléchis.
Pourquoi la neige brille-t-elle ?
Dans ce cas, la loi bien connue s'applique : l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion. Des milliards de microcristaux, en forme d'hexagone régulier, absorbent les rayons du soleil, les réfractent puis les réfléchissent dans différentes directions et sous différents angles, comme des « lapins ensoleillés ». C'est pourquoi nous voyons comment les flocons de neige scintillent et scintillent au soleil.
Pourquoi les flocons de neige craquent-ils et grincent-ils sous les pieds ?
En marchant dans la neige, vous pouvez souvent entendre des craquements ou des grincements sous vos pieds. Ce son est produit parce que les cristaux des flocons de neige se frottent les uns contre les autres sous l'effet d'une pression mécanique et se brisent. Cependant, ce phénomène ne peut pas toujours être observé, mais seulement à une certaine température de l'air.
Le fait est que la neige ne grince qu'à des températures de 2 à 20 degrés en dessous de zéro, et dans différentes plages de température, les craquements et les craquements sont accompagnés d'un son particulier. Cela s'explique par le fait qu'en cas de fortes gelées, les cristaux de flocons de neige deviennent plus denses et plus résistants, et à des températures de 0 ° C et plus, la couverture neigeuse perd de sa force et commence à fondre.
En fait, même le bris d’un petit flocon de neige s’accompagne de sons. Mais ce son est si faible que les organes auditifs humains ne le perçoivent tout simplement pas. À mesure que des milliards de flocons de neige se brisent, le son devient beaucoup plus fort et une personne entend clairement le crépitement caractéristique de la neige.
Olga Tchertova
Notes de cours pour le club « Neige, glace et leurs propriétés »
Sur cours"Jeune écologiste" avec des enfants groupe senior Nous continuons à expérimenter. Cette fois, nous étudions expérimentalement propriétés de la neige et de la glace.
CIBLE: Se faire une idée de neige, la glace et eux propriétés.
Initier les enfants au physique propriétés de la neige et de la glace.
TÂCHES:
Pédagogique. Aidez les enfants à comprendre pourquoi lorsque la température change neige et la glace change leur propriétés.
Consolider les connaissances sur propriétés de la neige et de la glace.
Apprenez aux enfants à analyser et à tirer des conclusions par l'expérimentation.
Du développement. Développer la réflexion, la capacité d’exprimer ses pensées de manière cohérente et l’intérêt pour les phénomènes naturels hivernaux.
Pédagogique. Inspirez la joie des découvertes acquises grâce à l’expérimentation.
Travaux préliminaires: Observation neige, en regardant les flocons de neige, les caractéristiques neige: sec (humide, meuble (dense, froid, profond, pétillant, friable, jouant avec neige, expériences, lecture de l'histoire « Le premier neige »E. Trutneva.
Matériels et équipements: assiettes jetables pour neige(sur chaque table il y a une assiette creuse et plate, neige, des loupes selon le nombre d'enfants, une demi-pomme coupée sur une serviette, une cuillère jetable, trois récipients d'eau, cercles de différentes couleurs, modèles visuels de flocons de neige et de banquise avec la désignation propriétés de la neige et de la glace, serviettes et serviette.
Les gars, de quelle période de l'année cela parle-t-il ? devinette:
De la neige sur les champs,
De la glace sur les rivières
Le blizzard marche -
Quand est-ce que cela arrive ? (Hiver)
Et les énigmes suivantes parlent des phénomènes nature inanimée hiver. Devinez-les.
Il est moelleux, argenté,
Mais ne le touche pas avec ta main,
Cela deviendra un peu propre,
Comment l’attraper dans la paume de la main ? (neige)
Transparent comme du verre
Vous ne pouvez pas le mettre dans la fenêtre. (Glace)
L'étoile a tourné
Il y en a un peu dans l'air
Assis et fondu
Sur ma paume. (Flocon de neige)
L'enseignant attire l'attention des enfants sur les flocons de neige artificiels. Sont-ils réels ? Quand et où peut-on voir de vrais flocons de neige ?
Écoutez à quel point l'écrivain parle des flocons de neige.
V. Arkhangelski. (Les enfants apprennent comment se forment les flocons de neige).
Ce qui se produit neige? Il s'avère que la neige varie. Par temps très froid, il est croustillant et s'effrite. Mais s’il fait un peu plus chaud dehors et qu’il y a un léger gel, alors la neige deviendra collante, et ensuite nous pourrons sculpter une femme des neiges, construire une forteresse de neige et jouer aux boules de neige.
Et quand est-ce que ça arrive neige et glace(Réponses).
Une fois neige et la glace n'apparaît qu'en hiver, alors elles sont probablement quelque peu similaires les unes aux autres. Comment pensez-vous? (Réponses). Aujourd'hui, nous allons mener des expériences et découvrir en quoi elles se ressemblent. neige et la glace et en quoi elles diffèrent.
L'expérience est une action pratique avec des objets pour les reconnaître propriétés.
J'ai appelé hier neige et de la glace et je l'ai mis dans des assiettes, mais je me demande ce qui lui est arrivé ? Je propose d'aller au laboratoire des neiges, mais l'entrée n'est pas facile (en passant par l'arc, les enfants répondent à la question « Où habite un flocon de neige ? »)
Maintenant, nous sommes des chercheurs scientifiques, nous allons découvrir ce qu'ils sont la neige et la glace et quelles sont leurs propriétés. Et notre assistant sera un appareil de recherche spécial. Trouvez-le sur vos bureaux, comment s'appelle cet appareil ? (loupe). Qu'est-ce qu'une loupe ? (loupe).
Les gars, qu'est-il arrivé à neige? (fondu) Pourquoi?
Moyens, neige et la glace se forment à partir de l'eau sous l'influence du gel et fondent sous l'effet de la chaleur.
(un flocon de neige avec l'image 1 est attaché au tableau propriétés, une goutte est dessinée sur un flocon de neige eau: la neige fond sous la chaleur).
Regardons de plus près le fondu neige. Que vois-tu ? (l'eau est sale). Les gars, j'ai vu que certains enfants mangeaient neige. Font-ils la bonne chose ? Lequel neige au toucher? (froid). Est-il possible de manger neige? (Non, neige froid et peut être sale).
Expérience n°1. "Définition des couleurs".
Comparons: de quelle couleur est l'eau, neige et glace(Blanc comme neige, l'eau et la glace sont incolores) Quoi d'autre est blanc ? (attache 2 flocon de neige: neige blanc - au centre du flocon de neige il y a du coton, de la glace incolore).
Quelle couleur neige? (blanc)
De quelle couleur est la glace ? (incolore)
Expérience n°2. "Définition de la transparence".
Faisons une expérience. Sous vos assiettes se trouvent formes géométriques, nomme-les (cercles). De quelle couleur sont-ils ? Placez un cercle sur une assiette vide, nous le mettrons dessus neige, abaissez l'autre dans l'eau, mettez le troisième cercle sous la glace. Où le cercle est-il visible et où ne l'est-il pas ? Pourquoi? (3 sont attachés au tableau flocon de neige: neige opaque - un œil fermé est dessiné, glace transparente - un œil ouvert).
Expérience n°3. "Détection d'odeur".
Les gars, comment savez-vous odeur de neige et de glace? (besoin de sentir). Sentons d'abord la pomme, quelle pomme ? (parfumé, parfumé). Et maintenant neige(oui il n'y a pas d'odeur de neige) (ci-joint 4 flocon de neige: neige et la glace n'a pas d'odeur - un nez est dessiné sur le flocon de neige).
Essayons de le coller bâton de neige, ce qui s'est passé? Est-il possible d'enfoncer un bâton dans la glace ? On peut conclure que neige poudreuse, et la glace est dure.
Prends-en une poignée neige et verse-la. Comment peux-tu l'appeler propriété de la neige? (Lâche). Et la glace ? je "accidentellement" J'ai laissé tomber la glace, que lui est-il arrivé ? (il est fêlé, il est fragile).
Éducation physique:
La neige duveteuse continue de voler, (lever les mains et descendre lentement)
Et le blizzard hurle toujours.
Combien il y a de la neige, (montrer les congères)
Tous les chemins ont disparu !
Nous dégagerons les chemins (imiter les actions)
Et allons jouer dans la neige. (marche)
La neige est blanche aujourd'hui, blanc, (lever les mains de haut en bas)
Il fait clair tout autour.
Nous mettrons des mitaines (mettre des gants)
et nous mettrons des gants, (portez chaque doigt)
Nous habillerons chaque doigt,
Vous garderez nos manteaux de fourrure au chaud.
Bien joué! Vous m'avez montré tellement d'expériences, et maintenant je veux vous montrer, asseyez-vous plus confortablement. Regarder: J'ai trois pots. On verse de l'eau dans un (l'enfant est invité à vérifier la température de l'eau, (froid). Nous allons verser de l’eau tiède dans le second, mais comment obtenir de l’eau tiède, quel type d’eau devons-nous verser ? d'abord: chaud ou froid, pourquoi ? (froid, puis chaud). Je verserai chaud dans le troisième pot. je vais le mettre dans trois pots de la neige en même temps. Où la neige a fondu plus vite, et où est-il plus lent ? (plus l'eau est chaude, plus elle fond vite neige, taux de fusion neige dépend de la température de l'eau).
Les gars, rappelons-nous maintenant quoi propriétés de la neige et de la glace? (à la fin de chaque expérience, des flocons de neige avec propriétés de la neige et de la glace). L'attention des enfants est attirée sur le fait que neige et la glace est de l'eau gelée.
Rassemblons maintenant tout ce que nous avons appris sur neige et glace.
Blanc comme neige, opaque, lâche, fluide, se transforme en eau sous l'influence de la chaleur.
Et la glace est incolore, transparente, dure, cassante et sous l'influence de la chaleur elle se transforme en eau.
Et maintenant que nous t'avons rencontré propriétés de la neige, essayons de découper nous-mêmes les flocons de neige et voyons quel genre de flocons de neige nous obtenons. (Les enfants découpent des flocons de neige).
En résumé cours: Qu'avons-nous appris aujourd'hui sur neige, il est temps de rentrer. Avez-vous aimé notre classe? De quoi vous souvenez-vous le plus ?
Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi la neige est blanche ? Après tout, lorsque la neige fond, elle se transforme en eau et l’eau est claire. Pourquoi la neige est-elle blanche ?
Un peu de couleur
Différentes choses ont des couleurs différentes. La lumière visible du Soleil ou de toute autre source lumineuse se compose de plusieurs longueurs d’onde. Nos yeux perçoivent différentes longueurs d'onde comme différentes couleurs.
Différents objets ont des couleurs différentes car les particules individuelles (molécules et atomes) qui composent l'objet ont des fréquences de vibration différentes.
Lorsque la lumière interagit avec un objet, les longueurs d'onde que l'objet réfléchit ou absorbe déterminent la couleur que nos yeux perçoivent. Lorsqu'un objet reflète toutes les longueurs d'onde de la lumière du Soleil qui se trouvent dans le spectre visible, l'objet apparaît blanc.
Lorsque nous voyons un camion de pompiers, il est rouge parce que la peinture qui le recouvre reflète certaines longueurs d'onde dans la région rouge du spectre visible et absorbe d'autres longueurs d'onde.
Si l'on regarde l'eau, elle est transparente. Cela signifie que les longueurs d’onde de la lumière la traversent plutôt que d’être réfléchies dans vos yeux.
Si vous regardez un flocon de neige individuel, il est également presque transparent. Mais lorsque nous voyons de la neige, c'est-à-dire une grande concentration de flocons de neige, alors toute la lumière est réfléchie et ne les traverse pas. Et nous voyons la neige en blanc.
Le facteur clé ici est la manière dont la lumière interagit avec la masse de flocons de neige complexes et l’air qui composent la neige. Les flocons de neige ont des formes complexes et variées. Lorsque la lumière frappe un flocon de neige (cristal de glace), elle rencontre un virage et frappe un autre cristal de glace, puis un autre, et ainsi de suite. Le processus se poursuit jusqu'à ce que la lumière se reflète sur la neige plutôt que de la traverser directement jusqu'au sol.
S'il y a de la saleté dans la neige, alors une partie des vagues sera absorbée et nous verrons cette saleté. Mais si la neige est fraîche, la plupart des ondes lumineuses finiront par être réfléchies et nous verrons de la neige blanche comme neige.
Vous avez peut-être remarqué que parfois la neige peut aussi avoir une teinte bleutée ou bleue. La neige est blanche lorsque la lumière n’est réfléchie qu’un petit nombre de fois par les cristaux de glace sans pénétrer très profondément dans la neige. Si nous regardons un petit tas de neige, elle sera blanche car presque toute la lumière visible est réfléchie.
La situation est différente pour la lumière qui n’est pas réfléchie mais pénètre dans la neige. Lorsque cette lumière pénètre dans la neige, les cristaux de glace diffusent une grande quantité de lumière. Plus la lumière pénètre profondément, plus la diffusion se produit.
Nous voyons la lumière provenant des couches supérieures (jusqu'à environ 1 cm), tandis que dans les couches inférieures, la lumière est diffusée et absorbée. Pour la lumière qui pénètre plus profondément, les longueurs d’onde les plus longues qui existent à l’extrémité rouge du spectre lumineux sont absorbées, laissant les longueurs d’onde plus courtes à l’extrémité bleue du spectre qui sont réfléchies pour que nous puissions les voir.
On peut dire que la lumière bleue se propage plus facilement à travers la glace. Il est important de comprendre ici que la sélection spectrale est associée à l'absorption, et non à la réflexion, comme on le pense parfois.
DANS dans ce cas on peut parler de la neige comme d'un filtre qui laisse ou ne laisse pas passer différentes couleurs. Si nous avons une couche de neige d’un centimètre, alors toute la lumière la traverse. S'il fait un mètre ou plus, seule la lumière bleue le traversera (s'y diffusera). Une analogie peut être faite avec une tasse de café. Lorsque nous le versons pour la première fois, il fait clair ; plus il y en a, plus il devient sombre.
La neige rend l'hiver blanc, elle semble cacher l'obscurité et la saleté de l'automne, c'est pourquoi elle apporte tant de joie. Les enfants l'aiment particulièrement. Pour eux, la neige est l’un des principaux plaisirs hivernaux. Les enfants en font des forts et des bonhommes de neige, y skient et font de la luge, ou s'y vautrent simplement pendant des heures sans aucun but apparent. Il n’est pas étonnant qu’il arrive un moment où les enfants commencent à demander à leurs parents pourquoi la neige est blanche.
La nature de la lumière et son rôle
Pour répondre à cette question de manière complète et claire, les adultes doivent avoir certaines connaissances sur la lumière, la perception des couleurs et la neige. Mais nous devons commencer par la lumière visible. Tout ce qui nous entoure est imprégné d’ondes électromagnétiques, mais les gens ne peuvent en voir qu’une infime partie. La partie visible du spectre est constituée d'ondes d'une longueur de 550 à 630 nanomètres.
Tout ce qui se situe en dehors de ce spectre étroit reste invisible à l’œil humain. Certes, les ondes peuvent être ressenties par d'autres sens, par exemple, le rayonnement ultraviolet n'est pas visible, mais il réchauffe la peau et peut même la brûler si vous restez longtemps sur une plage ensoleillée.
Vision - cadeau inestimable nature, grâce auquel les gens ont la possibilité de créer une image stable de l'existence et de comprendre le monde. Or, sans lumière, la vision humaine devient un outil inutile. Il est facile de montrer cela à votre enfant en entrant dans une pièce sans fenêtre, par exemple une salle de bain. Pendant que la lumière est allumée, les objets environnants sont visibles, leurs couleurs se distinguent. Mais dès que la lumière s'éteint, la pièce plonge dans une obscurité impénétrable, toutes les choses et toutes les couleurs cessent d'exister pour la vision jusqu'à ce qu'elles soient à nouveau éclairées par le soleil, un feu vivant ou une ampoule électrique.