Во­прос о при­чи­не раз­лич­ной окрас­ки тел за­ни­мал ум че­ло­ве­ка уже давно. Боль­шое зна­че­ние в по­ни­ма­нии этого во­про­са имели ра­бо­ты Нью­то­на (на­чав­ши­е­ся около 1666 г.) по раз­ло­же­нию бе­ло­го света в спектр (см. рис.).

Свет от фо­на­ря осве­ща­ет узкое пря­мо­уголь­ное от­вер­стие S (щель). При по­мо­щи линзы L изоб­ра­же­ние щели по­лу­ча­ет­ся на экра­не MN в виде уз­ко­го бе­ло­го пря­мо­уголь­ни­ка S'. По­ме­стив на пути лучей приз­му Р, об­на­ру­жим, что изоб­ра­же­ние щели сме­стит­ся и пре­вра­тит­ся в окра­шен­ную по­лос­ку, пе­ре­хо­ды цве­тов в ко­то­рой от крас­но­го к фи­о­ле­то­во­му по­доб­ны на­блю­да­е­мым в ра­ду­ге. Это ра­дуж­ное изоб­ра­же­ние Нью­тон на­звал спек­тром.

В таб­ли­це при­ве­де­ны в ка­че­стве при­ме­ра зна­че­ния по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния в за­ви­си­мо­сти от длины волны для двух сор­тов стек­ла и воды.

Цвет окру­жа­ю­щих нас пред­ме­тов может быть раз­лич­ным бла­го­да­ря тому, что све­то­вые волны раз­ной длины в луче бе­ло­го цвета рас­се­и­ва­ют­ся, по­гло­ща­ют­ся и про­пус­ка­ют­ся пред­ме­та­ми по-раз­но­му. Доля све­то­во­го по­то­ка, участ­ву­ю­щая в каж­дом из этих про­цес­сов, опре­де­ля­ет­ся с по­мо­щью со­от­вет­ству­ю­щих ко­эф­фи­ци­ен­тов: от­ра­же­ния ρ, про­пус­ка­ния и по­гло­ще­ния α.

Если, на­при­мер, у ка­ко­го-либо тела для крас­но­го света ко­эф­фи­ци­ент про­пус­ка­ния велик, ко­эф­фи­ци­ент от­ра­же­ния мал, а для зелёного  — на­о­бо­рот, то это тело будет ка­зать­ся крас­ным в про­хо­дя­щем свете и зелёным в отражённом. Та­ки­ми свой­ства­ми об­ла­да­ет, на­при­мер, хло­ро­филл  — ве­ще­ство, со­дер­жа­ще­е­ся в ли­стьях рас­те­ний и обу­слов­ли­ва­ю­щее их цвет. Рас­твор (вы­тяж­ка) хло­ро­фил­ла в спир­ту ока­зы­ва­ет­ся на про­свет крас­ным, а на от­ра­же­ние  — зелёным.

Для очень бе­ло­го не­про­зрач­но­го тела ко­эф­фи­ци­ент от­ра­же­ния бли­зок к еди­ни­це для всех длин волн, а ко­эф­фи­ци­ен­ты по­гло­ще­ния и про­пус­ка­ния очень малы. Про­зрач­ное стек­ло имеет малые ко­эф­фи­ци­ен­ты от­ра­же­ния и по­гло­ще­ния, а ко­эф­фи­ци­ент про­пус­ка­ния близ­кий к еди­ни­це для всех длин волн.

Раз­ли­чие в зна­че­ни­ях ко­эф­фи­ци­ен­тов и ρ и их за­ви­си­мость от цвета (длины волны) па­да­ю­ще­го света обу­слов­ли­ва­ют чрез­вы­чай­ное раз­но­об­ра­зие в цве­тах и от­тен­ках раз­лич­ных тел.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ков за­ви­сит от их тем­пе­ра­ту­ры. Для ко­ли­че­ствен­ной ха­рак­те­ри­сти­ки этой за­ви­си­мо­сти вво­дит­ся тем­пе­ра­тур­ный ко­эф­фи­ци­ент со­про­тив­ле­ния α. Если при тем­пе­ра­ту­ре t₀  =  0 °С со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка равно r₀, а при тем­пе­ра­ту­ре t равно r_t, то спра­вед­ли­во со­от­но­ше­ние

В таб­ли­це при­ве­де­ны зна­че­ния тем­пе­ра­тур­но­го ко­эф­фи­ци­ен­та со­про­тив­ле­ния для не­ко­то­рых ме­тал­лов и спла­вов.

В про­стей­шем виде тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния пред­став­ля­ет собой на­мо­тан­ную на слю­дя­ную пла­стин­ку тон­кую про­во­ло­ку, со­про­тив­ле­ние ко­то­рой при раз­лич­ных тем­пе­ра­ту­рах хо­ро­шо из­вест­но (см. ри­су­нок).

Тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния по­ме­ща­ют внутрь тела, тем­пе­ра­ту­ру ко­то­ро­го же­ла­ют из­ме­рить (на­при­мер, в печь), а концы об­мот­ки вклю­ча­ют в цепь элек­три­че­ско­го тока. Из­ме­ряя со­про­тив­ле­ние об­мот­ки, можно опре­де­лить тем­пе­ра­ту­ру. Такие тер­мо­мет­ры при­ме­ня­ют для очень вы­со­ких и очень низ­ких тем­пе­ра­тур, при ко­то­рых ртут­ные или спир­то­вые тер­мо­мет­ры не­при­ме­ни­мы.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 14 и 15.

Со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ков за­ви­сит от их тем­пе­ра­ту­ры. Для ко­ли­че­ствен­ной ха­рак­те­ри­сти­ки этой за­ви­си­мо­сти вво­дит­ся тем­пе­ра­тур­ный ко­эф­фи­ци­ент со­про­тив­ле­ния α. Если при тем­пе­ра­ту­ре t₀  =  0 °С со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ка равно r₀, а при тем­пе­ра­ту­ре t равно r_t, то спра­вед­ли­во со­от­но­ше­ние

В таб­ли­це при­ве­де­ны зна­че­ния тем­пе­ра­тур­но­го ко­эф­фи­ци­ен­та со­про­тив­ле­ния для не­ко­то­рых ме­тал­лов и спла­вов.

В про­стей­шем виде тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния пред­став­ля­ет собой на­мо­тан­ную на слю­дя­ную пла­стин­ку тон­кую про­во­ло­ку, со­про­тив­ле­ние ко­то­рой при раз­лич­ных тем­пе­ра­ту­рах хо­ро­шо из­вест­но (см. ри­су­нок).

Тер­мо­метр со­про­тив­ле­ния по­ме­ща­ют внутрь тела, тем­пе­ра­ту­ру ко­то­ро­го же­ла­ют из­ме­рить (на­при­мер, в печь), а концы об­мот­ки вклю­ча­ют в цепь элек­три­че­ско­го тока. Из­ме­ряя со­про­тив­ле­ние об­мот­ки, можно опре­де­лить тем­пе­ра­ту­ру. Такие тер­мо­мет­ры при­ме­ня­ют для очень вы­со­ких и очень низ­ких тем­пе­ра­тур, при ко­то­рых ртут­ные или спир­то­вые тер­мо­мет­ры не­при­ме­ни­мы.

Зву­ко­вые волны при­ня­то под­раз­де­лять на диа­па­зон слы­ши­мых че­ло­ве­ком волн, а также ин­фра­звук, уль­тра­звук и звук сверх­вы­со­кой ча­сто­ты (или ги­пер­звук) (см. диа­грам­му).

Диа­па­зон из­да­ва­е­мых и слы­ши­мых зву­ков у раз­ных жи­вот­ных может силь­но от­ли­чать­ся от диа­па­зо­на зву­ко­вых волн, вос­при­ни­ма­е­мых че­ло­ве­ком.

В 1938 г. аме­ри­кан­ские ис­сле­до­ва­те­ли Г. Пирс и Д. Гриф­фин, при­ме­нив спе­ци­аль­ную ап­па­ра­ту­ру, уста­но­ви­ли, что во время полёта мышь из­лу­ча­ет ко­рот­кие сиг­на­лы на ча­сто­те около 8 · 10⁴ Гц, а затем вос­при­ни­ма­ет сиг­на­лы, ко­то­рые при­хо­дят к ней от бли­жай­ших пре­пят­ствий и от про­ле­та­ю­щих вб­ли­зи на­се­ко­мых. Гриф­фин на­звал спо­соб ори­ен­ти­ров­ки ле­ту­чих мышей эхо­ло­ка­ци­ей.

Из­вест­но, что для успеш­ной эхо­ло­ка­ции ли­ней­ные раз­ме­ры объ­ек­та долж­ны быть боль­ше или, по край­ней мере, по­ряд­ка длины волны звука. Чем мень­ше длина волны из­лу­че­ния, тем более мел­ки­ми могут быть объ­ек­ты, ко­то­рые не­об­хо­ди­мо опо­знать при по­мо­щи эхо-сиг­на­лов.

Ле­ту­чие мыши – об­ла­да­те­ли весь­ма со­вер­шен­ных при­род­ных зву­ко­вых ра­да­ров, или, иначе го­во­ря, при­род­ных со­на­ров. Устрой­ство со­на­ров раз­лич­но у раз­ных видов ле­ту­чих мышей. На­при­мер, ост­ро­ухая ноч­ни­ца (как, впро­чем, и мно­гие дру­гие виды мышей) из­лу­ча­ет зву­ко­вые волны через рот, а боль­шой под­ко­во­нос через нозд­ри, ко­то­рые у него окру­же­ны ко­жи­сты­ми вы­ро­ста­ми на­по­до­бие ру­по­ров. Сиг­на­лы, по­сы­ла­е­мые ле­ту­чей мышью в по­ле­те, имеют ха­рак­тер очень ко­рот­ких им­пуль­сов – свое­об­раз­ных щелч­ков. Дли­тель­ность каж­до­го та­ко­го щелч­ка (1–5) · 10^–3 с, еже­се­кунд­но мышь про­из­во­дит около де­ся­ти таких щелч­ков. Отражённые от объ­ек­та волны ле­ту­чая мышь вос­при­ни­ма­ет ушами, име­ю­щи­ми срав­ни­тель­но боль­шие раз­ме­ры.

Теп­ло­об­мен тела че­ло­ве­ка с окру­жа­ю­щей сре­дой может осу­ществ­лять­ся, путём всех трёх видов теп­ло­пе­ре­да­чи (теп­ло­про­вод­но­сти, кон­век­ции и из­лу­че­ния), а также за счёт ис­па­ре­ния воды с по­верх­но­сти тела.

Пе­ре­нос тепла в слу­чае теп­ло­про­вод­но­сти прямо про­пор­ци­о­на­лен раз­но­сти тем­пе­ра­ту­ры тела и тем­пе­ра­ту­ры окру­жа­ю­щей среды. Чем боль­ше раз­ность тем­пе­ра­тур, тем ин­тен­сив­нее про­ис­хо­дит теп­ло­от­да­ча энер­гии живым ор­га­низ­мом в окру­жа­ю­щую среду. Кроме того, боль­шое зна­че­ние имеет ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти окру­жа­ю­щей среды. Из­вест­но, что ко­эф­фи­ци­ент теп­ло­про­вод­но­сти для воды (при 20 °C) равен 2,1 кДж/(ч·м·°С), а для су­хо­го воз­ду­ха – при­мер­но 0,08 кДж/(ч·м·°С). По­это­му для че­ло­ве­ка теп­ло­про­вод­ность через воз­дух со­став­ля­ет очень не­зна­чи­тель­ную ве­ли­чи­ну.

Теп­ло­от­да­ча из­лу­че­ни­ем для че­ло­ве­ка в со­сто­я­нии покоя со­став­ля­ет 43–50% всей по­те­ри тепла. Из­лу­че­ние че­ло­ве­че­ско­го тела ха­рак­те­ри­зу­ет­ся дли­ной волны от 5 до 40 мкм с мак­си­маль­ной дли­ной волны в 9 мкм.

Ис­па­ре­ние поз­во­ля­ет охла­ждать тело даже в том слу­чае, когда тем­пе­ра­ту­ра окру­жа­ю­щей среды выше, чем тем­пе­ра­ту­ра тела. При низ­кой тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха кон­вен­ция и из­лу­че­ние с по­верх­но­сти тела че­ло­ве­ка со­став­ля­ют около 90% общей су­точ­ной теп­ло­от­да­чи, а ис­па­ре­ние при ды­ха­нии – 9–10%. При тем­пе­ра­ту­ре 18–20 °C теп­ло­от­да­ча за счёт кон­вен­ции и из­лу­че­ния умень­ша­ет­ся, а за счёт ис­па­ре­ния уве­ли­чи­ва­ет­ся до 25–27%.

При тем­пе­ра­ту­ре воз­ду­ха 34–35 °C ис­па­ре­ние пота ста­но­вит­ся един­ствен­ным путём, с по­мо­щью ко­то­ро­го ор­га­низм осво­бож­да­ет­ся от из­бы­точ­но­го тепла. На каж­дый литр ис­па­рив­ше­го­ся пота кожа те­ря­ет ко­ли­че­ство теп­ло­ты, рав­ное 2400 кДж, она ста­но­вит­ся хо­лод­нее, охла­жда­ет­ся и про­те­ка­ю­щая через неё кровь.

Если при тем­пе­ра­ту­ре окру­жа­ю­щей среды 37–39 °C по­те­ря воды с потом со­став­ля­ет около 300 г/ч, то при тем­пе­ра­ту­ре 42 °C и более она по­вы­ша­ет­ся до 1–2 кг/ч. Ис­па­ре­ние эф­фек­тив­но толь­ко тогда, когда воз­дух сухой и по­движ­ный. Если воз­дух влаж­ный и не­по­движ­ный, ис­па­ре­ние про­ис­хо­дит очень мед­лен­но. Вот по­че­му осо­бен­но тя­же­ло пе­ре­но­сит­ся жара во влаж­ных суб­тро­пи­ках.

Самый про­стой и наи­бо­лее эф­фек­тив­ный спо­соб охла­жде­ния ор­га­низ­ма путём ис­па­ре­ния (при не­вы­со­кой фи­зи­че­ской ак­тив­но­сти) – уси­ле­ние ды­ха­ния. Ведь лёгкие ра­бо­та­ют ещё и в ка­че­стве хо­ло­диль­ни­ка. Вы­ды­ха­е­мый воз­дух все­гда имеет сто­про­цент­ную влаж­ность, а на ис­па­ре­ние воды с гро­мад­ной по­верх­но­сти лёгких ухо­дит боль­шое ко­ли­че­ство из­бы­точ­но­го тепла. Имен­но так охла­жда­ют свой ор­га­низм мно­гие жи­вот­ные.