Химия и Химики № 2 2016. Красный лазер и дым нитрата аммония. Red Laser and Smoke of Ammonium Nitrate

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Луч света практически невидим в оптически однородной среде [1], но если в среде содержатся дисперсные частицы, они рассеивают свет и делают луч видимым. В упомянутой статье [1] луч фонарика образовал конус Тиндаля в коллоидном растворе канифоли, ниже мы продемонстрируем аналогичный эффект для газообразной среды - воздуха, а вместо фонарика используем красный лазер (лазерная указка).

Закрепил лазерную указку над аквариумом так, чтобы луч падал на стенку и отражался в направлении дна. Пока аквариум пустой, при включенном лазере луч был невидим: светились только те точки, где луч падал на стекло (прямой луч и отраженный). Если наполнить аквариум дымом, луч лазера станет видимым, оставалось только решить, как получить дым. Для начала использовал сигарету, но оказалось, что она дает слишком слабый и нестабильный дым. Пришлось использовать две ватки: одну положил на дно аквариума, она была смочена 25% аммиаком, вторую ватку смочил концентрированной азотной кислотой, взял ее пинцетом и стал водить ваткой сверху. Аквариум заполнился дымом нитрата аммония, частично накрыл его крышкой (так, чтобы она удерживала дым, но не пересекала луч лазера). Луч лазера был прекрасно видим: и падающий в аквариум луч, и луч, отраженный вниз от серебряного зеркала (зеркало поставил сзади стенки аквариума). Дым клубился, в нем образовывались разреженные зоны - в этих зонах красный лазер переставал быть видимым. На темном фоне зоны с разреженным дымом выглядели черными.

Выглядело это красиво: мимо воли я вспомнил времена, когда не было лазерных указок, а даже простые лазеры были труднодоступной роскошью. Для опыта вместо лазера вполне подойдет луч фонарика, пущенный через узкое отверстие, но лучше использовать лазер, причем более мощный, чем обычная лазерная указка.

__________________________________________________
¹ Подробнее об этом можно прочитать в статье Tyndall Effect (Solution of Rosin in Ethanol was Added to Water) / Конус Тиндаля (раствор канифоли в этаноле добавили в воду) [ссылка]

Watch the video / Смотреть Видео (109 Мб, .avi )

После экспериментов по визуализации красного лазера с помощью дыма нитрата аммония [2], решил использовать трехгранную призму, а именно - преломление и отражение лазерного луча внутри призмы. В этот раз для получения дыма использовал не реакцию азотной кислоты с аммиаком, а сигарету. Проблема в том, что я некурящий: вскоре оказалось, что для получения достаточно густого табачного дыма необходимо втягивать дым в себя, а потом выдыхать его на лазер. Это было неприятно.

Положил призму на черный фон, направил лазер (лазерная указка) так, чтобы луч отражался от внутренней грани призмы и покидал ее под углом. Набрал в легкие и рот дыма и выдохнул на призму. На несколько секунд лазер стал видим, но дым быстро рассеялся. Так было и при следующих попытках: луч вспыхивал лишь на короткое время. Если призму не поместить в прозрачный сосуд, дым быстро рассеивался, и луч переставал быть видимым.

__________________________________________________
² Красный лазер и дым нитрата аммония. Red Laser and Smoke of Ammonium Nitrate [ссылка]

Watch the video / Смотреть Видео (71 Мб, .avi )

Поместил призму в прямоугольный стеклянный аквариум, который поставил на боковую грань. Лазерный луч входил в нее через отверстие, где должна быть крышка. Поместил в аквариум сигарету и закрыл его стеклянной крышкой так, чтобы луч не пересекал стекло. Дым образовался достаточно густым. В результате рассеяния частичками дыма луч лазера стал видимым, правда, в луче возникали темные зоны. Для наглядности изменял угол падения луча, в результате луч отражался от грани призмы в разные стороны.

Watch the video / Смотреть Видео (79 Мб, .avi )