Как на опыте показать передачу энергии излучением?

Показать передачу энергии излучением проще всего на опытах, где между источником и «приёмником» нет контакта и не нужно движение воздуха, а эффект всё равно появляется. Ниже несколько рабочих демонстраций, которые реально сделать дома или в кабинете физики.

1) «Нагрев на расстоянии» лампой или солнцем (самый наглядный)

Идея: источник излучает электромагнитные волны (в том числе инфракрасные), приёмник поглощает их и нагревается. Никакого контакта нет — энергия дошла излучением.

Что нужно

• Настольная лампа накаливания / галогенная (они хорошо дают ИК) или солнечный свет.

• Два одинаковых предмета: например, две одинаковые металлические ложки/пластинки или две одинаковые банки с водой.

• Чёрная матовая краска/маркер/чёрная бумага и белая бумага/фольга.

• Два термометра (по возможности) или просто «на ощупь» (осторожно).

Ход опыта

1. Возьмите два одинаковых «приёмника». Один сделайте чёрным матовым (покрасьте/обклейте чёрной бумагой). Второй оставьте светлым или обклейте фольгой (блестящая поверхность хуже поглощает).

2. Поставьте их на одинаковом расстоянии от лампы (например, 20–30 см) или на солнце.

3. Подождите 2–5 минут.

4. Сравните температуру: чёрный нагреется заметно сильнее.

Почему это именно излучение

• Между лампой и предметом нет контакта → не теплопроводность.

• Если поставить предметы так, чтобы воздух не «дул» на один сильнее другого, то различие сохраняется → эффект не сводится к конвекции.

• Разница «чёрный/фольга» показывает роль поглощения излучения: энергия приходит волнами и превращается во внутреннюю энергию.

Усиление доказательства (по возможности):

• Поставьте прозрачную стеклянную пластинку между лампой и приёмником — нагрев останется (видимый свет проходит).

• Если есть теплоизоляционный экран с отражающей поверхностью (фольга) — нагрев заметно падает, потому что часть излучения отражается.

2) «Излучение проходит через вакуум» — мини-версия на идее термоса (демонстрационная логика)

Идея: в вакууме нет вещества, значит нет теплопроводности и конвекции, но излучение работает. Полноценный вакуум дома не сделать, но логика термоса — готовое подтверждение.

Как показать наглядно

1. Налейте в термос горячей воды и измерьте, как долго она остывает.

2. Объясните: у термоса двойные стенки и между ними разрежение, поэтому тепло почти не уходит через воздух (конвекция/теплопроводность подавлены), а чтобы уменьшить потери излучением, стенки делают зеркальными.

Это не «опыт с нуля», но это очень жизненное подтверждение именно роли излучения: если бы излучения не было, отражающие поверхности внутри термоса не имели бы смысла.

3) Вращающийся «радиометр» (если есть доступ) — эффект от излучения

Идея: устройство с лёгкими лопастями в колбе начинает вращаться при освещении. Это демонстрация влияния света (излучения) на систему.

Важно

У классического радиометра причина вращения сложнее, чем «давление света» в чистом виде (там играет роль разреженный газ и нагрев поверхностей). Но как демонстрация того, что свет переносит энергию и вызывает изменение состояния системы без контакта, он подходит.

4) «ИК-пульт и камера телефона» (про перенос энергии невидимым излучением)

Идея: пульт излучает инфракрасный свет (электромагнитные волны). Камера (часто фронтальная) может его частично видеть.

Ход

1. Наведите пульт на камеру телефона.

2. Нажимайте кнопки — на экране видно мигание «светодиода», хотя глазом оно почти не заметно.

Что это показывает
Это показывает сам факт излучения и передачи сигнала/энергии волнами. Нагрев тут малый, но можно связать с тем, что это тот же механизм переноса энергии, что и у теплового ИК-излучения (только мощности разные).

Как сделать демонстрацию максимально «чистой» (чтобы не спутали с конвекцией)

• Источник и приёмник держите на расстоянии, без потоков воздуха (не над батареей, не у открытого окна).

• Лучше использовать лампу накаливания/галогенную или солнце: ИК-компонента сильнее → нагрев заметнее.

• Сравнение чёрный vs фольга/белый — ключевой признак именно излучения.

• Можно поставить прозрачный экран (стекло) между источником и приёмником: контакт всё равно отсутствует, а нагрев остаётся.

Короткий вывод, который можно проговорить во время опыта

«Энергия передалась от лампы к предмету без контакта и без переноса вещества. Значит, это не теплопроводность и не конвекция. Предмет нагрелся потому, что поглотил электромагнитное излучение (в основном инфракрасное), то есть энергия была передана излучением.»