Почему пена белая?

Людмила.
Очень рад Вашим замечаниям. И позвольте с Вами не согласиться.
Ну что ж. Начнем день Знаний.
Ваши представления о природе рассматриваемых явлений базируются на том, чему Вас учили в школе и, возможно, в институте. А с рядом представлений официальной физики я не могу согласиться - они просто-напросто противоречат здравому смыслу. Итак, по порядку.
1. Что есть свет? Электромагнитные колебания определенного диапазона частот. И световые фотоны - это Вам не шарики для пинг-понга. И ОТРАЖАТЬСЯ от твердых тел как шарики от стола или ракеток фотоны (читайте - электромагнитное излучение, ЭМИ) НЕ МОГУТ. {Кстати, совсем недавно промелькнула статья о том, что еще раз доказано отсутствие у фотонов массы покоя. Точнее, что кто-то за рубежом провел эксперимент, который опустил планку для возможной массы покоя фотона еще на несколько порядков. Этому абсолютно не рады сторонники идеи молекулярно-волнового дуализма. Если хотите, могу поисать ссылки.}
Оно - ЭМИ - может только на определенный угол менять направление - на стыке двух сред (преломление света) или поглощаться атомами или ионами атомов твердого тела. Если Вы не согласны с такой трактовкой, пожалуйста, объясните, каким это образом атомы или ионы зеркала умудряются разворачивать световые фотоны вплоть до противоположного направления (на 180 градусов?). То есть опишите, пожалуйста, как Вам видится процесс взаимодействия конкретного фотона с конкретным атомом. И каким это образом атом распознает, что попавший в его ладошки фотон, ну, допустим, именно 'зеленый', и его необходимо 'отразить', а если фотон 'голубой', то его надо 'поглотить'.
Констатирую, что Вы находитесь в плену навязанных Вам во время учебы весьма спорных и довольно неясных представлений.
Понятие "отражение света" возникло с тех времен, когда у людей не было никакого понятия о квантовой электромагнитной сущности света - именно вследствие аналогии с поведением шариков для тенниса, шаров для бильярда и т.п. Именно поэтому часть физиков так настойчиво хочет найти массу покоя у фотонов. Тогда они смогут спокойно объяснить процесс отражения света наглядной схемой из учебника по пинг-понгу. А так - нет, не получается.
Мое же видение механизма 'отражения света' таково. Допустим, на зеленый лист падает солнечный свет. При этом ВСЕ световые фотоны (и зеленые тоже) добросовестно поглощаются атомами и ионами поверностных слоев этого листа. При этом часть электронов этих атомов и ионов переходят на другие энергетические уровни, повышая тем самым температуру своих атомов и молекул. Далее атомы и ионы пытаются избавиться от лишней энергии - переводят электроны на прежние орбиты, следствием чего является излучение фотонов в окружающее их пространство - если вглубь твердого тела, это приводит к явлению, которое мы называем теплопроводностью, а если обратно в ту сторону, откуда пришло начальное ЭМИ - то отражением. При этом, в зависимости от химического состава твердого тела, вида кристаллизации и т.д. вторичное излучение имеет уже другой спектральный состав. Для зеленого листка - это в основном "зеленые" фотоны. При этом подавляющую массу вторично излучаемых фотонов мы попросту не видим - это инфракрасные фотоны, которые можно "увидеть" только с помощью специального инфракрасного оборудования. Или органов зрения некоторых животных.
Ваше объяснение, основанное на "молекулах атомарного газа", как было принято выражаться, "не катит" еще по некоторым причинам. Почему вдруг именно атомарного? То есть Вы разрешаете излучать световые фотоны только атомарным газам? За что же Вы так обижаете остальные вещества? Посмотрите на снимки Земли из космоса - атмосфера Земли со стороны, освещенной Солнцем, кажется голубой. Почему? Да потому что молекулы азота или кислорода - двухатомарные - перерабатывают таким же описанным мной выше способом солнечное излучение, выдавая в виде вторичного излучения преимущественно "голубые" фотоны. Точнее сказать, фотоны "голубой" частоты. А вольфрамовая нить лампочки - сугубо твердое тело - она что, света не излучает, когда по ней проходит электрический ток? А расплавленный металл в доменных печах? Свет могут излучать любые вещества в разных агрегатных состояниях ПРИ ОПРЕДЕЛЕННЫХ УСЛОВИЯХ.
Пример: 'зеленые' световые фотоны, вторично излучаемые листом зеленого цвета при его облучении солнечным светом ничем не отличаются от "зеленых" фотонов, излучаемых зелеными светодиодами на лицевых панелях вашего монитора и компьютера (светодиоды, я Вас уверяю, тоже не содержат в себе "молекулы атомарного газа"). Просто химический состав рабочего (излучающего) элемента светодиода позволяет проводить через него электрический ток, что вызывает изменение состояния электронов ионов этого рабочего элемента. И эти ионы постоянно стремятся вернуться в исходное состояние - избавляются от этой дополнительной энергии, испуская "зеленые" фотоны. Для зеленого листка такой способ подвода дополнительной энергии - электрический ток - не подходит. Но, облучая листок световыми фотонами, мы добиваемся подобного результата.
Кстати, моя идея состоит в том, что молекулы, атомы и ионы, если их температура отлична от 0 градусов по Кельвину, постоянно излучают фотоны. Правда, в основном такие, которые мы не видим, а чувствуем тепловыми рецепторами кожи. Чем выше температура, тем сильнее поток излучения.
Еще раз повторю свою идею - все элементарные частицы, скажем так, химического уровня (атомы, ионы, молекулы), постоянно обмениваются тепловой энергией в виде фотонов. Это, правда, противоречит одному из постулатов Бора, тому, что якобы в стационарных состояниях атом не излучает. Но, я думаю, Бор мне простит, тем более что пока никто так и не смог примирить его постулаты с классической физикой. А попытки продолжаются до сих пор - физики спиной чувствуют, что с этими постулатами что-то не так.
РЕЗЮМЕ. Для того чтобы что-либо увидеть, Вы должны поймать трубочками и колбочками своего глаза несколько фотонов. Ваше ЦПУ (мозг) даст команду этому девайсу (глазу, или /dev/eye, как говорят Линуксоиды) определить частоту колебаний, соответствующую каждому прошедшему сквозь зрачок фотону и, просчитав, в которую сторону в этот момент был направлен Ваш зрачок и в какую именно колбочку попал каждый фотон, создаст соответствующий образ предмета. В рассматриваемом примере - образ зеленого листа.
Мой взгляд на эти вещи, вероятно, теперь понятен
2. ЦИТИРУЮ: 'речь идет о том, как ведет себя свет в веществе. И здесь мы не рассматриваем взаимодействие кванта с отдельной молекулой'. С какой стати? Любое оптическое явление - это однозначно результат взаимодействия световых фотонов с отдельными молекулами. И изучать оптически явления следует только под данным ракурсом. Любой другой подход - чистая профанация. 'Иначе речь шла бы о процессе рассеяния света' - это еще почему? абсолютно не понял Вашей логики.
Судя по Вашим замечаниям, Вас прямо распирает от желания изобразить фотоны в виде шариков для настольного тенниса.
3. Как я понял, Вы также находитесь в плену ложный представлений, навязанных Вам официальной физикой с ее молекулярно-кинетической теорией.
По порядку. Никакого хаотического (теплового) движения собственно молекул газа в природе нет и никогда не было. Это сказка. И подтверждений тому - великое множество. В том числе и пример пара и тумана.
Если пар и туман - это мелкие капли жидкости, как Вы утверждаете, то как эти капли умудряются висеть в воздухе? На них что, это сила притяжения Земли не действует? Или закон Архимеда на днях отменили - я что-то ничего подобного не слышал. О том, что гайцам денег не хватает и теперь они будут брать по 500р за не пристегнутый ремень безопасности - слышал, а насчет Архимеда - нет.
Поясню. Плотность воды - около 1000 кг/м^3. Даже если предположить, что эти Ваши маленькие капли настолько малы, что не превышают сотни молекул, даже в этом случае плотность этих капель будет не менее 0,75 г/см^3 (750 кг/м^3). (Надеюсь, Вы в курсе, что плотность наружных слоев воды существенно меньше? А при таком размере капли можно считать, что все молекулы находятся в поверхностном слое.) А какова плотность воздуха? 1276 г/м^3. ГРАММ, а не КГ. Это у самой земли. То есть в 500-800 раз меньше. Если же посмотреть, какова плотность воздуха на высоте полета облаков: - разница становится вообще катастрофической - в тысячи и десятки тысяч раз. Или Вы предлагаете Архимеда с его законом - как говаривал мастер Безенчук - 'туды его, в качель. Разве ж Архимед кисть дает?'
Либо Вы полагаете, что якобы снизу по капле воды стукает больше молекул газа, чем сверху (так утверждают верующие в молекулярно-кинетическую теорию (МКТ)- ни капельки не задумываясь над тем, на чем зиждется эта вера - ведь это не подтверждается никакими расчетами). Эту мысль однажды высказал один из горе-ученых. Верующие в МКТ эту идею подхватили, так и не удосужившись проверить элементарными вычислениями.
Думается, что если бы г.Фейман, автор лекций своего имени по физике, и блестящий агитатор в пользу МКТ имел бы калькулятор, и попробовал бы математически подтвердить свои, извините за прямоту, пустословные теоретические разглагольствования о кинетической теории газов - см. гл. 39,40 Феймановских лекций по физике - он бы прослезился, и потратил бы все свое имущество на то, чтобы скупить весь тираж своих книг и потихоньку сжечь его.
Лозунг каждого уважающего себя физика-любителя в наши дни может быть только один - доверяй, но проверяй.
Поэтому предлагаю Вам посчитать, на сколько молекул газа больше должно стучать по капле воды снизу, чем сверху, чтобы капля сравнительно долго висела в воздухе - днями и неделями - как облака, например. И потом попробовать объяснить мне, другим читателям, а в первую очередь самой себе, почему это вдруг Вашу каплю воды молекулы газа дубасят исключительно снизу. После этого Вы сразу позабудете про свои "...

Поэтому предлагаю Вам посчитать, на сколько молекул газа больше должно стучать по капле воды снизу, чем сверху, чтобы капля сравнительно долго висела в воздухе - днями и неделями - как облака, например. И потом попробовать объяснить мне, другим читателям, а в первую очередь самой себе, почему это вдруг Вашу каплю воды молекулы газа дубасят исключительно снизу. После этого Вы сразу позабудете про свои "ну уж..." в мой адрес и про свои , извините, довольно наивные представления о тумане и паре.
Дело в том, что Вас сбивает с толку то, насколько быстро водяной пар умеет конденсироваться. То есть идете вы по туману, как ежик в известном мультике, и прямо видите, как на одежде или на теле появляются капли воды. Поэтому Вы и полагаете, что туман - это маленькие капли.
На самом деле и туман, и пар, и облака - это отдельные молекулы воды в ГАЗООБРАЗНОМ состоянии. И если Вы забудете про такую чушь, как молекулярно-кинетическая теория, и представите, что молекулы газа спокойно висят в пространстве, отталкиваясь друг от друга полями, создаваемыми внешними электронами, вспомните закон Авогадро, что при равном давлении и температуре и т.д:, а также то, что нагретая газообразная молекула н2о легче, чем молекула азота или кислорода, так как ее масса всего около 18 а.е. против 28 или 32 а.е. практически при одинаковом объеме, которое каждая молекула занимает в пространстве, то поймете, почему облака парят над землей.
Только вот тепло молекулы воды держать не умеют - хотя и солнечный свет не пропускают, практически весь поглощают (тень от облаков), но и не пропускают этот свет в середину облака - поэтому там и остывают молекулы быстрее. А как остынут, так и начинают кучковаться по двое да по трое - и все, приплыли, дождик пошел.
Надеюсь, примером с плотностью воды и воздуха вашу теорию насчет маленьких водяных шариков в воздухе я опроверг? А также примером Архимеда и довольно лихо поднимающегося вверх горячего пара из чайника?
Кстати, написал обо всем об этом пару статей - пока никто не решается опубликовать - ведь придется переписывать почти всю физику. А тут на сайте такие детские вопросы - типа, в физике все давным-давно известно: Как все же люди привыкли жить чужим умом и не включать свой.
(С) Дубровский П.И., 2007 г.
ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ВЫДВИНУТЫХ ИДЕЙ ССЫЛКА НА ИСТОЧНИК ОБЯЗАТЕЛЬНА

Извините, насчет голого теоретика - это Вы погорячились. Во-первых, я одетый. Во-вторых, про устройство и работу противотуманок знаю не по наслышке. Дело в том, что вы забываете одну вещь - важно не только осветить противотуманкой дорогу, но и увидеть эту дорогу своими глазами! А видим мы отраженный от асфальта свет противотуманок, который пробивиется от асфальта до наших глаз именно сквозь слой тумана! Даже в том случае, если туман не стелется по земле, а уже стал немного подниматься. Кстати, можете как-нибудь на заре понаблюдать за туманом и написать работу о величине слоя прозрачного воздуха под туманом в зависимости от... ну и так далее. Хотя эта Ваша идея о прозрачном слое не лишена смысла.
Скорее то, что противотуманки располагаются на небольшой высоте, определяется в основном тем, что в этом случае их свет пробивает несколько меньшую толщину тумана. Хотя эта Ваша идея о прозрачном слое не лишена смысла и я готов частично с ней согласиться.
"чтобы водитель видел освещённую дорогу сквозь не освещённый туман" - то есть Вы утверждаете, что если поднять противотуманки - ну, допустим, на высоту обычных фар, и начать освещать туман "сверху", водитель дороги не увидит?
Дело в том, что просто размещать их внизу рациональнее. Тем более что при правильной регулировке зона освещения становится "длиннее".

Но что именно я пытаюсь втолковать автору статьи Иванову - что, по его мнению, свет отражается и преломляется тончайшей пленкой пены до такой степени, что разворачивается на 180 градусов. Вот с этой трактовкой я категорически не согласен.

Насчет желтого цвета. Насколько я в курсе, тут действительно имеет место совокупность нескольких факторов - в том числе и то, что вода действительно поглощает меньше в желтой части ЭМ спектра.