Факультет

Студентам

Посетителям

Закон Архимеда и лучи-невидимки

Убран богатый урожай картофеля. Свезли его в колхозное хранилище или на заводскую площадку.

Но картофель картофелю рознь. Надо еще узнать качество выращенных клубней. Сколько в них содержится крахмала? Ведь без этого на заводе нельзя рассчитать, какое количество патоки или спирта должно получиться. Здоров ли картофель? Нет ли клубней, пораженных фитофторой или другими болезнями? Это также очень важно знать, чтобы решить, как хранить урожай; сколько времени картофель может лежать.

Разумеется, на месте сбора всё сразу не узнаешь. Содержание витамина С можно узнать только в хорошо оборудованной химической лаборатории. А вот содержание Крахмала или зараженность клубней болезнями можно определить быстро с помощью различных способов. Некоторые из них очень стары: история их исчисляется столетиями; другие — недавно открыты в лабораториях ученых и впервые применяются в практической жизни.

Как, например, определяется содержание в клубнях крахмала? Знаете, кто первым помог в этом деле? Архимед — греческий мудрец, который жил более двух тысяч лет назад в городе Сиракузах на острове Сицилия. Это он, знаменитый математик и физик древности, первый определил приближенное значение числа «пи», ныне известное каждому школьнику. Архимеду принадлежит и честь открытия физического закона, носящего его имя.

Этот закон гласит следующее: если какой-нибудь предмет погружен в жидкость, то на него действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим предметом жидкости. Отсюда следует, что предмет теряет в своем весе ровно столько, сколько весит вытесненная им жидкость.

Какое это имеет отношение к картофелю? Самое прямое. Картофель состоит из двух основных веществ — воды и крахмала. Остальные вещества—белки, соли и прочие — содержатся в столь незначительном количестве, что их можно в расчет не принимать. Удельный вес воды, как известно, не меняется. При обычных условиях он равен единице. Известен также и удельный вес крахмала. Он немногим больше 0,3. Теперь решайте сами: если клубни картофеля содержат больше воды, то удельный вес их будет больше. И наоборот: меньше в клубне воды и больше крахмала, — удельный вес его становится меньше. Ученые составили специальную таблицу, в которой для каждого удельного веса картофеля указана его крахмалистость. Значит, чтобы узнать, сколько крахмала в картофеле, остается только определить его удельный вес. А это, пользуясь законом Архимеда, очень легко узнать. Вот и сделаны для этой цели специальные картофельные весы. С помощью этих весов сначала взвешивают определенную порцию картофеля на воздухе, а затем определяют ее вес в воде.

По разности веса узнают удельный вес, а далее находят в таблице содержание крахмала в клубнях. Просто и быстро! Как видите, через двадцать два столетия продолжает нам помогать великий физик древности!

Но если закону Архимеда исполнилось более двух тысяч лет, то способу, о котором мы сейчас будем говорить, нет еще и двадцати лет. Речь идет о распознавании болезней картофеля с помощью люминесцентного анализа.

Но прежде чем рассказать об этой способе, нам придется сделать небольшую экскурсию в область физики. Вы знаете, конечно, что если пропустить луч солнечного света сквозь стеклянную призму, то на противоположной стене мы увидим ярко окрашенный радужный прямоугольник. Сначала идет красная полоса, потом оранжевая, желтая, и завершается наш прямоугольник полосой фиолетового цвета. Это видимая часть солнечного спектра. А что делается по ту и другую сторону видимого спектра? Оказывается, здесь расположены еще две области невидимых лучей. За фиолетовой частью спектра находятся очень короткий ультрафиолетовые лучи. Это те самые лучи, которые летом на пляже создают на нашей коже «загар». Некоторые из них действуют губительно на микроорганизмы; их используют поэтому для обеззараживания воздуха, воды, продуктов. Ультрафиолетовые лучи обладают еще и другим интересным и удивительным свойством. Будучи сами невидимыми, они заставляют ярко светиться облучаемый предмет и тем самым делают видимыми некоторые скрытые от глаз явления. Это «холодное свечение» облученного предмета называется в науке люминесценцией. Вот это физическое явление и положено в основу люминесцентного анализа. Дело в том, что разные продукты после облучения их ультрафиолетовыми лучами светятся по-разному. Один сорт муки, например, дает свечение белого цвета, другой — розового, третий — голубого. Поэтому по цвету свечения можно определить, какого сорта мука, хотя ни по внешнему виду, ни даже химическим анализом это иногда не удается установить. То же самое и с картофелем. Здоровые клубни картофеля дают свечение какого-нибудь определенного цвета. Клубни сорта «камераз» покажут яркожелтое свечение; «лорх» светится сероватым цветом, а «ранняя роза» дает светло-коричневое свечение. Если картофель поражен какой-нибудь болезнью, это немедленно обнаруживается при облучении его ультрафиолетовыми лучами. Словно опытный врач, невидимки-лучи сразу узнают болезнь. Заболевание фитофторой в такой ранней и незначительной форме, какую глазом никак не заметить, в ультрафиолетовых лучах дает яркоголубое свечение. Чуть подмороженный картофель иногда не удается распознать, а при облучении он сразу выдает себя и светится белесоватым цветом.

Как же практически определяют состояние клубней? Самым простым прибором, применяемым для этой цели, является «люминоскоп», надеваемый на глаза. Это небольшая фанерная коробка, имеющая слева боковое отверстие, которое закрыто специальным черным стеклом — светофильтром. Через это стекло в прибор поступает солнечный свет, но светофильтр, словно оптический контролер, пропускает не все лучи солнца, а только ультрафиолетовые. Спереди в центре имеется открытая стенка, через которую рассматривается картофель. Для лучшего рассмотрения внутри прибора имеется подвижная лупа. Применяются и более сложные, переносные приборы с искусственными источниками ультрафиолетовых лучей. Вот, например, прибор «ЛЮМ-1»; он представляет собой небольшой чемодан, похожий на патефон. В этом чемодане помимо светофильтра имеется еще специальная ртутно-кварцевая лампа, излучающая ультрафиолетовые лучи. Лампы эти по внешнему виду очень похожи на всем теперь известные лампы «дневного света». Разница в том, что лампы «дневного света» испускают видимый свет, а для люминесценции нужны только невидимые, ультрафиолетовые лучи. Колба лампы или трубка делается из специального стекла, не пропускающего никаких лучей, кроме ультрафиолетовых. В ней заключено некоторое количество ртути. Когда лампа включается в электрическую сеть, в парах ртути происходят электрические разряды, и в результате возникает ультрафиолетовое излучение.

Люминесцентный анализ позволяет вовремя обнаружить начало заболеваний и принять необходимые меры для быстрейшей переработки больных клубней. Потери при этом совсем невелики, и урожай удается хорошо сохранить. Проверку качества клубней можно делать и в поле, и во время уборки, и на складе при хранении. Само исследование очень быстро и удобно. Ультрафиолетовые лучи находят себе самое разнообразное применение в биологии и в медицине, в технике и в военном деле. Оказывается, и в картофельном хозяйстве лучи-невидимки приносят нам также большую пользу.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: