Номер 5, страница 14 - гдз по физике 7 класс тесты Шабусов, Батурчик

5. Почему молекулы нельзя увидеть в школьный микроскоп?

а) Они очень быстро движутся.

б) Между ними очень большие промежутки.

в) Они очень маленькие.

г) Они непрозрачные.

д) Они прозрачные.

Основная причина, по которой невозможно увидеть молекулы в школьный световой микроскоп, заключается в его ограниченной разрешающей способности, которая, в свою очередь, определяется физическим явлением — дифракцией света. Разрешающая способность — это способность оптического прибора показывать раздельно два близко расположенных объекта.

Для любого оптического микроскопа существует предел разрешения, который невозможно преодолеть из-за волновой природы света. Минимальное расстояние, на котором можно различить две точки, примерно равно половине длины волны используемого света. Длина волны видимого света колеблется в диапазоне от 400 до 700 нанометров ($4 \cdot 10^{-7}$ м — $7 \cdot 10^{-7}$ м). Таким образом, даже самый мощный световой микроскоп не может различить объекты, размер которых меньше примерно 200 нанометров ($2 \cdot 10^{-7}$ м).

Размеры молекул значительно меньше этого предела. Например, размер молекулы воды составляет всего около 0.3 нанометра ($3 \cdot 10^{-10}$ м), а молекулы покрупнее, например, белки, имеют размеры в несколько десятков нанометров. Это в сотни и тысячи раз меньше, чем может разрешить световой микроскоп. Световая волна просто "огибает" такие маленькие объекты, не взаимодействуя с ними таким образом, чтобы можно было сформировать изображение.

Проанализируем предложенные варианты ответа:

а) Они очень быстро движутся.
Действительно, молекулы находятся в непрерывном тепловом движении. Однако это не главная причина. Даже если бы удалось остановить движение молекул (например, при сильном охлаждении), их всё равно нельзя было бы увидеть в световой микроскоп из-за их крошечного размера.

б) Между ними очень большие промежутки.
Это утверждение верно для газов, но не для жидкостей и твердых тел. Но даже если бы промежутки были видны, это бы означало, что мы можем видеть и сами молекулы, что невозможно. Таким образом, это не является основной причиной.

в) Они очень маленькие.
Это правильный ответ. Размер молекул находится далеко за пределами разрешающей способности светового микроскопа, которая ограничена длиной волны видимого света.

г) Они непрозрачные. и д) Они прозрачные.
Понятия "прозрачный" и "непрозрачный" описывают взаимодействие макроскопических веществ со светом. На уровне отдельной молекулы эти термины не совсем применимы в том же смысле и не являются причиной, по которой её нельзя увидеть. Основная проблема — это соотношение размера молекулы и длины волны света.

Таким образом, фундаментальным препятствием для наблюдения молекул в школьный микроскоп является их чрезвычайно малый размер.

Ответ: в) Они очень маленькие.