Dane INFORMACYJNe Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 1 im. Prymasa Tysiąclecia w Kaliszu ID grupy: 98/73mf2 Kompetencja: Matematyka, fizyka Temat projektowy: Barwy światła i ciał Semestr/rok szkolny: Semestr II 2010/2011

Czym jest światło? ŚWIATŁO to rodzaj promieniowania, jakiego źródłem może być wszystko, co świeci na przykład słońce lub lampa. Światło przechodzi przez szkło lub wodę, ale odbija się od przedmiotów nieprzezroczystych. Słońce, żarówki, ekran telewizora czy płomienie ogniska emitują własne światło. Większość przedmiotów nie posiada takich właściwości, a postrzegamy je dlatego, że odbijają światło, które trafia do naszych oczu. Światło jest falą.

O fali Wielkości charakteryzujące KAŻDĄ falę: - Amplituda (A) to największe wychylenie ciała drgającego z położenia równowagi. - Okresem (T) drgań nazywa się czas jednego pełnego drgania. Jego - jednostką jest sekunda. - Częstotliwością (f) nazywa się liczbę drgań w jednostce czasu. Jej jednostką jest herc. - Długość fali (λ) , inaczej przemieszczenie, odległość, na jaką rozchodzi się fala w czasie wykonywania jednego drgania cząsteczki. - Szybkość (v) rozchodzenia się fali jest zależna od rodzaju ośrodka, w którym rozchodzi się fala.

Przykłady Fal

Jak powstaje tęcza? Gdyby światło było tylko białe, widzielibyśmy nasz świat tylko w kolorach czarno-białych z odcieniami szarości. Białe światło nie jest czysto białe, lecz jest sumą nałożonych na siebie świateł o różnych kolorach. Aby rozszczepić światło na kolory używa się pryzmy. Jest to przezroczysty blok ze szkła lub tworzywa sztucznego, który posiada co najmniej dwie przeciwległe płaszczyzny. W chwili gdy fale świetlne przechodzą przez pryzmę ulegają załamaniu. Fale światła czerwonego załamują się najsłabiej, a fale fioletu najsilniej. W końcowym efekcie uzyskujemy rozszczepienie białego światła na światło kolorowe. W kropli deszczu następuje również załamanie światła podobnie jak w pryzmie, gdy jest tych kropel więcej otrzymujemy efekt tęczy.

Jak powstaje tęcza? Zdarza się czasem, że tęczy towarzyszy druga, tzw. Tęcza wtórna, znacznie słabsza od pierwszej i mająca odwróconą kolejność barw. Tęcza oglądana z samolotu przybiera postać pełnego okręgu. Tęcze można obserwować patrząc na spadające krople z fontanny lub węża do podlewania ogrodów. Należy się ustawić między Słońcem a fontanną, zwracając się przodem do fontanny.

Tęcza

Tęcza oglądana Z SAMOLOTU

Tęcza wtórna

Zdjęcie tęczy zrobione przez naszych uczniów

Zdjęcie tęczy wtórnej zrobione przez naszych uczniów

Rozszczepienie światła Mimo że od dawna znane były ludziom barwy tęczy, dopiero rozszczepienie światła przez pryzmat przybliżyło ich poznanie. Było to zasługą badań prowadzonych przez Izaaka Newtona, który w 1666 roku jako pierwszy odkrył, że światło słoneczne stanowi mieszaninę świateł o określonych barwach, a co więcej, że powstałe wiązki barwnych świateł występują w danych proporcjach i nie ulegają już dalszemu rozszczepieniu, np. przez drugi pryzmat. Wcześniej uważano, że samo rozszczepienie światła tworzy barwy, a nie, że oddziela barwy tworzące światło białe

Rozproszenie światła Rozproszenie światła – wzajemne oddziaływanie na siebie światła i materii prowadzące do zjawiska nieuporządkowanej częściowej zmiany kierunku rozchodzenia się światła obserwowanego jako świecenie ośrodka rozpraszającego.

Rozproszenie światła

Pochłanianie światła Pochłanianie światła – prawo Bouguera. Prawo dotyczące absorpcji światła w ośrodku materialnym. Natężenie światła przechodzącego przez warstwę substancji maleje wraz ze wzrostem grubości tej warstwy.

Pochłanianie światła

Pochłanianie światła

Źródła światła Źródła światła to przedmioty emitujące światło. Przedmioty, które widzimy, mogą same wysyłać światło lub odbijać światło padające na nie. Te, które same emitują światło nazywamy źródłami światła. Dla ludzi najważniejszym źródłem światła jest Słońce, bez którego nie istniałoby życie na Ziemi. Źródła światła dzielimy na naturalne oraz sztuczne.

Naturalne źródła światła Naturalne źródła światła to przedmioty stworzone przez naturę, które same wytwarzają światło np. - słońce i inne ciała niebieskie - czynne wulkany - piorun lub błyskawica - zorza polarna lub nawet organizmy żywe takie jak m.in. - świetliki - ryby głębinowe

Słońce

wulkan

błyskawica

ogień

Zorza polarna

świetlik

Sztuczne źródła światła Sztuczne źródła światła to przedmioty stworzone przez człowieka, które emitują światło np. - lampy - lasery - świece - łuk elektryczny - ognisko

Łuk elektryczny

ognisko

świeca

lampa

Laser

John tyndall John Tyndall - irlandzki filozof przyrody, badacz i odkrywca zjawisk fizycznych z zakresu m.in. magnetyzmu, chemii fizycznej i bakteriologii. Zjawisko nazwane jego nazwiskiem opisał w 1859r. Stworzył też metodę konserwacji żywności zwaną Tyndalizacją, niestety nie ma ona nic wspólnego ze zjawiskiem jakie opisał.

Efekt tyndalla To zjawisko fizyczne polegające na rozpraszaniu światła przez koloid z wytworzeniem charakterystycznego stożka świetlnego.

Jak powstaje efekt tyndalla? Jeżeli przez roztwór koloidalny przepuści się wiązkę światła, to wskutek uginania się promieni na cząstkach fazy rozproszonej (czyli substancji zawieszonej w danej cieczy, którą nazywamy fazą ciągłą), światło staje się widoczne w postaci tzw. stożka Tyndalla.

Jak powstaje efekt tyndalla? Intensywność (czyli stopień rozproszenia) tego zjawiska jest tym większa, im większa jest różnica między współczynnikiem załamania fazy rozproszonej i ośrodka dyspersyjnego. Zależy również od długości rozpraszanej fali świetlnej – silniej rozpraszane są krótsze, co stanowi przyczynę błękitnej barwy nieba.

Zastosowania Efektu Tyndalla Efekt Tyndalla pozwala na ocenę stężenia roztworu koloidalnego za pomocą nefelometru, przyrządu optycznego służącego do pomiaru natężenia światła rozproszonego przez zawiesiny w cieczach lub gazach. Umożliwia on oznaczenie stężenia zawiesiny w roztworze oraz rozmiarów i masy jej cząstek.

Zastosowania Efektu Tyndalla Efekt Tyndalla znalazł też wykorzystanie w konstrukcji ultramikroskopu, który ma duże zastosowanie w różnorodnych badaniach koloidów, np. liczenie cząsteczek, obserwacja ruchów Browna (chaotyczne ruchy cząstek w płynie, cieczy lub gazie, wywołane zderzeniami zawiesiny z cząsteczkami płynu) , pomiar szybkości koagulacji (proces polegający na łączeniu się cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty tworzące fazę ciągłą o nieregularnej strukturze) i inne.

Zastosowania Efektu Tyndalla

dyspersja Zależność współczynnika załamania światła od długości fali światła nazywana jest współczynnikiem dyspersji i jest parametrem określającym własności minerałów. Minerały o dużej dyspersji odpowiednio oszlifowane mienią się różnymi barwami w wyniku rozszczepiania światła białego.

dyspersja dyspersja w optyce – zależność współczynnika załamania ośrodka od częstotliwości fali świetlnej Jednym ze skutków dyspersji jest to, że wiązki światła o różnych barwach, padające na granicę ośrodków pod kątem, załamują się pod różnymi kątami. Efekt ten można zauważyć, gdy światło białe pada na pryzmat i ulega rozszczepieniu na barwy tęczy.

Pryzmat o dużej dyspersji

Pryzmat o małej dyspersji

Czym jest barwa? Barwa – wrażenie psychiczne wywoływane w mózgu zwierząt, gdy oko odbiera promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła. Główny wpływ na to wrażenie ma skład widmowy promieniowania świetlnego, w drugiej kolejności ilość energii świetlnej, jednak niebagatelny udział w odbiorze danej barwy ma również obecność innych barw w polu widzenia obserwatora, oraz jego cechy osobnicze, jak zdrowie, samopoczucie, nastrój, a nawet doświadczenie i wiedza w posługiwaniu się zmysłem wzroku.

Czym jest barwa? W szerszym znaczeniu barwa jest całościowym pojęciem dotyczącym odbioru opisywanych wrażeń, w węższym zaś jest jakościowym określeniem odbieranego światła zwanym walorem barwy (czyli porównaniem do najbliższej wrażeniowo barwy prostej), a wtórują temu pojęcia jasności barwy (czyli udziału ilości światła pochodzącego z danej barwy w stosunku do ogółu bieżących warunków oświetleniowych), oraz nasycenia barwy(czyli udziału achromatyczności w danej barwie).

Synteza addytywna

synteza subtraktywna

BARWA DŁUGOŚĆ FALI [NM] Barwy światła BARWA DŁUGOŚĆ FALI [NM] CZERWONA 630 - 780 POMARAŃCZOWA 590 - 630 ŻÓŁTA 560 - 590 ZIELONA 490 - 560 NIEBIESKA 440 - 490 FIOLETOWA 380 - 440

Nasze doświadczenie Podczas eksperymentów z barwami wzięliśmy nieużywaną wirownicę i zamontowaliśmy na niej tarczę barw. Odkryliśmy, że barwy podczas bardzo szybkiego ruchu zanikają, a powstaje jednolity kolor, z którego wzięły się wszystkie pozostałe – biały.

Koło barw podczas kręcenia się i w bezruchu Zdjęcia naszego autorstwa

ZDJĘCIA ZRODIONE PRZEZ NASZYCH UCZNIÓW

ŚWIATŁO ZIELONE

ŚWIATŁO FIOLETOWE

ŚWIATŁO NIEBIESKIE

Barwy ciał Barwa ciała zależy jakie długości fal z zakresu widzialnych dane ciało pochłania. Np. rośliny – zielone, ponieważ najintensywniej pochłaniają fale z zakresu czerwieni i fioletu, czyli z padającej wiązki światła białego zostaje pochłonięta część promieniowania, a to co się odbija i miesza widzimy jako barwę.

Barwy roślin wodnych Rośliny wodne posiadają różna barwy w zależności od tego, na jakiej głębokości żyją. Najbliżej lustra wody znajdują się rośliny posiadający zielony barwnik – zielenice. Niżej żyją rośliny o barwniku czerwonym i niebieskim – krasnorosty. Natomiast najniżej znajdują się brunatnice o barwniku brunatnym. Za to wszystko odpowiedzialne jest rozproszenie światła białego w wodzie.

Substancje barwiące Substancje barwiące – substancje nadające barwę innej substancji pozbawionej barwy (przezroczystej, białej lub szarej), lub też zmieniające barwę substancji posiadającej już jakąś barwę. Można je podzielić na pigmenty, laki i barwniki.

pigment Pigment – kryjąca substancja barwiąca. Drobno zmielona substancja stała, nierozpuszczalna i najczęściej nieprzezroczysta, zabarwiająca sobą powierzchnię pokrywanej substancji. Zazwyczaj są to rozdrobnione minerały.

lak Lak – barwnik wytrącony z roztworu do postaci stałej, który tym sposobem uzyskuje właściwości pigmentu. Laki są terminem stosowanym m.in. w przemyśle farbiarskim, a pośrednio również tam, gdzie są wykorzystywane, czyli w przemysłach: gumowym i tworzyw sztucznych, papierniczym, włókienniczym oraz poligraficznym.

barwnik Barwnik – jest substancją przepuszczającą światło i zabarwiającą sobą ośrodek, w którym jest rozpuszczona lub stopiona. Może również reagować z tym ośrodkiem. W odróżnieniu od pigmentów, wśród barwników występuje również wiele substancji organicznych.

Czym jest filtr fotograficzny? Filtr fotograficzny to płaska nasadka na obiektyw zmieniająca wygląd fotografowanego obrazu, nakładana najczęściej na przód obiektywu, a jeśli jest to niemożliwe, to na jego tył (np. w obiektywach lustrzanych). Filtry barwne wykorzystywane są w fotografii. Wyróżniamy różne rodzaje filtrów: - filtr polaryzacyjny - filtr połówkowy szary - filtr przepuszczający czerwień - filtr przepuszczający podczerwień.

Filtry fotograficzne

Filtr polaryzacyjny

Filtr połówkowy szary

Filtr przepuszczający czerwień

Filtr przepuszczający podczerwień

kameleon Kameleon to gromada gadów, która charakteryzuje się powolnym trybem życia, oczami, które mogą obracać się dookoła, długim językiem i przede wszystkim… Zmianą kolorów…

Jak zmienia barwy kameleon? I choć wiele jaszczurek ma zdolność zmiany barwy, te zyskały szczególną sławę. Choć przesadą są opowieści o ich gwałtownych zmianach kolorów, te w pewnym stopniu są one prawdziwe. Żyją one wśród drzew i krzewów, więc zwykle widywane są w odcieniach zieleni, a czasami z brązowymi plamami. Kiedy jakaś część ciała zasłania liść, to kameleon staje się jaśniejszy i przybiera barwę żółtawą lub kremową. Lecz kiedy zwierzę wróci do pełnego światła, plamy na jego ciele także z powrotem zmieniają barwę.

Jak zmienia barwę kameleon? Co ciekawe w nocy większość kameleonów blednie. Oprócz światła duży wpływ na zmianę odcienia ma temperatura. Dla przykładu: gdy jest ranek i temperatura nie jest wysoka, jaszczurka ciemnieje, po to, aby pobrać przez specjalne komórki (melanoformy) jak najwięcej promieniowania. Intensywność kolorów zależy także od tego, w jakim stopniu kameleon jest przestraszony, podniecony lub głodny.

Kameleon podczas zmiany barwy

Znaczenie kolorów Nasz nastrój bardzo często zależy od kolorów. Naukowcy zbadali nawet, że pewne nasze reakcje związane są z barwami, które nas otaczają. I tak w żółtym pokoju małe dziecko częściej płacze, a rodzice często się kłócą. Nawet w ludzkiej kulturze odcienie stanowią ich ważną część. W RPA czerwony to kolor żałoby, a biały to uniwersalny symbol pokoju i niewinności.

biały Kolor czystości. Przynosi spokój i poprawia samopoczucie. Uspokaja, więc jest dobrym lekarstwem na stres. Poza tym daje poczucie swobody i niezależności. Pomaga w dobrym i szybkim myśleniu, dodaje nowe pomysły.

żółty Kolor ciepła, kojarzy się nam głównie z gorącymi plażami i letnimi wspomnieniami. Wywołuje w nas radość i pobudza do życia. Jako najjaśniejszy kolor wstrzykuje nam więcej pewności siebie. Jednak, gdy jest go za dużo, może spowodować irytację, pogarsza samopoczucie.

różowy Pobudza organizm. Zjednuje sympatię, dzieci chętniej bawią się w obecności tego koloru.

pomarańczowy Radość i młodość w jednym. Sprzyja pogodnym myślom. Przywraca chęć do życia, powiększa motywację do działania, podnosi poczucie własnej wartości.

czerwony Pierwsze skojarzenie to miłość, romantyczne i wzruszające chwile we dwoje. Kolor żywy, widoczny i pobudzający. Symbolizuje ogień i ciepło. Przyciąga uwagę.

niebieski Niebo i ocean. Morze i deszcz… Lekki kolor, który dodaje spokoju, relaksu, a także pobudza do pracy. Niekiedy powoduje uczucie smutku i depresji.

zielony Odprężający, kolor wiosennych wzgórz. Wywołuje uczucie spokoju i bezpieczeństwa. Zieleń w naszym zachowaniu jest neutralna, gdyż nie pobudza ani negatywnych, ani pozytywnych reakcji. Skupia wzrok i wskazane jest, aby po długiej pracy przy komputerze zażyć trochę zieleni w parku lub lesie.

brązowy Kolor bezpieczny i ciepły. W dużej ilości może przygnębiać. Barwa, która naturalnie towarzyszy naszemu życiu codziennemu i roztacza atmosferę spokoju i harmonii.

czarny Działa wspierająco, inspirująco, ale także ochronnie. W naszej kulturze kolor żałoby, smutku i cierpienia. Przeciwdziała niepożądanym zmianom.

Wpływ barw na nasze samopoczucie Barwy wokół nas mają duży wpływ na nasze samopoczucie, sposób reakcji i nastrój. To właśnie odpowiednie kolory dodają nam siły, podnoszą naszą samoocenę, a nawet poprawiają humor. Barwy pobudzają lub wyciszają, dodają energii lub przygnębiają, inspirują, bądź rozpraszają. Dlatego należy odpowiednio dobierać barwy do malowania ścian w naszych pomieszczeniach, gdzie żyjemy.

Budowa oka

Budowa oka Siatkówka, naczyniówka i twardówka to trzy błony otaczające warstwowo gałkę oczną. Twardówka z przodu uwypukla się, tworząc rogówkę, która przepuszcza promienie świetlne w głąb oka. W naczyniówce znajdują się naczynia odżywiające oko. W niej również znajduje się melanina, pochłaniająca nadmiar światła. Naczyniówka przechodzi w tęczówkę, która otacza źrenicę. Źrenica zmienia swoją średnicę w zależności od natężenia światła.

Budowa oka Światło załamane przez rogówkę skupia soczewka. Zmiany jej kształtu przystosowują oko do wyraźnego widzenia przedmiotów oddalonych i bliskich. Siatkówka składa się z wielu milionów komórek, które są wrażliwe na światło i barwę. Te komórki nazywamy pręcikami i czopkami. Komórki te odbierają i wysyłają konkretne impulsy nerwowe do mózgu. Wtedy widzimy.

ciekawostka Obraz przedmiotu na siatkówce jest odwrócony "do góry nogami", co wynika z fizycznej budowy oka (soczewka odwraca obraz). W pierwszych dniach życia mózg człowieka uczy się widzieć prawidłowy obraz obracając go by w późniejszym życiu robić to automatycznie. Oznacza to, że niemowlę widzi świat "postawiony na głowie" i dopiero po pewnym czasie zaczyna widzieć normalnie.

Wrażenia wzrokowe, powidok Wrażenia wzrokowe związane są z interpretacją fal świetlnych wpadających do oka. *** Powidok (kontrast zastępczy) to zjawisko polegające na tym, ze po wpatrywaniu się w jakiś kształt w jednym z kolorów podstawowych, a następnie odwróceniu wzroku, w oczach pojawia się na chwilę ten sam, zamazany kształt w barwie dopełniającej.

daltonizm Daltonizm inaczej deuteranopia, to wada wzroku polegająca na nierozpoznawaniu barwy zielonej. Wada ta dotyczy około 1% mężczyzn i 0,9% kobiet. Jest dziedziczna. Wynika z braku czopków reagujących na barwę zieloną. Po raz pierwszy opisał ja John Dalton. Sam cierpiał na tę chorobę.

Kolory tęczy widziane przez osobę zdrową

Kolory tęczy widziane przez daltonistę

John dalton John Dalton był angielskim fizykiem, chemikiem i meteorologiem. Stworzył nowożytną teorię materii opierającą się na istnieniu atomów – małych, niepodzielnych cząstek. Opisał wadę wzroku – daltonizm. Od momentu, gdy odkrył to zjawisko, zaczął prowadzić badania nad własnym wzrokiem.