Дисперсия света. Цвета

С древности дошла до нас легенда об удивительной шапку, которая делает невидимым каждого, кто ее наденет. Уже реализовано много привлекательных мечтаний древности, немало сказочных чудес стало достоянием науки. Просверливают горы, ловят молнии, перемещаются на самолетах… А нельзя изобрести и шапку — невидимку, т.е. разработать метод становиться невидимым?

В романе «Человек- невидимка» английский писатель Герберт Уэльс убеждает своих читателей, что стать невидимым вполне возможно. Его герой, гениальный физик, открыл метод делать прозрачной ткань человеческого организма, натирая ее специальным, изобретенным им кремом. Кажется, что невидимка должен быть мощным из смертных. Но может ли он видеть? В этом месте разрушается вся иллюзия могущества невидимки. Невидимка должен быть слепым! Лучи будут проходить через глаза, не преломляясь в них и не задерживаясь, следовательно, они не могут вызвать в его сознании ни образа. Поэтому в поисках шапки- невидимки нет смысла идти путем, указанным Уэльсом, ведь он, даже если будет успешным, ни к чему не приведет.

Мы не всегда обращаем внимание на красоту вокруг нас. Однако попробуйте мысленно изменить зеленую траву, голубое небо, разнообразие цветов на их черно — белые изображения! Вы сразу почувствуете, как изменился окружающий мир, насколько беднее он стал. Что же такое цвет? Чем вызвано окраски предметов?

Современные взгляды на природу цветов базируются на открытиях (1666) великого английского ученого Исаака Ньютона, который в то время был еще не всемирно известным ученым, а совсем юным выпускником Кембриджского университета.

Сделав маленькое отверстие в ставне, Ньютон подставил под узкий пучок света треугольную стеклянную призму. В ней пучок света сломался, и на противоположной стене появилась красивая цветная полоса, где в хорошо знакомом порядке расположились все цвета радуги: красный, оранжевый (оранжевый), желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Эту цветную полосу Ньютон назвал спектром.

Демонстрация опыта (получение спектра с помощью призмы).

— Вывод Ньютона был однозначным: белый свет не является простым, является составным, оно представляет собой смесь всех цветов радуги (спектра).

Для лучшего усвоения порядка чередования цветов в спектре учащимся предлагается фраза: «Ждал обеда журналист, съел бутерброд — стал футболист» (Каждый охотник желает знать, где сидит фазан).

Появление цветного спектра результате прохождения белого света сквозь призму вызвана тем, что лучи разных цветов по — разному преломляются в стекле: больше преломляются фиолетовые лучи, меньше — красные (скорость распространения света разных цветов в данной среде различна, что и обусловливает возникновение дисперсии).

Это означает, что показатель преломления света зависит от его цвета. Это явление называют дисперсией света (разложение белого света на цвета). Слово «дисперсия» происходит от латинского dispersion — рассеяния. Если же на призму направить пучок света определенного цвета, то такой пучок не разлагается в спектр, а остается одноцветным.

Мир разноцветный, потому что белый свет сложное. Свет способен частично отражаться, поглощаться и преломляться в зависимости от оптических свойств материала.

Белая поверхность отражает одинаково лучи всех цветов. Поэтому альбомный лист, освещенный источником белого света, кажется нам белым. Зеленая трава, освещенная тем самым источником, отражает преимущественно лучи зеленого цвета, а остальные лучей поглощает. Красные лепестки цветка отражают лучи красного цвета, синий пиджак отражает синий цвет.

Какого цвета будет зеленые листья, если на него направить лучи света синего цвета? Листья способно отражать только зеленый цвет, поэтому все остальные цвета поглощаются. Итак, листья нам казаться почти черным. А вот черная поверхность поглощает лучи всех цветов, поэтому, хотя каким светом мы его осветим, черное всегда казаться черным.

Решение задачи по шапке-невидимке возможно — из-за окраски предметов таким цветом, который сделает их незаметным для глаза. Подобное случается в природе. Так, «защитное» окраска многих животных помогает им прятаться от врагов, облегчая их тяжелую борьбу за существование. Примеров такой защиты существует много. Животные, которые живут в пустыне, окрашенные преимущественно в характерный желтоватый «цвет пустыни»: это цвет льва, птиц, ящерицы, паука, словом, всех представителей пустынной фауны. Напротив, животные, заселяют снежные равнины севера — полярные медведи, гагары — белые, что делает их незаметными на фоне снега. Бабочки, гусеницы, которая живет на коре деревьев, имеют соответствующую окраску, которое с исключительной точностью воспроизводит цвет древесной коры. То же касается и водных жителей. Морские животные, которые живут среди бурых водорослей, имеют защитный бурый цвет, который делает их невидимыми для глаза. В зоне красных водорослей преобладает защитный красный цвет. Серебряный цвет рыбьей чешуи — тоже защитный. Он предохраняет рыб от хищных птиц, которые высматривают их сверху, и от хищников водяных стихий, угрожающих им снизу: вода имеет зеркальный вид не только тогда, когда смотреть на нее сверху, а еще больше при разложении снизу, из самой толще воды, и с этим блестящим металлическим фоном сливается серебряная рыбья чешуя. А медузы и другие водные прозрачные жители — ракообразные, моллюски — избрали своим защитным цветом полную безколирнисть и прозрачность, которая делает их невидимыми в окружающей бесцветной и прозрачной стихии. Многие животные способны изменять оттенок своего защитного цвета в соответствии с изменениями окружающей среды, как, например, делает это хамелеон. Заяц весной «одевает» новую шубу серого цвета, а с наступлением зимы — белую шубу, незаметную на фоне снега. Люди тоже научились делать свое тело и предметы незаметными: форма военных — защитного цвета или пятнистого цвета «хаки»; окраски современных кораблей — серо — стальной. Самолеты для маскировки снизу красят в цвета неба: светло- серый, светло- розовый и белый, а сверху — в коричневый, темно — зеленый и фиолетовый цвета, которые соответствуют цвету поверхности земли. Бомбовозы, предназначенные для налетов в ночное время, окрашивают в черный цвет.

В 1859 г. немецкие ученые Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен установили, что каждое вещество способно излучать (поглощать) характерно для нее свет, разлагается в определенный, характерный только для этого вещества, спектр. Поэтому по спектру излучения (поглощения) можно сделать вывод о химическом составе вещества, из которого изготовлено источник света. Это и является основой одного из методов проведения химического анализа, который сокращенно называют спектральным анализом. Наличие определенного химического элемента можно с уверенностью выявить, даже если его количество составляет примерно г. Спектральный анализ позволяет изучать химический состав не только наземных тел. На его основе изучают химический состав и физическое состояние далеких звезд, звездных туманностей, комет и других небесных тел.

Учитель. Днем, 27 декабря 2002 г. в Москве можно было наблюдать Солнце, окруженное семицветной кольцом. Мороз был ниже -20 ° С, отдельные снежинки кружили в небе, и можно было наблюдать исключительно редкое для этой широты явление — гало. Гало могут выглядеть как светящиеся кольца, кресты, столбы, ложные солнца или месяца — два, четыре, восемь. Оно наблюдается, когда в воздухе имеются одинаково направлены ледяные кристаллики в виде шестигранных призм. Это происходит достаточно редко. Физическое объяснение гало — преломление света в ледяных кристалликах и отражения света от их граней. Преломления и дисперсия вызывают окраску круга. При отражении образуются белые элементы гало. По своей природе гало вроде радуги (радугу мы видим в том, что наблюдается дисперсия света в капельках дождя).

Мы в Google+