Дисперсия света. Спектральный состав света. Цвета

Дисперсия света. Спектральный состав света. Цвета
Опыты Ньютона. Солнце освещает все вокруг одним и тем же белым светом, но
вокруг нас - разноцветный мир! Что же такое цвет? Чем обусловлено окраску
предметов? Как глаз различает цвета?
Первый шаг к разгадке цвета сделал Исаак Ньютон. Совершенствуя телескопы,
он обратил внимание на то, что изображение, которое дает объектив по краям
окрашено. Заинтересовавшись этим явлением, он первый «исследовал
разнообразие световых лучей и обусловленные этим особенности цветов, о
которых до того времени никто не думал» (эти слова написаны на могиле
Ньютона).
Сделав маленькое отверстие в шторе, Ньютон подставил под узкий пучок света
треугольную стеклянную призму. На противоположной стене появилась
красивая цветная полоса. Эту полосу Ньютон назвал спектром (рис. 63).
Закрывая отверстие красным стеклом, Ньютон видел на стене только красное
пятно, закрывая синим - синий. Итак, белый свет - сложное. Из него можно
выделить световые пучки различных цветов, и только их совместное действие
создает впечатление белого цвета. Если с помощью второй призмы, обращенной
на 180 0 относительно первой, собрать все цветные пучки спектра, то снова
получим белый свет (рис. 64).
Анимация разложения белого света в спектр.
Рис. 64. Разложение и образование белого света
Определение "Разложение белого света".
Дисперсия. Появление цветного спектра результате прохождения белого света
сквозь призму вызвана тем, что лучи разных цветов преломляются в стекле по-
разному: больше преломляются фиолетовые лучи, а меньше всего красные. Это означает, что лучи разных цветов распространяются в одной среде
с разной скоростью. Луч красного цвета преломляется меньше потому, что в
веществе он распространяется с наибольшей скоростью, а луч фиолетовый - с
наименьшей.
Зависимость скорости распространения светового луча в определенной среде от
цвета луча называют дисперсией света.
Дисперсией света объясняется образование радуги. Радуга образуется, когда
солнечные лучи попадают на завесу дождя. Маленькие капли воды действуя
вместе подобно множества «призм», преломляют белый свет и создают
разноцветную дугу (рис. 65). Наблюдать радугу можно, когда стоять спиной к
Солнцу.
Рис. 65. Радуга
Особенности цветов. В спектре выделяют семь цветов: красный, оранжевый,
желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.
Световые лучи двух разных спектральных цветов при наложении друг на друга
образуют другие цвета. Так, направив на экран оранжевый и зеленый лучи,
получим желтый.
Особое же значение для нашего зрения имеют три основных цвета: красный
зеленый и синий. Накладывая эти цвета друг на друга в разных пропорциях,
можно получать различные цвета и оттенки (рис. 66, а). При этом зеленый,
красный и синий цвета нельзя получить комбинацией других цветов спектра.
На наложении трех основных цветов основано действие цветных телевизоров и
мониторов компьютеров, цветной фотографии.
Некоторые спектральные цвета в случае наложения друг на друга образуют
белый цвет. Такие пары цветов называют доповняльнимы . Так,
доповняльнимы друг к другу являются красный и зеленый цвета, желтый и
фиолетовый, синий и оранжевый (рис. 66, б).
Рис. 66. а - наложение трех основных цветов, б - доповняльни пары
Цвета в природе. Зная, что белый свет имеет сложную структуру можно
объяснить большое разнообразие цветов в природе.
Как вы уже знаете, свет частично отражается от физических тел, частично
преломляется и частично поглощается ими. Причем, эти процессы зависят от
оптических свойств материала, из которого состоят тела, и от цвета светового
луча.
Белая поверхность отражает одинаково лучи всех цветов. Черная поверхность поглощает все цвета.
Зеленая трава отражает лучи зеленого цвета, а остальные поглощает. Красные
лепестки розы отражают лучи красного цвета.
Если например, освещать зеленые листья синим цветом, то оно будет казаться
почти черным. А если белая бумага - то он будет синим. А вот черная шерсть
кота поглощает лучи всех цветов, поэтому, каким цветом мы его осветим, кот
равно казаться черням.
Слайд-шоу "Спектры".
Ответьте на вопросы.
1. Какой вывод сделал Ньютон из опытов с призмой?
2. Какие лучи сильнее преломляются в стекле - красные или фиолетовые?
3. Что называется дисперсией?
4. Назовите свойства основных цветов спектра.
5. Почему предметы имеют различную окраску?
Интерактивная задача "Определение длины световой волны с помощью
дифракционной решетки".
Выполните лабораторную работу.
Лабораторная работа. Образование цветовой гаммы света путем
наложения световых пучков разного цвета
Цель работы: получить разные цвета и оттенки цветов путем наложения пучков
света разного цвета.
Оборудование: три фонарики со светофильтрами (красным, синим и зеленым),
белый экран
Указания по выполнению работы
Осветить экран сначала каждым фонариком отдельно. Затем попарно. Затем
тремя фонариками вместе. Наблюдать за изменением цвета при наложении
световых лучей.
Сделать вывод.