Przypomnij sobie: lato, dzień słoneczny - i raptem na niebie pojawia się chmurka, pada deszcz, który jakby „nie zauważa", że słońce wciąż świeci. Taki deszcz nazywamy ślepym. Deszczyk nie zdąża przestać padać, a na niebie pojawia się różnobarwna tęcza (rys. 13.1). Dlaczego ona się pojawia?
Rozszczepienie światła słonecznego na widmo
Już dawno temu zauważono, że wiązka światła słonecznego, po przejściu przez pryzmat szklany nie jest biała, a wygląda jak barwna smuga. Myślano, że przyczyna tego zjawiska tkwi w zdolności pryzmatu do zabarwiania światła. Czy jest tak w rzeczywistości, wyjaśnił w 1665 r. wybitny uczony angielski
I. Newton (1643-1727), przeprowadzając serię ciekawych doświadczeń.
Aby otrzymać wąską wiązkę światła słonecznego, Newton zrobił w okienku niewielki okrągły otwór. Przed otworem ustawił pryzmat szklany, na przeciwnej ścianie pojawiło się różnobarwne pasmo, które uczony nazwał widmem. Newton wyodrębnił (podobnie jak w tęczy) siedem barw: czerwona, pomarańczowa, żółta, zielona, błękitna, niebieska, fioletowa (rys. 13.2, a).
Następnie uczony za pomocą ekranu z otworem wyodrębnił z szerokiej różnobarwnej wiązki światła wąskie jednobarwne (monochromatyczne) wiązki i ponownie skierował je na pryzmat. Wiązki były odchylane przez pryzmat, lecz nie rozszczepiały się na widmo (rys. 13.2, b). Przy tym najbardziej odchylała się fioletowa wiązka światła, a najmniej - czerwona.
Analizując doświadczenia, Newton wyciągnął wnioski·.
1) wiązka światła białego (słonecznego) składa się ze światła o różnych barwach;
2) pryzmat nie „koloruje” białego światła, a rozdziela je (rozszczepia na widmo) przez różne załamanie światła o różnej barwie.
Dowiadujemy się o dyspersji światła
Doświadczenia Newtona pokazują, że promienie fioletowe po przejściu przez pryzmat szklany załamują się więcej, niżeli czerwone. To znaczy, że dla światła o różnych barwach współczynnik załamania jest różny. Właściwie dlatego światło jest białe i rozszczepia się na widmo.
Zjawisko rozszczepienia światła na barwy składowe, uwarunkowane zależnością współczynnika załamania ośrodka od barwy światła, nazywamy dyspersją światła.
Dla większości przezroczystych ośrodków największy współczynnik załamania ma światło fioletowe, najmniejszy - czerwone.
Porównaj rys. 13.1 i 13.2: barwy tęczy — są to barwy widma. Nic dziwnego, bo w rzeczywistości tęcza — jest ogromnym widmem światła słonecznego.
Jedna z przyczyn powstawania tęczy polega na tym, że bardzo dużo malutkich kropelek wody załamuje światło białe.
Światło o jakiej barwie - czerwonej czy fioletowej - rozchodzi się w szkle szybciej? Podpowiedz: przypomnij sobie zależność współczynnika załamania środowiska od prędkości rozchodzenia się światła.
Barwy światła
Widmo światła białego składa się z siedmiu barw. Jednak nigdy nie będziesz mógł wyodrębnić, na przykład barwy brązowej czy różowej. Są to barwy złożone - powstają na skutek nakładania się (mieszania się) czystych barw widma w różnych proporcjach. Niektóre barwy widma przy nakładaniu się tworzą barwę białą. Nazywamy je dodatkowymi (rys. 13.3).
Dla wzroku człowieka istotne znaczenie mają trzy główne barwy widmowe: czerwona, zielona i niebieska, które nakładając się, powodują widzenie różnorodnych barw i odcieni.
Nakładanie się trzech podstawowych barw w różnych proporcjach jest podstawą otrzymywania kolorowych obrazów na ekranie komputera, telewizora, telefonu (rys. 13.4).
Rys. 13.5. Dzięki temu, że różne ciała na różne sposoby odbijają, załamują i pochłaniają światło słoneczne, widzimy otaczający nas świat w różnych barwach
Wyjaśnijmy, dlaczego świat jest różnobarwny
Wiedząc, że białe światło jest złożone, możemy wyjaśnić, dlaczego otaczający nas świat, oświetlony tylko jednym źródłem białego światła — Słońcem — widzimy różnobarwnie (rys. 13.5)
Powierzchnia kartki papieru jednakowo odbija promienie wszystkich barw, dlatego papier, naświetlony białym światłem, wydaje się nam białym. Ciało o barwie niebieskiej, oświetlone białym światłem, odbija przeważnie niebieskie promienie, a resztę pochłania.
Jaką barwę odbijają płatki słonecznika? liście roślin?
Niebieskie światło, skierowane na czerwone płatki róży jest przez nie pochłaniane, ponieważ czerwone promienie są odbijane przez płatki, a reszta jest przez nie pochłaniana. Dlatego róża naświetlona światłem niebieskim będzie się nam wydawać prawie czarna. Jeżeli niebieskim światłem naświetlimy biały śnieg, będzie on wtedy wydawał się niebieski, przez to, że biały śnieg odbija promienie wszystkich barw (również niebieskie). Natomiast czarna sierść kota dobrze pochłonie wszystkie promienie, dlatego nie zważając na kolor światła, którym naświetlamy, kot pozostanie czarny (rys. 13.6).
Zwróć uwagę! Ponieważ barwa ciała zależy od światła padającego, to pojęcie barwy w ciemności nie ma żadnego sensu.
Rys. 13.6. Barwa ciała zależy od optycznych możliwości jego powierzchni i od charakterystyk padającego ciała
Podsumowanie
Wiązka białego światła składa się ze światła o różnych barwach. Rozróżniamy siedem podstawowych barw: czerwona, pomarańczowa, żółta, zielona, błękitna, niebieska, fioletowa. Współczynnik załamania światła, a więc i prędkość rozchodzenia się światła w środowisku, zależą od barwy światła.
Zależność współczynnika załamania od barwy światła nazywamy dyspersją światła. Widzimy otaczający nas świat w różnych barwach dlatego, że różne ciała na różne sposoby odbijają, załamują i pochłaniają światło.
Pytania kontrolne
1. Opisz doświadczenia I. Newtona dotyczące wyznaczania widma światła białego. 2. Wymień siedem barw widmowych. 3. Światło o jakiej barwie najbardziej załamuje się w substancji? najmniej załamuje się? * 4. Podaj definicję dyspersji światła. Jakie zjawisko naturalne jest związane z dyspersją? 5. Jakie barwy nazywamy dodatkowymi? 6. Podaj trzy główne barwy widma. Dlaczego tak je nazywamy? 7. Dlaczego otaczający nas świat nazywamy różnobarwnym?
Ćwiczenie nr 13
1. Jak będą wyglądały czarne litery na białym papierze, jeżeli będziemy patrzeć na nie przez zielone szkło? Jakiego koloru będzie papier?
2. Światło o jakiej barwie przechodzi przez niebieskie szkło? jest pochłaniane przez niebieskie szkło?
3. Przez szkło o jakiej barwie nie można zobaczyć tekstu napisanego fioletowym atramentem na białym papierze?
W wodzie rozchodzi się światło czerwone, pomarańczowe i błękitne. Prędkość rozchodzenia się jakiego światła jest największa?
5. Za pomocą dodatkowych źródeł informacji dowiedz się, dlaczego niebo jest błękitne; dlaczego słońce na zachodzie często jest czerwone.
Doświadczenie
„Twórcy tęczy”. Napełnij płaskie naczynie wodą i postaw obok jasnej ściany. Na dnie naczynia umieść płaskie zwierciadło (patrz rysunek). Skieruj na zwierciadło wiązkę światła - na ścianie pojawi się „słoneczny zajączek”. Wyjaśnij obserwowane zjawisko.
Fizyka i technika na Ukrainie
Państwowy uniwersytet im. T. Szewczenki w Kijowie (KUP) został założony 8 listopada 1833 r. jako Uniwersytet św. Włodzimierza. Pierwszym rektorem uniwersytetu był wybitny uczony M. Maksymowycz.
Z KUPem związane są imiona wybitnych uczonych: matematyków, fizyków, cybernetyków, astronomów: D. Grawe, M. Krawczuka, G. Pfejffera, M. Bogolubowa, W. Głuszkowa, A. Skoro-choda, J. Phmana, B. Gniedenka, W. Mychalewycza, M. Awenariusa, M. Szillera, J. Kosonogowa, A. Sytenka, W. Łaszkariowa, R. Fogela, M. Chandrykowa, S. Wszechświadskiego.
Na całym świecie są znane naukowe szkoły uniwersytetu - algebraiczna, teorii prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej, mechaniki, fizyki półprzewodników, elektroniki fizycznej i fizyki powierzchni, metalogenicznej, optyki nowych materiałów i in. Od 2008 r. rektorem KUP jest akademik, Bohater Ukrainy Leonid Guberski.
Źródło: Fizyka podręcznik dla klasy 9 Barjachtar