Дисперсія світла. Спектральний склад світла. Кольори.

Складений
та прості кольори

Біле світло складне - завдяки дисперсії біле світло розкладається в спектр при проходженні через скляну призму.

 

До простих кольорів належать червоний, зелений і синій. Прості випромінювання не можуть бути розкладені ні на які інші кольори. 

 

  

 

Цікаво знати

У 1860 р. Максвелл запровадив систему RGB (червоний, зелений, синій). Ця система наразі домінує в системах відтворення кольорів для моніторів і телевізорів як така, яку легко забезпечити трьома потоками світла.

 

Очі людини мають найбільшу чутливість до жовто-зеленого випромінювання з довжиною хвилі близько 555 нм.

 

Відеотека

Переглянути матеріали за темою у відеоформаті.

 

 

  

 

Св́ітло — електромагнітні хвилі видимого спектру.

Світловий пучок — просторово обмежений у напрямку, перпендикулярному до розповсюдження, потік світла.

Спектр — послідовність монохроматичних випромінювань, кожному з яких відповідає певна довжина хвилі електромагнітного коливання.

Монохроматичні випромінювання - випромінювання з певною довжиною хвилі.

Дисперсія світла – це залежність швидкості світла в речовині від частоти проходження світла або довжини хвилі.

Ко́лір — суб'єктивна характеристика світла, яка відображає здатність людського зору розрізняти довжину хвилі електромагнітних коливань у області видимого світла.

Довжина хвилі — характеристика плоскої періодичної хвилі, що позначає найменшу відстань між точками простору, в яких хвиля має однакову фазу.

Веселка — атмосферное оптичне і метеорологичнее явище, спостерігаеться звичайно після дощу. Воно виглядає як різнобарвна дуга або коло, складена із кольорів спектра.

 

ДОСЛІД НЬЮТОНА З ПРИЗМОЮ.
ДИСПЕРСІЯ СВІТЛА. СПЕКТРАЛЬНИЙ СКЛАД СВІТЛА
 

Перший крок до розгадки кольору зробив великий англійський учений Ісак Ньютон. Зробивши маленький отвір у віконниці, Ньютон підставив під вузький пучок світла трикутну скляну призму. У ній пучок світла заломився, і на протилежній стіні з’явилася красива кольорова смуга, де в добре знайомому порядку розташувалися всі кольори веселки: червоний, жовтогарячий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. Цю кольорову смугу Ньютон назвав спектром.

Розклад пучка світла у спектр

З описаного досліду Ньютон зробив важливий висновок: розкладання білого світла в кольоровий спектр означає, що біле світло є складеним, тобто є сумішшю всіх кольорів веселки.

 

Поява кольорового спектра внаслідок проходження білого світла крізь призму спричинена тим, що промені різних кольорів заломлюються в склі по-різному: найбільше заломлюються фіолетові промені, а найменше — червоні.

 

Показник заломлювання світла залежить від його кольору. Це явище називають дисперсією світла. 

 

Веселка - це оптичне явище, яке також виникає внаслідок дисперсії світла. Після дощу в повітрі залишається багато дрібних крапельок води, що мають форму кулі. Коли промінь світла падає на таку крапельку, він заломлюється на поверхні крапельки, потім відбивається від її внутрішньої поверхні і, виходячи з води в повітря, заломлюється ще раз. Унаслідок дисперсії промені, що відповідають різним кольорам, заломлюються порізному і відповідно заломлюються також по-різному.

 

Якщо спрямувати на призму вузький пучок світла певного кольору, то такий пучок не розкладається в спектр, а залишається одноколірним.

 
КОЛЬОРИ
 

На сітківці ока розташовано світлочутливі елементи — нервові закінчення, які називають «паличками» й «колбочками». Палички відрізняють лише світле від темного (на малюнку палички чорного кольору). Колбочки ж є трьох типів — ми умовно назвемо їх «червоними», «зеленими» та «синіми», оскільки «червоні» колбочки найчутливіші до червоного кольору, «зелені» — до зеленого, а «сині» — до синього. 

Усе різноманіття видимих нами кольорів спричинюють «сигнали», що їх посилають у мозок лише три типи колбочок. Наприклад, якщо в мозок ідуть сигнали тільки від «синіх» колбочок, то колір здаватиметься синім, а якщо тільки від «червоних» і «зелених» паличок — жовтим.

 

Ви, мабуть, помічали, що, коли настають сутінки, яскраві кольори «тьмяніють» і світ стає «чорно­біло­сірим». Але як тільки зійде сонце, ранок знову радує нас яскравими барвами. Річ у тім, що вже знайомі вам палички, які відрізняють темне від світлого, дуже чутливі до світла, а колбочки, що розрізнюють колір, набагато менш чутливі. Тому за слабкого освітлення «працюють» переважно палички. Унаслідок цього ми й бачимо (у буквальному сенсі цього слова!) результат їхньої роботи — чорно­біло­сірий світ.

 

Проведемо дослід. Нанесіть обережно на екран телевізора крапельку води: вона відіграватиме роль маленької, але досить сильної лінзи. Крізь цю лінзу ви ясно побачите, що будь-яке кольорове зображення складається зі світних точок усього трьох кольорів — червоних, зелених і синіх, тобто саме тих, до яких найчутливіші колбочки сітківки ока. 

Схематично змішання кольорів на екрані телевізора показано на рис. 23.8. Колір, що створюється в разі «вилучення» деякого кольору з білого, називають доповняльним до цього кольору. Так, доповняльними один до одного є червоний і зелений кольори, жовтий і фіолетовий, а також синій і жовтогарячий (рис. 23.9).

 

Загальновідомо, що біле світло є складеним, тобто є сумішшю всіх кольорів веселки. Якщо вилучити з цього набору деякі кольори, то залишена частина спектра сприйматиметься оком як така, що має деякий колір.

 

Нехай біле (наприклад, сонячне) світло падає на предмет, що поглинає «червоні» промені, а всі інші — відбиває (рис. 23.3). Зеленого кольору листю рослин надає хлорофіл — хімічна сполука, що «відповідає» за фотосинтез. Хлорофіл поглинає переважно червоні й сині промені. У результаті відбитий від листу рослини «залишок» сонячного спектра набуває зеленого забарвлення.

А ось пелюстки червоної троянди, навпаки, дуже «охоче» відбивають саме «червоні» промені, а промені решти спектра поглинають (рис. 23.4). Саме тому троянда й червона!

 

Світло має хвильову природу. Велику роль у встановленні хвильової природи світла відіграв англійський учений Томас Юнг. Він установив, що кожному кольору відповідає певна довжина хвилі, причому фіолетовому кольорові – найменша, а червоному — найбільша. Саме Юнг першим і вимірив довжини хвиль, що відповідають різним кольорам. Виявилося, що ці довжини хвиль дуже малі порівняно з розмірами предметів