IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Свойства света
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. ВВЕДЕНИЕ.
1.1 Что такое СВЕТ?
Светом считают электромагнитную волну, которую способен видеть глаз человека. Сам видимый диапазон электромагнитного излучения разделен на отрезки, каждый из которых человек воспринимает как свет определенного цвета. Ньютон выделил 7 основных цветов видимого спектра, их можно наблюдать, глядя на радугу. Но сейчас цветов выделяется намного больше. А вот белый свет – это смешение всех цветов спектра.
Рисунок 1. Разложение белого света на спектр.
1.2 Источники света.
Любое тело, излучающее электромагнитные волны с частотой, расположенной в диапазоне видимого света, можно назвать источником света. Все источники света делятся на естественные, созданные самой природой, и искусственные, созданные людьми.
Свет излучают Луна, звёзды, кометы и другие космические тела. Источниками естественного света могут быть не только тела, но и природные явления.
Искусственными источниками света называются те источники, которые создал человек. в частности, лампу накаливания, где свет излучает разогретая электротоком вольфрамовая спираль, люминесцентную лампу, в которой светится слой люминофора, возбужденный электроразрядом в наполняющем колбу газе, галогенную лампу, ртутную и другие.
3
Рисунок 2. Солнце
Рисунок 3. Звезды
Самым первым и самым древним искусственным источником света можно назвать огонь костра. Позднее люди научились использовать другие виды топлива и создавать переносные источники света.
С изобретением электричества появились электрические лампочки, до сих пор использующиеся людьми в качестве источников света.
Рисунок 4. Лампы ртутная, галогенная и накаливания.
4
1.3 Актуальность проекта.
Цель: Изучить свойства света.
Задачи :
Узнать что такое натуральный и искусственный свет.
Изучить отражение, преломление, поляризацию света, смешение и синтез цветов с помощью опытов.
Получить белый цвет с помощью цветов спектра, разложить белый цвет на цвета спектра.
Изучить влияние светофильтров на оптические цвета.
Методы исследования:
Изучение научной литературы.
Проведение опытов.
2. Основная часть «Свойства света»
2.1 Отражение света
Свет отражается от непрозрачных поверхностей, причем угол падения равен углу отражения. В результате отраженный от предметов свет воспринимается глазом и позволяет видеть эти предметы. В темноте мы хуже видим предметы и их цвет. С помощью тригонометрического круга можно доказать что угол падения равен углу отражения.
5
Опыт 1. Отражение света.
Оборудование: Тригонометрический круг, плоское зеркало, фонарик, экран с щелью.
Ход работы: Сначала мне нужно было получить узкий луч света. Для этого я направил свет фонарика в узкую щель в экране. Световой луч я направил на зеркало, стоящее посередине тригонометрического круга (рис. 5). С помощью этого я смог увидеть отраженный луч в плоскости круга. Далее я измерил угол падения и угол отражения. Оба угла оказались равны 44 градусам. Затем я повернул зеркало так, чтобы угол падения был равен 50 градусам, при этом угол отражения поменял свое направление, став равным 50 градусам также как и угол падения.
Вывод: Результаты опыта доказали, что независимо от положения зеркала угол падения всегда будет равен углу отражения.
Примеры использования: Плоское зеркало, зеркала заднего вида в автомобилях, бинокль, телескоп, микроскоп, перископы.
2.2 Преломление света.
Преломление света - изменение направления распространения световой волны (светового луча) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред.
При переходе между двумя средами с разной оптической плотностью свет способен преломляться. Скажем, когда луч переходит из воздуха в воду, из-за разной оптической плотности этих сред меняется скорость и направление движения в них света. Именно поэтому ложка в стакане воды кажется немного переломанной, а камешки на дне озера представляются ближе, чем на самом деле
6
Рисунок 6. Опыт по преломлению.
Опыт 2. Преломление света.
Оборудование: Карандаш, стакан, вода.
Ход работы: Сначала я взял карандаш и поместил его в стакан. Затем я налил в стакан немного воды, тем самым создав раздел между двух различных прозрачных сред (рис.6) . Карандаш в стакане с водой казался мне сломленным, но в стакане без воды карандаш выглядел нормально.
Вывод: Проделанный опыт доказывает, что лучи света имеют свойство преломляться.
Примеры использования: Телескопы-рефракторы, линзы, призмы, очки. Явление преломления используется в таких областях медицины как оптометрия и офтальмология.
7
2.3 Поляризация света
Поляризация – это характеристика поперечных волн. Она описывает положение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Поляризацию света можно наблюдать с помощью поляризатора. Он пропускает свет, поляризованный по одному направлению, и не пропускает свет, поляризованный по другому направлению.
Рисунок 7. Опыт по поляризации света.
Опыт 3. Поляризация света.
Оборудование: Поляроид.
Ход работы: Я взял поляроид и повернул стеклышко так, чтобы луч через нее не проходил (из-за того что направления колебаний скрещены). Затем я снова повернул стеклышко так, чтобы через него можно было увидеть картинку (рис.7).
Вывод: Свет через поляроид не проникает только если направления колебаний скрещены, свет будет полностью проходить через поляроид только, если направления колебаний полностью совпадают. Это и есть-поляризация света.
Примеры использования: Фотоаппарат, солнцезащитные очки, тонировка стекла.
8
2.4 Разделение белого света на спектр.
Исаак Ньютон доказал, что обычный белый цвет – это смесь лучей разного цвета. «Я затемнил мою комнату, - писал он, - и сделал очень маленькое отверстие в ставне для пропуска солнечного света». На пути солнечного луча ученый поставил особое трехгранное стеклышко - призму. На противоположной стене он увидел разноцветную полоску – спектр.
Рисунок 8. Опыт Ньютона.
Рисунок 9. Опыт по разделению белого света на спектр.
Опыт 4. Разделение белого света на спектр.
Оборудование: Треугольная призма, фонарик.
Ход работы: Сначала я взял треугольную призму, затем я направил на нее луч света под определенным углом, тем самым получив разложение белого света на спектр (рис.9).
Вывод: В ходе опыта я убедился, что белый свет-это смешение всех цветов спектра.
Примеры использования: Радуга, граненные предметы и материалы.
9
2.5 Получение белого цвета с использованием других цветов
Точно так же как, мы разложили белый цвет на составляющие, можно из цветных составляющих получить обратно белый цвет.
Если взять белый круг и раскрасить его в семь цветов радуги, а потом насадить этот круг на ось. И начать быстро его вращать, место цветного круга, мы увидим белый. Это происходит из-за инерционности человеческого зрения. Глаз не может на быстро вращающемся круге видеть каждый цвет по отдельности и для него все они сливаются в один белый цвет.
Рисунок 11. Опыт по получению белого цвета.
Опыт 5. Получение белого цвета и использованием других цветов.
Оборудование: Вращающийся спинер, диск, разноцветные карандаши, клей.
Ход работы: Сначала я разукрасил диск во все семь цветов спектра, затем насадил его на быстро вращающийся спинер и начал быстро вращать (рис.11). Вместо семи цветов спектра я увидел лишь один белый цвет.
Вывод: На основе этого опыта можно с уверенностью заявить, что семь цветов спектра при сложении вместе дают белый цвет.
Примеры: Прожектора на арене цирка, картинка из окна быстро едущего автомобиля.
10
2.6 Синтез цвета
Процесс образования цвета различных тел называется синтез (смешение) цветов.
Различают два принципиально разных процесса смешения цветов: аддитивный и субтрактивный.
Аддитивный синтез – метод синтеза, при котором образование цвета происходит в результате оптического сложения двух и более световых потоков.
Рисунок 12. Цветовые системы.
Примером аддитивного способа получения цветов является воспроизведение цветов дисплеем монитора.
Рисунок 13. Цвета современного дисплея.
Субстрактивный синтез – метод синтеза, при котором образование цвета происходит вследствие избирательного поглощения части излучений из падающего на тело светового потока.
Рисунок 14. Субстрактивный синтез.
11
Основные цвета при вычитательном смешении — красный, желтый, синий.
Если посмотреть через светофильтр, например, желтого цвета на светящуюся нить лампы накаливания, то увидим ее желтого цвета. Это значит, что из смеси всех цветов спектра желтый светофильтр поглотит фиолетовые и синие излучения, пропустив красные и зеленые, которые в совокупности дадут ощущение желтого цвета.
Рисунок 15. Светофильтры
Рисунок 16. Белый цвет. Рисунок 17. Синяя крышка.
Рисунок 18. Опыт по синтезу света.
12
Опыт 6. Синтез света.
Оборудование: Лист бумаги, фонарик, синяя крышка.
Ход работы: Сначала я взял обычный лист бумаги, затем выключил свет в комнате. Бумага стала черного цвета (так как не было источника света). Позже я посветил на него фонариком, и лист стал белого цвета (рис23.). Затем я посветил фонарем через синюю крышку (крышку в данном случае я использовал как светофильтр) (рис.25). Лист тоже поменял свой цвет на синий.
Вывод: Светофильтр смог поглотить некоторые волны, а остальные волны он пропустил через себя, и те волны которые он пропустил, образовали синий цвет на листе.
Примеры применения: Мониторы, полиграфия.
2.7 Смешение цветов
Смешение цветов-получение различных цветов при помощи основных (базовых) цветов. Наше зрение имеет синтетическую способность видеть при так называемом оптическом смешении цветов один результирующий цвет.
Рисунок 19. Оптическое и механическое смешение цветов.
Цвет объектов
Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Следовательно, когда объект не отражает или пропускает свет его увидеть нельзя. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимаетбелый цвет. Получается что цвет объекта зависит от того как он отразит свет. Каждый объект по-своему отражает и поглощает свет .
13
Рисунок 20. Поглощение света.
Рисунок 21. Смешение зеленого и оранжевого цветов
Рисунок 22. Смешение желтого и синего цветов
Опыт 7. Смешение цветов.
Оборудование: крышки разного цвета, солнечный свет.
Ход работы: Сначала я взял оранжевую и зеленую крышку, совместил их вместе и подставил под солнечный луч, получив один желтый цвет. Затем я попробовал проделать тоже самое с синей и желтой крышками. На выходе я получил зеленый цвет.
Вывод: Исходя из результатов опыта, можно сделать вывод, что и в правду цвета могут смешиваться, поглощая определенные волны света.
Примеры использования: краски в живописи, светофильтры
14
3.ВЫВОДЫ
В результате проделанной работы я убедился, что возможности света безграничны. Светом считают электромагнитную волну. Свет излучают тела и природные явления. Такие источники света принято считать естественными, а созданные человеком – искусственными. К ним относятся лампы накаливания, люминесцентные, ртутные и другие лампы сделанные человеком.
Важное свойство света – отражение. Преломление луча света можно изучить с помощью опыта со стаканом и карандашом. Синтез и смешение цветов были удивительными открытиями для меня.
Так же мне был очень интересен опыт по разложению белого света на спектр. А потом я получил обратно белый цвет из цветов спектра. Для этого я взял белый диск и раскрасил его сектора семью цветами. Раскрутив диск , я увидел белый цвет диска.
Исходя из изученной информации про разделение белого света на спектр, можно сделать вывод что радуга – это солнечные лучи, преломляющиеся в каплях дождя. Во время дождя в воздухе находится огромное количество водяных капель. Каждая капелька выполняет роль крохотной призмы, а поскольку их очень много, то и радуга получается в полнеба.. Все радуги — это солнечный свет, который проходит через дождевые капли, как сквозь призмы, преломляется и отражается на противоположной стороне неба.
Использованная литература:
1.http://www.nado5.ru/e-book/svet-istochniki-sveta-rasprostranenie-sveta
2. https://ru.wikipedia.org/wiki/
3. http://class-fizika.narod.ru/voln5.htm
4. http://www.openclass.ru/node/316164
5. http://lifeandlight.ru/istochniki-sveta/obshhaya-teoriya/istochniki-sveta.html
6. http://vse-sekrety.ru/929-pochemu-poyavlyaetsya-raduga.html
7.getaclass.ru
15