У 1665 р. видатний англійський вчений Ісаак Ньютон (1643-1727), провів серію цікавих дослідів. Для отримання вузького пучка сонячного світла Ньютон зробив у віконниці невеликий круглий отвір.
Проходячи крізь призму, пучок білого світла заломлюється, і на екрані утворюється веселкова смужка – спектр.
У спектрі виділяють сім кольорів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий (Чапля Осінь Жде Завзято Буде Сани Фарбувати)
Проблемне питання
• Чи можливо із семи кольорів спектру знову утворити білий колір? (Можливо)
• А може це призма «фарбує» білий пучок світла?
Ньютон виділив із широкого різнокольорового пучка променів вузькі одноколірні (монохроматичні) пучки світла і знову спрямовував їх на призму. Такі пучки відхилялися призмою, але вже не розкладались у спектр. При цьому найбільше відхилявся фіолетовий пучок світла, а найменше – червоний.
Результати дослідів дозволили Ньютону дійти таких висновків:
1) пучок білого (сонячного) світла складається з багатьох різнокольорових пучків;
2) призма не «фарбує» біле світло, а розкладає його у спектр через різне заломлення пучків світла різного кольору.
2. Дисперсія світла
Проблемне питання
• Чому пучки різних кольорів по-різному відхиляються призмою?
Показник заломлення скла для променів різного кольору є різним. Зазвичай найбільший показник заломлення має фіолетове світло, найменший – червоне.
Дисперсія світла – це явище розкладання світла у спектр, зумовлене залежністю показника заломлення середовища від кольору світла.
Проблемне питання
• Чому виникає веселка?
Веселка – це величезний спектр сонячного світла. Міріади маленьких краплинок води, діючи разом подібно до безлічі «призм», заломлюють біле сонячне світло та створюють різнокольорову дугу.
3. Кольори
Диск Ньютона – це круглий диск з кольоровими сегментами: червоним, оранжевим, жовтим, зеленим, блакитним, синім, фіолетовим.
Під час обертання диска з високою швидкістю ви можете спостерігати, як ці кольори змішуються, утворюючи білий колір. Коли диск Ньютона обертається з високою швидкістю, то око не встигає помічати окремі кольори, воно просто їх сумує. Саме тому ми бачимо білий колір на диску Ньютона.
У 1807 р. англійський учений Томас Юнг зробив ще одне важливе відкриття: біле світло можна отримати шляхом змішування тільки трьох основних спектральних кольорів – червоного, синього і зеленого.
Решту кольорів спектра, а також їх відтінки можна отримати, змішуючи червоний, зелений і синій кольори. На накладанні трьох основних спектральних кольорів у різних пропорціях ґрунтується кольорове зображення на екрані комп’ютера, телевізора, телефону.
Доповняльні пари кольорів – це пари кольорів, які у разі накладання один на одного утворюють білий колір.
4. Різнокольоровий світ
Проблемне питання
• Чому світ різнокольоровий?
Колір будь-якого непрозорого тіла залежить від світла, яке воно відбиває.
Яблуко має червоний колір, тому що воно відбиває червоне світло і поглинає всі інші кольори.
Листя дерев має зелений колір, тому що воно відбиває зелене світло і поглинає всі інші кольори.
Голуб білого кольору відбиває світло всіх кольорів.
Чорний кіт, навпаки, взагалі не відбиває світла, а повністю його поглинає.
Колір прозорих тіл залежить від того, які промені світла проходять крізь них. Наприклад, синє скло пропускає тільки сині промені (всі інші поглинає), а жовте – тільки жовті (всі інші поглинає), що і зумовлює їх колір.
Проблемне питання
• Який колір матимуть предмети, якщо на них падає світло якого-небуть іншого кольору?
Синє світло, спрямоване на червоні пелюстки троянди, майже цілком поглинеться ними, бо пелюстки відбивають переважно червоні промені, а решту – поглинають. Тому троянда, освітлена синім світлом, здаватиметься нам практично чорною.
Якщо ж червоним світлом освітити білий сніг, то він здаватиметься нам червоним, адже білий сніг відбиває промені всіх кольорів (у тому числі й червоні).
А от чорна шерсть кота добре поглинає всі промені, тому, хоч яким світлом ми його освітимо, кіт однаково здаватиметься чорним.
Зверніть увагу! Оскільки колір тіла залежить від характеристики падаючого світла, у темряві поняття кольору позбавлене будь якого сенсу.
Розкладання білого світла на кольори.
Утворення кольорів
Вам, звичайно, не раз доводилося бачити, як після дощу в сонячний день на небі виникає різноколірна смуга - веселка. А якщо ви спостережливі, то могли бачити такі веселкові кольори не тільки на небі. Подивіться, наприклад, на водяний фонтан, освітлений Сонцем, і ви побачите, як веселка, подібна до небесної, грає у краплях води.
Дослід 1
Візьміть лінзу і подивіться крізь неї на полум’я свічки. Ви побачите, що полум’я свічки оточене кольоровими кільцями.
Попереджаємо! У жодному разі не можна дивитися крізь лінзу на Сонце. Так ви можете зіпсувати собі зір.
Звідки ж з’являються на небі, у краплях води або лінзах такі різноколірні смуги?
Те, що сонячне світло складається з кольорових променів, установив Ісаак Ньютон. Удосконалюючи телескопи, він звернув увагу, що зображення об’єктів, яке дає об’єктив, по краях забарвлене.
У 1754 р. Ньютон виконав геніально простий дослід. Він пропустив сонячне (біле) світло через маленький отвір у віконниці в затемнену кімнату, а на шляху променя помістив скляну призму (мал. 151). Призма заломила сонячні промені й спрямувала їх на стінку, на якій з’явилася багатоколірна смуга.
Мал. 151
Цю багатоколірну смугу розкладеного білого світла Ньютон назвав спектром (лат. spectrum - «видимий»).
Він дійшов висновку, що:
1. Сонячне (біле) світло — це світло, яке складається із семи кольорів.
2. Розкладання сонячного світла тригранною призмою пояснюється тим, що окремі кольорові промені заломлюються в ній неоднаково. Найменше заломлюються промені червоного кольору, а найбільше — фіолетового.
3. Порядок кольорів у спектрі завжди є однаковим (мал. 152).
Мал. 152
Ньютон довів, що біле світло виникає в результаті складання 7 кольорів спектра. Переконаємося в цьому.
Дослід 2. Візьмемо диск Ньютона (круг, на якому нанесено кольори спектра, мал. 153) і обертатимемо його з певною швидкістю. У результаті досліду ми побачимо, що диск має білий колір. Якщо на шляху сонячних променів поставити дві призми, то на виході отримаємо біле світло (мал. 154).
Мал. 153
Мал. 154
У 1807 р. англійський учений Томас Юнг зробив ще одне важливе відкриття: біле світло можна отримати шляхом змішування тільки трьох кольорів — червоного, зеленого і синього.
Виявляється, решту кольорів спектра, а також їх відтінки можна отримати, змішуючи червоний, зелений і синій кольори. Але жодним змішуванням інших кольорів не можна отримати червоний, зелений і синій кольори.
Дослід 3. Направимо від трьох однакових джерел світла на екран світло червоного, синього і зеленого кольорів так, щоб вони накладалися один на одного (мал. 155, а). Там, де накладаються всі три кольори, ми побачимо білий колір (мал. 155, б).
Мал. 155
Червоний, зелений і синій кольори — це основні, або первинні, кольори спектра.
Чому предмети мають різні кольори?
Колір будь-якого непрозорого тіла залежить від світла, яке воно відбиває (мал. 156). Предмет має червоний колір, тому що він відбиває червоне світло і поглинає всі інші кольори. Інший предмет має синій колір, тому що він відбиває синє світло і поглинає всі інші кольори. Предмет білого кольору відбиває світло всіх кольорів, а предмет чорного кольору, навпаки, взагалі не відбиває світла, а повністю його поглинає.
Тіло може поглинати і відбивати одночасно кілька кольорів.
Відбиті кольорові промені змішуються між собою, і колір тіла залежить від того, у якому співвідношенні вони від нього відбиваються. Завдяки цьому і виникає різноколірна гама фарб, яку ми спостерігаємо у природі.
Колір прозорих тіл залежить від того, які промені світла проходять крізь них. Наприклад, червоне скло пропускає тільки червоні промені, а зелене - тільки зелені, що і зумовлює їх колір. За допомогою таких скелець можна отримати однорідний за кольором пучок променів. Прозорі пластинки, які застосовують для отримання однорідного за кольором світлового пучка, називають світлофільтрами. Їх широко застосовують в оптичних приладах.
Мал. 156
Мал. 157
Предмети можуть змінювати свій колір, якщо на них падає світло якого-небудь іншого кольору. Наприклад, червоне плаття матиме вигляд чорного у променях синього або зеленого кольору.
Трьома основними кольорами, які використовують для живопису, є червоний, жовтий і синій. Вони не збігаються з основними кольорами світла. Змішуючи ці кольори, можна отримати практично будь-який колір, окрім білого. Якщо змішати всі три основні кольори в рівних пропорціях, то отримаємо чорний колір (мал. 157).
Цікавим природним явищем є веселка. Як же вона виникає?
Веселка виникає в результаті заломлення і відбивання світла, наприклад у краплях дощу (мал. 158). У краплі води світло розкладається на кольори.
Мал. 158
Крапля води подібна до маленької призми, а її внутрішня поверхня виконує роль дзеркала, направляючи промені, що проникли у краплю, у зворотний бік - до спостерігача. При цьому найбільша кількість світла виходить під кутом 42° до початкового напрямку сонячних променів. Якраз це світло ми і бачимо.
Барви веселки розташовані в такому порядку: фіолетовий, синій, блакитний, зелений, жовтий, оранжевий, червоний. Далі йде смуга, у якій око не розрізняє кольорів, іноді вона навіть здається темнішою, ніж решта всієї частини неба, на тлі якого видно веселку. За цією смугою починається верхня веселка: у ній порядок кольорів зворотний - від червоного до фіолетового.
Але чому ви іноді бачите веселку яскравих кольорів, а іноді - неяскравих?
Виявляється, яскравість кольорів у веселці залежить від розмірів дощових крапель. Якщо вони великі (1-2 мм), фіолетова і зелена смуги дуже яскраві, червона також добре помітна, а блакитну видно слабо. Зі зменшенням розмірів крапель веселка розширюється і блідне, а коли краплі зовсім маленькі (0,05 мм), вона зникає.
https://uahistory.co/pidruchniki/sirotyk-physics-9-class-2017/23.php
