Escuela secundaria MOU Alekseevskaya
tema de trabajo
"Dispersión de luz, color y hombre"
Tipo de trabajo - problema-resumen
Profesor de física 1 categoría de calificación
Stekolnikov Vsilii Georgievich
2010
Introducción …………………………………………………………….. 3
1. Dispersión de luz …………………………………………………………4
2. Un poco de historia del color ………………………………………….5
3. La influencia del color en una persona……………………………………………….7
4. ¿De qué color es tu personaje? .................................................. . ...........ocho
5. Color y sonido ……………………………………………………………..9
6. Efecto terapéutico del color …………………………………………..11
7. Grupo sanguíneo y color …………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………….
8. Color del automóvil y accidentes en la carretera…………………………………… 13
aulas ……………………………………………………….14
10. Conclusión …………………………………………………………… 15
11. Lista de literatura utilizada ………………………….. 16
Introducción
En este trabajo se establecen las siguientes tareas:
Para descubrir Datos interesantes sobre cómo el color afecta el carácter de una persona, qué efecto curativo tiene el color, cuál es la relación entre el color y el sonido, las perspectivas de "sonido de color" del cosmos que son fantásticas a primera vista, cuál es la relación entre el tipo de sangre de una persona y el color, sobre la interesante relación que existe entre el hombre y el color. Los hechos poco estudiados de la existencia de un biocampo humano y cualquier objeto, su influencia mutua entre sí, se tocan ligeramente. También, el hecho del uso hábil de la influencia del diseño de color de pinturas y obras de grandes artistas y compositores para su mejor percepción por parte de una persona a nivel subconsciente a través del color.
Mostrar la influencia del diseño de color de las aulas, pasillos escolares, gimnasios y talleres en el aprendizaje exitoso de los alumnos, en su estado mental y, en función de este, en la salud.
1. Dispersión de luz
Al estar comprometido en la mejora de los telescopios, Newton llamó la atención sobre el hecho de que la imagen dada por la lente está coloreada en los bordes. Se interesó por esto y fue el primero en "investigar la diversidad de los rayos de luz y las peculiaridades de los colores resultantes de esto, que nadie había sospechado antes" (palabras de la inscripción en la lápida de Newton). La coloración iridiscente de la imagen dada por la lente se observaba, por supuesto, ante ella. También se ha notado que los objetos iridiscentes se ven a través de un prisma, el haz de rayos de luz que pasa a través del prisma está coloreado en los bordes.
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I. Newton () Experimento de Newton Dispersión de luz
El experimento básico de Newton fue ingeniosamente simple. Supuso enviar un rayo de luz de pequeña sección transversal al prisma. Un rayo de sol entró en la habitación a oscuras a través de un pequeño agujero en la pared. Al caer sobre un prisma de vidrio, se refractaba y daba en la pared opuesta una imagen alargada con alternancia iridiscente de colores. Siguiendo la tradición centenaria de que se consideraba que el arco iris constaba de 7 colores, Newton también identificó 7 colores: púrpura, azul, azul, verde, amarillo, naranja, rojo. Newton llamó a la franja del arcoíris en sí misma un espectro.
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Tipos de espectros
La importante conclusión de Newton fue formulada por él en su tratado sobre "Óptica" de la siguiente manera: "Los rayos de luz que difieren en color difieren en su grado de refracción". Los rayos violetas se refractan más fuertemente, los rojos son menos que otros. Newton llamó a la dependencia del índice de refracción de la luz en su dispersión de color.
2. Un poco de historia del color
Hubo un caso así en Inglaterra. Los residentes de las casas ubicadas enfrente se quejaron de su vecino en la corte. El caso es que, el vigoroso color canario con el que el inglés pintó la fachada de su casa, y los marcos negros provocaron Residentes locales dolor de cabeza. Por orden judicial, el dueño de la luminosa mansión se vio obligado a volver a pintarla.
Koll" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">colegas Las fábricas textiles rusas en los años 90 producían principalmente telas de tres colores sombríos: gris, marrón y negro. Según los psicólogos, tal combinación de colores El complejo Los colores del otoño marchito, las hojas del año pasado y el marchitamiento, amados por los rusos posteriores a la perestroika, son llamados sucios, podridos y poco saludables por los psicólogos.
El desarrollo del color está relacionado con un ciclo de 100 años, dice Svetlana Zhuchenkova, Candidata a Ciencias, una de las primeras científicas rusas del color, profesora en la Academia Textil de Moscú. El final del siglo, por regla general, corresponde a colores complejos; lila, verde pantano, azul grisáceo, así como colores pálidos y delicados. colores simples; blanco, negro, rojo y amarillo son más típicos de principios de siglo.
Al mismo tiempo, no se puede ignorar psicología nacional. Entonces, por ejemplo, si en Estados Unidos un hombre va a trabajar con un traje marrón, es poco probable que consiga este trabajo. Los franceses prefieren los tonos vivos y aman los contrastes, los italianos prefieren los colores más suaves. Asia gravita hacia el amarillo, el azul y un poco vulgar, el rojo, los bálticos, hacia el verde y el marrón. Moscú se destaca por su gama variada y San Petersburgo, por su "estética".
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En un momento, Stalin, siguiendo el ejemplo de Napoleón, que creó un pretencioso y pomposo estilo de color para perpetuar el esplendor de sus victorias en arquitectura y pintura, exigió construir portales y arcos al majestuoso estilo de Napoleón, demostrando su propia grandeza con el rostro de la patria. El líder de los pueblos trató el esquema de color con más severidad. De las 160 flores, cada una de las cuales tenía su propio nombre en la Rusia zarista, solo han sobrevivido unas pocas docenas. Los colores posrevolucionarios en la historia de la coloración en Rusia generalmente están ausentes como género. EN era estalinista había colores limitados. En los años 40 y 50 el país se vistió de tonos gris acero y verde, en los años 60 se utilizaron los colores del aumento de la productividad. Los tintes fluorescentes se desarrollaron en los años 70. Según algunos informes, casi todos los desarrolladores de estas flores venenosas murieron de cáncer.
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3. La influencia del color en una persona.
Hay una extraña y complicada relación entre el hombre y el color. Según los científicos, el color no es solo un elemento de la estética y la cultura, sino una sustancia mental compleja que demuestra el estado de ánimo de una persona, su estado de ánimo. salud mental e incluso capaz de influir en él.
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color rojo activa la fuerza muscular. Los psicólogos dicen que si un levantador de pesas usa anteojos rojos, "tomará" más peso que sin ellos. Al mismo tiempo, al estar rodeado de "rojo", una persona intentará salir más rápido. Las cabinas telefónicas rojas fueron diseñadas para un alto tráfico. Los niños casi también reaccionan a este color. Un niño que duerme frente a una pared con papel tapiz rojo está más irritable e inquieto.
Púrpura podría reemplazar a los drogadictos con un alucinógeno. Si se pone a una persona en una habitación donde todo: el techo, el piso, las paredes, las ventanas y las puertas están pintadas de púrpura, entonces comenzará a alucinar.
Color azul favorece la reflexión, calma y reduce la presión.
Azul establece la melancolía.
el color blanco crea una sensación de irrealidad.
De color negro el más complejo, por un lado, místico, que simboliza la dedicación a algo inaccesible para los demás, por otro lado, oficial.
Impacto en una persona |
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molesto, emocionante |
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Violeta | Causa alucinaciones |
Calma y alivia la presión. |
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Establece melancolía |
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Crea una sensación de irrealidad. |
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Místico |
4. ¿De qué color es tu personaje?
Los psicólogos dicen que el carácter de una persona puede determinarse por sus gustos de color. Por cierto, el científico suizo M. Lumar llegó a tales conclusiones. Él cree que si te gusta el color rojo, tus características principales son una fuerte voluntad y una rápida toma de decisiones. La preferencia por el amarillo indica que eres optimista e idealista. Te gusta todo lo nuevo, inesperado, inusual y sensacional.
Si te gusta el color naranja, entonces tiendes a percibir fácilmente el éxito y el fracaso, tienes suficiente voluntad para tomar decisiones. Eres fuerte física y mentalmente.
Si te gusta color verde entonces eres una persona segura de ti misma y crítica. Eres sólido, conservador, sabes lo que vales. Eres casi perfecto en la vida familiar.
Si te atrae el azul o color azul, entonces eres una persona de carácter débil, emocional y bonachón, con una rica vida interior.
Si te gusta el violeta, entonces eres más intuicionista que lógico.
Rasgos del personaje principal |
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Fuerte voluntad, determinación. |
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optimista, idealista |
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Naranja | |
Eres seguro de ti mismo, conservador, ideal en la vida familiar. |
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Carácter débil, emocional, de buen carácter. |
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Violeta | Eres más intuicionista que lógico. |
5. Color y sonido
La conexión entre el color y el sonido se expresa más claramente en el fenómeno de la música en color. La música de color estaba cerca del compositor, que prefería crear sus obras en una tonalidad específica para un color determinado. La música del color fue uno de los elementos principales en muchas de las pinturas del artista. Por primera vez, el compositor logró la implementación a gran escala del color y la influencia musical en el poema sinfónico "Prometeo" ("Poema de fuego", 1910). Para aumentar el impacto de la música, introdujo un órgano, campanas en la orquesta, utilizó el sonido del coro sin letra y con iluminación especial ("partes de color").
Las pinturas de Roerich:
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Percepcion humana obras musicales junto con un cierto esquema de color de la luz afecta significativamente la impresión de usar estos trabajos. En primer lugar, porque la sensibilidad del ojo y del oído están interconectadas. Entonces, la sensibilidad del ojo a los rayos verde-azules del espectro visible bajo la influencia de los sonidos y el ruido aumenta notablemente, y disminuye al naranja-rojo; la sensibilidad de nuestro audífono disminuye al aumentar la intensidad de la luz. También influye el hecho de que la persona más rápida percibe los objetos de color rojo y la más lenta de todas, los objetos de color púrpura. Y dado que el mundo en colores siempre es percibido por una persona como más nítido y profundo que un fondo gris, el autor de la música tiene la oportunidad de usar las características de la visión del color de una persona para mejorar el impacto de la música en él.
Los médicos han establecido durante mucho tiempo que la música importante acelera la secreción de jugos digestivos en el cuerpo, tiene un efecto estimulante sobre cuerpo humano, acelera principalmente los ritmos de la respiración y los latidos del corazón. Su impacto se potencia si se utilizan tonos rojo anaranjado en la coloración de habitaciones y objetos. La música melodiosa hace que una persona disminuya la respiración; La musicoterapia se basa en la percepción de sonidos tranquilos y no ansiosos en una persona. Su eficacia se potencia si se lleva a cabo en una estancia en la que predominen los tonos de color azul verdoso.
Esto no es una coincidencia. EN psicológicamente los colores rojos excitan y alertan a una persona: este es el color del fuego y la sangre, y en las ideas históricas de una persona, sirven como presagios de problemas. Los tonos azul verdosos son los colores de la vegetación fresca y los cielos despejados; no suelen estar asociados con el peligro. Por lo tanto, el color afecta el estado psicofisiológico de una persona, su percepción de varios fenómenos, incluida la música.
También se observa el proceso inverso. Al comparar melodías mayores y menores, la mayoría de las personas amantes de la música tienen una sensación de claroscuro, porque la mayor se identifica con el modo “claro” y la menor con el modo “oscuro”. Esto ocurre, por ejemplo, al percibir la imagen del amanecer en la introducción de la ópera "Khovanshchina" y la imagen del cielo nocturno en la introducción de la ópera "La noche antes de Navidad" de Korsakov.
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Además del "multicolor" que acompaña al sonido de la música, su rango de influencia puede ampliarse mediante el uso en orquestas de instrumentos musicales con un espectro de sonido especial, tanto antiguos como poco utilizados (por ejemplo, el inventado theremin), y otros nuevos.
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Al mismo tiempo, una manera tan fantástica es posible: crear un especial instrumento musical y música de sonido extraordinario, registrando la radiación con sus colores ricos y originales en el espectro de sonido. A pesar de la aparente utopía de la idea, tal trabajo fue realizado por los empleados del Observatorio Astronómico de París, quienes, usando tecnología electroacústica, convirtieron la luz de estrellas individuales en frecuencias de sonido. Como resultado, la bóveda del cielo "habló" a la gente en el lenguaje de los sonidos. Pitágoras soñó con la percepción de la "música de las esferas celestiales". Ahora su sueño se ha hecho realidad, pero de una forma diferente a la que esperaba (no a costa de movimiento mecanico cuerpos celestiales a lo largo de sus órbitas).
6. Efecto curativo del color.
Durante mucho tiempo se ha demostrado que cada persona tiene su propio biocampo. Pero como lo confirma un especial Investigación científica, la presencia de un biocampo también es característica de las obras de arte; pinturas, esculturas. Además, durante el experimento se pudo comprobar que a través de este biocampo pueden afectar nuestra salud en algunos casos más que los medicamentos. selección de obras y colores puedes normalizar la presión, calmar sistema nervioso, aliviar el dolor, aliviar el estrés. Con tratamiento regular obras de arte marcado Buenos resultados con neurosis, enfermedades del corazón, hígado, glándula tiroides, vesícula biliar e intestinos. Además, una persona recibe un fuerte impulso psicoemocional, que contribuye a la curación general del cuerpo.
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El efecto terapéutico del color está asociado a la influencia de vibraciones ondulatorias de cierta longitud sobre nuestros órganos y centros mentales, y la acción de diferentes colores tiene un efecto específico en ciertas enfermedades.
color rojo ayuda con enfermedades virales, úlceras estomacales, anemia, hipotensión, estimula el sistema inmunológico, actividad glandular secreción interna y el metabolismo, fortalece la memoria, da vigor y energía.
Color rosa tiene un efecto sedante sobre el sistema nervioso, mejora el estado de ánimo.
color naranja mejora los procesos de digestión, regeneración, ayuda con enfermedades del bazo y los pulmones, aumenta la circulación sanguínea.
Amarillo eficaz para el estreñimiento atónico, el insomnio, Enfermedades de la piel. Estimula el apetito, tiene un efecto de limpieza en todo el cuerpo, estimula la visión y la función hepática y tonifica el sistema nervioso. Se considera que es el color fisiológicamente óptimo.
Color verde normaliza la actividad cardiaca, estabiliza presión arterial, reduce dolores de cabeza, dolor en enfermedades de la columna vertebral, ayuda con agudo resfriados mejora el metabolismo y el rendimiento.
Azul utilizado para enfermedades de los ojos, hígado, laringe, columna vertebral. Reduce el apetito y los espasmos intestinales, normaliza la actividad cardíaca.
Color azul afecta la glándula tiroides, ayuda con enfermedades renales y Vejiga, pulmones, ojos, trata insomnio, enfermedad mental, ictericia, enfermedades de la piel.
Violeta Color- el color de la espiritualidad y la creatividad. Tiene un efecto calmante sobre el sistema nervioso, ayuda con desordenes mentales, neuralgia, conmociones cerebrales. Este color se recomienda para enfermedades de los riñones, el hígado, las vías urinarias y la vesícula biliar, con diversas procesos inflamatorios. También se ha observado su efecto positivo sobre el sistema vascular.
7. Tipo y color de sangre
Los científicos han descubierto que también existe una estrecha relación entre el tipo de sangre y el color de una persona.
1er grupo sangre. Los más favorables son los tonos rojo, naranja y morado.
3er grupo. Oferta más amplia. Los colores rojo y naranja estimulan los procesos vitales y potencian la actividad mental. Los tonos azules y verdes calmarán los nervios, mientras que el tono morado ayudará a crear un ambiente de reflexión y recuerdo.
4to grupo. Las personas con este tipo de sangre son similares en sus características energéticas a la segunda, deberían entrar en contacto más a menudo con el azul y el verde.
Tipo de sangre | color auspicioso |
rojo, naranja, violeta |
|
Azul verde |
|
Rojo, naranja, azul, verde, morado |
|
Azul verde |
8. Color del coche y accidentes de tráfico
Según cifras oficiales, los automóviles de color plateado tienen un 50% menos de probabilidades de sufrir accidentes graves que los automóviles de otros colores. Los autos blancos, amarillos, grises, rojos y azules tienen aproximadamente el mismo nivel de riesgo. Los conductores que manejan autos negros, marrones y verdes corren un riesgo especial porque corren el riesgo de tener un accidente y lesionarse. herida grave aumentar en 2 veces.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image026_10.jpg" align="left" width="335" height="209 src=">El automóvil más "peligroso" en términos de probabilidad de meterse en un accidente.
El riesgo se duplica.
Los estudios de psicología del color han demostrado que los niños prefieren uno u otro color según la edad.
EN temprana edad prefieren el rojo o el morado, siendo las chicas rosas.
A la edad de 9 a 11 años, el interés por el rojo se reemplaza gradualmente por el interés por el naranja, luego el amarillo, el amarillo verdoso y luego el verde.
Después de 12 años, el color favorito es el azul.
Las pizarras deben pintarse de verde oscuro o azul oscuro. No debe crear un contraste de color en la pared donde cuelga el tablero, para no cansar la vista de los alumnos. En muchos casos, la pared frontal se puede pintar en un color más intenso que las paredes traseras y laterales.
En preparatoria y primer grado se pueden recomendar tonos rojos puros intensos.
Para los estudiantes de segundo grado, el rojo se puede reemplazar gradualmente por rojo anaranjado o naranja, para niños de 10 a 11 años: amarillo, amarillo verdoso y luego verde.
Para los niños de la adolescencia, el color azul comienza a jugar un cierto papel, pero debe combinarse con el naranja, ya que la clase con gran cantidad el color azul crea una impresión "fría".
En las aulas donde labor manual, se debe usar azul. La clase de música debe pintarse del mismo color. EN gimnasia es mejor usar colores azul y verde claro.
Los vestíbulos y pasillos se pueden pintar en azul claro y colores amarillos
Colores preferidos | color negativo | Estado de ánimo psicológico dominante |
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Rojo, morado, rosa, turquesa. | Negro, marrón oscuro, gris | Quédate en el mundo de los cuentos de hadas |
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verde, amarillo, rojo | Oliva, verde pastel, lila | El predominio de la percepción sensorial del mundo. |
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Ultramar, naranja, verde | Púrpura, lila | Un enfoque racional de la percepción del mundo, el desarrollo de la autoconciencia. |
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naranja roja | Púrpura, rosa | Percepción instintivamente intencionada del mundo |
10. Conclusión
Este trabajo pretende mostrar lo que gran importancia tiene conocimiento del efecto del color en el cuerpo humano, la salud, mental y el estado fisico, sobre la percepción efectiva de las obras artísticas y musicales. Y la vida y seguridad de una persona está directamente relacionada, por ejemplo, con el color del coche, que por supuesto hay que tener en cuenta. Al mismo tiempo, esta dirección en la física se estudia poco, por ejemplo, el biocampo de una persona y objetos. O "mal iluminado" en la literatura científica y educativa. Esta dirección en la física tiene grandes perspectivas para estudios posteriores.
12. Lista de literatura usada
1., Manual de Física, 2005
1. Revista científica y educativa de Soros, 2005, 2006
2. Revista "Física en la escuela", 2005
El mundo que nos rodea está lleno de millones de tonos diferentes. Debido a las propiedades de la luz, cada objeto y objeto que nos rodea tiene un cierto color percibido por la visión humana. El estudio de las ondas de luz y sus características ha permitido a las personas profundizar en la naturaleza de la luz y los fenómenos asociados con ella. Hablemos de dispersión hoy.
La naturaleza de la luz
Desde un punto de vista físico, la luz es una combinación de ondas electromagnéticas con valores diferentes longitud y frecuencia. El ojo humano no percibe ninguna luz, sino sólo aquella cuya longitud de onda oscila entre los 380 y los 760 nm. El resto de variedades permanecen invisibles para nosotros. Estos incluyen, por ejemplo, la radiación infrarroja y ultravioleta. El famoso científico Isaac Newton imaginó la luz como una corriente dirigida de las partículas más pequeñas. Y solo más tarde se demostró que es por naturaleza una ola. Sin embargo, Newton todavía tenía parte de razón. El hecho es que la luz no solo tiene onda, sino también propiedades corpusculares. Esto lo confirman todos fenómeno famoso efecto fotoeléctrico. Resulta que el flujo de luz tiene una naturaleza dual.
Espectro de color
La luz blanca accesible a la visión humana es una combinación de varias ondas, cada una de las cuales se caracteriza por una determinada frecuencia y su propia energía fotónica. En consecuencia, se puede descomponer en ondas. color diferente. Cada uno de ellos se llama monocromático, y un cierto color corresponde a su propio rango de longitud, frecuencia de onda y energía fotónica. En otras palabras, la energía emitida por una sustancia (o absorbida) se distribuye de acuerdo con los indicadores anteriores. Esto explica la existencia del espectro de luz. Por ejemplo, el color verde del espectro corresponde a una frecuencia en el rango de 530 a 600 THz y violeta, de 680 a 790 THz.
Cada uno de nosotros ha visto alguna vez cómo los rayos brillan en la cristalería facetada o, por ejemplo, en los diamantes. Esto se puede observar debido a un fenómeno como la dispersión de la luz. Este es un efecto que refleja la dependencia del índice de refracción de un objeto (sustancia, medio) en la longitud (frecuencia) de la onda de luz que pasa a través de este objeto. La consecuencia de esta dependencia es la descomposición del haz en un espectro de color, por ejemplo, al atravesar un prisma. La dispersión de la luz se expresa mediante la siguiente ecuación:
donde n es el índice de refracción, ƛ es la frecuencia y ƒ es la longitud de onda. El índice de refracción aumenta con el aumento de la frecuencia y la disminución de la longitud de onda. A menudo observamos dispersión en la naturaleza. Su manifestación más hermosa es el arco iris, que se forma debido a la dispersión de los rayos del sol cuando pasan a través de numerosas gotas de lluvia.
Los primeros pasos hacia el descubrimiento de la dispersión.
Como se mencionó anteriormente, al atravesar un prisma, el flujo de luz se descompone en un espectro de color, que Isaac Newton estudió con suficiente detalle en su época. El resultado de su investigación fue el descubrimiento del fenómeno de la dispersión en 1672. Interés científico a las propiedades de la luz apareció antes de nuestra era. El famoso Aristóteles ya notó que luz del sol puede tener diferentes tonalidades. El científico argumentó que la naturaleza del color depende de la "cantidad de oscuridad" presente en la luz blanca. Si hay mucho, aparece un color púrpura, y si no es suficiente, entonces rojo. gran pensador También dijo que el color principal de los rayos de luz es el blanco.
Estudios de los predecesores de Newton
La teoría aristotélica de la interacción de la oscuridad y la luz no fue refutada por los científicos de los siglos XVI y XVII. Tanto el investigador checo Marzi como el físico inglés Khariot realizaron de forma independiente experimentos con un prisma y estaban firmemente convencidos de que la razón de la aparición de diferentes tonalidades del espectro es precisamente la mezcla del flujo de luz con la oscuridad cuando atraviesa el prisma. A primera vista, las conclusiones de los científicos podrían llamarse lógicas. Pero sus experimentos fueron bastante superficiales y no pudieron respaldarlos con investigaciones adicionales. Eso fue hasta que Isaac Newton se hizo cargo.
descubrimiento de newton
Gracias a la mente inquisitiva de este destacado científico, se demostró que la luz blanca no es la principal, y que otros colores no surgen en absoluto como resultado de la interacción de la luz y la oscuridad en diferentes proporciones. Newton refutó estas creencias y demostró que la luz blanca es compuesta en su estructura, está formada por todos los colores del espectro de luz, llamado monocromático. Como resultado del paso de un haz de luz a través de un prisma, se forma una variedad de colores debido a la descomposición. luz blanca en sus flujos ondulatorios constituyentes. Tales ondas con diferentes frecuencias y longitudes se refractan en el medio de diferentes maneras, formando un determinado color. Newton realizó experimentos que aún se utilizan en física. Por ejemplo, experimenta con prismas cruzados, usando dos prismas y un espejo, así como pasando la luz a través de prismas y una pantalla perforada. Ahora sabemos que la descomposición de la luz en el espectro de color ocurre debido a velocidad diferente el paso de ondas de diferentes longitudes y frecuencias a través de una sustancia transparente. Como resultado, algunas ondas abandonan el prisma antes, otras un poco más tarde, otras más tarde, y así sucesivamente. Así es como se produce la descomposición del flujo luminoso.
Dispersión anómala
En el futuro, los físicos del siglo anterior hicieron otro descubrimiento con respecto a la dispersión. El francés Leroux descubrió que en algunos medios (en particular, en el vapor de yodo) se viola la dependencia que expresa el fenómeno de la dispersión. El físico Kundt, que vivía en Alemania, se hizo cargo del estudio de este tema. Para su investigación, tomó prestado uno de los métodos de Newton, a saber, el experimento con dos prismas cruzados. La única diferencia fue que en lugar de uno de ellos, Kundt usó un recipiente prismático con una solución de cianina. Resultó que el índice de refracción cuando la luz pasa a través de estos prismas aumenta en lugar de disminuir, como sucedió en los experimentos de Newton con prismas convencionales. El científico alemán descubrió que esta paradoja se observa debido a un fenómeno como la absorción de la luz por la materia. En el experimento descrito por Kundt, el medio absorbente era una solución de cianina, y la dispersión de la luz en tales casos se denominó anómala. EN física moderna este término prácticamente no se utiliza. Hoy en día, la dispersión normal descubierta por Newton y la dispersión anómala descubierta más tarde se consideran dos fenómenos relacionados con una misma enseñanza y de naturaleza común.
Lentes de Baja Dispersión
En fotografía, la dispersión de la luz se considera un fenómeno indeseable. Provoca la llamada aberración cromática, en la que los colores aparecen distorsionados en las imágenes. Los tonos de la fotografía no coinciden con los tonos del sujeto fotografiado. Este efecto se vuelve especialmente desagradable para los fotógrafos profesionales. Debido a la dispersión en las fotografías, no sólo se distorsionan los colores, sino que los bordes suelen verse borrosos o, por el contrario, la aparición de un borde demasiado definido. Los fabricantes mundiales de equipos fotográficos hacen frente a las consecuencias de este fenómeno óptico con la ayuda de lentes de baja dispersión especialmente diseñados. El vidrio del que están hechos tiene una excelente propiedad para refractar por igual ondas con diferentes valores de longitud y frecuencia. Los objetivos con lentes de baja dispersión se denominan acromáticos.
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Dispersión de luz es la dependencia del índice de refracción norte sustancias en la longitud de onda de la luz (en el vacío) |
o, lo que es lo mismo, la dependencia de la velocidad de fase de las ondas luminosas con la frecuencia:
|
dispersión de sustancias llamado derivado de norte sobre |
La dispersión, la dependencia del índice de refracción de una sustancia con respecto a la frecuencia de la onda, se manifiesta de manera especialmente brillante y hermosa junto con el efecto de birrefringencia (ver Video 6.6 en el párrafo anterior), que se observa cuando la luz pasa a través de sustancias anisotrópicas. El hecho es que los índices de refracción de las ondas ordinarias y extraordinarias dependen de manera diferente de la frecuencia de la onda. Como resultado, el color (frecuencia) de la luz transmitida a través de una sustancia anisótropa colocada entre dos polarizadores depende tanto del espesor de la capa de esta sustancia como del ángulo entre los planos de transmisión de los polarizadores.
Para todas las sustancias incoloras transparentes en la parte visible del espectro, al disminuir la longitud de onda, el índice de refracción aumenta, es decir, la dispersión de la sustancia es negativa:. (fig. 6.7, áreas 1-2, 3-4)
Si una sustancia absorbe luz en un cierto rango de longitudes de onda (frecuencias), entonces en la región de absorción la dispersión
resulta ser positivo y se llama anómalo (Figura 6.7, área 2-3).
Arroz. 6.7. Dependencia del cuadrado del índice de refracción (curva sólida) y el coeficiente de absorción de luz por una sustancia
(curva discontinua) en la longitud de ondayocerca de una de las bandas de absorción()
Newton también estudió la dispersión normal. La descomposición de la luz blanca en un espectro al atravesar un prisma es consecuencia de la dispersión de la luz. Cuando un haz de luz blanca atraviesa un prisma de vidrio, un espectro colorido (Figura 6.8).
Arroz. 6.8. El paso de la luz blanca a través de un prisma: debido a la diferencia en el índice de refracción del vidrio para diferentes
longitud de onda, el haz se descompone en componentes monocromáticos: aparece un espectro en la pantalla
La luz roja tiene la longitud de onda más larga y el índice de refracción más bajo, por lo que el prisma desvía menos los rayos rojos que otros. Junto a ellos habrá rayos de luz naranja, luego amarillo, verde, azul, azul y finalmente púrpura. La luz blanca compleja que incide sobre el prisma se descompone en componentes monocromáticos (espectro).
Un buen ejemplo de dispersión es el arcoíris. Se observa un arco iris si el sol está detrás del observador. Los rayos rojos y violetas son refractados por gotas de agua esféricas y reflejados desde su superficie interna. Los rayos rojos se refractan menos y caen en el ojo del observador desde gotas a mayor altura. Por lo tanto, la banda superior del arcoíris siempre resulta ser roja (Fig. 26.8).
Arroz. 6.9. La aparición del arcoíris
Usando las leyes de reflexión y refracción de la luz, es posible calcular la trayectoria de los rayos de luz con reflexión total y dispersión en las gotas de lluvia. Resulta que los rayos se dispersan con mayor intensidad en la dirección que forma un ángulo de unos 42° con la dirección de los rayos del sol (Fig. 6.10).
Arroz. 6.10. ubicación del arco iris
El lugar geométrico de tales puntos es un círculo con centro en el punto 0. Parte de ella está oculta para el observador. R debajo del horizonte, el arco sobre el horizonte es el arco iris visible. También es posible el doble reflejo de los rayos en las gotas de lluvia, lo que da como resultado un arco iris de segundo orden, cuyo brillo, naturalmente, es menor que el brillo del arco iris principal. Para ella, la teoría da un ángulo 51 °, es decir, el arco iris de segundo orden se encuentra fuera del principal. En él, el orden de los colores está invertido: el arco exterior es de color púrpura y el arco inferior es rojo. Rara vez se observan arcoíris de orden tercero y superior.
Teoría elemental de la dispersión. La dependencia del índice de refracción de una sustancia de la longitud de una onda electromagnética (frecuencia) se explica sobre la base de la teoría de las oscilaciones forzadas. Estrictamente hablando, el movimiento de los electrones en un átomo (molécula) obedece a las leyes mecánica cuántica. Sin embargo, para una comprensión cualitativa de los fenómenos ópticos, uno puede limitarse al concepto de electrones unidos en un átomo (molécula) por una fuerza elástica. Al desviarse de la posición de equilibrio, dichos electrones comienzan a oscilar, perdiendo gradualmente energía por la radiación de las ondas electromagnéticas o transfiriendo su energía a los nodos de la red y calentando la sustancia. Como resultado de esto, las oscilaciones serán amortiguadas.
Al atravesar la materia, una onda electromagnética actúa sobre cada electrón con la fuerza de Lorentz:
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donde v- la velocidad de un electrón oscilante. EN onda electromagnética la relación de las fuerzas de los campos magnético y eléctrico es igual a
Por lo tanto, no es difícil estimar la relación de las fuerzas eléctricas y magnéticas que actúan sobre un electrón:
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Los electrones en la materia se mueven a velocidades mucho más bajas que la velocidad de la luz en el vacío:
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donde - la amplitud de la intensidad del campo eléctrico en la onda luminosa, - la fase de la onda, determinada por la posición del electrón considerado. Para simplificar los cálculos, ignoramos el amortiguamiento y escribimos la ecuación del movimiento de electrones en la forma
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donde, es la frecuencia natural de oscilaciones de un electrón en un átomo. Ya hemos considerado la solución de tal ecuación diferencial no homogénea anteriormente y obtuvimos
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Por lo tanto, el desplazamiento del electrón desde la posición de equilibrio es proporcional a la fuerza del campo eléctrico. Los desplazamientos de los núcleos desde la posición de equilibrio pueden despreciarse, ya que las masas de los núcleos son muy grandes en comparación con la masa del electrón.
Un átomo con un electrón desplazado adquiere un momento dipolar
(para simplificar, supongamos por el momento que sólo hay un electrón "óptico" en el átomo, cuyo desplazamiento contribuye decisivamente a la polarización). Si una unidad de volumen contiene norteátomos, entonces la polarización del medio (momento dipolar por unidad de volumen) se puede escribir como
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En entornos reales, es posible diferentes tipos fluctuaciones de cargas (grupos de electrones o iones) que contribuyen a la polarización. Estos tipos de vibraciones pueden tener diferentes cantidades de carga. yo y las masas yo, así como varias frecuencias naturales (los denotaremos por el índice k), el número de átomos por unidad de volumen con un tipo dado de vibración N k proporcional a la concentración de átomos NORTE:
Factor de proporcionalidad adimensional f k caracteriza la contribución efectiva de cada tipo de oscilaciones al valor total de la polarización media:
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Por otra parte, como es sabido,
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donde está la susceptibilidad dieléctrica de la sustancia, que está relacionada con la constante dieléctrica mi relación
Como resultado, obtenemos una expresión para el cuadrado del índice de refracción de una sustancia:
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Cerca de cada una de las frecuencias naturales, la función definida por la fórmula (6.24) sufre una discontinuidad. Este comportamiento del índice de refracción se debe a que despreciamos la atenuación. De manera similar, como vimos antes, despreciar el amortiguamiento conduce a un aumento infinito en la amplitud de las oscilaciones forzadas en resonancia. La tolerancia por amortiguamiento nos salva de infinitos, y la función tiene la forma que se muestra en la Fig. 6.11.
Arroz. 6.11. Adiccion permitividad ambientessobre la frecuencia de la onda electromagnética
Considerando la relación de la frecuencia con la longitud de una onda electromagnética en el vacío
se puede obtener la dependencia del índice de refracción de la sustancia PAG en la longitud de onda en la región de dispersión normal (secciones 1–2 y 3–4 en la Fig. 6.7):
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Las longitudes de onda correspondientes a las frecuencias de oscilación natural son coeficientes constantes.
En la región de dispersión anómala (), la frecuencia del campo electromagnético externo está cerca de una de las frecuencias naturales de las oscilaciones de los dipolos moleculares, es decir, se produce una resonancia. Es en estas áreas (por ejemplo, la sección 2-3 de la figura 6.7) donde se observa una absorción significativa de ondas electromagnéticas; el coeficiente de absorción de luz por la sustancia se muestra con la línea discontinua en la Fig. 6.7.
El concepto de velocidad de grupo. El concepto de velocidad de grupo está íntimamente relacionado con el fenómeno de la dispersión. Cuando se propaga en un medio con dispersión de pulsos electromagnéticos reales, por ejemplo, trenes de ondas que conocemos emitidos por emisores atómicos individuales, se produce su "propagación": expansión de la extensión en el espacio y la duración en el tiempo. Esto se debe al hecho de que dichos pulsos no son una onda sinusoidal monocromática, sino un paquete de ondas, o un grupo de ondas, un conjunto de componentes armónicos con diferentes frecuencias y diferentes amplitudes, cada uno de los cuales se propaga en un medio con su propia velocidad de fase (6.13).
Si el paquete de ondas se propagara en el vacío, entonces su forma y extensión espacio-temporal permanecerían sin cambios, y la velocidad de propagación de dicho tren de ondas sería la velocidad de fase de la luz en el vacío.
Debido a la presencia de dispersión, la dependencia de la frecuencia de una onda electromagnética en el número de onda k se vuelve no lineal, y la velocidad de propagación del tren de ondas en el medio, es decir, la tasa de transferencia de energía, está determinada por la derivada
donde es el número de onda para la onda "central" en el tren (que tiene la amplitud más alta).
No derivaremos esta fórmula en vista general, pero expliquemos su significado físico con un ejemplo particular. Como modelo de un paquete de ondas, tomamos una señal que consta de dos ondas planas que se propagan en la misma dirección con las mismas amplitudes y fases iniciales, pero difieren en las frecuencias desplazadas en relación con la frecuencia "central" en una pequeña cantidad. Los números de onda correspondientes se desplazan en relación con el número de onda "central" por una pequeña cantidad . Estas ondas se describen mediante expresiones.
Uno de los resultados de la interacción de la luz con la materia es su dispersión.
Dispersión de luz se llama la dependencia del índice de refracciónnorte sustancias de frecuenciaν (longitudes de ondaλ) luz o la dependencia de la velocidad de fase de las ondas de luz en su frecuencia.
La dispersión de la luz se representa como una dependencia:
La consecuencia de la dispersión es la descomposición en un espectro de un haz de luz blanca cuando pasa a través de un prisma (Fig. 10.1). Las primeras observaciones experimentales de la dispersión de la luz fueron realizadas en 1672 por I. Newton. Explicó este fenómeno por la diferencia en las masas de los corpúsculos.
Considere la dispersión de la luz en un prisma. Deje que un haz de luz monocromático caiga sobre un prisma con ángulo de refracción PERO e índice de refracción norte(Fig. 10.2) en ángulo.
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| Arroz. 10.1 | Arroz. 10.2 |
Después de la doble refracción (en las caras izquierda y derecha del prisma), el haz se refracta desde la dirección original en un ángulo φ. De la fig. sigue que
Supongamos los ángulos PERO y son pequeños, entonces los ángulos , , también serán pequeños, y en lugar de los senos de estos ángulos, puedes usar sus valores. Por lo tanto, y puesto que , entonces o .
De ahí se sigue que
| , | (10.1.1) |
aquellas. el ángulo de desviación de los rayos por el prisma es mayor, mayor es el ángulo de refracción del prisma.
De la expresión (10.1.1) se deduce que el ángulo de desviación de los rayos por el prisma depende del índice de refracción norte, un norte es una función de la longitud de onda, entonces los rayos de diferentes longitudes de onda después de pasar a través del prisma se desvían en diferentes ángulos. Un haz de luz blanca detrás de un prisma se descompone en un espectro llamado dispersivo o prismático que Newton observó. Por lo tanto, con la ayuda de un prisma, así como con la ayuda de una rejilla de difracción, al descomponer la luz en un espectro, se puede determinar su composición espectral.
Considerar diferencias en los espectros de difracción y prismáticos.
· La rejilla de difracción descompone la luz directamente por longitud de onda, por lo tanto, a partir de los ángulos medidos (en las direcciones de los máximos correspondientes), se puede calcular la longitud de onda (frecuencia). La descomposición de la luz en un espectro en un prisma ocurre de acuerdo a los valores del índice de refracción, por lo tanto, para determinar la frecuencia o longitud de onda de la luz, es necesario conocer la dependencia o .
· colores compuestos en difracción y prismático los espectros están ubicados de manera diferente. Sabemos que el seno del ángulo en una rejilla de difracción es proporcional a la longitud de onda 
. En consecuencia, los rayos rojos, que tienen una longitud de onda más larga que el violeta, son desviados por la rejilla de difracción con mayor fuerza.. El prisma, por otro lado, descompone los rayos de luz en el espectro de acuerdo con los valores del índice de refracción, que para todas las sustancias transparentes disminuye al aumentar la longitud de onda (es decir, al disminuir la frecuencia) (Fig. 10.3 ).
Por lo tanto, los rayos rojos son desviados por el prisma en menor medida que por una rejilla de difracción.
Valor(o )llamado dispersión de sustancias, muestra qué tan rápido cambia el índice de refracción con la longitud de onda.
De la fig. 10.3 se deduce que el índice de refracción de las sustancias transparentes aumenta al aumentar la longitud de onda, por lo tanto, el módulo también aumenta al disminuir λ. Esta dispersión se denomina normal . Cerca de las líneas y bandas de absorción, el curso de la curva de dispersión será diferente, a saber norte disminuye al disminuir λ. Este curso de adicción norte de λ se llama dispersión anómala . Echemos un vistazo más de cerca a estos tipos de dispersión.
(o longitud de onda) de la luz (dispersión de frecuencia), o, lo mismo, la dependencia de la velocidad de fase de la luz en la materia con la longitud de onda (o frecuencia). Descubierta experimentalmente por Newton hacia 1672, aunque teóricamente bien explicada mucho más tarde.
- La dispersión espacial es la dependencia del tensor de permitividad dieléctrica de un medio en el vector de onda. Esta dependencia provoca una serie de fenómenos llamados efectos de polarización espacial.
uno de los mas buenos ejemplos dispersión - la descomposición de la luz blanca cuando pasa a través de un prisma (experiencia de Newton). La esencia del fenómeno de la dispersión es la velocidad de propagación desigual de los rayos de luz con diferentes longitudes de onda en una sustancia transparente, un medio óptico (mientras que en el vacío la velocidad de la luz es siempre la misma, independientemente de la longitud de onda y, por lo tanto, del color). Por lo general, cuanto mayor sea la frecuencia de la onda, mayor será el índice de refracción del medio y menor su velocidad de la luz en él:
- en el rojo velocidad máxima en el medio y el mínimo grado de refracción,
- en púrpura la velocidad mínima de la luz en el medio y el grado máximo de refracción.
Sin embargo, en algunas sustancias (por ejemplo, en el vapor de yodo), se observa un efecto de dispersión anómalo, en el que los rayos azules se refractan menos que los rojos, y otros rayos son absorbidos por la sustancia y escapan a la observación. Estrictamente hablando, la dispersión anómala está muy extendida, por ejemplo, se observa en casi todos los gases a frecuencias cercanas a las líneas de absorción, pero en el vapor de yodo es bastante conveniente para la observación en el rango óptico, donde absorben la luz con mucha fuerza.
La dispersión de la luz hizo posible por primera vez mostrar de manera bastante convincente la naturaleza compuesta de la luz blanca.
- La luz blanca también se descompone en un espectro como resultado de pasar a través de una rejilla de difracción o reflejarse en ella (esto no está relacionado con el fenómeno de la dispersión, pero se explica por la naturaleza de la difracción). Los espectros de difracción y prismáticos son algo diferentes: el espectro prismático está comprimido en la parte roja y estirado en la violeta y está dispuesto en orden descendente de longitud de onda: del rojo al violeta; el espectro normal (de difracción) es uniforme en todas las áreas y está dispuesto en orden ascendente de longitudes de onda: del violeta al rojo.
Por analogía con la dispersión de la luz, fenómenos similares de dependencia de la propagación de ondas de cualquier otra naturaleza con respecto a la longitud de onda (o frecuencia) también se denominan dispersión. Por eso, por ejemplo, el término ley de dispersión, aplicado como nombre de una relación cuantitativa que relaciona frecuencia y número de onda, se aplica no sólo a una onda electromagnética, sino a cualquier proceso ondulatorio.
La dispersión explica el hecho de que el arco iris aparece después de la lluvia (más precisamente, el hecho de que el arco iris es multicolor, no blanco).
La dispersión es la causa de las aberraciones cromáticas, una de las aberraciones de los sistemas ópticos, incluidas las lentes fotográficas y de video.
Cauchy ideó una fórmula que expresa la dependencia del índice de refracción del medio con respecto a la longitud de onda:
…,Dispersión de la luz en la naturaleza y el arte.
Debido a la dispersión, se pueden observar diferentes colores.
- El arcoíris, cuyos colores se deben a la dispersión, es uno de Imágenes de clave cultura y arte.
- Debido a la dispersión de la luz, se puede observar el "juego de luces" de color en las facetas de un diamante y otros objetos o materiales facetados transparentes.
- Hasta cierto punto, los efectos iridiscentes se encuentran con bastante frecuencia cuando la luz pasa a través de casi cualquier objeto transparente. En el arte, pueden ser especialmente amplificados, enfatizados.
- La descomposición de la luz en un espectro (debido a la dispersión) durante la refracción en un prisma es un tema bastante común en Bellas Artes. Por ejemplo, la portada del álbum Dark Side Of The Moon de Pink Floyd representa la refracción de la luz en un prisma con descomposición en un espectro.
ver también
Literatura
- Yashtold-Govorko V. A. Fotografía y procesado. Disparos, fórmulas, términos, recetas. - Ed. 4to, abreviatura - M.: Arte, 1977.
Enlaces
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