Instituție de învățământ municipală școala secundară Alekseevskaya
Tema de lucru
„Dispersia luminii, culoarea și omul”
Tipul de lucru – problema-rezumat
Profesor de fizica 1 categoria de calificare
Stekolnikov Vsili Georgievici
2010
Introducere………………………………………………………………….. 3
1. Dispersia luminii……………………………………………………4
2. Un pic de istorie a culorii…………….5
3. Influența culorii asupra unei persoane…………….7
4. Ce culoare este personajul tău? .................................................. ...... ...........8
5. Culoare și sunet…………………………………………………………………..9
6. Efectele terapeutice ale culorii………………………………………………..11
7. Grupa și culoarea sângelui……………………………………………12
8. Culoarea mașinii și accidentele pe șosea………………………………… 13
săli de clasă………………………………………………………………….14
10. Concluzie…………………………………………………………15
11. Lista referințelor………………………….. 16
Introducere
Această lucrare stabilește următoarele sarcini:
A descoperi Fapte interesante despre modul în care culoarea afectează caracterul unei persoane, ce efect de vindecare are culoarea, care este legătura dintre culoare și sunet, perspectivele aparent fantastice ale „sunetului de culoare” al spațiului, care este legătura dintre grupa de sânge și culoarea unei persoane, despre ce este interesant există o relație între om și culoare. Faptele de existență a biocâmpului unei persoane și a oricărui obiect și influența lor reciprocă unul asupra celuilalt, puțin studiate de știință, sunt ușor atinse. De asemenea, este un fapt că marii artiști și compozitori au folosit cu pricepere influența designului color al picturilor și lucrărilor pentru o mai bună percepție a acestora de către o persoană la nivel subconștient prin culoare.
Arătați influența designului color al sălilor de clasă, coridoarelor școlare, sălilor de sport și atelierelor de lucru asupra învățării cu succes a elevilor, asupra stării lor mentale și, în funcție de aceasta, asupra sănătății lor.
1. Dispersia luminii
În timp ce a îmbunătățit telescoapele, Newton a observat că imaginea produsă de lentilă era colorată la margini. El a devenit interesat de acest lucru și a fost primul care „a investigat varietatea razelor de lumină și caracteristicile rezultate ale culorilor, pe care nimeni nu le bănuise înainte” (cuvinte din inscripția de pe piatra funerară a lui Newton). Colorarea curcubeului a imaginii produsă de lentilă fusese, desigur, observată înaintea lui. De asemenea, s-a observat că obiectele irizate sunt privite printr-o prismă.Fascicul de raze de lumină care trece prin prismă este colorat de-a lungul marginilor.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image002_36.jpg" width="124" height="112"> 
I. Newton () Experimentul lui Newton Dispersia luminii
Experimentul de bază al lui Newton a fost extraordinar de simplu. A ghicit că va direcționa un fascicul de lumină cu secțiune transversală mică către prismă. Un fascicul de lumină a intrat în camera întunecată printr-o mică gaură din perete. Căzând pe o prismă de sticlă, a fost refractată și a dat o imagine alungită cu o alternanță de culori curcubeu pe peretele opus. Urmând tradiția veche de secole, conform căreia curcubeul era considerat a fi format din 7 culori, Newton a identificat și 7 culori: violet, albastru, cyan, verde, galben, portocaliu, roșu. Newton a numit banda curcubeului un spectru.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image005_27.jpg" align="left" width="150" height="100 src="> 
Tipuri de spectre
O concluzie importantă la care a ajuns Newton a fost formulată de el în tratatul său despre „Optică” după cum urmează: „Razele de lumină, distinse prin culoare, diferă în gradul de refracție”. Razele violete refractează cel mai mult, în timp ce razele roșii refractează mai puțin decât altele. Newton a numit dependența indicelui de refracție al luminii de dispersia sa de culoare.
2. Un pic de istorie a culorii
A fost un astfel de caz în Anglia. Locuitorii caselor situate vizavi s-au plâns instanței în legătură cu vecinul lor. Cert este că culoarea viguroasă canar în care englezul și-a pictat fațada casei și ramele negre a evocat locuitorii locali durere de cap. În urma unei hotărâri judecătorești, proprietarul conacului colorat a fost nevoit să-l revopsească.
Coll" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">colegi, fabricile de textile rusești din anii 90 produceau în principal țesături de trei culori sumbre: gri, maro și negru. Potrivit psihologilor, această schemă de culori se construia pe nuanțe de distrugere. Culorile complexe ale toamnei ofilite, frunzele de anul trecut și ofilirea, îndrăgite de rușii post-perestroika, sunt numite de psihologi murdare, putrede și nesănătoase.
Dezvoltarea culorii este asociată cu un ciclu de 100 de ani, spune Svetlana Zhuchenkova, candidată la științe, unul dintre primii oameni de știință a culorilor ruși, profesor la Academia de textile din capitală. Sfârșitul secolului corespunde de obicei culorilor complexe; liliac, verde de mlaștină, gri-albastru, precum și culori palide și delicate. Culori simple; alb, negru, roșu și galben sunt mai tipice pentru începutul secolului.
În același timp, nu se poate ignora psihologia nationala. Așa că, de exemplu, dacă un bărbat din America merge să-și caute un loc de muncă purtând un costum maro, este puțin probabil să obțină postul. Francezii preferă tonurile ascuțite și iubesc contrastele, italienii preferă culorile mai moi. Asia gravitează spre galben, albastru și puțin vulgar, roșu, statele baltice - spre verde și maro. Moscova se distinge printr-o paletă variată, iar Sankt Petersburg este „estetic”.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image009_25.jpg" width="109" height="150">
La un moment dat, Stalin, urmând exemplul lui Napoleon, care a creat un elaborat și pompos stil de culoare pentru a perpetua splendoarea victoriilor sale în arhitectură și pictură, a cerut ca portaluri și arcade să fie construite în stilul maiestuos al lui Napoleon, demonstrând propria sa măreție odată cu înfățișarea țării. Liderul popoarelor a tratat mai aspru schema de culori. Din cele 160 de flori, fiecare având un nume propriu în Rusia țaristă, doar câteva zeci au supraviețuit. Culorile post-revoluționare sunt în general absente ca gen în istoria colorismului rus. ÎN epoca lui Stalin erau culori limitate. În anii 40 și 50, țara era îmbrăcată în nuanțe de gri oțel și verde; în anii 60 s-au folosit culorile creșterii productivității muncii. Coloranții fluorescenți au fost dezvoltați în anii 70. Potrivit unor rapoarte, aproape toți dezvoltatorii acestor flori otrăvitoare au murit de cancer.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image011_20.jpg" align="left" width="106" height="136 src="> 
3. Influența culorii asupra unei persoane.
Există o relație ciudată și complexă între om și culoare. Potrivit oamenilor de știință, culoarea nu este doar un element de estetică și cultură, ci mai degrabă o substanță mentală complexă care demonstrează starea de spirit a unei persoane, starea sa. sănătate mentalăşi chiar capabil să-l influenţeze.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image014_16.jpg" width="276" height="360 src=">
culoare rosie activează forța musculară. Psihologii spun că dacă un halterofil își pune ochelari roșii, va „ridica” mai multă greutate decât fără ei. În același timp, fiind înconjurat de „roșu”, o persoană va încerca să iasă mai repede din el. Cabinele telefonice roșii au fost proiectate pentru trafic intens. Copiii reacționează aproape în același mod la această culoare. Un copil care doarme cu fața unui perete cu tapet roșu este mai iritabil și neliniștit.
Violet ar putea înlocui un halucinogen pentru dependenții de droguri. Dacă o persoană este pusă într-o cameră în care totul: tavanul, podeaua, pereții, ferestrele și ușile sunt vopsite în violet, atunci va începe să halucineze.
Culoarea albastra favorizează reflecția, calmează și reduce tensiunea arterială.
Albastru induce melancolie.
culoare alba creează un sentiment de irealitate.
Culoare neagră cel mai complex pe de o parte, mistic, simbolizând dedicarea pentru ceva inaccesibil altora, pe de altă parte - oficial.
Impact asupra oamenilor |
|
Enervant, incitant |
|
violet | Provoacă halucinații |
Calmează, reduce tensiunea arterială |
|
Stabilește starea de melancolie |
|
Creează un sentiment de irealitate |
|
Mistic |
4. Ce culoare este personajul tău?
Psihologii spun că caracterul unei persoane poate fi determinat de gusturile sale de culoare. Apropo, omul de știință elvețian M. Lumar a ajuns la astfel de concluzii. El crede că dacă îți place culoarea roșie, atunci principalele tale trăsături sunt voința puternică și luarea rapidă a deciziilor. A prefera culoarea galbenă indică faptul că ești un optimist și un idealist. Îți place totul nou, neașteptat, neobișnuit și senzațional.
Dacă îți place culoarea portocalie, atunci ai tendința de a accepta cu ușurință succesele și eșecurile și ai suficientă voință pentru a lua decizii. Ești puternic fizic și psihic.
Dacă vrei Culoarea verde, atunci ești o persoană încrezătoare în sine și critică. Sunteți minuțios, conservator și vă cunoașteți valoarea. Ești aproape perfect în viața de familie.
Dacă ești atras de albastru sau Culoarea albastră, atunci ești o persoană cu caracter slab, emoțional și bun, cu o viață interioară bogată.
Dacă îți place culoarea violet, atunci ești mai mult un intuiționist decât un logician.
Trăsături de caracter de bază |
|
Voință puternică, hotărâre |
|
Optimist, idealist |
|
Portocale | |
Ești încrezător în tine, conservator, ideal în viața de familie |
|
Caracter slab, emoțional, bun |
|
violet | Ești un intuiționist decât un logician |
5. Culoare și sunet
Legătura dintre culoare și sunet este exprimată cel mai clar în fenomenul muzicii colorate. Muzica color a fost apropiată de compozitor, care a preferat să-și creeze lucrările într-o cheie specifică pentru o anumită culoare. Muzica culorii a fost unul dintre elementele principale în multe dintre picturile artistului. Compozitorul a reușit pentru prima dată implementarea pe scară largă a influenței muzicale color în poemul simfonic „Prometeu” („Poemul focului”, 1910). Pentru a spori impactul muzicii, a introdus o orgă și clopote în orchestră, a folosit sunetul unui cor fără cuvinte și iluminare specială („părți colorate”).
Picturile lui Roerich:
https://pandia.ru/text/78/320/images/image016_19.jpg" width="128" height="128"> 
Percepția umană opere muzicaleÎmpreună cu o anumită schemă de culori a luminii, afectează în mod semnificativ impresia de utilizare a acestor lucrări. În primul rând, pentru că sensibilitățile ochiului și ale urechii sunt interconectate. Astfel, sensibilitatea ochiului la razele verzi-albastre ale spectrului vizibil sub influența sunetelor și zgomotelor crește considerabil, iar la razele portocalii-roșii scade; Sensibilitatea aparatului nostru auditiv scade odată cu creșterea intensității luminii. De asemenea, influențează faptul că o persoană percepe obiectele roșii cel mai rapid și obiectele violet cel mai încet. Și întrucât lumea în culori este întotdeauna percepută de o persoană mai clar și mai profund decât un fundal gri, autorul muzicii are ocazia de a folosi particularitățile viziunii umane a culorilor pentru a spori impactul muzicii asupra lui.
Medicii au stabilit de mult timp că muzica majoră accelerează eliberarea sucurilor digestive în organism și are un efect stimulator asupra corpul uman, accelerează în principal ritmurile respirației și ale bătăilor inimii. Efectul său este sporit dacă sunt folosite tonuri de roșu-portocaliu în încăperi și obiecte de pictură. Muzica melodică determină o persoană să-și încetinească respirația; Muzioterapia se bazează pe percepția unor sunete liniștite care nu trezesc anxietate la o persoană. Eficacitatea sa crește dacă este efectuată într-o cameră în care predomină tonurile albastru-verde.
Aceasta nu este o coincidență. ÎN din punct de vedere psihologic culorile roșii excită și alarmează o persoană - aceasta este culoarea focului și a sângelui, iar în ideile formate istoric printre oameni, ele servesc ca vestigii de necazuri. Tonurile albastru-verde sunt culorile vegetației proaspete și ale cerului senin; de obicei nu sunt asociate cu pericolul. Astfel, culoarea afectează starea psihofiziologică a unei persoane, percepția sa asupra diferitelor fenomene, inclusiv muzica.
Se observă și procesul invers. Majoritatea oamenilor care iubesc muzica, atunci când compară melodiile majore și minore, au un sentiment de clarobscur, deoarece majorul este identificat cu modul „luminos”, iar minorul cu „întuneric”. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, când se percepe imaginea zorilor în introducerea operei „Khovanshchina” și imaginea cerului nopții în introducerea operei „Noaptea înainte de Crăciun” de Korsakov.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image019_14.jpg" width="150" height="112">
Pe lângă „multicolorul” care însoțește sunetul muzicii, gama sa de influență poate fi extinsă și prin utilizarea în orchestre a instrumentelor muzicale cu un spectru sonor special - ambele vechi, dar nefolosite pe scară largă (de exemplu, thereminul inventat ), și nou.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image021_13.jpg" width="143" height="107">
În acest caz, o modalitate atât de fantastică este posibilă: de a crea un special instrument muzicalși muzică cu un sunet extraordinar, transcodând radiația cu gama sa bogată și originală de culori în spectrul sonor. În ciuda aparentului utopism al ideii, o astfel de muncă a fost realizată de angajații Observatorului Astronomic din Paris, care, folosind tehnologia electroacustică, au transformat lumina stelelor individuale în frecvențe sonore. Drept urmare, firmamentul „a vorbit” oamenilor în limbajul sunetelor. Pitagora a visat să perceapă „muzica sferelor cerești”. Acum visul lui s-a împlinit, dar într-un mod diferit decât se aștepta (nu în detrimentul lui mișcare mecanică corpuri cerești conform orbitelor lor).
6. Efectele terapeutice ale culorii
S-a dovedit de mult timp că fiecare persoană are propriul său câmp biologic. Dar după cum a confirmat de special Cercetare științifică, prezența unui biocâmp este, de asemenea, caracteristică operelor de artă; picturi, sculpturi. Mai mult, în timpul experimentului s-a putut demonstra că prin acest biocâmp ele ne pot afecta sănătatea în unele cazuri mai puternic decât medicamentele. Selectarea lucrării și gamă de culori puteți normaliza tensiunea arterială, vă puteți calma sistem nervos, reduce durerea, ameliorează stresul. Cu tratament regulat opere de artă marcat rezultate bune pentru nevroză, boli de inimă, boli hepatice, glanda tiroida, vezica biliară și intestine. În plus, o persoană primește un impuls psiho-emoțional puternic, care contribuie la sănătatea generală a corpului.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image024_11.jpg" width="92" height="180">
Efectul terapeutic al culorii este asociat cu influența vibrațiilor lungimii de undă de o anumită lungime asupra organelor și centrilor noștri mentale, iar efectul diferitelor culori are un efect specific asupra anumitor boli.
culoare rosie ajută la boli virale, ulcer gastric, anemie, hipotensiune arterială, stimulează sistemul imunitar, activitatea glandulară secretie internași metabolismul, întărește memoria, dă vigoare și energie.
Culoarea roz are un efect sedativ asupra sistemului nervos, îmbunătățește starea de spirit.
culoare portocalieîmbunătățește digestia și procesele de regenerare, ajută la afecțiunile splinei și plămânilor și crește circulația sângelui.
Galben eficient pentru constipație atonică, insomnie, boli de piele. Stimulează pofta de mâncare, are efect de curățare asupra întregului organism, stimulează vederea și funcția ficatului și tonifică sistemul nervos. Este considerată a fi culoarea optimă din punct de vedere fiziologic.
Culoarea verde normalizează activitatea cardiacă, se stabilizează presiunea arterială, reduce durerile de cap, durerile în boli ale coloanei vertebrale, ajută la acute raceli, îmbunătățește metabolismul și performanța.
Albastru folosit pentru boli ale ochilor, ficatului, laringelui și coloanei vertebrale. Reduce apetitul și spasmele intestinale, normalizează activitatea cardiacă.
Culoarea albastra afectează glanda tiroidă, ajută la boli de rinichi și Vezica urinara, plămâni, ochi, tratează insomnia, bolile mintale, icterul, bolile de piele.
violet culoare-culoarea spiritualității și a creativității. Are un efect calmant asupra sistemului nervos, ajută la probleme mentale, nevralgie, contuzii. Această culoare este recomandată pentru boli ale rinichilor, ficatului, vezicii urinare și biliare, precum și pentru diverse procese inflamatorii. De asemenea, a fost observat efectul său pozitiv asupra sistemului vascular.
7. Grupa și culoarea sângelui
Oamenii de știință au descoperit că există și o legătură strânsă între tipul de sânge și culoarea unei persoane.
grupa 1 sânge. Cele mai favorabile culori sunt roșu, portocaliu și violet.
a 3-a grupă. Alegere mai largă. Culorile roșu și portocaliu stimulează procesele vitale și sporesc activitatea mentală. Tonurile de albastru și verde îți vor calma nervii, în timp ce violetul va ajuta la crearea unei dispoziții pentru reflecție și rememorare.
a 4-a grupă. Persoanele cu această grupă de sânge sunt similare în caracteristicile lor energetice cu cea de-a doua; ar trebui să vină în contact mai des cu culorile albastru și verde.
Grupa de sange | Culoare favorabilă |
Roșu, portocaliu, violet |
|
Albastru verde |
|
Roșu, portocaliu, albastru, verde, violet |
|
Albastru verde |
8. Culoare auto și accidente rutiere
Potrivit datelor oficiale, mașinile de culoare argintie sunt cu 50% mai puțin probabil să fie implicate în accidente grave decât mașinile de alte culori. Mașinile care sunt albe, galbene, gri, roșii și albastre au aproximativ același nivel de risc. Acei șoferi care conduc mașini negre, maro și verzi sunt expuși în mod special, deoarece riscă să fie implicați într-un accident și să fie răniți. rani grave creste de 2 ori.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image026_10.jpg" align="left" width="335" height="209 src=">Cea mai „periculoasă” mașină în ceea ce privește probabilitatea de a intr-un accident.
Riscul se dublează.
Studiile psihologice de culoare au arătat că copiii acordă preferință unei culori sau alteia în funcție de vârsta lor.
ÎN vârstă fragedă ei preferă roșu sau violet, fetele preferând rozul.
Între 9 și 11 ani, interesul pentru roșu este înlocuit treptat de interes pentru portocaliu, apoi galben, galben-verde și apoi verde.
După 12 ani, culoarea mea preferată este albastrul.
Tablourile trebuie vopsite în verde închis sau albastru închis. Nu trebuie să creați un contrast de culoare pe peretele de unde atârnă tabla, pentru a nu obosi vederea elevilor. Peretele frontal poate fi vopsit în multe cazuri într-o culoare mai intensă decât pereții din spate și laterali.
În clasa pregătitoare și în prima se pot recomanda tonuri de roșu pur intens.
Pentru elevii de clasa a II-a, roșul poate fi înlocuit treptat cu portocaliu-roșu sau portocaliu, pentru copiii de 10-11 ani - galben, galben-verde și apoi verde.
Pentru copiii adolescenței, culoarea albastră începe să joace un anumit rol, dar întotdeauna în combinație cu portocaliu, deoarece clasa cu o cantitate mare culoarea albastră creează o impresie „rece”.
În clasele în care învață muncă manuală, trebuie folosită culoarea albastră. Sala de muzică ar trebui să fie vopsită în aceeași culoare. ÎN Sală de gimnastică Este mai bine să folosiți culori albastru și verde deschis.
Holurile și coridoarele pot fi vopsite în albastru deschis și culori galbene
Culori preferate | Culoare care evocă o atitudine negativă | Dispoziție psihologică predominantă |
|
Roșu, violet, roz, turcoaz | Negru, maro închis, gri | Rămâneți în lumea basmelor |
|
Verde, galben, rosu | Măsline, verde pastel, liliac | Predominanța percepției senzoriale a lumii |
|
Ultramarin, portocaliu, verde | Violet, liliac | Abordarea rațională a percepției lumii, dezvoltarea conștiinței de sine |
|
Portocala rosie | Violet, roz | Percepția instinctiv-intenționată a lumii |
10. Concluzie
Această lucrare este menită să arate ce mare importanță are cunoștințe despre influența culorii asupra corpului uman, asupra sănătății, psihice și stare fizică, asupra percepției efective a operelor artistice și muzicale. Iar viața și siguranța omului sunt direct legate, de exemplu, de culoarea mașinii, care bineînțeles trebuie luată în considerare. În același timp, această direcție în fizică este puțin studiată, de exemplu, biocâmpul oamenilor și al obiectelor. Sau „puțin luminat” în literatura științifică și educațională. Această direcție în fizică are perspective mari pentru studii ulterioare.
12. Lista literaturii folosite
1., Manual de fizică, 2005
1.Revista științifică și educațională Soros, 2005, 2006
2. Revista „Fizica la școală”, 2005
Lumea din jurul nostru este plină de milioane de nuanțe diferite. Datorită proprietăților luminii, fiecare obiect și obiect din jurul nostru are o anumită culoare percepută de viziunea umană. Studiul undelor luminoase și al caracteristicilor lor a permis oamenilor să arunce o privire mai profundă asupra naturii luminii și a fenomenelor asociate cu aceasta. Astăzi vom vorbi despre variație.
Natura luminii
Din punct de vedere fizic, lumina este o combinație de unde electromagnetice cu sensuri diferite lungime si frecventa. Ochiul uman nu percepe nicio lumină, ci doar cea a cărei lungime de undă variază de la 380 la 760 nm. Soiurile rămase rămân invizibile pentru noi. Acestea includ, de exemplu, radiațiile infraroșii și ultraviolete. Celebrul om de știință Isaac Newton și-a imaginat lumina ca pe un flux direcționat de particule minuscule. Abia mai târziu s-a dovedit că este un val în natură. Cu toate acestea, Newton avea încă parțial dreptate. Faptul este că lumina are nu numai lungimi de undă, ci și proprietăți corpusculare. Acest lucru este confirmat de toată lumea fenomen cunoscut efect fotoelectric Rezultă că fluxul luminos are o dublă natură.
Spectrul de culori
Lumina albă, accesibilă vederii umane, este o combinație de mai multe unde, fiecare dintre acestea fiind caracterizată printr-o anumită frecvență și propria sa energie de fotoni. În consecință, poate fi descompus în valuri culoare diferita. Fiecare dintre ele se numește monocromatic, iar o anumită culoare corespunde propriei game de lungime, frecvență a undelor și energie fotonică. Cu alte cuvinte, energia emisă de o substanță (sau absorbită) este distribuită conform indicatorilor de mai sus. Aceasta explică existența spectrului luminii. De exemplu, culoarea verde a spectrului corespunde frecvențelor cuprinse între 530 și 600 THz și violet de la 680 la 790 THz.
Fiecare dintre noi a văzut vreodată cum razele strălucesc pe produsele din sticlă tăiată sau, de exemplu, pe diamante. Acest lucru poate fi observat datorită unui fenomen numit dispersie luminoasă. Acesta este un efect care reflectă dependența indicelui de refracție al unui obiect (substanță, mediu) de lungimea (frecvența) undei luminoase care trece prin acest obiect. Consecința acestei dependențe este descompunerea fasciculului într-un spectru de culori, de exemplu, la trecerea printr-o prismă. Dispersia luminii este exprimată prin următoarea egalitate:
unde n este indicele de refracție, ƛ este frecvența și ƒ este lungimea de undă. Indicele de refracție crește odată cu creșterea frecvenței și scăderea lungimii de undă. Observăm adesea dispersie în natură. Cea mai frumoasă manifestare a sa este curcubeul, care se formează din cauza împrăștierii luminii solare pe măsură ce trece prin numeroase picături de ploaie.
Primii pași către descoperirea varianței
După cum am menționat mai sus, fluxul luminos, când trece printr-o prismă, este descompus într-un spectru de culori, pe care Isaac Newton l-a studiat suficient de detaliat în timpul său. Rezultatul cercetărilor sale a fost descoperirea fenomenului de dispersie în 1672. Interes științific la proprietăţile luminii apărute chiar înaintea erei noastre. Celebrul Aristotel a notat deja că lumina soarelui poate avea diferite nuanțe. Omul de știință a susținut că natura culorii depinde de „cantitatea de întuneric” prezentă în lumina albă. Dacă este mult, atunci apare o culoare violet, iar dacă este puțin, atunci roșu. Mare gânditor a mai spus că culoarea principală a razelor de lumină este albă.
Cercetări despre predecesorii lui Newton
Teoria lui Aristotel despre interacțiunea între întuneric și lumină nu a fost respinsă de oamenii de știință din secolele al XVI-lea și al XVII-lea. Atât cercetătorul ceh Marzi, cât și fizicianul englez Hariot au efectuat în mod independent experimente cu o prismă și au fost ferm convinși că motivul apariției diferitelor nuanțe ale spectrului a fost tocmai amestecarea fluxului de lumină cu întuneric la trecerea prin prismă. La prima vedere, concluziile oamenilor de știință ar putea fi numite logice. Dar experimentele lor au fost destul de superficiale și nu au putut să le susțină cu cercetări suplimentare. Asta până când Isaac Newton s-a pus la treabă.
Descoperirea lui Newton
Datorită minții iscoditoare a acestui om de știință remarcabil, s-a dovedit că lumina albă nu este cea principală și că alte culori nu apar ca urmare a interacțiunii luminii și întunericului în proporții diferite. Newton a infirmat aceste credințe și a arătat că lumina albă este compusă în structura sa, este formată din toate culorile spectrului luminos, numite monocromatice. Ca urmare a trecerii unui fascicul de lumină printr-o prismă, se formează o varietate de culori din cauza descompunerii lumină albăîn fluxurile sale constitutive de undă. Astfel de unde cu frecvențe și lungimi diferite sunt refractate în mediu în moduri diferite, formând o anumită culoare. Newton a efectuat experimente care sunt folosite și astăzi în fizică. De exemplu, experimente cu prisme încrucișate, folosind două prisme și o oglindă și trecerea luminii prin prisme și un ecran perforat. Acum știm că descompunerea luminii într-un spectru de culori are loc din cauza viteză diferită trecerea undelor de lungimi și frecvențe diferite printr-o substanță transparentă. Drept urmare, unele unde părăsesc prisma mai devreme, altele puțin mai târziu, altele chiar mai târziu și așa mai departe. Așa se descompune fluxul luminos.
Dispersie anormală
Ulterior, fizicienii secolului anterior au făcut o altă descoperire cu privire la dispersie. Francezul Leroux a descoperit că în unele medii (în special, în vapori de iod), este încălcată dependența care exprimă fenomenul de dispersie. Fizicianul Kundt, care locuia în Germania, s-a ocupat de studiul acestei probleme. Pentru cercetările sale, el a împrumutat una dintre metodele lui Newton, și anume un experiment folosind două prisme încrucișate. Singura diferență a fost că, în loc de unul dintre ele, Kundt a folosit un vas prismatic cu o soluție de ciană. S-a dovedit că indicele de refracție atunci când lumina trece prin astfel de prisme crește și nu scade, așa cum sa întâmplat în experimentele lui Newton cu prisme obișnuite. Omul de știință german a descoperit că acest paradox se observă datorită unui fenomen precum absorbția luminii de către materie. În experimentul Kundt descris, mediul absorbant a fost o soluție de ciană, iar dispersia luminii pentru astfel de cazuri a fost numită anormală. ÎN fizicii moderne acest termen practic nu este folosit. Astăzi, dispersia normală descoperită de Newton și dispersia anormală descoperită mai târziu sunt considerate ca două fenomene legate de aceeași doctrină și având o natură comună.
Lentile cu dispersie redusă
În tehnologia fotografică, dispersia luminii este considerată un fenomen nedorit. Provoacă așa-numita aberație cromatică, în care culorile apar distorsionate în imagini. Nuanțele fotografiei nu se potrivesc cu nuanțele subiectului fotografiat. Acest efect devine deosebit de neplăcut pentru fotografi profesioniști. Datorită dispersării în fotografii, nu numai culorile sunt distorsionate, dar marginile sunt adesea neclare sau, dimpotrivă, apare o chenar prea definit. Producătorii mondiali de echipamente fotografice fac față consecințelor acestui fenomen optic folosind lentile cu dispersie redusă special concepute. Sticla din care sunt fabricate are proprietatea excelentă de a refracta undele de diferite lungimi și frecvențe în mod egal. Lentilele în care sunt instalate lentile cu dispersie scăzută se numesc acromate.
|
Dispersia luminii- aceasta este dependența indicelui de refracție n substanțe în funcție de lungimea de undă a luminii (în vid) |
sau, care este același lucru, dependența vitezei de fază a undelor luminoase de frecvență:
|
Dispersia unei substanțe numit derivat al n De |
Dispersia - dependența indicelui de refracție al unei substanțe de frecvența undei - se manifestă deosebit de clar și frumos împreună cu efectul birefringenței (vezi Video 6.6 în paragraful anterior), observat atunci când lumina trece prin substanțe anizotrope. Cert este că indicii de refracție ai undelor obișnuite și extraordinare depind diferit de frecvența undei. Ca urmare, culoarea (frecvența) luminii care trece printr-o substanță anizotropă plasată între două polarizatoare depinde atât de grosimea stratului acestei substanțe, cât și de unghiul dintre planurile de transmisie ale polarizatorilor.
Pentru toate substanțele transparente, incolore din partea vizibilă a spectrului, pe măsură ce lungimea de undă scade, indicele de refracție crește, adică dispersia substanței este negativă: . (Fig. 6.7, zonele 1-2, 3-4)
Dacă o substanță absoarbe lumina într-un anumit interval de lungimi de undă (frecvențe), atunci în regiunea de absorbție dispersia
se dovedește a fi pozitiv și este numit anormal (Fig. 6.7, zona 2–3).
Orez. 6.7. Dependența pătratului indicelui de refracție (curba solidă) și a coeficientului de absorbție a luminii al substanței
(curba întreruptă) în funcție de lungimea de undăllângă una dintre benzile de absorbție()
Newton a studiat dispersia normală. Descompunerea luminii albe într-un spectru atunci când trece printr-o prismă este o consecință a dispersării luminii. Când un fascicul de lumină albă trece printr-o prismă de sticlă, a spectru multicolor (Fig. 6.8).
Orez. 6.8. Trecerea luminii albe printr-o prismă: datorită diferenței de indice de refracție al sticlei pentru diferite
lungimi de undă, fasciculul este descompus în componente monocromatice - pe ecran apare un spectru
Lumina roșie are cea mai mare lungime de undă și cel mai mic indice de refracție, astfel încât razele roșii sunt deviate mai puțin decât altele de către prismă. Alături de ele vor fi raze de portocaliu, apoi galben, verde, albastru, indigo și în final violet. Lumina albă complexă incidentă pe prismă este descompusă în componente monocromatice (spectru).
Un prim exemplu de dispersie este curcubeul. Un curcubeu este observat dacă soarele se află în spatele observatorului. Razele roșii și violete sunt refractate de picăturile de apă sferice și reflectate de pe suprafața lor interioară. Razele roșii sunt refractate mai puțin și pătrund în ochiul observatorului din picăturile situate la o altitudine mai mare. Prin urmare, dunga superioară a curcubeului se dovedește întotdeauna a fi roșie (Fig. 26.8).
Orez. 6.9. Apariția unui curcubeu
Folosind legile reflexiei și refracției luminii, este posibil să se calculeze traseul razelor de lumină cu reflexie și dispersie totală în picături de ploaie. Rezultă că razele sunt împrăștiate cu cea mai mare intensitate într-o direcție care formează un unghi de aproximativ 42° cu direcția razelor solare (Fig. 6.10).
Orez. 6.10. Locație curcubeu
Locul geometric al acestor puncte este un cerc cu centrul în punct 0. O parte din ea este ascunsă de observator R sub orizont, arcul de deasupra orizontului este curcubeul vizibil. De asemenea, este posibilă reflexia dublă a razelor în picături de ploaie, ceea ce duce la un curcubeu de ordinul doi, a cărui luminozitate, în mod natural, este mai mică decât luminozitatea curcubeului principal. Pentru ea, teoria dă un unghi 51 °, adică curcubeul de ordinul doi se află în afara celui principal. În ea, ordinea culorilor este inversată: arcul exterior este colorat în violet, iar cel inferior este vopsit în roșu. Rareori sunt observate curcubee de ordinul trei și superior.
Teoria elementară a dispersiei. Dependența indicelui de refracție al unei substanțe de lungimea undei electromagnetice (frecvența) este explicată pe baza teoriei oscilațiilor forțate. Strict vorbind, mișcarea electronilor într-un atom (moleculă) respectă legile mecanica cuantică. Cu toate acestea, pentru o înțelegere calitativă a fenomenelor optice, ne putem limita la ideea electronilor legați într-un atom (moleculă) printr-o forță elastică. Atunci când se abat de la poziția de echilibru, astfel de electroni încep să oscileze, pierzând treptat energie pentru a emite unde electromagnetice sau transferându-și energia către nodurile rețelei și încălzind substanța. Ca urmare, oscilațiile vor fi amortizate.
Când trece printr-o substanță, o undă electromagnetică acționează asupra fiecărui electron cu forța Lorentz:
|
|
Unde v- viteza unui electron care oscilează. ÎN unde electromagnetice raportul dintre intensitățile câmpului magnetic și electric este egal cu
Prin urmare, nu este dificil să se estimeze raportul dintre forțele electrice și magnetice care acționează asupra electronului:
|
|
Electronii din materie se deplasează cu viteze mult mai mici decât viteza luminii în vid:
|
|
Unde - amplitudinea intensității câmpului electric într-o undă luminoasă, - faza undei, determinată de poziția electronului în cauză. Pentru a simplifica calculele, neglijăm amortizarea și scriem ecuația mișcării electronilor sub formă
|
|
unde, este frecvența naturală a vibrațiilor unui electron într-un atom. Am considerat deja soluția unei astfel de ecuații diferențiale neomogene mai devreme și am obținut
|
|
În consecință, deplasarea electronului din poziția de echilibru este proporțională cu intensitatea câmpului electric. Deplasările nucleelor din poziția de echilibru pot fi neglijate, deoarece masele nucleelor sunt foarte mari în comparație cu masa electronului.
Un atom cu un electron deplasat capătă un moment dipol
(Pentru simplitate, să presupunem deocamdată că există un singur electron „optic” în atom, a cărui deplasare aduce o contribuție decisivă la polarizare). Dacă o unitate de volum conține N atomi, atunci polarizarea mediului (moment dipol pe unitate de volum) poate fi scrisă sub formă
|
|
Posibil în medii reale tipuri diferite vibraţii ale sarcinilor (grupe de electroni sau ioni) care contribuie la polarizare. Aceste tipuri de oscilații pot avea cantități diferite de sarcină e iși mase eu, precum şi diverse frecvenţe naturale (le vom nota prin index k),în acest caz, numărul de atomi pe unitate de volum cu un anumit tip de vibrație Nk proporţională cu concentraţia atomilor N:
Coeficient de proporționalitate adimensional fk caracterizează contribuția efectivă a fiecărui tip de oscilație la polarizarea totală a mediului:
|
|
Pe de altă parte, după cum se știe,
|
|
unde este susceptibilitatea dielectrică a substanței, care este legată de constanta dielectrică e raport
Ca rezultat, obținem expresia pentru pătratul indicelui de refracție al unei substanțe:
|
|
În apropierea fiecăreia dintre frecvențele naturale, funcția definită prin formula (6.24) suferă o discontinuitate. Acest comportament al indicelui de refracție se datorează faptului că am neglijat atenuarea. În mod similar, așa cum am văzut mai devreme, neglijarea amortizarii duce la o creștere infinită a amplitudinii oscilațiilor forțate la rezonanță. Luând în considerare atenuarea ne salvează de infinitate, iar funcția are forma prezentată în Fig. 6.11.
Orez. 6.11. Dependenta constantă dielectrică mediu inconjuratorasupra frecvenței undei electromagnetice
Având în vedere relația dintre frecvență și lungimea de undă electromagnetică în vid
se poate obţine dependenţa indicelui de refracţie al unei substanţe P pe lungimea de undă în regiunea de dispersie normală (secțiuni 1–2 Și 3–4 în fig. 6.7):
|
|
Lungimile de undă corespunzătoare frecvențelor naturale ale oscilațiilor sunt coeficienți constanți.
În regiunea dispersiei anormale (), frecvența câmpului electromagnetic extern este apropiată de una dintre frecvențele naturale ale oscilațiilor dipolilor moleculari, adică are loc rezonanța. În aceste zone (de exemplu, zona 2–3 din Fig. 6.7) se observă o absorbție semnificativă a undelor electromagnetice; coeficientul de absorbție a luminii al substanței este prezentat prin linia întreruptă din Fig. 6.7.
Conceptul de viteza de grup. Conceptul de viteză de grup este strâns legat de fenomenul de dispersie. Atunci când impulsurile electromagnetice reale se propagă într-un mediu cu dispersie, de exemplu, trenurile de undă cunoscute de noi, emise de emițători atomici individuali, ele „se răspândesc” - o extindere a extinderii în spațiu și a duratei în timp. Acest lucru se datorează faptului că astfel de impulsuri nu sunt o undă sinusoidală monocromatică, ci un așa-numit pachet de undă sau un grup de unde - un set de componente armonice cu frecvențe diferite și amplitudini diferite, fiecare dintre acestea se propagă în mediu cu propria sa viteză de fază (6.13).
Dacă un pachet de undă s-ar propaga în vid, atunci forma și extinderea spațio-temporală a acestuia ar rămâne neschimbate, iar viteza de propagare a unui astfel de tren de undă ar fi viteza de fază a luminii în vid.
Datorită prezenței dispersiei, dependența frecvenței unei unde electromagnetice de numărul de undă k devine neliniară, iar viteza de propagare a trenului de undă în mediu, adică viteza de transfer de energie, este determinată de derivată
unde este numărul de undă pentru unda „centrală” din tren (care are cea mai mare amplitudine).
Nu vom deriva această formulă în vedere generala, dar să folosim un anumit exemplu pentru a explica semnificația sa fizică. Ca model al unui pachet de unde, vom lua un semnal format din două unde plane care se propagă în aceeași direcție cu amplitudini egale și fazele inițiale, dar care diferă în frecvențe, s-a deplasat relativ la frecvența „centrală” cu o cantitate mică. Numerele de undă corespunzătoare sunt deplasate în raport cu numărul de undă „central”. cu o cantitate mică . Aceste unde sunt descrise prin expresii.
Unul dintre rezultatele interacțiunii luminii cu materia este dispersia acesteia.
Dispersia luminii numită dependență de indicele de refracțien substante din frecventaν (lungimi de undăλ) lumina sau dependența vitezei de fază a undelor luminoase de frecvența lor.
Dispersia luminii este reprezentată ca o dependență:
Consecința dispersiei este descompunerea într-un spectru al unui fascicul de lumină albă care trece printr-o prismă (Fig. 10.1). Primele observații experimentale ale dispersiei luminii au fost efectuate în 1672 de I. Newton. El a explicat acest fenomen prin diferența dintre masele corpusculilor.
Să luăm în considerare dispersia luminii într-o prismă. Lasă un fascicul de lumină monocromatic să cadă pe o prismă cu unghiul de refracție Ași indicele de refracție n(Fig. 10.2) în unghi.
 |   |
| Orez. 10.1 | Orez. 10.2 |
După dublă refracție (pe părțile stânga și dreaptă ale prismei), fasciculul este refractat din direcția inițială printr-un unghi φ. Din fig. urmează că
Să presupunem că unghiurile Ași sunt mici, atunci unghiurile , , vor fi și ele mici și în loc de sinusurile acestor unghiuri, puteți folosi valorile lor. Prin urmare, și pentru că , apoi sau .
Rezultă că
| , | (10.1.1) |
acestea. Cu cât unghiul de refracție al prismei este mai mare, cu atât este mai mare unghiul de deviere a razelor de către o prismă..
Din expresia (10.1.1) rezultă că unghiul de deviere a razelor de către o prismă depinde de indicele de refracție n, A n este o funcție a lungimii de undă, prin urmare razele de lungimi de undă diferite sunt deviate în unghiuri diferite după trecerea prin prismă. Un fascicul de lumină albă în spatele unei prisme este descompus într-un spectru numit dispersiv sau prismatic , după cum a observat Newton. Astfel, folosind o prismă, precum și folosind un rețele de difracție, descompunând lumina într-un spectru, este posibil să se determine compoziția sa spectrală.
Sa luam in considerare diferențe de difracție și spectre prismatice.
· Rețeaua de difracție descompune lumina direct după lungimea de undă, prin urmare, din unghiurile măsurate (în direcțiile maximelor corespunzătoare), se poate calcula lungimea de undă (frecvența). Descompunerea luminii într-un spectru într-o prismă are loc în funcție de valorile indicelui de refracție, prin urmare, pentru a determina frecvența sau lungimea de undă a luminii, trebuie să cunoașteți dependența sau.
· Culori compozite în difracţieȘi prismatic spectrele sunt situate diferit. Știm că sinusul unghiului într-un rețele de difracție este proporțional cu lungimea de undă 
. În consecință, razele roșii, care au o lungime de undă mai mare decât cele violete, sunt deviate mai puternic de rețeaua de difracție.. Prisma descompune razele de lumină din spectru în funcție de valorile indicelui de refracție, care pentru toate substanțele transparente scade odată cu creșterea lungimii de undă (adică cu frecvența descrescătoare) (Fig. 10.3).
Prin urmare, razele roșii sunt deviate mai slab de către prismă, spre deosebire de rețeaua de difracție.
Magnitudinea(sau ), numit dispersia materiei, arată cât de repede se modifică indicele de refracție cu lungimea de undă.
Din fig. 10.3 rezultă că indicele de refracție pentru substanțele transparente crește odată cu creșterea lungimii de undă, prin urmare și valoarea absolută crește odată cu descreșterea lui λ. Această dispersie se numește normal . În apropierea liniilor și benzilor de absorbție, cursul curbei de dispersie va fi diferit și anume n scade odata cu scaderea lui λ. Un astfel de curs de dependență n din λ se numește dispersie anormală . Să aruncăm o privire mai atentă asupra acestor tipuri de dispersie.
(sau lungimea de undă) a luminii (dispersia de frecvență), sau, același lucru, dependența vitezei de fază a luminii în materie de lungimea de undă (sau frecvența). Descoperit experimental de Newton în jurul anului 1672, deși teoretic destul de bine explicat mult mai târziu.
- Dispersia spațială este dependența tensorului constantă dielectrică a unui mediu de vectorul de undă. Această dependență provoacă o serie de fenomene numite efecte de polarizare spațială.
Una dintre cele mai exemple ilustrative dispersie - descompunerea luminii albe la trecerea printr-o prismă (experimentul lui Newton). Esența fenomenului de dispersie este viteza inegală de propagare a razelor de lumină cu lungimi de undă diferite într-o substanță transparentă - un mediu optic (în timp ce în vid viteza luminii este întotdeauna aceeași, indiferent de lungimea de undă și deci de culoare). De obicei, cu cât frecvența undei este mai mare, cu atât este mai mare indicele de refracție al mediului și cu atât viteza luminii este mai mică în el:
- in rosu viteza maximaîn mediu și gradul minim de refracție,
- la Violet viteza minima a luminii intr-un mediu si gradul maxim de refractie.
Cu toate acestea, în unele substanțe (de exemplu, vaporii de iod), se observă un efect de dispersie anormal, în care razele albastre sunt refractate mai puțin decât cele roșii, în timp ce alte raze sunt absorbite de substanță și elud observarea. Mai strict vorbind, dispersia anormală este larg răspândită, de exemplu, se observă în aproape toate gazele la frecvențe apropiate liniilor de absorbție, dar în vaporii de iod este destul de convenabil pentru observare în domeniul optic, unde absorb lumina foarte puternic.
Dispersia luminii a făcut posibil pentru prima dată să se demonstreze destul de convingător natura compozită a luminii albe.
- Lumina albă este descompusă într-un spectru ca urmare a trecerii printr-un rețele de difracție sau a reflexiei din acesta (acest lucru nu are legătură cu fenomenul de dispersie, dar se explică prin natura difracției). Spectrele de difracție și prismatice sunt oarecum diferite: spectrul prismatic este comprimat în partea roșie și întins în violet și este aranjat în ordinea descrescătoare a lungimii de undă: de la roșu la violet; spectrul normal (difracție) este uniform în toate zonele și este aranjat în ordinea lungimii de undă crescătoare: de la violet la roșu.
Prin analogie cu dispersia luminii, fenomenele similare ale dependenței propagării undelor de orice altă natură de lungimea de undă (sau frecvența) sunt numite și dispersie. Din acest motiv, de exemplu, termenul de lege de dispersie, folosit ca denumirea unei relații cantitative care raportează frecvența și numărul de undă, se aplică nu numai unei unde electromagnetice, ci și oricărui proces de undă.
Dispersia explică faptul că după ploaie apare un curcubeu (mai precis, faptul că curcubeul este multicolor și nu alb).
Dispersia este cauza aberațiilor cromatice - una dintre aberațiile sistemelor optice, inclusiv a obiectivelor fotografice și video.
Cauchy a venit cu o formulă care exprimă dependența indicelui de refracție al unui mediu de lungimea de undă:
…,Dispersia luminii în natură și artă
Datorită dispersiei, pot fi observate culori diferite.
- Curcubeul, ale cărui culori se datorează dispersiei, este unul dintre imagini cheie cultura si arta.
- Datorită dispersării luminii, este posibil să observați „jocul de lumină” colorat pe fațetele unui diamant și ale altor obiecte sau materiale fațetate transparente.
- Într-o măsură sau alta, efectele curcubeului se găsesc destul de des atunci când lumina trece prin aproape orice obiect transparent. În artă ele pot fi intensificate și accentuate în mod specific.
- Descompunerea luminii într-un spectru (datorită dispersiei) atunci când este refractă într-o prismă este un subiect destul de comun în Arte Frumoase. De exemplu, coperta albumului Dark Side Of The Moon de Pink Floyd descrie refracția luminii într-o prismă cu descompunere într-un spectru.
Vezi si
Literatură
- Yashtold-Govorko V. A. Fotografie și procesare. Fotografie, formule, termeni, rețete. - Ed. a 4-a, abr. - M.: Art, 1977.
Legături
Fundația Wikimedia. 2010.
Vedeți ce este „Dispersia luminii” în alte dicționare:
Dependența indicelui de refracție n în VA de frecvența n (lungimea de undă l) a luminii sau dependența vitezei de fază a undelor luminoase de frecvența lor. Consecință D. s. descompunerea într-un spectru de fascicul de lumină albă la trecerea printr-o prismă (vezi SPECTRE... ... Enciclopedie fizică
dispersia luminii- Fenomene cauzate de dependenţa vitezei de propagare a luminii de frecvenţa vibraţiilor luminii. [Culegere de termeni recomandați. Problema 79. Optica fizică. Academia de Științe a URSS. Comitetul de terminologie științifică și tehnică. 1970] Subiecte… … Ghidul tehnic al traducătorului
dispersia luminii- šviesos skaida statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: engl. dispersia luminii vok. Lichtdispersion, f; Zerteilung des Lichtes, f rus. dispersia luminii, f pranc. dispersie de lumină, f… Radioelektronikos terminų žodynas
dispersia luminii- šviesos dispersija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. dispersia luminii vok. Lichtdispersion, f; Zerlegung des Lichtes, f rus. dispersia luminii, f pranc. dispersion de la lumière, f … Fizikos terminų žodynas
Dependența indicelui de refracție n al unei substanțe de frecvența ν (lungimea de undă λ) a luminii sau dependența vitezei de fază (vezi Viteza de fază) a undelor luminoase de frecvență. Consecință D. s. descompunerea în spectrul unui fascicul de lumină albă la trecere... ... Marea Enciclopedie Sovietică
Dependența indicelui de refracție n in va de frecvența luminii v. În regiunea frecvențele luminii, pentru care v este transparent, n crește odată cu creșterea v normală d.s. În regiunea frecvente corespunzatoare benzilor de absorbtie intensa a luminii in camp, n scade cu... ... Big Enciclopedic Polytechnic Dictionary
Dependenta indicator absolut refracția materiei de la lungimea de undă a luminii... Dicţionar astronomic
Ce ați dori să îmbunătățiți acest articol?: Adăugați ilustrații. Găsiți și aranjați sub formă de note de subsol link-uri către surse autorizate care confirmă ceea ce este scris. Plasați un șablon de card care este... Wikipedia
Dependența vitezei de fază a undelor armonice într-un mediu de frecvența oscilațiilor acestora. dispersia undelor se observă pentru unde de orice natură. Prezența dispersiei undelor duce la distorsiunea formei semnalului (de exemplu, un impuls audio) atunci când se propagă într-un mediu... Dicţionar enciclopedic mare
