Kommunal utbildningsinstitution Alekseevskaya gymnasieskola
Arbetstema
"Ljusspridning, färg och människa"
Typ av arbete – problemabstrakt
Fysiklärare 1 kvalifikationskategori
Stekolnikov Vsily Georgievich
2010
Inledning……………………………………………………………….. 3
1. Ljusspridning………………………………………………………………4
2. En liten historia om färg……………………….5
3. Färgens inverkan på en person……………………….7
4. Vilken färg har din karaktär? ................................................................ ............................8
5. Färg och ljud………………………………………………………………..9
6. Terapeutiska effekter av färg…………………………………………..11
7. Blodtyp och färg………………………………………………………12
8. Bilfärg och olyckor på vägen……………………………………… 13
klassrum………………………………………………………………………….14
10. Slutsats………………………………………………………………15
11. Lista över referenser……………………………….. 16
Introduktion
Detta arbete innehåller följande uppgifter:
Att avslöja Intressanta fakta om hur färg påverkar en persons karaktär, vilken läkande effekt färg har, vad är sambandet mellan färg och ljud, de till synes fantastiska utsikterna för ”färgljud” av rymden, vad är sambandet mellan en persons blodgrupp och färg, om vad som är intressant relation finns mellan människa och färg. Fakta om existensen av biofältet för en person och något objekt och deras ömsesidiga inflytande på varandra, lite studerade av vetenskapen, berörs något. Det är också ett faktum att stora konstnärer och kompositörer skickligt använde inflytandet från färgdesignen av målningar och verk för deras bättre uppfattning av en person på en undermedveten nivå genom färg.
Visa hur färgdesignen i klassrum, skolkorridorer, gym och verkstäder påverkar elevernas framgångsrika inlärning, på deras mentala tillstånd och, beroende på detta, deras hälsa.
1. Ljusspridning
Medan han förbättrade teleskop märkte Newton att bilden som producerades av linsen var färgad i kanterna. Han blev intresserad av detta och var den första att "undersöka mångfalden av ljusstrålar och de resulterande egenskaperna hos färger, som ingen ens hade misstänkt tidigare" (ord från inskriptionen på Newtons gravsten). Regnbågens färgning av bilden som produceras av linsen hade naturligtvis observerats före honom. Det märktes också att iriserande föremål ses genom ett prisma. Strålen av ljusstrålar som passerar genom prismat är färgad längs kanterna.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image002_36.jpg" width="124" height="112"> 
I. Newton () Newtons experiment Spridning av ljus
Newtons grundläggande experiment var briljant enkelt. Han gissade att rikta en ljusstråle med litet tvärsnitt mot prismat. En stråle av solljus kom in i det mörka rummet genom ett litet hål i väggen. Fallande på ett glasprisma bröts det och gav en långsträckt bild med en regnbågsväxling av färger på den motsatta väggen. Efter den månghundraåriga traditionen, enligt vilken regnbågen ansågs bestå av 7 färger, identifierade Newton också 7 färger: violett, blått, cyan, grönt, gult, orange, rött. Newton kallade regnbågsranden ett spektrum.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image005_27.jpg" align="left" width="150" height="100 src="> 
Typer av spektra
En viktig slutsats som Newton kom fram till formulerades av honom i hans avhandling om "Optik" enligt följande: "Ljusstrålar, kännetecknade av färg, skiljer sig i graden av brytning." Violett strålar bryts mest, medan röda strålar bryts mindre än andra. Newton kallade ljusets brytningsindex beroende av dess färgspridning.
2. Lite historia om färg
Det fanns ett sådant fall i England. Boende i hus mitt emot klagade till domstolen på sin granne. Faktum är att den kraftfulla kanariefågelfärgen i vilken engelsmannen målade fasaden på sitt hus och de svarta ramarna framkallade lokalbefolkningen huvudvärk. Efter ett domstolsbeslut tvingades ägaren till den färgglada herrgården att måla om den.
Coll" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">kollegor, ryska textilfabriker på 90-talet producerade huvudsakligen tyger i tre dystra färger: grått, brunt och svart. Enligt psykologer byggde detta färgschema på nyanser av förstörelse För ryssarna efter perestrojkan kallas de komplexa färgerna på vissnade höst, förra årets löv och vissnande av psykologer för smutsiga, ruttna och ohälsosamma.
Utvecklingen av färg är förknippad med en 100-årscykel, säger Svetlana Zhuchenkova, vetenskapskandidat, en av de första ryska färgforskarna, lärare vid huvudstadens textilakademi. Slutet av seklet motsvarar vanligtvis komplexa färger; lila, träskgrön, gråblå, såväl som bleka och känsliga färger. Enkla färger; vitt, svart, rött och gult är mer typiska för seklets början.
Samtidigt kan man inte ignorera nationell psykologi. Så, till exempel, om en man i Amerika går för att få ett jobb iförd en brun kostym, är det osannolikt att han kommer att få jobbet. Fransmännen föredrar skarpa toner och älskar kontraster, italienarna föredrar mjukare färger. Asien dras mot gult, blått och lite vulgärt, rött, de baltiska staterna - mot grönt och brunt. Moskva kännetecknas av en brokig palett, och St. Petersburg är "estetisk".
https://pandia.ru/text/78/320/images/image009_25.jpg" width="109" height="150">
En gång, Stalin, efter Napoleons exempel, som skapade en utarbetad och pompös färgstil för att vidmakthålla prakten av sina segrar i arkitektur och måleri, krävde han att portaler och valv skulle byggas i Napoleons majestätiska stil, vilket visade sin egen storhet med landets utseende. Folkens ledare behandlade färgsättningen hårdare. Av de 160 blommorna, som var och en hade sitt eget namn i tsarryssland, har bara några dussin överlevt. Postrevolutionära färger är i allmänhet frånvarande som en genre i den ryska kolorismens historia. I Stalin-eran det fanns begränsade färger. På 40- och 50-talen var landet klädt i stålgråa och gröna toner på 60-talet använde man den ökande arbetsproduktivitetens färger. Fluorescerande färgämnen utvecklades på 70-talet. Enligt vissa rapporter dog nästan alla utvecklare av dessa giftiga blommor av cancer.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image011_20.jpg" align="left" width="106" height="136 src="> 
3. Färgens inverkan på en person.
Det finns ett märkligt och komplext förhållande mellan människa och färg. Enligt forskare är färg inte bara ett element av estetik och kultur, utan snarare en komplex mental substans som visar en persons humör, hans tillstånd mental hälsa och till och med kan påverka honom.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image014_16.jpg" width="276" height="360 src=">
röd färg aktiverar muskelstyrkan. Psykologer säger att om en tyngdlyftare tar på sig röda glasögon kommer han att "lyfta" mer än utan dem. Samtidigt som en person är omgiven av "rött", kommer en person att försöka ta sig ur det snabbare. Röda telefonkiosker var designade för hög trafik. Barn reagerar nästan likadant på denna färg. Ett barn som sover mot en vägg med röd tapet är mer irriterad och rastlös.
Lila skulle kunna ersätta ett hallucinogen för drogmissbrukare. Om en person placeras i ett rum där allt: tak, golv, väggar, fönster och dörrar är målade lila, kommer han att börja hallucinera.
Blå färg främjar reflektion, lugnar och sänker blodtrycket.
Blå framkallar melankoli.
vit färg skapar en känsla av overklighet.
Svart färg den mest komplexa å ena sidan, mystisk, symboliserar hängivenhet till något otillgängligt för andra, å andra sidan - officiellt.
Påverkan på människor |
|
Irriterande, spännande |
|
Violett | Orsakar hallucinationer |
Lugnar, sänker blodtrycket |
|
Sätter stämningen för melankoli |
|
Skapar en känsla av overklighet |
|
Mystisk |
4. Vilken färg har din karaktär?
Psykologer säger att en persons karaktär kan bestämmas av hans färgsmak. Förresten kom den schweiziska vetenskapsmannen M. Lumar till sådana slutsatser. Han menar att om du gillar färgen röd, så är dina främsta egenskaper en stark vilja och snabbt beslutsfattande. Att föredra färgen gul indikerar att du är optimist och idealist. Du gillar allt nytt, oväntat, ovanligt och sensationellt.
Om du gillar färgen orange, tenderar du att acceptera framgångar och misslyckanden lätt, och du har tillräckligt med vilja att fatta beslut. Du är stark fysiskt och mentalt.
Om du vill grön färg, då är du en självsäker och kritisk person. Du är noggrann, konservativ och vet ditt värde. Du är nästan perfekt i familjelivet.
Om du attraheras av blått eller Blå färg, då är du en person med svag karaktär, känslomässig och godmodig, med ett rikt inre liv.
Om du gillar färgen lila är du mer av en intuitionist än en logiker.
Grundläggande karaktärsdrag |
|
Stark vilja, beslutsamhet |
|
Optimist, idealist |
|
Orange | |
Du är självsäker, konservativ, idealisk i familjelivet |
|
Svag karaktär, känslomässig, godmodig |
|
Violett | Du är en intuitionist än en logiker |
5. Färg och ljud
Kopplingen mellan färg och ljud kommer tydligast till uttryck i fenomenet färgmusik. Färgmusik stod kompositören nära, som föredrog att skapa sina verk i en specifik tonart för en given färg. Färgmusiken var ett av huvudelementen i många av konstnärens målningar. Kompositören lyckades för första gången med den storskaliga implementeringen av färgmusikaliskt inflytande i den symfoniska dikten "Prometheus" ("Poem of Fire", 1910, för att förstärka musikens inverkan, introducerade han en orgel och klockor orkester, använde ljudet av en kör utan ord och speciell belysning ("färgstämmor").
Roerichs målningar:
https://pandia.ru/text/78/320/images/image016_19.jpg" width="128" height="128"> 
Människouppfattning musikaliska verk Tillsammans med ett visst färgschema av ljus påverkar det intrycket av att använda dessa verk avsevärt. Först och främst eftersom känsligheterna i ögat och örat är sammankopplade. Således ökar ögats känslighet för grönblå strålar i det synliga spektrumet under påverkan av ljud och ljud märkbart, och för orangeröda strålar minskar den; Känsligheten i vår hörapparat minskar med ökande ljusintensitet. Det påverkar också det faktum att en person uppfattar röda föremål snabbast och lila föremål långsammast. Och eftersom världen i färger alltid uppfattas av en person mer skarpt och djupare än en grå bakgrund, har musikförfattaren möjlighet att använda särdragen hos människans färgseende för att förbättra musikens inverkan på honom.
Läkare har länge fastställt att musik med major-key påskyndar frisättningen av matsmältningsjuicer i kroppen och har en stimulerande effekt på människokropp, påskyndar främst andningsrytmen och hjärtslag. Dess effekt förstärks om orange-röda toner används i att måla rum och föremål. Melodisk musik får en person att sakta ner sin andning; Musikterapi bygger på uppfattningen av tysta ljud som inte väcker ångest hos en person. Dess effektivitet ökar om den utförs i ett rum där blågröna färgtoner dominerar.
Det här är ingen tillfällighet. I psykologiskt röda färger upphetsar och larmar en person - det här är färgen på eld och blod, och i historiskt formade idéer bland människor tjänar de som förebud om problem. Blågröna toner är färgerna på frisk växtlighet och klar himmel; de är vanligtvis inte förknippade med fara. Således påverkar färg det psykofysiologiska tillståndet hos en person, hans uppfattning om olika fenomen, inklusive musik.
Den omvända processen observeras också. De flesta som älskar musik, när de jämför dur och moll melodier, har en känsla av chiaroscuro, eftersom dur identifieras med "ljus"-läget och moll med "mörkt". Detta inträffar till exempel när man uppfattar bilden av gryningen i inledningen till operan "Khovanshchina" och bilden av natthimlen i inledningen till operan "Natten före jul" av Korsakov.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image019_14.jpg" width="150" height="112">
Förutom den "flerfärgade" som ackompanjerar ljudet av musik, kan dess inflytandeområde också utökas genom användningen i orkestrar av musikinstrument med ett speciellt ljudspektrum - både gamla men inte allmänt använda (till exempel den uppfunna theremin ), och nya.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image021_13.jpg" width="143" height="107">
I det här fallet är ett så fantastiskt sätt möjligt: att skapa en speciell musik instrument och musik av extraordinärt ljud, omkodar strålningen med dess rika och ursprungliga färgomfång till ljudspektrumet. Trots den till synes utopiska idén utfördes sådant arbete av anställda vid Paris Astronomical Observatory, som med hjälp av elektroakustisk teknik omvandlade ljuset från enskilda stjärnor till ljudfrekvenser. Som ett resultat "talade" himlavalvet till människor på ljudets språk. Pythagoras drömde om att uppfatta "de himmelska sfärernas musik". Nu har hans dröm gått i uppfyllelse, men på ett annat sätt än han förväntade sig (inte på bekostnad av mekanisk rörelse himlakroppar enligt deras banor).
6. Terapeutiska effekter av färg
Det har länge bevisats att varje person har sitt eget biofält. Men som bekräftats av special Vetenskaplig forskning, närvaron av ett biofält är också karakteristiskt för konstverk; målningar, skulpturer. Dessutom var det under experimentet möjligt att bevisa att de genom detta biofält kan påverka vår hälsa i vissa fall mer kraftfullt än droger. Urval av arbete och Färgspektrum du kan normalisera blodtrycket, lugna ner dig nervsystem, minska smärta, lindra stress. Med regelbunden behandling konstverk markant bra resultat för neuros, hjärtsjukdom, leversjukdom, sköldkörtel, gallblåsa och tarmar. Dessutom får en person en stark psyko-emotionell impuls, vilket bidrar till kroppens övergripande hälsa.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image024_11.jpg" width="92" height="180">
Den terapeutiska effekten av färg är förknippad med påverkan av våglängdsvibrationer av en viss längd på våra organ och mentala centra, och effekten av olika färger har en specifik effekt på vissa sjukdomar.
röd färg hjälper mot virussjukdomar, magsår, anemi, hypotoni, stimulerar immunförsvaret, körtelaktivitet inre sekretion och ämnesomsättning, stärker minnet, ger kraft och energi.
Rosa färg har en lugnande effekt på nervsystemet, förbättrar humöret.
orange färg förbättrar matsmältnings- och regenereringsprocesser, hjälper till med sjukdomar i mjälte och lungor och ökar blodcirkulationen.
Gul effektiv för atonisk förstoppning, sömnlöshet, hudsjukdomar. Det stimulerar aptiten, har en renande effekt på hela kroppen, stimulerar synen och leverfunktionen samt tonar nervsystemet. Det anses vara den fysiologiskt optimala färgen.
Grön färg normaliserar hjärtaktiviteten, stabiliserar artärtryck, minskar huvudvärk, smärta i sjukdomar i ryggraden, hjälper till med akut förkylningar, förbättrar ämnesomsättning och prestanda.
Blå används för sjukdomar i ögon, lever, struphuvud och ryggrad. Det minskar aptiten och tarmspasmer, normaliserar hjärtaktiviteten.
Blå färg påverkar sköldkörteln, hjälper till med njursjukdomar och Blåsa, lungor, ögon, behandlar sömnlöshet, psykisk ohälsa, gulsot, hudsjukdomar.
Violett Färg-färgen på andlighet och kreativitet. Det har en lugnande effekt på nervsystemet, hjälper till med mentala störningar, neuralgi, hjärnskakning. Denna färg rekommenderas för sjukdomar i njurar, lever, urin och gallblåsa, och för olika inflammatoriska processer. Dess positiva effekt på kärlsystemet har också noterats.
7. Blodtyp och färg
Forskare har funnit att det också finns ett nära samband mellan en persons blodgrupp och färg.
1:a gruppen blod. De mest gynnsamma färgerna är röd, orange och lila.
3:e gruppen. Bredare utbud. Röda och orangea färger stimulerar vitala processer och förbättrar mental aktivitet. Blå och gröna toner kommer att lugna dina nerver, medan violett hjälper till att skapa en stämning för reflektion och reminiscens.
4:e gruppen. Människor med denna blodgrupp liknar sin energiegenskaper den andra de bör komma i kontakt med blå och gröna färger oftare.
Blod typ | Gynnsam färg |
Rött, orange, lila |
|
Blå grön |
|
Röd, orange, blå, grön, lila |
|
Blå grön |
8. Bilfärg och trafikolyckor
Enligt officiella uppgifter är silverbilar 50 % mindre benägna att vara inblandade i allvarliga olyckor än bilar i andra färger. Bilar som är vita, gula, gråa, röda och blåa har ungefär samma risknivå. De förare som kör svarta, bruna och gröna bilar är särskilt utsatta eftersom de riskerar att bli inblandade i en olycka och skadas. allvarliga skadoröka med 2 gånger.
https://pandia.ru/text/78/320/images/image026_10.jpg" align="left" width="335" height="209 src=">Den "farligaste" bilen när det gäller sannolikheten för råkar ut för en olycka.
Risken fördubblas.
Färgpsykologiska studier har visat att barn föredrar en eller annan färg beroende på deras ålder.
I tidig ålder de föredrar rött eller lila, med tjejer som föredrar rosa.
Mellan 9 och 11 års ålder ersätts intresset för rött successivt av intresset för orange, sedan gult, gulgrönt och sedan grönt.
Efter 12 år är min favoritfärg blå.
Svarta tavlor ska målas mörkgrönt eller mörkblått. Du bör inte skapa en färgkontrast på väggen där tavlan hänger, för att inte trötta ut elevernas syn. Framväggen kan i många fall målas i en färg som är mer intensiv än bak- och sidoväggarna.
I förberedande och första klass kan intensiva rena röda toner rekommenderas.
För andraklassare kan rött gradvis ersättas med orange-rött eller orange, för 10-11-åriga barn - gult, gulgrönt och sedan grönt.
För barn i tonåren börjar färgen blå spela en viss roll, men alltid i kombination med orange, eftersom klassen med stor mängd blå färg skapar ett "kallt" intryck.
I klasser där de studerar manuellt arbete, blå färg ska användas. Musikklassrummet ska målas i samma färg. I Gym Det är bättre att använda blå och ljusgröna färger.
Hallar och korridorer kan målas ljusblå och gula färger
Föredragna färger | Färg som framkallar en negativ attityd | Rådande psykologiskt humör |
|
Röd, lila, rosa, turkos | Svart, mörkbrun, grå | Stanna kvar i sagornas värld |
|
Grön, gul, röd | Oliv, pastellgrön, lila | Övervägande av sensorisk uppfattning om världen |
|
Ultramarin, orange, grön | Violett, lila | Rationellt förhållningssätt till uppfattningen av världen, utveckling av självkännedom |
|
Rödorange | Lila, rosa | Instinktivt ändamålsenlig uppfattning om världen |
10. Slutsats
Detta arbete är tänkt att visa vad stor betydelse har kunskap om färgens inverkan på människokroppen, på hälsa, psykisk och fysiskt tillstånd, om den effektiva uppfattningen av konstnärliga och musikaliska verk. Och människoliv och säkerhet är direkt relaterat till till exempel bilens färg, vilket givetvis måste beaktas. Samtidigt är denna riktning inom fysiken lite studerad, till exempel biofältet för människor och objekt. Eller "lite upplyst" i vetenskaplig och utbildningslitteratur. Denna riktning inom fysik har stora möjligheter för vidare studier.
12. Lista över begagnad litteratur
1., Handbook of Physics, 2005
1. Soros vetenskapliga och pedagogiska tidskrift, 2005, 2006
2. Tidningen "Fysik i skolan", 2005
Världen omkring oss är fylld av miljontals olika nyanser. Tack vare ljusets egenskaper har varje föremål och föremål omkring oss en viss färg som uppfattas av människans syn. Studiet av ljusvågor och deras egenskaper har gjort det möjligt för människor att ta en djupare titt på ljusets natur och de fenomen som är förknippade med det. Idag ska vi prata om varians.
Ljusets natur
Ur en fysisk synvinkel är ljus en kombination av elektromagnetiska vågor med olika betydelser längd och frekvens. Det mänskliga ögat uppfattar inget ljus, utan bara det vars våglängd sträcker sig från 380 till 760 nm. De återstående sorterna förblir osynliga för oss. Dessa inkluderar till exempel infraröd och ultraviolett strålning. Den berömda vetenskapsmannen Isaac Newton föreställde sig ljus som en riktad ström av små partiklar. Det var först senare som det bevisades att det är en våg i naturen. Newton hade dock fortfarande delvis rätt. Faktum är att ljus inte bara har våglängder, utan också korpuskulära egenskaper. Detta bekräftas av alla känt fenomen fotoelektrisk effekt Det visar sig att ljusflödet har en dubbel natur.
Färgspektrum
Vitt ljus, tillgängligt för mänsklig vision, är en kombination av flera vågor, som var och en kännetecknas av en viss frekvens och sin egen energi av fotoner. Följaktligen kan den brytas ned i vågor annan färg. Var och en av dem kallas monokromatisk, och en viss färg motsvarar dess eget längdområde, vågfrekvens och fotonenergi. Med andra ord, energin som avges av ett ämne (eller absorberas) fördelas enligt ovanstående indikatorer. Detta förklarar existensen av ljusspektrumet. Till exempel motsvarar spektrumets gröna färg frekvenser från 530 till 600 THz och violett från 680 till 790 THz.
Var och en av oss har någonsin sett hur strålar skimrar på skurna glasprodukter eller till exempel på diamanter. Detta kan observeras på grund av ett fenomen som kallas ljusspridning. Detta är en effekt som reflekterar beroendet av ett föremåls (substans, medium) brytningsindex på längden (frekvensen) av ljusvågen som passerar genom detta föremål. Konsekvensen av detta beroende är sönderdelningen av strålen till ett färgspektrum, till exempel när den passerar genom ett prisma. Ljusspridning uttrycks med följande likhet:
där n är brytningsindex, ƛ är frekvensen och ƒ är våglängden. Brytningsindexet ökar med ökande frekvens och minskande våglängd. Vi observerar ofta spridning i naturen. Dess vackraste manifestation är regnbågen, som bildas på grund av solljusets spridning när den passerar genom många regndroppar.
De första stegen mot upptäckten av varians
Som nämnts ovan bryts ljusflödet, när det passerar genom ett prisma, till ett färgspektrum, vilket Isaac Newton studerade tillräckligt detaljerat på sin tid. Resultatet av hans forskning var upptäckten av fenomenet spridning 1672. Vetenskapligt intresse till ljusets egenskaper dök upp redan före vår tideräkning. Den berömde Aristoteles har redan noterat det solljus kan ha olika nyanser. Forskaren hävdade att färgens natur beror på "mängden mörker" som finns i vitt ljus. Om det finns mycket av det, visas en lila färg, och om det är lite, då röd. Stor tänkare sa också att ljusstrålars huvudfärg är vit.
Studier av Newtons föregångare
Aristoteles teori om växelverkan mellan mörker och ljus motbevisades inte av vetenskapsmän från 1500- och 1600-talen. Både den tjeckiske forskaren Marzi och den engelske fysikern Hariot genomförde oberoende experiment med ett prisma och var fast övertygade om att orsaken till uppkomsten av olika nyanser av spektrumet var just blandningen av ljusflödet med mörker när de passerade genom prismat. Vid första anblicken kan forskarnas slutsatser kallas logiska. Men deras experiment var ganska ytliga och de kunde inte backa upp dem med ytterligare forskning. Det var tills Isaac Newton kom igång.
Newtons upptäckt
Tack vare det nyfikna sinnet hos denna enastående vetenskapsman, bevisades det att vitt ljus inte är det viktigaste, och att andra färger inte uppstår som ett resultat av samspelet mellan ljus och mörker i olika proportioner. Newton motbevisade dessa föreställningar och visade att vitt ljus är sammansatt i sin struktur, det bildas av ljusspektrumets alla färger, som kallas monokromatiskt. Som ett resultat av passagen av en ljusstråle genom ett prisma bildas en mängd olika färger på grund av nedbrytning vitt ljus in i dess ingående vågflöden. Sådana vågor med olika frekvenser och längder bryts i mediet på olika sätt och bildar en viss färg. Newton utförde experiment som fortfarande används inom fysiken idag. Till exempel experiment med korsade prismor, med två prismor och en spegel, och att passera ljus genom prismor och en perforerad skärm. Nu vet vi att nedbrytningen av ljus till ett färgspektrum sker pga olika hastighet passage av vågor av olika längd och frekvens genom ett transparent ämne. Som ett resultat lämnar vissa vågor prismat tidigare, andra lite senare, andra ännu senare, och så vidare. Så här sönderfaller ljusflödet.
Onormal spridning
Därefter gjorde fysiker från förra århundradet en annan upptäckt angående spridning. Fransmannen Leroux upptäckte att i vissa medier (särskilt i jodånga) kränks beroendet som uttrycker fenomenet spridning. Fysikern Kundt, som bodde i Tyskland, började studera denna fråga. För sin forskning lånade han en av Newtons metoder, nämligen ett experiment med två korsade prismor. Den enda skillnaden var att i stället för en av dem använde Kundt ett prismatiskt kärl med en cyaninlösning. Det visade sig att brytningsindexet när ljus passerar genom sådana prismor ökar, och inte minskar, vilket skedde i Newtons experiment med vanliga prismor. Den tyska forskaren fann att denna paradox observeras på grund av ett fenomen som absorption av ljus av materia. I det beskrivna Kundt-experimentet var det absorberande mediet en cyaninlösning, och spridningen av ljus för sådana fall kallades anomal. I modern fysik denna term används praktiskt taget inte. Idag betraktas den normala spridningen som upptäcktes av Newton och den anomala spridningen som upptäcktes senare som två fenomen relaterade till samma lära och som har en gemensam natur.
Låg dispersion linser
Inom fotografisk teknik anses ljusspridning vara ett oönskat fenomen. Det orsakar så kallad kromatisk aberration, där färger verkar förvrängda i bilder. Nyanserna på fotografiet matchar inte nyanserna på motivet som fotograferas. Denna effekt blir särskilt obehaglig för professionella fotografer. På grund av spridning i fotografier är inte bara färger förvrängda, utan kanterna är ofta suddiga eller omvänt uppträder en alltför definierad kant. Globala tillverkare av fotoutrustning hanterar konsekvenserna av detta optiska fenomen med hjälp av specialdesignade linser med låg dispersion. Glaset som de är tillverkade av har den utmärkta egenskapen att bryta vågor av olika längder och frekvenser lika. Linser där lågdispersionslinser är installerade kallas achromater.
|
Ljusspridning- detta är brytningsindexets beroende nämnen beroende på ljusets våglängd (i vakuum) |
eller, vilket är samma sak, beroendet av ljusvågornas fashastighet på frekvensen:
|
Dispersion av ett ämne kallas derivatan av n Förbi |
Dispersion - beroendet av ett ämnes brytningsindex på vågfrekvensen - manifesterar sig särskilt tydligt och vackert tillsammans med effekten av dubbelbrytning (se video 6.6 i föregående stycke), observerad när ljus passerar genom anisotropa ämnen. Faktum är att brytningsindexen för vanliga och extraordinära vågor beror olika på vågens frekvens. Som ett resultat beror färgen (frekvensen) på ljus som passerar genom en anisotrop substans placerad mellan två polarisatorer både på tjockleken på skiktet av detta ämne och på vinkeln mellan polarisatorernas transmissionsplan.
För alla transparenta, färglösa ämnen i den synliga delen av spektrumet, när våglängden minskar, ökar brytningsindexet, det vill säga att ämnets spridning är negativ: . (Fig. 6.7, områden 1-2, 3-4)
Om ett ämne absorberar ljus i ett visst intervall av våglängder (frekvenser), så är dispersionen i absorptionsområdet
visar sig vara positivt och kallas onormal (Fig. 6.7, område 2–3).
Ris. 6.7. Beroende av kvadraten på brytningsindex (heldragen kurva) och ämnets ljusabsorptionskoefficient
(streckad kurva) kontra våglängdlnära ett av absorptionsbanden()
Newton studerade normal dispersion. Nedbrytningen av vitt ljus till ett spektrum när det passerar genom ett prisma är en följd av ljusspridning. När en stråle av vitt ljus passerar genom ett glasprisma, a flerfärgat spektrum (Fig. 6.8).
Ris. 6.8. Passage av vitt ljus genom ett prisma: på grund av skillnaden i glasets brytningsindex för olika
våglängder, strålen sönderdelas till monokromatiska komponenter - ett spektrum visas på skärmen
Rött ljus har den längsta våglängden och det minsta brytningsindexet, så röda strålar avböjs mindre än andra av prismat. Bredvid dem kommer strålar av orange, sedan gult, grönt, blått, indigo och slutligen violett ljus. Det komplexa vita ljuset som faller in på prismat sönderdelas till monokromatiska komponenter (spektrum).
Ett utmärkt exempel på spridning är en regnbåge. En regnbåge observeras om solen är bakom betraktaren. Röda och violetta strålar bryts av sfäriska vattendroppar och reflekteras från deras inre yta. Röda strålar bryts mindre och kommer in i observatörens öga från droppar som ligger på högre höjd. Därför visar sig regnbågens översta rand alltid vara röd (bild 26.8).
Ris. 6.9. Uppkomsten av en regnbåge
Med hjälp av lagarna för reflektion och brytning av ljus är det möjligt att beräkna ljusstrålars väg med total reflektion och spridning i regndroppar. Det visar sig att strålarna sprids med störst intensitet i en riktning som bildar en vinkel på cirka 42° med riktningen för solens strålar (bild 6.10).
Ris. 6.10. Regnbågsläge
Det geometriska stället för sådana punkter är en cirkel med centrum i punkten 0. En del av det är dolt för betraktaren R under horisonten är bågen ovanför horisonten den synliga regnbågen. Dubbel reflektion av strålar i regndroppar är också möjlig, vilket leder till en andra ordningens regnbåge, vars ljusstyrka, naturligtvis, är mindre än ljusstyrkan för huvudregnbågen. För henne ger teorin en vinkling 51 °, det vill säga andra ordningens regnbåge ligger utanför den huvudsakliga. I den är färgordningen omvänd: den yttre bågen är färgad lila och den nedre är målad röd. Regnbågar av tredje och högre ordningen observeras sällan.
Elementär teori om spridning. Beroendet av ett ämnes brytningsindex på längden av den elektromagnetiska vågen (frekvensen) förklaras på grundval av teorin om tvångssvängningar. Strängt taget följer rörelsen av elektroner i en atom (molekyl) lagarna kvantmekanik. Men för en kvalitativ förståelse av optiska fenomen kan vi begränsa oss till idén om elektroner bundna i en atom (molekyl) av en elastisk kraft. När man avviker från jämviktspositionen börjar sådana elektroner att oscillera, gradvis förlora energi för att avge elektromagnetiska vågor eller överföra sin energi till gitternoder och värma upp ämnet. Som ett resultat kommer svängningarna att dämpas.
När den passerar genom ett ämne verkar en elektromagnetisk våg på varje elektron med Lorentz-kraften:
|
|
Var v- hastigheten för en oscillerande elektron. I elektromagnetisk våg förhållandet mellan de magnetiska och elektriska fältstyrkorna är lika med
Därför är det inte svårt att uppskatta förhållandet mellan de elektriska och magnetiska krafterna som verkar på elektronen:
|
|
Elektroner i materia rör sig med hastigheter mycket lägre än ljusets hastighet i vakuum:
|
|
Var - amplituden för den elektriska fältstyrkan i en ljusvåg, - vågens fas, bestämd av positionen för den aktuella elektronen. För att förenkla beräkningar försummar vi dämpning och skriver elektronrörelseekvationen i formen
|
|
där är den naturliga frekvensen för elektronsvängningar i atomen. Vi har redan övervägt lösningen av en sådan differentiell inhomogen ekvation tidigare och erhållits
|
|
Följaktligen är förskjutningen av elektronen från jämviktspositionen proportionell mot den elektriska fältstyrkan. Förskjutningar av kärnor från jämviktspositionen kan försummas, eftersom kärnornas massor är mycket stora jämfört med elektronens massa.
En atom med en förskjuten elektron får ett dipolmoment
(låt oss för enkelhetens skull anta att det bara finns en "optisk" elektron i atomen, vars förskjutning ger ett avgörande bidrag till polariseringen). Om en volymenhet innehåller N atomer, då kan mediets polarisation (dipolmoment per volymenhet) skrivas i formen
|
|
Möjligt i verkliga miljöer olika typer vibrationer av laddningar (grupper av elektroner eller joner) som bidrar till polarisering. Dessa typer av svängningar kan ha olika stor laddning e i och massor jag, samt olika naturliga frekvenser (vi kommer att beteckna dem med indexet k), i detta fall antalet atomer per volymenhet med en given typ av vibration Nk proportionell mot koncentrationen av atomer N:
Dimensionslös proportionalitetskoefficient fk kännetecknar det effektiva bidraget från varje typ av oscillation till den totala polariseringen av mediet:
|
|
Å andra sidan, som bekant,
|
|
var är ämnets dielektriska känslighet, vilket är relaterat till dielektricitetskonstanten e förhållande
Som ett resultat får vi uttrycket för kvadraten på ett ämnes brytningsindex:
|
|
Nära var och en av de naturliga frekvenserna lider funktionen som definieras av formel (6.24) av en diskontinuitet. Detta beteende hos brytningsindexet beror på det faktum att vi försummade dämpningen. På liknande sätt, som vi såg tidigare, leder försummelse av dämpning till en oändlig ökning av amplituden för forcerade svängningar vid resonans. Att ta hänsyn till dämpning räddar oss från oändligheter, och funktionen har den form som visas i fig. 6.11.
Ris. 6.11. Missbruk dielektrisk konstant miljöpå frekvensen av den elektromagnetiska vågen
Med tanke på förhållandet mellan frekvens och elektromagnetisk våglängd i vakuum
det är möjligt att erhålla beroendet av ett ämnes brytningsindex P på våglängden i området för normal spridning (sektioner 1–2 Och 3–4 i fig. 6,7):
|
|
Våglängderna som motsvarar svängningarnas naturliga frekvenser är konstanta koefficienter.
I området för anomal dispersion () är frekvensen för det externa elektromagnetiska fältet nära en av de naturliga frekvenserna för oscillationer av molekylära dipoler, det vill säga resonans uppstår. Det är i dessa områden (till exempel område 2–3 i fig. 6.7) som betydande absorption av elektromagnetiska vågor observeras; ämnets ljusabsorptionskoefficient visas med den streckade linjen i fig. 6.7.
Begreppet grupphastighet. Begreppet grupphastighet är nära relaterat till fenomenet spridning. När verkliga elektromagnetiska pulser fortplantar sig i ett medium med spridning, till exempel vågtåg kända för oss, utsända av enskilda atomsändare, "sprider de ut" - en expansion av omfattningen i rymden och varaktigheten i tid. Detta beror på att sådana pulser inte är en monokromatisk sinusvåg, utan ett så kallat vågpaket, eller en grupp av vågor - en uppsättning harmoniska komponenter med olika frekvenser och olika amplituder, som var och en fortplantar sig i mediet med sin egen fashastighet (6.13).
Om ett vågpaket fortplantade sig i ett vakuum skulle dess form och rums-temporala utsträckning förbli oförändrade, och utbredningshastigheten för ett sådant vågtåg skulle vara ljusets fashastighet i vakuum
På grund av närvaron av dispersion, beroendet av frekvensen av en elektromagnetisk våg på vågnumret k blir olinjär, och utbredningshastigheten för vågtåget i mediet, det vill säga hastigheten för energiöverföringen, bestäms av derivatan
var är vågnumret för den "centrala" vågen i tåget (som har störst amplitud).
Vi kommer inte att härleda denna formel i allmän syn, men låt oss använda ett särskilt exempel för att förklara dess fysiska betydelse. Som en modell av ett vågpaket tar vi en signal som består av två plana vågor som utbreder sig i samma riktning med lika amplituder och inledande faser, men skiljer sig i frekvenser, förskjuts relativt den "centrala" frekvensen med en liten mängd. Motsvarande vågnummer förskjuts i förhållande till det "centrala" vågnumret med en liten mängd . Dessa vågor beskrivs med uttryck.
Ett av resultaten av ljusets interaktion med materia är dess spridning.
Ljusspridning kallas brytningsindexberoenden ämnen från frekvensν (våglängderλ) ljus eller beroendet av ljusvågornas fashastighet på deras frekvens.
Ljusspridning representeras som ett beroende:
Konsekvensen av spridning är sönderdelningen till ett spektrum av en stråle av vitt ljus när den passerar genom ett prisma (Fig. 10.1). De första experimentella observationerna av ljusspridning utfördes 1672 av I. Newton. Han förklarade detta fenomen med skillnaden i massan av blodkropparna.
Låt oss överväga spridningen av ljus i ett prisma. Låt en monokromatisk ljusstråle falla på ett prisma med brytningsvinkel A och brytningsindex n(Fig. 10.2) i vinkel.
 |   |
| Ris. 10.1 | Ris. 10.2 |
Efter dubbelbrytning (på vänster och höger sida av prismat) bryts strålen från den ursprungliga riktningen med en vinkel φ. Från fig. följer det
Låt oss anta att vinklarna A och är små, då blir vinklarna , , också små och istället för dessa vinklars sinus kan du använda deras värden. Därför, och därför , sedan eller .
Det följer att
| , | (10.1.1) |
de där. Ju större brytningsvinkel prismat har, desto större avböjningsvinkel för strålar från ett prisma..
Av uttrycket (10.1.1) följer att avböjningsvinkeln för strålar från ett prisma beror på brytningsindexet n, A när därför en funktion av våglängden strålar med olika våglängder avböjs i olika vinklar efter att ha passerat genom prismat. En stråle av vitt ljus bakom ett prisma sönderdelas till ett spektrum som kallas spridande eller prismatisk , vilket är vad Newton observerade. Således, med hjälp av ett prisma, såväl som att använda ett diffraktionsgitter, sönderdelning av ljus till ett spektrum, är det möjligt att bestämma dess spektrala sammansättning.
Låt oss överväga skillnader i diffraktion och prismatiska spektra.
· Diffraktionsgitter bryter ner ljus direkt efter våglängd ur de uppmätta vinklarna (i riktningarna för motsvarande maxima) kan därför våglängden (frekvensen) beräknas. Nedbrytningen av ljus till ett spektrum i ett prisma sker enligt värdena för brytningsindex, därför, för att bestämma ljusets frekvens eller våglängd, måste du känna till beroendet eller.
· Kompositfärger i diffraktion Och prismatisk spektra är placerade olika. Vi vet att vinkelns sinus i ett diffraktionsgitter är proportionell mot våglängden 
. Följaktligen avböjs röda strålar, som har en längre våglängd än violetta, starkare av diffraktionsgittret. Prismat bryter ner ljusstrålarna i spektrumet enligt värdena för brytningsindexet, vilket för alla transparenta ämnen minskar med ökande våglängd (dvs med minskande frekvens) (Fig. 10.3).
Därför avleds röda strålar svagare av prismat, till skillnad från ett diffraktionsgitter.
Magnitud(eller ), ringde spridning av materia, visar hur snabbt brytningsindexet ändras med våglängden.
Från fig. 10.3 följer att brytningsindexet för transparenta ämnen ökar med ökande våglängd, därför ökar det absoluta värdet också med minskande λ. Denna spridning kallas vanligt . Nära absorptionslinjer och band kommer dispersionskurvans förlopp att vara annorlunda, nämligen n minskar med minskande λ. Ett sådant beroendeförlopp n från λ kallas onormal spridning . Låt oss ta en närmare titt på dessa typer av spridning.
(eller våglängd) av ljus (frekvensspridning), eller, samma sak, beroendet av ljusets fashastighet i materia på våglängden (eller frekvensen). Experimentellt upptäckt av Newton omkring 1672, även om den teoretiskt sett ganska väl förklaras långt senare.
- Spatial dispersion är beroendet av den dielektriska konstanttensorn hos ett medium på vågvektorn. Detta beroende orsakar ett antal fenomen som kallas rumsliga polarisationseffekter.
En av de mest belysande exempel dispersion - nedbrytningen av vitt ljus när det passerar genom ett prisma (Newtons experiment). Kärnan i spridningsfenomenet är den ojämna utbredningshastigheten för ljusstrålar med olika våglängder i en transparent substans - ett optiskt medium (medan i ett vakuum är ljusets hastighet alltid densamma, oavsett våglängd och därför färg). Vanligtvis, ju högre frekvensen på vågen är, desto högre brytningsindex för mediet och desto lägre ljushastighet i det:
- i rött maxhastighet i medium och minsta brytningsgrad,
- på lila den lägsta ljushastigheten i ett medium och den maximala brytningsgraden.
Men i vissa ämnen (till exempel jodånga) observeras en onormal spridningseffekt, där blå strålar bryts mindre än röda, medan andra strålar absorberas av ämnet och undviker observation. Mer strikt sett är anomal dispersion utbredd, till exempel observeras den i nästan alla gaser vid frekvenser nära absorptionslinjer, men i jodånga är det ganska bekvämt för observation i det optiska området, där de absorberar ljus mycket starkt.
Ljusspridning gjorde det möjligt för första gången att på ett ganska övertygande sätt demonstrera vitt ljuss sammansatta natur.
- Vitt ljus sönderdelas till ett spektrum som ett resultat av att passera genom ett diffraktionsgitter eller reflektion från det (detta är inte relaterat till fenomenet dispersion, utan förklaras av diffraktionens natur). Diffraktionsspektra och prismatiska spektra är något olika: det prismatiska spektrat komprimeras i den röda delen och sträcks i det violetta och är ordnat i fallande våglängdsordning: från rött till violett; normal (diffraktion) spektrum är enhetligt i alla områden och är ordnat i ordning med ökande våglängder: från violett till rött.
I analogi med spridningen av ljus, kallas liknande fenomen av beroendet av utbredningen av vågor av någon annan natur på våglängden (eller frekvensen) också dispersion. Av denna anledning gäller till exempel termen spridningslag, som används som namn på ett kvantitativt samband som relaterar till frekvens och vågnummer, inte bara för en elektromagnetisk våg, utan för alla vågprocesser.
Dispersion förklarar det faktum att en regnbåge dyker upp efter regn (mer exakt det faktum att regnbågen är flerfärgad och inte vit).
Dispersion är orsaken till kromatiska aberrationer - en av aberrationerna i optiska system, inklusive fotografiska och videolinser.
Cauchy kom på en formel som uttrycker beroendet av ett mediums brytningsindex på våglängden:
…,Spridning av ljus i naturen och konsten
På grund av spridning kan olika färger observeras.
- Rainbow, vars färger beror på spridning, är en av de nyckelbilder kultur och konst.
- Tack vare ljusspridning är det möjligt att observera det färgade "ljusspelet" på facetterna av en diamant och andra transparenta fasetterade föremål eller material.
- I en eller annan grad upptäcks regnbågseffekter ganska ofta när ljus passerar genom nästan vilket genomskinligt föremål som helst. I konsten kan de specifikt intensifieras och betonas.
- Nedbrytningen av ljus till ett spektrum (på grund av spridning) när det bryts i ett prisma är ett ganska vanligt ämne i bild och form. Till exempel skildrar omslaget till albumet Dark Side Of The Moon av Pink Floyd ljusets brytning i ett prisma med nedbrytning till ett spektrum.
se även
Litteratur
- Yashtold-Govorko V. A. Fotografering och bearbetning. Fotografi, formler, termer, recept. - Ed. 4:a, förkortning. - M.: Konst, 1977.
Länkar
Wikimedia Foundation. 2010.
Se vad "Ljusspridning" är i andra ordböcker:
Brytningsindexet n i VAs beroende av ljusets frekvens n (våglängd l) eller beroendet av ljusvågornas fashastighet på deras frekvens. Konsekvens D. s. sönderdelning till ett spektrum av en stråle av vitt ljus när den passerar genom ett prisma (se SPECTRA... ... Fysisk uppslagsverk
ljusspridning- Fenomen som orsakas av ljusets utbredningshastighets beroende av frekvensen av ljusvibrationer. [Samling av rekommenderade termer. Utgåva 79. Fysisk optik. USSR:s vetenskapsakademi. Kommittén för vetenskaplig och teknisk terminologi. 1970] Ämnen … … Teknisk översättarguide
ljusspridning- šviesos skaida statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: engl. spridning av ljus vok. Lichtdispersion, f; Zerteilung des Lichtes, f rus. ljusspridning, f pranc. dispersion de la lumière, f... Radioelektronik terminų žodynas
ljusspridning- šviesos dispersija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. spridning av ljus vok. Lichtdispersion, f; Zerlegung des Lichtes, f rus. ljusspridning, f pranc. dispersion de la lumière, f … Fizikos terminų žodynas
Beroendet av ett ämnes brytningsindex n av ljusets frekvens ν (våglängd λ) eller beroendet av ljusvågornas fashastighet (Se Fashastighet) av frekvensen. Konsekvens D. s. sönderdelning till spektrum av en stråle av vitt ljus när den passerar... ... Stora sovjetiska encyklopedien
Beroende av brytningsindex n in va på ljusets frekvens v. I regionen frekvenser av ljus, för vilka v är transparent, n ökar med ökande v normal d.s. I regionen frekvenser som motsvarar banden för intensiv absorption av ljus i fältet, n minskar med... ... Big Encyclopedic Polytechnic Dictionary
Missbruk absolut indikator brytning av materia från ljusets våglängd... Astronomisk ordbok
Vad skulle du vilja förbättra den här artikeln?: Lägg till illustrationer. Hitta och ordna i form av fotnoter länkar till auktoritativa källor som bekräftar det som skrivs. Lägg ner ett mallkort som är... Wikipedia
Beroende av fashastigheten för harmoniska vågor i ett medium på frekvensen av deras svängningar. vågspridning observeras för vågor av alla slag. Närvaron av vågspridning leder till förvrängning av signalformen (till exempel en ljudpuls) när den utbreder sig i ett medium... Stor encyklopedisk ordbok
