DANE INFORMACYJNE

2. DANE INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: Gimnazjum w Pomorsku • ID grupy: 98/41_MF_G2 Marek Wądołowski • Kompetencja: Matematyczno-Fizyczna • Temat projektowy: Barwy światła i ciał • Semestr/rok szkolny: Semestr III 2010/2011

3. ŚWIATŁO Potocznie nazywa się tak widzialną część promieniowania elektromagnetycznego, czyli promieniowanie widzialne odbierane przez siatkówkę oka ludzkiego np. w określeniu światłocień. Precyzyjne ustalenie zakresu długości fal elektromagnetycznych nie jest tutaj możliwe, gdyż wzrok każdego człowieka charakteryzuje się nieco inną wrażliwością, stąd za wartości graniczne przyjmuje się maksymalnie 380-780 nm, choć często podaje się mniejsze zakresy (szczególnie od strony fal najdłuższych) aż do zakresu 400-700 nm. W nauce pojęcie światła jest jednak szersze (używa się pojęcia promieniowanie optyczne), gdyż nie tylko światło widzialne, ale i sąsiednie zakresy, czyli ultrafiolet i podczerwień można obserwować i mierzyć korzystając z podobnego zestawu przyrządów, a wyniki tych badań można opracowywać korzystając z tych samych praw fizyki.

4. ŚWIATŁO WEDŁUG HUYGENSA Światło jest falą, rozchodzi się po linach prostych jak każda fala każda fala w ośrodku sprężystym (eter kosmiczny), zjawiska świadczące o falowej naturze światła: interferencja, dyfrakcja, polaryzacja.

5. ŚWIATŁO WEDŁUG NEWTONA Światło jest strumieniem cząstek (korpuskół), porusza się po linach prostych jako strumień fotonów o własnościach: nie mają masy spoczynkowej, niosą ze sobą energię, nie mają ładunku, zjawiska świadczące o korpuskularnej naturze światła – zjawisko fotoelektryczne

7. BARWA Wrażenie psychiczne wywoływane w mózgu człowieka, gdy oko odbiera promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła, a mówiąc dokładniej, z widzialnej części fal świetlnych. Główny wpływ na to wrażenie ma skład widmowy promieniowania świetlnego, w drugiej kolejności ilość energii świetlnej, jednak niebagatelny udział w odbiorze danej barwy ma również obecność innych barw w polu widzenia obserwatora, oraz jego cechy osobnicze, jak zdrowie, samopoczucie, nastrój, a nawet doświadczenie i wiedza w posługiwaniu się własnym organem wzroku.

8. BARWA ŚWIATŁA Obok najpopularniejszego parametru światła, jakim jest jego natężenie, istnieje jeszcze inna bardzo ważna cecha światła - barwa. Barwa (ciepła, zimna, neutralna, ...) nadaje nastrój (inny do pracy, inny do wypoczynku), tworzy atmosferę. Fotoreceptory siatkówki oka (czopki i pręciki) mają czułość zależną od barwy padającego na nie światła. Popularnymi barwami światła stosowanego do oświetlenia ogólnego są: barwa dzienna, chłodno-biała, biała, ciepło-biała. Takie określanie barw światła nie jest jednak jednoznaczne (nazewnictwo barw światła różni się nawet w różnych normach). Do bardziej precyzyjnego opisania barwy światła stosuje się pojęcie tzw. "Temperatury barwowej". Poprzez temperaturę barwową (wyrażoną w Kelwinach [K] ) danej lampy (źródła światła) rozumie się wartość równą temperaturze ciała doskonale czarnego, emitującego światło o barwie najbardziej zbliżonej do światła porównywanej lampy.

9. Wynika więc z tego, że jest to tak naprawdę "najbliższa" temperatura barwowa. Może się więc zdarzyć, że znajdziemy lampy o barwie oznaczonej tą samą temperaturą barwową, ale "na oko" zauważymy że ich światła nie mają identycznej barwy. Jednoznacznym natomiast sposobem określania barwy światła jest podawanie tzw. "współrzędnych chromatycznych" z trójkąta chromatyczności, poprzez wskazanie wartości x i y. Temperaturę barwową "najbliższą" identyczną, będą miały natomiast lampy o różnych współrzędnych x i y, ale leżących na tej samej linii Judda, przecinającej w jednym miejscu, jeden punkt temperatury barwowej na krzywej Planca.

10. TRÓJKĄT CHROMATYCZNOŚCI

11. ŚWIATŁO BIAŁE „Białe” światło emitowane przez słońce czy żarówki jest w rzeczywistości mieszaniną wszystkich fal z widma widzialnego. Promieniowanie to obejmuje zakres fali elektromagnetycznej od 380 do 780nm. Dobrze znaną metodą rozszczepienia białego światła jest przepuszczenie go przez pryzmat. Widmo otrzymane w wyniku rozszczepienia światła w pryzmacie przypomina tęczę. Można wydzielić w nim przedziały długości fal, które oko ludzkie odbiera jako wrażenie różnych barw: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski i fioletowy. Odpowiednie kolory można przypisać poszczególnym długościom fal:380 - 436 nm fioletowy,436 - 495 nm niebieski,495 - 566 nm zielony,566 - 589 nm żółty (żółty),589 - 627 nm pomarańczowy,627 - 780 nm czerwony.

12. KOLOR CZARNY Najciemniejsza z barw. W teorii oznacza całkowity brak światła widzialnego odbijanego przez ciało przy oświetleniu dowolnym światłem widzialnym. W praktyce miejsce tak ciemne, że poprzez kontrast z resztą otoczenia nie możemy określić jego barwy z powodu niedoboru światła z tego kierunku. W praktyce ciał doskonale czarnych, czyli ciał pochłaniających 100% padającego na nie światła, nie ma, a jedną z najciemniejszych substancji jest sadza.

13. TRZY KOLORY PODSTAWOWE Addytywne i subtraktywne mieszanie barw można omówić biorąc pod uwagę trzy kolory podstawowe widma widzialnego: czerwony, zielony i niebieski. Kolory te nazywamy barwami podstawowymi.

14. ADDYTYWNE I SUBTRAKTYWNE MIESZANIE BARW Możemy wyróżnić dwa różniące się zasadniczo sposoby mieszania kolorów. Jeżeli mieszane są kolorowe światła, rezultat zawsze będzie jaśniejszy niż poszczególne kolory składowe, a jeśli odpowiednie kolory są mieszane w odpowiedni sposób, wówczas wynik ostateczny będzie kolorem białym. Proces ten nazywamy addytywnym mieszaniem barw. Jeżeli mieszane są kolorowe farby, to wynik będzie zawsze ciemniejszy niż kolory składowe. Jeśli odpowiednie kolory są mieszane w odpowiedni sposób, wówczas wynik ostateczny będzie kolorem czarnym. Taki sposób mieszania nazywamy subtraktywnym mieszaniem barw.

15. ADDYTYWNE MIESZANIE BARW Mieszanie addytywne (w formie światła) barw podstawowych da następujące rezultaty: czerwony + zielony daje żółty, czerwony + niebieski daje purpurowy (magenta), zielony + niebieski daje cyjan (turkusowy), czerwony + zielony + niebieski daje biały. Żółty, purpurowy i cyjan są barwami wtórnymi, ponieważ są one wynikiem zmieszania dwóch barw podstawowych. Nazywane są one barwami dopełniającymi. Jest tak, ponieważ barwa dopełniająca, po zmieszaniu z nieskładową (przeciwstawną) barwą podstawową daje barwę białą: żółty + niebieski daje biały, purpurowy + zielony daje biały, cyjan + czerwony daje biały.

16. SUBTRAKTYWNE MIESZANIE BARW Mieszanie subtraktywne (w formie farb) barw podstawowych, zawsze daje w rezultacie barwę czarną (nie czystą, głęboką czerń, lecz czerń o odcieniu brązowym lub niebieskim, ponieważ barwniki farb nie są idealnie nasycone): czerwony + zielony daje czarny, czerwony + niebieski daje czarny, zielony + niebieski daje czarny, a trzy kolory podstawowe po zmieszaniu również dają czarny. W drodze mieszania subtraktywnego barw dopełniających ponownie uzyskiwane są barwy podstawowe: żółty + purpurowy daje czerwony, żółty + cyjan daje zielony, purpurowy + cyjan daje niebieski, lecz żółty + purpurowy + cyjan daje czarny. Oto powód, dlaczego żółty, purpurowy i cyjan (oraz czarny) to kolory tuszy używanych do wielobarwnego drukowania półtonalnego.

17. DOŚWIADCZENIE Z KOŁEM BARW Grupa przeprowadziła doświadczenie montując na silniczku elektrycznym obrotowym koło barw. Wnioski z doświadczenia poparły teorie która mówi że barwy wymieszają się tworząc światło białe.

18. DOŚWIADCZENIE Z GWOŹDZIEM Przy tym doświadczeniu dbaliśmy o bezpieczeństwo gdyż chodziło o podgrzanie gwoździa nad palnikiem do czasu aż zmieni kolor. Ogień z palnika był już sam w sobie ciekawym doświadczeniem do analizy dlatego że pali się w kilku barwach w zależności od odległości od źródła. Odpowiemy najpierw na pytanie o barwie ognia. Dzieje się tak dlatego że podczas spalania cząsteczki gazu mają pewną temperaturę spalania w obszarze koloru niebieskiego a na jego końcach temperatura jest najniższa co daje kolor czerwony Gwóźdź ze względu na swoje właściwości (rodzaj materiału) podczas podgrzewania zaczyna się czerwienić a następnie światło staje się wręcz ciepłe białe co wskazuje na bardzo wysoką temperaturę ciała.

19. POZOSTAŁE DOŚWIADCZENIA Grupa przeprowadziła jeszcze wiele doświadczeń miedzy innymi zrobiliśmy okulary do obrazów w 3D, mieszaliśmy farby o barwach podstawowych dla uzyskania barw pochodnych oraz oglądaliśmy przedmioty przesłaniając je filtrami barw. Strony pomocnicze miedzy innymi: pl.wikipedia.org www.zgapa.pl www.sciaga.pl

20. Autorzy Dawid Kowaluk Kamil Kołodziejczyk Bartosz Hoffman Karolina Michalska Natalia Bajon Bartosz Wołongiewicz Paulina Szostak Dominika Wachelka Monika Styś Agnieszka Pyka Arkadiusz Kuryluk