Фізика 7 клас
РОЗДІЛ 3. СВІТЛОВІ ЯВИЩА
§23. ДИСПЕРСІЯ СВІТЛА. КОЛА
3. ЧОМУ ЛИСТЯ ЗЕЛЕНЕ, А ТРОЯНДА ЧЕРВОНА?
Чому предмети, освітлені білим світлом, ми бачимо забарвленими в різні кольори: наприклад, листя зелене, а троянда червона?
Ви вже знаєте, що біле світло є складеним, тобто є сумішшю всіх кольорів веселки. Якщо вилучити з цього набору деякі кольори, то залишена частина спектра сприйматиметься оком як така, що має деякий колір.
Нехай біле (наприклад, сонячне) світло падає на предмет, що поглинає «червоні» промені, а всі інші — відбиває (рис. 23.3). Якого ж кольору буде світло, відбите від цього предмета?
У ньому не вистачатиме червоної частини спектра, і тому він сприйматиметься оком як зеленуватий.
Зеленого кольору листю рослин надає хлорофіл — хімічна сполука, що «відповідає» за фотосинтез (перетворення сонячної енергії в хімічну енергію органічних речовин).
Хлорофіл поглинає переважно червоні й сині промені. У результаті відбитий від листу рослини «залишок» сонячного спектра набуває зеленого забарвлення.
А ось пелюстки червоної троянди, навпаки, дуже «охоче» відбивають саме «червоні» промені, а промені решти спектра поглинають (рис. 23.4). Саме тому троянда й червона!
ЯК ВИНИКАЄ ВЕСЕЛКА?
Коли після дощу з’являється сонце, часто можна спостерігати одне з найкрасивіших явищ природи — веселку (рис. 23.5).
У величезній різнобарвній дузі, що простягається на півнеба, можна розрізнити всі кольори веселки, причому зовнішня частина веселки забарвлена в червоний колір, а внутрішня — у фіолетовий.
Досить рідко над звичайною веселкою можна спостерігати ще й другу веселку, у якій порядок кольорів зворотний: зовні — фіолетовий, а всередині — червоний.
Чи можна наблизитися до веселки? Навряд чи це комусь удасться, тому що веселка — це не предмет, а оптичне явище.
Спробуйте йти в напрямку до веселки, і ви побачите, що вона віддалятиметься від вас так, що відстань до неї здаватиметься незмінною.
Утім, якщо розібратися в секреті веселки, то невелику веселку можна «одержати» або побачити зовсім близько — біля садового фонтана й навіть у ванній кімнаті!
Чому ж виникає веселка?
Після дощу в повітрі залишається багато дрібних крапельок води, що мають форму кулі.
Коли промінь світла падає на таку крапельку, він заломлюється на поверхні крапельки, потім відбивається від її внутрішньої поверхні і, виходячи з води в повітря, заломлюється ще раз1. Унаслідок дисперсії промені, що відповідають різним кольорам, заломлюються по-різному (рис. 23.6).
У результаті, вийшовши з краплі, «червоний» промінь піде під одним кутом до горизонту, а «фіолетовий» — під іншим. Отже, в око спостерігача «червоний» і «фіолетовий» промені потраплять з різних крапель (рис. 23.7). Причому всі «червоні» краплі буде видно під однаковим кутом, унаслідок чого вони здаватимуться розташованими на дузі кола. «Жовтогарячі» краплі буде видно на «сусідній» дузі меншого радіуса й так далі — аж до крапель, що утворюють «фіолетову» дугу, розташовану нижче решти «кольорових» дуг.
СКІЛЬКИ КОЛЬОРІВ НА ЕКРАНІ ТЕЛЕВІЗОРА?
ПРОВЕДЕМО ДОСЛІД
Нанесіть обережно на екран телевізора крапельку води: вона відіграватиме роль маленької, але досить сильної лінзи. Крізь цю лінзу ви ясно побачите, що будь-яке кольорове зображення складається зі світних точок усього трьох кольорів — червоних, зелених і синіх, тобто саме тих, до яких найчутливіші колбочки сітківки ока.
Наприклад, там, де на екрані білий колір, ці три точки матимуть приблизно однакову яскравість. А там, де на екрані видно жовтий колір, ви не побачите жовтих точок: ви побачите тільки червоні й зелені точки — що узгоджується з розказаним вище про те, як око розрізняє кольори.
1 Це тільки один з можливих «шляхів» променя світла. Причиною подвійної веселки є подвійне відбиття променів світла всередині крапель води.
Схематично змішання кольорів на екрані телевізора показано на рис. 23.8.
Те, що для отримання кольорового зображення в телевізорі обрано саме ті кольори, до яких чутливі різні типи колбочок сітківки ока, не випадковий збіг, а результат успішної співпраці фізиків і біологів.
Колір, що створюється в разі «вилучення» деякого кольору з білого, називають доповняльним до цього кольору. Так, доповняльними один до одного є червоний і зелений кольори, жовтий і фіолетовий, а також синій і жовтогарячий (рис. 23.9). Знати доповняльні кольори важливо для художників і дизайнерів: завдяки використанню таких кольорів можна створити збалансовану, комфортну для ока комбінацію кольорів.
ЧОМУ ВВЕЧЕРІ КОЛЬОРИ ТЬМЯНІЮТЬ?
Ви, мабуть, помічали, що, коли настають сутінки, яскраві кольори «тьмяніють» і світ стає «чорно-біло-сірим». Так що не випадково народилося прислів’я «уночі всі коти сірі»!
Але як тільки зійде сонце, ранок знову радує нас яскравими барвами. Чому ж так відбувається?
Річ у тім, що вже знайомі вам палички, які відрізняють темне від світлого, дуже чутливі до світла, а колбочки, що розрізнюють колір, набагато менш чутливі. Тому за слабкого освітлення «працюють» переважно палички. Унаслідок цього ми й бачимо (у буквальному сенсі цього слова!) результат їхньої роботи — чорно-біло-сірий світ.
СПІВВІДНОШЕННЯ МІЖ КОЛЬОРОМ І ДОВЖИНОЮ СВІТЛОВОЇ ХВИЛІ
Як ви вже знаєте, світло має хвильову природу. Велику роль у встановленні хвильової природи світла відіграв англійський учений Томас Юнг. Він установив, що кожному кольору відповідає певна довжина хвилі, причому фіолетовому кольорові - найменша, а червоному — найбільша.
Саме Юнг першим і вимірив довжини хвиль, що відповідають різним кольорам. Виявилося, що ці довжини хвиль дуже малі порівняно з розмірами предметів, видимих неозброєним оком: так, довжина хвилі фіолетового світла складає близько 4 десятитисячних часток міліметра, а червоного — близько 8 десятитисячних часток міліметра.
Коли Юнг одержав ці результати, стало зрозумілим, чому хвильова природа світла практично не виявляє себе в повсякденному житті.
