Dlaczego śnieg jest biały?

1. Dlaczego śnieg jest biały?

3. Kolor jest wrażeniem barwnym powstającym w umyśle człowieka. Żeby w ludzkim umyśle mogło powstać wrażenie barwne potrzebne jest …

4. ŚWIATŁO!

5. Co to jest światło? To pytanie niepokoiło ludzkość od czasów najdawniejszych. Poglądy uczonych w tej mierze podzieliły się. Jedni sądzili, że światło to potok cząstek, drudzy, że to proces falowy. Za twórcę i rzecznika teorii cząstek uważa się Izaaka Newtona(1643-1727). Twórcą teorii falowej światła był holenderski uczony Christian Huygens (1629-1695). W końcu XVIII i na początku XIX wieku na podstawie teorii falowej zostały wyjaśnione wszystkie znane w tym czasie zjawiska optyczne- interferencja, dyfrakcja i polaryzacja światła, a także została zmierzona długość fali świetlnej. Teoria cząstek została zapomniana na długo. W drugiej połowie XIX wieku, w następstwie odkrycia fal elektromechanicznych, stało się jasne, że jeśli światło ma naturę falową to są to fale elektromagnetyczne a nie mechaniczne. Teoria elektromagnetyczna światła nie zdążyła się jeszcze w pełni rozwinąć, gdy na początku XX wieku Max Planck (1858-1947) analizując promieniowanie ciała doskonale czarnego, doszedł do teorii kwantowej światła, zgodnie z którą światło promieniuje, rozchodzi się i jest pochłaniane za pośrednictwem (fotonów), przenoszących kwanty (porcje energii).

6. Dwoistość światła. W drugiej połowie XIX wieku, w następstwie odkrycia fal elektromechanicznych, stało się jasne, że jeśli światło ma naturę falową to są to fale elektromagnetyczne a nie mechaniczne. Teoria elektromagnetyczna światła nie zdążyła się jeszcze w pełni rozwinąć, gdy na początku XX wieku Max Planck (1858-1947) analizując promieniowanie ciała doskonale czarnego, doszedł do teorii kwantowej światła, zgodnie z którą światło promieniuje, rozchodzi się i jest pochłaniane za pośrednictwem (fotonów), przenoszących kwanty (porcje energii). E = hv gdzie: E- energia, stała Plancka h=6.558 10-34Js (stała Plancka), v-częstotliwość fali świetlnej. W niektórych zjawiskach światło zachowuje się jak fale w innych zaś jak cząstki. Światło jest jednocześnie i falą i cząstką. W latach trzydziestych XX wieku narodziła się nowa nauka - mechanika kwantowa, łącząca matematycznie w jedną całość przeciwstawne właściwości fal i cząstek.

7. O słońcu… Głównym źródłem światła dla Ziemi jest Słońce. W promieniach Słońca przedmioty stają się widzialne, nabierają kształtu i koloru. Bez światła nie byłoby życia na Ziemi. Jest najbardziej potrzebną nam do życia formą energii. Fale świetlne są szczególnym przypadkiem fal elektromagnetycznych. Rozchodzą się z prędkością około 300 000 km/s i mogą przemieszczać się w próżni, czym w zasadniczy sposób różnią się od fal mechanicznych. Jest to promieniowanie dla nas najważniejsze, bo jakże wiele informacji o otaczającym nas świecie otrzymujemy za pomocą tego tak bardzo wąskiego pasma fal elektromagnetycznych, pasma światła widzialnego.

8. "Wszakże nie bez słuszności nazywają go niektórzy latarnią świata, inni rozumem jego, jeszcze inni władcą (...) "(M. Kopernik)

9. Widziany świat. Widziany przez nas świat jest wielobarwny, ponieważ nasze oczy rejestrują światło odbite lub wysłane przez otaczające nas przedmioty. To, że widzimy świat kolorowo związane jest z pochłanianiem i odbijaniem fal świetlnych o określonej długości. Światło widzialne, jest to wąski wycinek występujących w przyrodzie fal elektromagnetycznych. Fale elektromagnetyczne zgodnie z fizyką kwantową, zostają wyemitowane w wyniku przejścia elektronów ze stanów o wyższej energii do stanów o niższej energii (stan wzbudzony). W widmie światła widzialnego można wydzielić przedziały długości fal, które oko ludzkie odbiera jako wrażenie różnych barw: 380 - 436 nm fiolet,436 - 495 nm niebieski,495 - 566 nm zielony,566 - 589 nm żółty (żółty),589 - 627 nm pomarańczowy,627 - 780 nm czerwony.

10. Widmo światła białego. Promieniowanie słoneczne można za pomocą pryzmatu rozłożyć na składowe. W ten sposób otrzymujemy ciągłe widmo słońca. zawiera ono wszystkie długości fali leżące miedzy obu krańcami widma widzialnego. Każdej barwie odpowiada określona długość fali. Barwa biała to mieszanina wszystkich barw.

11. Dlaczego widzimy kolory? Zanim zobaczymy, jak i dlaczego człowiek widzi kolory, najpierw musimy sobie zadać pytanie: czym jest kolor? Jest ponad 10 rodzajów różnych reakcji fizycznych i chemicznych, które powodują powstanie koloru. Najpopularniejszą i doświadczaną codziennie przez każdego z nas reakcją, jest reakcja pomiędzy światłem i obiektem. Fala świetlna, która zderza się z powierzchnią danego obiektu jest częściowo odbita, częściowo przyswojona, częściowo rozproszona. Wszystkie te trzy działania powodują, iż powstaje określona długość fali świetlnej. Ta określona długość fali to właśnie kolor.

12. Budowa oka.

13. Droga promienia świetlnego przez oko. Rogówka ->komora przednia oka-> źrenica ->soczewka (załamanie promieni świetlnych) -> ciało szkliste-> siatkówka-> płat potyliczny

14. Chemizm widzenia. Pod wpływem światła rodopsyna dzieli się na część białkową (opsynę) i niebiałkowy retinen (generuje powstanie impulsu).

15. Widzenie barwne. Siatkówka (łac. retina): wyściela wnętrze gałki ocznej i stanowi jej światłoczułą część odpowiedzialną za powstawanie obrazów w oku. Jest błoną odbierającą bodźce świetlne. Składa się z trzech warstw, przy czym najbliższa środka oka warstwa składa się z więcej niż stu milionów światłoczułych końcówek nerwowych dwojakiego rodzaju. Z powodu swojego kształtu są one nazwane pręcikami i czopkami. Za widzenie barwne odpowiedzialne są czopki. W czopkach znajdują się trzy podstawowe barwniki umożliwiające rozpoznawanie barw: erytholabe - barwnik czuły na światło czerwone chlorolabe - barwnik czuły na światło zielone cyanolabe - barwnik czuły na światło niebieskie Te trzy barwniki są odpowiedzialne za odbiór trzech kolorów podstawowych, czyli trójchromatyczne widzenie.

16. Jak powstaje śnieg? O tym, w jakiej postaci opadnie woda na powierzchnię Ziemi - czy będzie to deszcz, śnieg czy grad decyduje temperatura powietrza, zarówno ta wewnątrz chmury, jak i na zewnątrz. W każdym bądź razie aż 80% opadów od razu tonie w rzekach, jeziorach lub oceanach, a tylko 20% wsiąka w ziemię i dołącza do wód gruntowych.Kryształki lodu tworzą się w chmurach o temperaturze w przedziale minus 20 C, a minus 40C. Podczas opadania kryształki lodu łączą się ze sobą i topiąc się sklejają w płatki, po czym ponownie zamarzają. W postaci śniegu spadną na Ziemię jedynie wówczas, kiedy temperatura powietrza będzie mniejsza od 0 C. Jeśli będzie za ciepło, to kryształki zamienią się w parę lub stopnieją się i spadną jako deszcz lub deszcz ze śniegiem.

18. O płatku śniegu słów kilka… Płatek śniegu składa się z rozgałęzień wyposażonych w rozgałęzienia, na końcach i po bokach których dostrzec można kolejne rozgałęzione rozgałęzienia itd. Jest bardzo mało prawdopodobne, aby w naturalnych, nieuporządkowanych warunkach dwukrotnie powstała identyczna struktura. Dlaczego tak się dzieje? Kryształki, krople i para wodna są dość przypadkowo rozmieszczone w przestrzeni, a w dodatku stale unoszone i mieszane przez prądy powietrza. Różne płatki śniegu i różne ich części napotykają na swojej drodze różne ilości molekuł wody, z którymi zderzają się pod różnymi kątami i z różnymi prędkościami. Płatki mogą rozpadać się pod wpływem przeciążeń albo w wyniku zderzeń. Wszystko to powoduje, że powtórzenie zestawu błędów i nieregularności jest praktycznie niemożliwe i przyglądając się śnieżynce możemy mieć pewność, że jest jedyna w swoim rodzaju.

19. Śnieg. Śnieg jest biały, chociaż kryształki lodu, z których się składa są przezroczyste. Wszystko to jest spowodowane przez budowę owych kryształków.Przezroczystość bowiem polega na przechodzeniu światła przez przedmiot bez rozpraszania. Drobne kryształki natomiast rozpraszają światło i dają wrażenie barwy białej. Światło, padające na nie, dokonuje wielokrotnego odbicia, poprzez co większa jego część wraca do naszego oka, i to dla każdej długości światła podobnie. Fakt ten sprawia, że widzimy śnieg jako biały.

20. Od śniegu odbijają się wszystkie promienie świetlne. Zmieszane razem promienie dają kolor biały. Dlatego też śnieg także wydaje się biały.

22. Bibliografia. 1.J.W. Kane, M.M. Sternheim "Fizyka dla przyrodników" PWN Warszawa 1988 t.3 2. W. Bułat " Zjawiska optyczne w przyrodzie" WSiP Warszawa 1978 3.Brian Cosgrove „Pogoda” z z serii „Patrzę, podziwiam, poznaję.” 4.W.Lewiński, J.Prokop, G.Skirmuntt, J.Walkiewicz „Biologia dla liceum i technikum” 5.zdjęcia własne 6.http//portalwiedzy.onet.pl – Tajemnice białego puchu 7.http//draco.uni.opole.pl – Moja fizyka 8.www.color_projectpercepcja_kolorow/ludzkieoko 9.http//faleelektromagnetyczne.republika.pl/promwidz

23. Wykonanie. Małgorzata Leduchowska ucz. klasy 1C Samorządowego Liceum Ogólnokształcącego im. Romualda Traugutta w Zgierza Pod kierunkiem pani mgr Jolanty Kodłubańskiej