Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: • Zespół Szkół Nr 5 Gimnazjum 40 w Poznaniu • ID grupy: • 98/13 gr. 2 • Kompetencja: • matematyczno - fizyczna • Temat projektowy: • Barwy światła i ciał • Semestr/rok szkolny: • semestr 2, rok szkolny 2010/2011

4. ŹRÓDŁA ŚWIATŁA • Naturalne: • Przedmioty emitujące światło stworzone przez naturę: gwiazdy (również Słońce), czynne wulkany, błyskawica, zorza polarna, świetliki…

5. Sztuczne: • Świece, ogniska, żarówki, świetlówki, lasery, łuk elektryczny…

6. FALE ELEKTROMAGNETYCZNE

7. CZYM JEST ŚWIATŁO? Teoria korpuskularno – falowa przyjmuje dwoistą naturę światła. • Światło, jak każda fala ulega zjawisku dyfrakcji (ugięciu) i interferencji (nakładaniu się). • Światło, jako strumień fotonów, tłumaczący zjawisko fotoelektryczne (zjawisko wybijania elektronów z powierzchni metalu pod wpływem padającego na nie promieniowania elektromagnetycznego).

8. WIELKOŚCI OPISUJĄCE FALĘ • A – amplituda fali – różnica wysokości między szczytem i doliną fali • T – okres drgań – czas wykonania jednego pełnego drgania

9. λ – długość fali – najmniejsza odległość pomiędzy dwoma punktami w tej samej fazie drgań • f – częstotliwość fali – liczba cykli w jednostce czasu (1s)

10. ŚWIATŁO WIDZIALNE • Zakres częstotliwości i długości fal.

11. ZADANIe • Odległość Słońca od Ziemi w przybliżeniu wynosi 150 mln km. Wiedząc, że prędkość światła w próżni wynosi ok. 300 000 km/s oblicz, ile czasu potrzebuje światło, aby przebyć odległość Słońca do Ziemi. • Dane: s = 150 000 000kmv = s/t => t = s/v • Rozwiązanie:t = 150 000 000km/300 000km/s = 500s ≈ 8 min • Odpowiedź: Światło potrzebuje ok. 8 minut, aby przebyć odległość od Słońca do Ziemi.

12. W próżni prędkość światła uzyskuje wielkość maksymalną. • Przybliżone prędkości światła w niektórych ośrodkach materialnych: • woda 225 000 km/sszkło 197 000 km/spleksi 201 000 km/sdiament 124 000 km/s • Prędkości te ulegają zmianom w zależności od barwy świata.

13. PRĘDKOŚĆ ŚWIATŁA • Prędkość światła (prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej w próżni) wynosi: • c = 299 792 458 m/s • c ≈ 300 000 km/s • Światło, w przeciwieństwie do dźwięku, do rozchodzenia się nie potrzebuje ośrodka materialnego (dlatego widzimy bardzo odległe gwiazdy, a nie słyszymy dźwięków z kosmosu).

14. LASERY • Źródłem światła o szczególnych właściwościach jest laser, który wytwarza najczęściej jednobarwną, bardzo wąską wiązkę światła o bardzo dużym natężeniu.

15. ZASTOSOWANIE LASERÓW • precyzyjne cięcia, wiercenie mikroskopijnych otworów • zapisywanie i odtwarzanie dźwięków i obrazów • łączność kosmiczna • w medycynie (np. skalpel), w kosmetologii • drukarki laserowe • technika wojskowa • w marketach do odczytywania cen towarów • sterowanie pracą maszyn • precyzyjne pomiary długości, odległości, szybkości, zanieczyszczeń atmosfery, itp. • holografia

16. ZADANIE • Wiele osób korzysta z solarium. Wiedząc, że częstotliwość wytwarzanego tam promieniowania UVA wynosi 8,5 · 1014 Hz. Oblicz długość fali, która jej odpowiada. • Dane:Szukane:v = 8,5 · 1014 Hz λ = ?c = 300 000 000 m/s = 3 · 108 m/s • Wzór:1Hz = 1/sRozwiązanie:= 3,529 · 10-7 m • Odpowiedź: Długosć fali UVA wynosi 3,529 · 10-7 m .

17. BARWY PROSTE I ZŁOŻONE • barwy proste (monochromatyczne, widmowe), to barwy otrzymane z rozczepienia światła białego • barwy złożone to barwy składające się z mieszaniny barw prostych w dowolnych proporcjach, czyli mieszaniny fal elektromagnetycznych o różnych długościach z zakresu promieniowania widzialnego

18. MIESZANIE BARW

19. SYNTEZA ODDYTYWNA I SUBTRATYWNA • SYNTEZA ADDYTYWNA to zjawisko mieszania barw poprzez sumowanie wiązek światła widzialnego różnej długości. W oparciu o syntezę addytywną pracują monitory i inne kolorowe wyświetlacze, emitując wiązki świata RED (czerwony), GREEN (zielony), BLUE (niebieski) – RGB. Czarny ekran to wynik baraku emisji światła, a biały to wynik złożenia R+G+B z maksymalną jasnością. • SYNTEZA SUBTRATYWNA wykorzystywana jest m.in. w druku. Farba drukarska, pokrywając papier, tworzy filtr, a niepochłonięte długości fal świetlnych wracają do oka wywołując wrażenie określonej barwy.

20. KRĄŻEK NEWTONA • Na krążku znajdują się wycinki o barwach zbliżonych do zasadniczych barw widmowych światła białego. Po wprawieniu krążka w ruch obrotowy wydaje się on prawie biały (przykład addytywnego składania barw).

21. OKO JAKO UKŁAD OPTYCZNY

22. Człowiek widzi barwy dzięki komórkom światłoczułym w siatkówce oka zwanym pręcikami i czopkami. Pręciki są wrażliwe na stopień jasności, czopki na barwę. Są trzy rodzaje czopków, każdy wrażliwy na inną barwę (RGB), ale ponieważ ich zakresy nachodzą na siebie możemy widzieć wszystkie barwy. Największe skupienie czopków w środkowej części siatkówki to plamka żółta, odpowiedzialna również za widzenie szczegółów. Pręciki odpowiedzialne są za widzenie w nocy oraz za odróżnianie kształtów i zarysów przedmiotów. Źrenica odpowiedzialna jest za ilość światła wpadającego na siatkówkę.

23. KOLOROWE FILTRY • W teatrach i na koncertach, na reflektorach umieszcza się często kolorowe, przezroczyste szkła tzw. filtry. Przez filtr przechodzi jedynie światło o barwie odpowiadającej kolorowi szkła np. przez filtr czerwony przechodzi światło czerwone, a przez niebieski – niebieskie.

24. Czerwone jabłko pochłania światło słoneczne z wyjątkiem barwy czerwonej, którą odbija. Światło odbite od jabłka wpada do naszego oka jako czerwone. • Jeśli światło czerwone odbite od jabłka przejdzie za filtr czerwony, zostaje w nim pochłonięte (filtr zielony przepuszcza tylko światło zielone) i patrząc na jabłko widzimy je jako czarne.

25. ODBICIE, rozproszenie, pochłanianie promieni światła • W ośrodkach jednorodnych światło porusza się po liniach prostych. • Światło padając na gładką, wypolerowaną powierzchnię (lustro) ulega odbiciu – dlatego widzimy swój obraz w lustrze. • PRAWO ODBICIA: Światło odbija się od wypolerowanej powierzchni ciała zawsze w takim kierunku, że kąt odbicia jest równy kątowi padania. Promień padający, odbity i normalna leżą w jednej płaszczyźnie. α=β

26. Przedmioty, które nie są źródłem światła widzimy dlatego, że padające na nie światło zostaje rozproszone i część promieni świetlnych dociera do naszych oczu. • Ściany widzimy żółte, gdy odbijają one światło żółte, które dociera do naszego oka, a pozostałe barwy pochłaniają. • Analogicznie kubek widzimy czerwony, gdy odbija on światło czerwone, a pozostałe barwy zostają pochłonięte.

27. ZAŁAMANIE ŚWIATŁA • Zjawisko załamania światła polega na zmianie kierunku jego rozchodzenia się przy przejściu z jednego ośrodka przezroczystego do drugiego. Zmiana kierunku promienia na granicy dwóch ośrodków spowodowane jest tym, że światło w różnych ośrodkach rozchodzi się z różnymi szybkościami. • Promień przechodzi z ośrodka, w którym szybkość światła jest większa do ośrodka, w którym jest mniejsza. • β < α • Promień przechodzi z ośrodka, w którym szybkość światła jest mniejsza do ośrodka, w którym jest większa. • β< α

28. ZAŁAMANIE ŚWIATŁA - DOŚWIADCZENIE

29. ROZSZCZEPIENIE ŚWIATŁA • Światło białe przechodząc przez pryzmat ulega rozszczepieniu (barwy przechodzące w sposób ciągły jedna w drugą od czerwieni do fioletu – widmo światła białego). • Każda z barw rozchodzi się z inną prędkością, a więc również załamuje pod innym kątem. Najszybciej rozchodzi się światło czerwone, najwolniej fioletowe.

30. TĘCZA • Tęcza powstaje w wyniku rozszczepienia światła załamującego się i odbijającego się wewnątrz kropli wody.

31. BARWA ŚWIATŁA A TEMPERATURA CIAŁA • Rozgrzane do temperatury wyższej niż 500st. C ciało jest źródłem światła. Barwa emitowanego świata zależy od jego temperaturynp. ciała o temperaturze - ok. 800st. C - światło czerwone - ok. 950st. C - światło pomarańczowe - ok. 1200st. C - światło żółte • Jeszcze wyższe temperatury zawierają barwę niebieską.

32. PROMIENIOWANIE CIEPLNE A BARWA CIAŁA Promieniowanie słoneczne niesie ze sobą energię cieplną. Materiały, które dobrze absorbują (pochłaniają) promieniowanie cieplne, dobrze je również emitują/ EMITOWANIE I POCHŁANIANIE NAJLEPSZE NAJGORSZE

33. srebrzysta folia aluminiowa pomaga utrzymać ciepło posiłków • srebrne czajniki, garnki utrzymują ciepło dłużej niż inne • latem w ciemnych ubraniach jest nam bardziej gorąco niż w jasnych, np. białych

34. WIDZENIE TRÓJWYMIAROWE Obraz trójwymiarowy powstaje przez nałożenie na siebie dwóch zarejestrowanych pod różnymi kątami obrazów, odpowiadających widzeniu prawym i lewym okiem. Anaglif – to rysunek lub fotografia stereoskopowa dająca złudzenie trójwymiaru podczas oglądania za pomocą dwukolorowych okularów np. czerwono – niebieskich.

35. EFEKTY ŚWIETLNE • Tarcza Benhama • Tarcze wprawione w ruch obracając się z różnymi prędkościami tworzą iluzje widzenia barwnych pierścieni.

36. POWIDOK – zjawisko polegające na tym, że wpatrując się w jakiś kształt w jednym z kolorów podstawowych, a następnie odwrócenie wzroku, w oczach pojawia się na chwilę ten sam obraz, ale o barwie dopełniającej. EFEKT PURKINIEGO – powierzchnie niebiesko-zielone postrzegamy w nocy jako jaśniejsze niż w dzień, natomiast żółto-czerwone jako ciemniejsze.

37. KTO ZAJMOWAŁ SIĘ BADANIEM ŚWIATŁA? • ok. 300 p.n.e. grecki matematyk Euklides bada odbicie światła • ok. 1010 arabski uczony Alhazen opisuje widzenie i wyjaśnia działanie soczewki • 1621 holenderski uczony Snell odkrywa prawo załamania światła • 1665 Isaac Newton wykorzystuje pryzmat do rozszczepienia światła • 1864 szkocki fizyk Maxwell stwierdza, że światło jest częścią widma elektromagnetycznego • 1905 Albert Einstein ogłasza korpuskularną teorię światła

38. CO OSIĄGNĘLIŚMY W EFEKCIE REALIZACJI TEMATU? • opracowaliśmy multimedialną prezentację o wrażeniach barwnych widzianych przez ludzkie oko • zebraliśmy i usystematyzowaliśmy wiadomości dotyczące tematu • wybraliśmy i przeprowadziliśmy doświadczenia, które udowodniły nam poznane prawa • potrafimy odpowiedzieć na wiele pytań, rozwiązać zadania tekstowe i problemowe związane z tematem • uczyliśmy się odpowiedzialności za pracę własną i grupy • czujemy się zintegrowaną grupą, lubimy ze sobą przebywać

39. BIBLIOGRAFIA • R. Kerrod, S. Holgate, Świat wokół nas, Świat Książki, Warszawa 2004 • R. Machowina, Fizyka – to proste, EREMIS, Warszawa 2006 • Ilustrowana encyklopedia ucznia. Fizyka i chemia, Świat Książki, Warszawa 2004 • B. Saganowska, Fizyka i astronomia dla każdego, ZamKor, Kraków 2002 • 365 eksperymentów na każdy dzień, REA 2005 • M. i R. Rozenbajgier, Fizyka dla gimnazjum cz. 3, ZamKor, Kraków 2003 • www.wikipedia.pl • www.dydaktyka.fizyka.szc.pl

40. Prezentację przygotowali: • Ola KlisikAgata OlczakEwelina ŁącznaMichalina KowalskaKarolina OżarekPatrycja MatuszczakOlaf BergmannKrzysztof MichalczakAntek MikołajczykMaciej Ziemniewicz