Исследовательский проект "Видимый свет"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Орловская средняя общеобразовательная школа № 3

Исследовательский проект

«Видимый свет»

Предмет: физика

Авторы работы:

Лесных Дарья

Мыгаль Ирина

Класс 11 «А»

Руководитель: Джафарова Наталья Федоровна

Пос. Орловский, 2016г

Оглавление

Введение. 3

1.1.Шкала электромагнитных волн 4

1.2. Источники света 4

2.1.Механизм излучения 4

3.1. Свет- роль в жизни человека, растений и животных 6

• Свет в жизни растений и животных 6

• Значение света в жизни человека 8

• Использование энергии солнечного света 9

3.2. Особенности восприятия света и цвета человеческим глазом 10

4.1. Исследование 15

Введение.

Актуальность

Свет. Он вокруг нас и позволяет нам видеть мир. Но спросите любого из нас, и большинство не сможет объяснить, что такое на самом деле этот свет. Свет помогает нам понимать мир, в котором мы живем. во тьме мы передвигаемся на ощупь, свет мы начинаем видеть вместе с наступлением зари. И все же мы далеки от полного понимания света. Конечно, все должно быть не так. Свет озадачивает лучшие умы на протяжении веков, и знаковые открытия, совершенные за последние 150 лет, постепенно приоткрывали завесу тайны над этой загадкой. Теперь мы более-менее понимаем, что она такое. Физики современности не только постигают природу света, но и пытаются управлять ей с беспрецедентной точностью — и значит, свет очень скоро можно заставить работать самым удивительным способом. По этой причине Организация Объединенных Наций провозгласила 2015 году Международным годом Света.

Цель работы: определить основной смысл и назначение света, изучить диапазон электромагнитных волн, воспринимаемый человеческим глазом.

Задачи работы:

• Рассмотреть свойства видимого света;

• Выяснить, что является источниками видимого света;

• Выяснить и изучить особенности восприятия человеческим глазом света и цвета;

• Выяснить основное значение света для всего живого;

• Провести исследование и проанализировать результаты исследования по вопросу значения видимого света в нашей жизни

1.1.Шкала электромагнитных волн.

Электромагнитная волна — это распространяющееся в пространстве периодически изменяющееся электромагнитное поле.

Согласно волновой теории свет представляет собой электромагнитную волну.

Видимый свет (видимое излучение) – это электромагнитное излучение, непосредственно воспринимаемое человеческим глазом, характеризующееся длинами волн в диапазоне 400 – 750 нм, что соответствует диапазону частот 0,75·10¹⁵ – 0,4·10¹⁵ Гц. Световые излучения различных частот воспринимаются человеком как разные цвета.

Известно, что длины электромагнитных волн бывают самые различные: от километровых радиоволн, до рентгеновских, с длиной волны 10^–10 м.

В настоящее время принято выделять 7 основных диапазонов электромагнитных волн: низкочастотные излучения, радиоизлучения, инфракрасные лучи, видимый свет, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма-излучение.

При этом принципиального различия между отдельными видами излучений нет, так как все они порождаются заряженными частицами и представляют собой электромагнитные волны. Поэтому и границы между отдельными областями весьма условны.

1.2. Источники света

Любое тело, излучающее электромагнитные волны с частотой, расположенной в диапазоне видимого света, можно назвать источником света. Существует два вида источников света: естественные (созданные самой природой) и искусственные (созданные людьми).

Самый важный естественный источник света на Земле - это, конечно же, Солнце. Оно даёт нам не только свет, но и тепло. Благодаря энергии солнечного света на нашей планете существует жизнь. Свет излучают Луна, звёзды, кометы и другие космические тела. Источниками естественного света могут быть не только тела, но и природные явления. Во время грозы мы видим, каким мощным светом озаряет всё вокруг вспышка молнии. Полярные сияния, светящиеся живые организмы, минералы и др. - это тоже природные источники света.

Самым первым и самым древним искусственным источником света можно назвать огонь костра. Позднее люди научились использовать другие виды топлива и создавать переносные источники света: свечи, факелы, масляные лампы, газовые фонари и др. Все эти источники были основаны на горении и вместе со светом выделяли большое количество тепла.

С изобретением электричества появились электрические лампочки, до сих пор использующиеся людьми в качестве источников света.

2.1.Механизм излучения

Электромагнитные волны, а, следовательно, и свет, излучаются при ускоренном движении заряженных частиц. При чем, эти заряженные частицы должны входить в состав атомов, из которых состоит вещество. Однако, не зная, как все-таки устроен атом, нельзя точно объяснить механизм излучения. Ясно лишь одно — внутри атома нет света, как нет звука в камертоне. Подобно камертону, который начинает звучать только при касании его молоточком, атомы могут рождать свет только после возбуждения. Иными словами, для того, чтобы атом начал излучать свет, ему необходимо передать определенное количество энергии. При излучении атом теряет часть энергии. Поэтому для длительного свечения вещества, необходимо, что бы эта потерянная энергия пополнялась извне.

Исходя из этого условия, самым распространенным видом является тепловое излучение, в котором потери атомом энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов излучающего тела.

Тепловое излучение — это излучение нагретых тел. Известно, что чем больше будет температура тела, тем быстрее в нем будут двигаться атомы. Сталкиваясь друг с другом, часть их энергии движения идет на возбуждение атомов, которые затем, излучая свет, переходят в невозбужденное состояние.

Источниками теплового излучения являются Солнце, лампа накаливания, пламя костра и т.д.

Однако, источниками энергий, необходимых атому для излучения света, могут выступать и не тепловые источники.

Так, например, при разряде в газах электрическое поле сообщает электронам достаточно большую кинетическую энергию. Сталкиваясь с атомами, такие электроны передают им часть своей энергии. А возбужденные таким столкновением атомы отдают эту энергию в виде световых волн. Поэтому, разряд в газе сопровождается свечением, которое называется электролюминесценцией.

Примером такого свечение может служить полярное сияние, возбуждаемое потоком заряженных частиц, летящих от Солнца. Также явление электролюминесценции можно обнаружить и в трубках для рекламных надписей.

Твердые тела также могут излучать свет при бомбардировке их поверхности электронами. Такое свечение называется катодолюминесценцией. Примером проявления такого свечения может быть экран электронно-лучевой трубки телевизора.

Из курса химии известно, что некоторые химические реакции идут с выделением энергии. При этом часть этой энергии расходуется на излучение света. Однако источник света остается холодным, т.е. имеет температуру окружающей среды. Это явление называется хемилюминесценцией. Его так же не трудно отыскать в природе — это и светлячок, на теле которого горит маленький зеленый фонарик, и светящиеся бактерии, грибы и многие виды глубоководных рыб. Нередко светятся в темноте и кусочки гниющего дерева.

Еще совсем недавно говорилось о том, что падающий на вещество свет частично поглощается и частично отражается. При этом энергия поглощенного света, как правило, в большинстве случаев ничего кроме нагревания вещества не вызывает. Однако существуют некоторые тела, которые сами начинают светиться под действием падающего на них излучения — это есть фотолюминесценция.

При этом излучаемый при фотолюминесценции свет имеет большую длину волны, нежели свет, возбуждающий свечение. Для подтверждения этих слов, проведем небольшой опыт. Возьмем сосуд с флюоресцеином и направим на него световой пучок, пропущенный через фиолетовый светофильтр. Как можно наблюдать, жидкость начинает светиться зеленовато-желтым светом, т.е. светом, имеющим большую длину волны.

Советский физик Сергей Иванович Вавилов предложил использовать явление фотолюминесценции в лампах дневного света, покрывая внутреннюю поверхность разрядной трубки веществом, способным ярко светится под действием коротковолнового излучения газового разряда.

3.1. Свет- роль в жизни человека, растений и животных

Свет является неотъемлемой частью жизни. Невозможно представить мир без солнечных лучей. Помимо того, что лучи дают нам свет и согревают в холодную пору, они способствуют осуществлению жизненно необходимых процессов во многих организмах.

 

Свет в жизни растений и животных

Фотосинтез – это образование органических веществ из углекислого газа и воды, на свету, с выделением кислорода. 

Свет, участвующий в процессе фотосинтеза, попадает в хлоропласты – внутриклеточные полуавтономные органеллы, содержащие зеленый пигмент. Под действием солнечного света хлоропласты вытягивают воду из почвы, разделяя ее на водород и кислород. 
Во время фотосинтеза протекают два процесса. Фотосинтез в листьях начинается после того, как они впитают воду и углекислый газ. 
Световая энергия собирается в специальные отсеки хлоропластов, называемые тилакоиды, а затем делит молекулу воды на кислород и водород. 
Часть кислорода вырабатывается в атмосферу, а часть идет на дыхание растения. После чего углекислый газ в пиреноидах (белковых гранулах, окруженных крахмалом) смешивается с водородом и образует молекулы сахара. В результате этой реакции также выделяется кислород. 
Соединяя сахар с добываемыми из почвы азотом, серой и фосфором, зеленые растения производят крахмал, жиры, белки, витамины и другие сложные соединения, необходимые для их жизни. 

Хотя в абсолютном большинстве случаев фотосинтез протекает под воздействием солнечного света, в нем также может участвовать и искусственное освещение. 

Как происходит процесс фотосинтеза?

Растение поглощает свет при помощи зеленого вещества, которое называется хлорофилл. Хлорофилл содержится в хлоропластах, которые находятся в стеблях или плодах. Особенно большое их количество в листьях, потому что из-за своей очень плоской структуры листок может притянуть много света, соответственно, получить намного больше энергии для процесса фотосинтеза. 

После поглощения хлорофилл находится в возбужденном состоянии и передает энергию другим молекулам организма растения, особенно, тем, которые непосредственно участвуют в фотосинтезе. Второй этап процесса фотосинтеза проходит уже без обязательного участия света и состоит в получении химической связи с участием углекислого газа, получаемого из воздуха и воды. На данной стадии синтезируются разные очень полезные для жизнедеятельности вещества, такие как крахмал и глюкоза. 

Эти органические вещества используют сами растения для питания разных его частей, а также для поддержания нормальной жизнедеятельности. Кроме того, эти вещества также получают и животные, питаясь растениями. Люди тоже получают эти вещества, употребляя в пищу продукты животного и растительного происхождения. 

Фотосинтез— процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических веществ на свету фото автотрофами при участии фотосинтетических пигментов. В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества. 

Cветовая фаза фотосинтеза. 

В хлоропластах содержится очень много молекул хлорофилла, и все они поглощают солнечный свет. Одновременно свет поглощается и другими пигментами, но они не умеют осуществлять фотосинтез. Сам процесс происходит лишь только в некоторых молекулах хлорофилла, которых совсем немного. Другие же молекулы хлорофилла, каротиноидов и других веществ образуют особые антенные, а также светособирающие комплексы (ССК). Они, как антенны, поглощают кванты света и передают возбуждение в особые реакционные центры или ловушки. Эти центры находятся в фотосистемах, которых у растений две: фотосистема II и фотосистема I. В них имеются особые молекулы хлорофилла: соответственно в фотосистеме II - P680, а в фотосистеме I - P700. Они поглощают свет именно такой длины волны(680 и 700 нм). 

По схеме более понятно, как все выглядит и происходит во время световой фазы фотосинтеза. 

На рисунке мы видим две фотосистемы с хлорофиллами Р680 и Р700. Также на рисунке показаны переносчики, по которым происходит транспорт электронов. 

Итак: обе молекулы хлорофилла двух фотосистем поглощают квант света и возбуждаются. Электрон у них переходит на более высокий энергетический уровень.

 

Возбужденные электроны обладает очень высокой энергией, они отрываются и поступают в особую цепь переносчиков, которая находится в мембранах тилакоидов – внутренних структур хлоропластов. По рисунку видно, что из фотосистемы II от хлорофилла Р680 электрон переходит к пластохинону, а из фотосистемы I от хлорофилла Р700 – к ферредоксину. В самих молекулах хлорофилла на месте электронов после их отрыва образуются синие дырки с положительным зарядом. Что делать? 

Чтобы восполнить недостачу электрона молекула хлорофилла Р680 фотосистемы II принимает электроны от воды, при этом образуются ионы водорода. Кроме того, именно за счет распада воды образуется выделяющийся в атмосферу кислород. А молекула хлорофилла Р700, как видно из рисунка, восполняет недостачу электронов через систему переносчиков от фотосистемы II. 

В общем, как бы ни было сложно, именно так протекает световая фаза фотосинтеза, ее главная суть заключается в переносе электронов. Также по рисунку можно заметить, что параллельно транспорту электронов происходит перемещение ионов водорода Н+ через мембрану, и они накапливаются внутри тилакоида. Так как их там становится очень много, они перемещаются наружу с помощью особого сопрягающего фактора, который на рисунке оранжевого цвета, изображен справа и похож на гриб. 

В завершении мы видим конечный этап транспорта электрона, результатом которого является образование вышеупомянутого соединения НАДН. А за счет переноса ионов Н+ синтезируется энергетическая валюта – АТФ (на рисунке видно справа). 

Итак, световая фаза фотосинтеза завершена, в атмосферу выделился кислород, образовались АТФ и НАДН. А что же дальше? Где обещанная органика? А дальше наступает темновая стадия, которая заключается, главным образом, в химических процессах.

Свет является неотъемлемой частью жизни всего живого на планете – животных, растений и человека.

Солнечный свет для большинства растений является необходимым и неиссякаемым источником жизненной энергии, регулирующим процессы их жизнедеятельности. Этот процесс называется фотопериодизм. Он заключается в регуляции биоритмов животных и растений при помощи света.

Фотопериодизм растений вызывает еще один процесс под названием фототропизм. Фототропизм отвечает за движение отдельных клеток и органов растений к солнечному свету. Примером этого процесса служит движение головок цветов в течение дня, повторяющее движение Солнца, раскрытие светолюбивых растений ночью и рост комнатных растений в сторону осветительного прибора.

Сезонный фотопериодизм заключается в реакции растений на удлинение и уменьшение светового дня. Весной, когда светлых часов становится больше, на деревьях начинают набухать почки. А осенью, когда дни становятся короче, растения начинают готовиться к зимнему периоду, закладывая почки, формируя древесный покров.

В жизни животных свет играет немаловажную роль. Он не участвует в формировании их организмов, но все же откладывает отпечаток на жизнь животных.

Как и для растений, свет является источником энергии животного мира.

Солнечные лучи влияют на суточный фотопериодизм животных и на их распределение в природе. Представители фауны ведут дневной и ночной образ жизни. Благодаря этому между ними нет конкуренции в поисках пищи.

Свет помогает животным ориентироваться в пространстве и на незнакомых территориях. Именно лучи солнечного света способствовали развитию зрения у многих организмов.

Фотопериодизм животных также определяется длиной светового дня. Животные начинают готовиться к зиме, как только солнечные дни становятся короче. Их организм накапливает необходимые вещества для жизни в зимний период. Птицы тоже реагируют на удлинение ночи, начинают готовиться к перелетам в теплые края.

Значение света в жизни человека

Солнечный свет играет огромную роль в жизни человека. Благодаря ему мы можем ориентироваться в пространстве, используя зрение. Свет дает нам возможность познавать окружающий нас мир, контролировать и координировать движения.

Солнечный свет способствует синтезу витамина «D» в нашем организме, который отвечает за усвоение кальция и фосфора.

Настроение человека также зависит от солнечных лучей. Недостаток света приводит к ухудшению состояния организма, апатии и упадку сил.

Нервная система человека формируется и развивается только в условиях достаточного количества солнечного света.

Также свет помогает избавиться от инфекционных заболеваний – это его защитная функция. Он способен убивать некоторые грибки и бактерии, расположенные на нашей коже. Он помогает нашему организму вырабатывать необходимое количество гемоглобина. При попадании солнечных лучей на кожу, мышцы приходят в тонус, который продуктивно влияет на весь организм.

Использование энергии солнечного света

Солнечная энергия используется как в обычной повседневной жизни, так и в промышленности. В быту многие люди используют солнечную энергию для того, чтобы подогреть воду, отопить дом.

В промышленности солнечный свет преобразуют в электричество. Большинство электростанций работают по принципу направления энергии Солнца зеркалами. Зеркала, поворачиваются вслед за солнцем, направляя лучи на емкость с теплоприемником, например, водой. Вода после испарения превращается в пар, крутящий генератор. А генератор вырабатывает электричество.

Транспорт также способен приходить в движение при помощи Солнечной энергии – электромобили и космические аппараты заряжаются при помощи света.

3.2. Особенности восприятия света и цвета человеческим глазом

Благодаря зрительному аппарату (глазу) и мозгу человек способен различать и воспринимать цвета окружающего его мира. Довольно сложно сделать анализ эмоционального воздействия цвета, по сравнению с физиологическими процессами, появляющимися в результате световосприятия. Однако большое количество людей предпочитает определенные цвета и полагает, что цвет оказывает непосредственное воздействие на настроение. Трудно объяснить то, что многие люди находят сложным жить и работать в помещениях, где цветовое оформление кажется неудачным. Как известно, все цвета разделяют на тяжелые и легкие, сильные и слабые, успокаивающие и возбуждающие.
Строение человеческого глаза

Опытами ученых сегодня доказано, что у многих люди существует похожее мнение относительно условного веса цветов. Например, по их мнению, красный является самым тяжелым, за ним следует оранжевый, потом синий и зеленый, затем — желтый и белый.
Строение человеческого глаза достаточно сложное:
склера;
сосудистая оболочка;
зрительный нерв;
сетчатка.
стекловидное тело;
ресничный поясок;
хрусталик;
передняя камера глаза, наполненная жидкостью;
зрачок;
радужная оболочка;
роговица;

Когда человек наблюдает объект, то отраженный свет сначала попадает на его роговицу, затем проходит через переднюю камеру, и отверстие в радужной оболочке (зрачок). Свет попадает на сетчатку глаза, но прежде он проходит через хрусталик, который может изменять свою кривизну, и стекловидное тело, где появляется уменьшенное зеркально-шарообразное изображение видимого объекта.
Для того, чтобы полосы на французском флаге казались одинаковой ширины на судах их делаю в пропорции 33:30:37

На сетчатке глаза расположены два вида светочувствительных клеток (фоторецепторов), которые при освещении изменяют все световые сигналы. Они также называются колобочками и палочками.

Их существует около 7 млн, и они распределены по всей поверхности сетчатки, за исключением слепого пятна и имеют малую светочувствительность. Кроме того, колобочки подразделяются на три вида, это чувствительные к красному свету, зеленому и синему, соответственно реагирующие лишь на синюю, зеленую и красную часть видимых оттенков. Если же передаются остальные цвета, например желтый, то возбуждаются два рецептора (красно- и зеленочувствительный). При таком значительном возбуждении всех трех рецепторов появляется ощущение белого, а при слабом возбуждении напротив — серого цвета. Если возбуждения трех рецепторов отсутствуют, то возникает ощущение черного цвета.

Можно привести также следующий пример. Поверхность объекта, имеющего красный цвет, при интенсивном освещении белым светом, поглощает синие и зеленые лучи, и отражает красные, а также зеленые. Именно благодаря разнообразию возможностей смешения световых лучей различных длин спектра, появляется такое многообразие цветовых тонов, из которых глаз отличает примерно 2 млн. Вот так колбочки обеспечивают глаз человека восприятием цвета.

На черном фоне цвета кажутся интенсивнее, по сравнению с любом светлым.

Палочки наоборот, имеют намного большую чувствительность, чем колбочки, а также чувствительны к синезеленой части видимого спектра. В сетчатке глаза расположено около 130млн. палочек, которые в основном не передают цвета, а работают при небольших освещенностях, выступая аппаратом сумеречного зрения.

Цвет способен изменять представление человека о настоящих размерах предметов, а те цвета, которые кажутся тяжелыми, заметно уменьшают такие размеры. Например, французский флаг, состоящий из трех цветов, включает синюю, красную, белую вертикальные полосы одинаковой ширины. В свою очередь, на морских судах соотношение таких полос меняют в пропорции 33:30:37 для того, чтобы на большом расстоянии они казались равнозначными.

Огромное значение на усиление или ослабление восприятия глазом контрастных цветов имеют такие параметры как расстояние и освещение. Таким образом, чем больше расстояние между глазом человека и контрастной парой цветов, тем наименее активно они кажутся нам. Фон, на котором находится предмет определенного цвета, также воздействует на усиление и ослабление контрастов. То есть на черном фоне они кажутся интенсивнее, по сравнению с любом светлым.

Такая характеристика как насыщенность цвета обусловлена яркостью (интенсивностью цвета). Та гамма цветов, которую мы каждый день наблюдаем вокруг, в основном ненасыщенна. К примеру, тот свет, который по причине тумана рассеян его капельками, значительно разбавляет цвета и делает их менее восприимчивыми.

Яркость в основном находится в зависимости от того количества световых лучей, которые отражаются поверхностью определенного цвета. А это и есть его яркость к другим цветам при существующей силе освещения. Редко человек способен воспринимать абсолютную яркость поверхности. Это понятие как, то есть количество световой энергии, исходящей от него за одну секунду, находится в зависимости от его возможности к отражению, а также яркости и освещения.
На изображении видно, как теплые цвета переходят в холодные

Необходимо научиться узнавать цвета, так как, обладая такими знаниями, можно создать иллюзию огромного пространства при очень маленьком формате и уменьшить довольно большие просторы. Существует великое разнообразие цветов и их комбинаций. Они, в свою очередь, подразделяются на главные, основные и сложные. Кроме того, они бывают светлыми и темными, яркими и тусклыми.

Бледными / светлыми оттенками называются цвета, которые содержат белый цвет, а те тона, которые создаются при добавлении черного цвета, носят название темных.

Практически любой цвет обладает светлыми и темными оттенками, кроме индиго (он оттенков не имеет). На уровне подсознания, темные цвета несут в себе негативную энергию, а насыщенные тона говорят о положительных свойствах. Пастельные тона — это наивысшее проявление различного цвета, которые усиливают положительное воздействие основных оттенков.
Первичные и более сложные цвета

Известно, что кроме первичных, цвета состоят из смеси множества остальных цветов. Именно по этой причине цвета несут в себе энергию составляющих основного. К примеру, при влиянии зеленого цвета, в качестве гармонизирующего, одновременно происходит воздействие желтого (ментальное стимулирование) и синего (успокаивающее влияние). Поэтому зеленый оттенок замечательно подходит для цветотерапии, так как объединяет два конца спектра — теплый и холодный.

Главными цветами считаются красный, желтый и синий. Они также называются первичными. При их смешивании получается такое множество цветов и оттенков.

После соединения между собой, первичные цвета образуются во вторичные. Такими оттенками выступают Желтый + Синий = Зеленый; Красный + Синий = Фиолетовый; Красный + Желтый = Оранжевый; Красный + Желтый + Синий = Коричневый.
Основные цвета — красный, синий и желтый

Следовательно, вторичными цветами являются зеленый, фиолетовый оранжевый, красный, желтый и синий.

При слиянии всех вторичных цветов, образуются третичные цвета, а именно Оранжевый + Фиолетовый = Красно-коричневый; Оранжевый + Зеленый = Желто-коричневый; Зеленый + Фиолетовый = Сине-коричневый.

Четверичными и пятеричными называют остальные цвета, образованные при помощи комбинаций. Это — сложные цвета.

Кроме того, цвета можно классифицировать на теплые, холодные и нейтральные; легкие, средние и тяжелые. Полагают, что гамма от желтого к красному теплая, так как символизирует цвета огня. Синяя гамма — холодная, так как представляет цвет воды, льда. Нейтральной является гамма зеленого. Считают, что легкие цвета — это холодные, малонасыщенные и светлые тона (например, небесно- голубой). В свою очередь, в тяжелые выделяют довольно темные и плотные цвета. Например, оливковый или коричневый.

Известно, что чем цвет стен помещения светлее, тем просторнее оно кажется, и в нем легче дышится и работается. При помощи цвета можно исправить пропорции комнаты или какой-либо вещи, входящей в состав интерьера, а также зрительно уменьшить или увеличить ее объем, или преобразить стены в более высокие или низкие. Свойством приближать окрашенные поверхности обладают теплые тона; а холодные напротив — зрительно отдаляют предметы и поверхности от зрителя.

Такой параметр как свет является электромагнитным излучением с длиной волны от 440 до 700 нм, то есть расстоянием между двумя соседними гребнями.

В таком диапазоне глаз человека может воспринимать электромагнитные волны. Если волны находятся за пределами такого диапазона, то они называются ультрафиолетовыми (УФ), а также инфракрасными (ИК).

Полагается, что суммарная составляющая волн видимого спектра называется белым светом. Причем как такового белого света нет, а человеческий глаз устроен так, что воспринимает различные смеси излучений, входящих в состав солнечного света как «белый». К примеру, в цветных телевизорах белый свет получается при смешении красного, зеленого и синего, а радуга напротив, представляет собой некое разложение белого света на отдельные составляющие.
В зависимости от источника освещения изменяется пропорция цветов в спектре видимого света.

По своей природе свет намного более сложен, чем можно представить. Глаза и мозг человека в комплексе стараются приспособить, скорректировать либо отвергнуть некоторые особенности освещения. А фотоаппараты регистрируют все очень точно. Таким образом, полученные снимки определяются качеством существующего освещения. Профессионального мастерства в таком искусстве достичь невозможно без глубокого понимания природы света и освещения.

Мы обычно не задумываемся о том, что есть свет. А между тем именно эти волны несут в себе большое количество энергии, которая используется нашим организмом. Нехватка света в нашей жизни не может не отразиться отрицательно для нашего организма. Не даром сейчас становится все более популярным лечение, основанное на воздействие этих электромагнитных излучений (цветотерапия, хромотерапия, ауро-сома, цветовая диета, графохромотерапия и многое другое).
Что такое свет и цвет?

Свет — это электромагнитное излучение с длиной волны от 440 до 700 нм. Человеческий глаз воспринимает часть солнечного света и охватывает излучение с длиной волны от 0,38 до 0,78 микрон.

Световой спектр состоит из лучей очень насыщенного цвета. Свет распространяется со скоростью 186 000 миль в секунду (300 млн. километров в секунду).

Цвет — основной признак, по которому различаются лучи света, то есть это отдельные участки световой шкалы. Восприятие цвета формируется в результате того, что глаз, получив раздражение от электромагнитных колебаний, передает его в высшие отделы головного мозга человека. Цветовые ощущения имеют двойственную природу: они отражают свойства, с одной стороны, внешнего мира, а с другой — нашей нервной системы. Минимальные значения соответствуют синей части спектра, а максимальные — красной части спектра. Зеленый цвет — находится в самой середине этой шкалы. В цифровом выражении цвета можно определить следующим образом:

красный — 0,78-9,63 микрон;
оранжевый — 0,63-0,6 микрон;
желтый — 0,6-0,57 микрон;
зеленый — 0,57-0,49; микрон
голубой — 0,49-0,46 микрон;
синий — 0,46-0,43 микрон;
фиолетовый — 0,43-0,38 микрон.

Характеристики цвета

Насыщенность — это интенсивность цвета.
Яркость — это количество световых лучей, отраженных поверхностью данного цвета.
Яркость определяется освещением, то есть количеством отраженного светового потока.
Комбинации цветов. Для цветов характерно свойство перемешиваться между собой и тем самым давать новые оттенки.

На усиление или ослабление восприятия человеком контрастных цветов влияют расстояния и освещение. Чем больше расстояние между контрастной парой цветов и глазом, тем менее активно они выглядят и наоборот. Окружающий фон так же влияет на усиление или ослабление контрастов: на черном фоне они сильнее, чем на любом светлом.

Все цвета делятся на следующие группы

Первичные цвета: красный, желтый и синий.
Вторичные цвета, которые образовываются посредством соединения между собой первичных цветов: красный + желтый = Оранжевый, желтый + синий = зеленый. Красный + синий = фиолетовый. Красный + желтый + синий = коричневый.
Третичные цвета — это те цвета, которые были получены посредством смешения вторичных цветов: оранжевый + зеленый = желто-коричневый. Оранжевый + фиолетовый = красно-коричневый. Зеленый + фиолетовый = сине-коричневый.

Польза цвета и света

Чтобы восстановить здоровье, нужно передать в организм соответствующую информацию. Эта информация закодирована в цветовых волнах. Одной из главных причин большого числа, так называемых, болезней цивилизации — гипертонии, высокого уровня холестерина, депрессии, остеопороза, диабета и т. д. может быть назван недостаток естественного света.

Меняя длину световых волн, можно передавать клеткам именно ту информацию, которая необходима для восстановления их жизнедеятельности. Цветотерапия направлена на то, чтобы организм получил не хватающую ему цветовую энергию.

Ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, как свет проникает в тело человека и воздействует на него.

Действуя на радужку глаза, цвет возбуждает определенные рецепторы. Те, кто хоть однажды проходил диагностику по радужной оболочке глаза, знает, что по ней можно «прочитать» болезнь любого из органов. Оно и понятно, ведь «радужка» рефлекторно связана со всеми внутренними органами и, разумеется, с мозгом. Отсюда нетрудно догадаться, что тот или иной цвет, действуя на радужную оболочку глаза, тем самым рефлекторно воздействует и на жизнедеятельность органов нашего тела.

Возможно, свет проникает через сетчатку глаза и стимулирует гипофиоз, который в свою очередь стимулирует тот или иной орган. Но тогда не понятно, почему полезен такой метод как цветопунктура отдельных секторов человеческого тела.

Вероятно, наше тело способно чувствовать эти излучения с помощью рецепторов кожного покрова. Это подтверждает наука радионика — согласно этому учению вибрации света вызывают вибрации в нашем организме. Свет вибрирует во время движения, наше тело начинает вибрировать во время энергетического излучения. Это движение можно увидеть на фотографиях Кирлиана, с помощью которых можно запечатлеть ауру.

Возможно, эти вибрации начинают воздействовать на мозг, стимулируя его и заставляя вырабатывать гормоны. В последствии эти гормоны попадают в кровь и начинают воздействовать на внутренние органы человека.

Так как все цвета различны по своей структуре, то не трудно догадаться, что и воздействие каждого отдельного цвета будет различным. Цвета разделяют на сильные и слабые, успокаивающие и возбуждающие, даже на тяжелые и легкие. Красный был признан самым тяжелым, за ним шли равные по весу цвета: оранжевый, синий и зеленый, затем — желтый и последним — белый.

Белый цвет

Солнечные лучи, то есть волны, содержат в себе весь спектр видимого излучения. Все основные семь цветов — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

Сливаясь, цвета видимого спектра образуют белый цвет.

Далее все зависит от способности конкретного предмета пропускать, поглощать, преломлять или отражать лучи солнечного света или, другими словами, волны.

Одни предметы полностью поглощают световые волны — их мы видим черными, другие предметы пропускают солнечные лучи, то есть являются прозрачными. Это стекло, вода или лед.

Большинство же предметов в нашем мире часть лучей поглощают, а часть отражают. Для примера можно взять обычный лист с дерева зеленого цвета.

То, что лист зеленый говорит нам о том, что из видимого спектра солнечного излучения он отражает лучи зеленого света, а все остальные поглощает.

Апельсин поглощает все лучи, кроме оранжевого луча. Красный мак — все, кроме красного, и так далее.

Про снег можно сказать следующее - он отражает все лучи видимого спектра, поэтому мы видим его белым, то есть таким, каким является для нас свет от солнца.

Снег можно сравнить с толченым стеклом или алмазами. Если представить себе огромную россыпь бриллиантов, то она тоже будет казаться нам белой, искрящейся. Пожалуй, все замечали, что при ярком солнечном свете зимой поверхность снега искрится и переливается всеми цветами радуги. Так вот, это падающий солнечный свет преломляется и распадается на отдельные спектральные цвета. Поэтому мы видим разноцветные искорки на белом снегу.

Если предмет поглощает луч солнца полностью, он воспринимается человеческим глазом как черный. Снежная мушка же не имеет такой плотности. Кристаллики льда отражают солнечные лучи. Поэтому девственный покров имеет белый цвет. А при ярком солнце отраженный свет настолько ярок, что мы вынуждены щурить глаза.

Снежок – это вода, молекулы которой поглощают кванты красного спектра. Теряются также желтые и оранжевые составляющие света. Через мушки-кристаллы проходят только фиолетовые и синевато-зеленые лучи. То есть, все холодные оттенки спектра. Притоптанный снежочек становится плотнее. Соответственно, он уже может часть лучей поглотить, а часть – пропустить через себя. Поэтому человеческий глаз видит различные оттенки. Чем глубже будет яма в снегу, тем ближе будет снег к жидкому состоянию, тем темнее будут холодные цвета.

В различных источниках описаны случаи выпадения цветного снега. Такое, действительно, может быть. Допустим, перед снегопадом в воздухе находилось много цветной пыли. Кристаллики льда, падая с небес, будут цепляться за эти красочные частички, слепляться вокруг них. Девственные мушки приобретут, оттенок этой пыли.

Почему небо голубое?

Привычное для нас небо (атмосфера) состоит из твердых микрочастиц, мельчайших капель воды и молекул газа. На протяжении долгого времени существовало несколько ошибочных предположений, пытающихся объяснить, почему небо голубое:

• атмосфера, которая состоит из мельчайших частиц воды и молекул различных газов, хорошо пропускает лучи синего спектра и не дает коснуться Земли лучам красного спектра;

• мелкие твердые частицы – к примеру, пыль – взвешенные в воздухе, рассеивают синие и фиолетовые волны меньше всего, и из-за этого им удаётся достигать поверхности Земли в отличие от других цветов спектра.

Эти гипотезы поддерживали многие известные ученые, однако исследования английского физика Джона Рэлея показали, что не твердые частицы являются основной причиной рассеивания света. Именно молекулы газов, находящихся в атмосфере, разделяют свет на цветовые составляющие. Белый солнечный луч, столкнувшись в небе с газовой частицей, разлетается (рассеивается) в разные стороны.

При столкновении с молекулой газа, каждый из семи цветовых компонентов белого света рассеивается. При этом свет с более длинными волнами (красная составляющая спектра, в которую также входит оранжевый и желтый) рассеивается хуже, чем свет с короткими волнами (синяя составляющая спектра). Из-за этого после рассеивания, в воздухе остается в восемь раз больше цветов синего спектра, чем красного.

Хотя и самая короткая длина волны у фиолетового цвета, небо всё равно кажется голубым из-за смешения фиолетовых и зелёных волн. Кроме этого, нашими глазами лучше воспринимается голубой цвет, чем фиолетовый, при одинаковой яркости обоих. Именно эти факты и определяют цветовую гамму неба: атмосфера буквально наполнена лучами сине-голубого цвета.

Однако, небо голубое не всегда. Закономерно возникает вопрос: если мы видим в течение всего дня синее небо, почему закат красный? Выше мы выяснили, что красный цвет меньше всего рассеивается молекулами газа. Во время заката Солнце приближается к горизонту, и солнечный луч направлен к поверхности Земли не вертикально, как днем, а под углом. Поэтому путь, который он проходит через атмосферу, намного больше того, что он проходит днем, когда Солнце стоит высоко. Из-за этого сине-голубой спектр поглощается в толстом слое атмосферы, не доходя до Земли. А более длинные световые волны красно-жёлтого спектра доходят до поверхности Земли, окрашивая небо и облака в характерные для заката красный, и жёлтый цвета.

4.1. Исследование

Мы провели опрос среди учащихся 11 класса МБОУ ОСОШ №3.

Список вопросов, на которые отвечали ученики:

• Знаете ли вы, почему небо голубого цвета, а снег белого?

• Какие проблемы со зрением вы знаете?

• В каком возрасте у вас появились проблемы со зрением?

• Перечислите причины, которые могут приводить к проблемам со зрением?

Полученные результаты:

Советы:

Занимайтесь гимнастикой для глаз:

1. Плотно закрыть и широко раскрыть глаза. Повторить 5-6 раз с интервалом в 30 секунд.

2. Посмотреть вверх, вниз, в стороны, не вращая головой, 3 раза с интервалом в 1-2 минуты. Проделать то же с закрытыми глазами.

3. Вращать глазными яблоками по кругу: вниз, вправо, вверх, влево и в обратную сторону. Повторить 3 раза с интервалом в 1-2 минуты.
Проделать то же с закрытыми глазами.

4. Крепко зажмурить глаза на 3-5 секунд, затем открыть на 3-5 секунд. Повторять 6-8 раз.

5. Быстро моргать в течение минуты.

6. Полезно также на расстоянии 1-2 м от рабочего стола повесить яркий календарь, фотографию или картину (это место должно быть хорошо освещено), чтобы в течение занятий время от времени переводить на него взгляд.

7. Вытянуть руку перед собой и посмотреть на кончик пальца на расстоянии 20-30 см в течение 3-5 секунд. Повторить 10-12 раз.

8. Хорошо влияет на глаза и такое упражнение: встав к окну, найдите взглядом на стекле какую-нибудь точку или царапину (можно приклеить маленький кружок темного пластыря), затем переведите взгляд, например, на телевизионную антенну соседнего дома или ветку растущего вдали дерева.

Правила сидения за компьютером:

Установите монитор на расстоянии вытянутой руки. Также необходимо поставить его так, чтоб не было бликов. Поставьте монитор подальше от окна, желательно под углом в 90 градусов или используйте жалюзи для контроля уровня освещенности. Не забудьте настроить на мониторе яркость, контрастность и размер шрифта так, чтоб вам было комфортно работать.

В течение дня, найдите время, чтоб дать глазам отдохнуть, заставляя их сосредоточиться на чем-то другом, например, посмотрите на потолок.

Примечания:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D0%B4%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D0%B5_%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

2.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82

3.

http://www.nado5.ru/e-book/svet-istochniki-sveta-rasprostranenie-sveta

4.

http://electricalschool.info/spravochnik/poleznoe/1315-svojjstva-i-primenenie-luchejj.html

5.

http://licey.net/free/6-biologiya/21-lekcii_po_obschei_biologii/stages/266-lekciya__12_fotosintez_hemosintez.html

6.

http://www.bioaa.info/index.php/2009-12-22-13-03-28/296-2011-03-06-17-59-57.html

7.

http://matrixblog.ru/2015/03/19/osobennosti-vospriyatiya-cveta-chelovecheskim-glazom/

8.

http://fern-flower.ru/articles/osobennosti_vospriyatiya_cheloveka_zrenie

9.

http://www.cambridgeincolour.com/ru/tutorials-ru/color-perception.htm

10.

http://natural-colours.livejournal.com/4841.html

11.

http://pro8odu.ru/vidy-vody/snow/pochemu-sneg-belyi.html

12.

http://otvetprost.com/346-pochemu-nebo-goluboe.html

15