Меню

Вещество которое может всеми цветами радуги



ЗАНИМАТЕЛЬНО О ХИМИИ. ИЗ КНИГ В. В. РЮМИНА

В одной средневековой алхимической рукописи приведен такой рецепт изготовления «философского камня», якобы могущего превращать простые металлы в золото:

«Чтобы сделать эликсир мудрецов, называемый философским камнем, возьми, мой сын, философической ртути и накаливай, пока она не превратится в зеленого льва. После этого накаливай сильнее, и она превратится в красного льва. Кипяти этого красного льва на песчаной бане в кислом виноградном спирте, выпари продукт, и ртуть превратится в камедистое вещество, которое можно резать ножом. Положи его в замазанную глиной реторту и медленно дистиллируй».

Как расшифровать эти загадочные фразы?

При переводе на современный язык отрывок примет такой вид: «Чтобы получить уксуснокислый свинец, надо металлический свинец нагревать до окисления в сурик, который следует обработать раствором уксусной кислоты и перегнать».

В одной очень старинной басне есть такое выражение: «Изрядно насандалив нос. » В наше время, пожалуй, не всякий его поймет. Происходит же слово «насандалить» от слова «сандал», как кратко называют сандаловое дерево, растущее в тропических краях.

В былые дни, до открытия искусственных органических красок, сандал был весьма популярен среди красильщиков. Теперь его достать трудно, но все же иногда удается.

Отварите стружки сандала в слабом растворе щелока (едкого натра или кали), разделите отвар на две порции и прибавьте к одной из них раствора хлористого кальция, а к другой — хлористого бария. Получите так называемые лаки фиолетового цвета, еще сравнительно недавно применявшиеся в обойном производстве.

Другую часть стружек настойте на спирту; спирт окрасится в красный цвет очень красивого оттенка. Оттого-то и применялся в старое время сандал в виноделии, что при его помощи из воды, спирта и карамели готовили «виноградные вина» без. единой виноградной ягодки. Недаром в конце 80-х годов прошлого (XIX — Прим. ред .) века из Москвы вывозилось «виноградных вин» больше, чем ввозилось в нее, хотя, как известно, виноград в Москве не растет.

Отсюда понятно и выражение «насандалить нос». Известно, что от неумеренного употребления спиртных напитков нос краснеет, сандал же красит тоже в красный цвет.

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ОПЫТЫ

Показать, что химия — наука нескучная, можно, проделав ряд эффектных опытов, результат которых заставит многих изменить свое мнение о химии и убедит, что изучать ее интересно.

Будьте осторожны, производя описанные здесь опыты. Отнюдь не пробуйте никаких веществ на вкус и тщательно мойте руки после работы. Манипулируйте с возможно меньшим количеством веществ, в особенности вредных.

Не пытайтесь преждевременно делать самостоятельные исследования: «Что, мол, у меня получится, если я вот в эту жидкость да волью той?» или «А ну-ка растолку вот эти кристаллы с тем порошком: что из этого выйдет?» и т.п. Выйти может очень плохое дело: может выделиться ядовитый газ, может произойти взрыв. Самые невинные общеупотребительные вещества в соединении с другими такими же, в отдельности безопасными, могут образовать новое, крайне опасное вещество.

Любознательность — качество похвальное, но в данном случае пусть у вас над нею преобладают знание и осторожность.

ОЧИСТИТЬ ЯЙЦО, НЕ РАЗБИВ СКОРЛУПЫ

У французов есть поговорка: «Нельзя приготовить яичницу, не разбив яиц». Химику, слыша ее, остается только пожать плечами. Нет ничего легче и проще, как очистить яйцо, не разбивая его скорлупы.

Хотел бы думать, что вы уже догадались, как это сделать, если знаете, что твердая оболочка яйца — та же углекислая известь, как мел или мрамор. Стоит только опустить яйцо в слабый раствор соляной кислоты.

МНИМАЯ ОШИБКА ФИЗИКОВ

Физика учит, что при смешении синего и желтого цветов получается составной зеленый цвет. В том же убеждены все живописцы. А между тем я легко могу доказать вам, что такое утверждение ошибочно. Синий и желтый — дополнительные цвета, взаимно уничтожающие друг друга. Растворы синей и желтой краски при сливании дают бесцветную смесь.

Смотрите сами. В этом стакане, как видите, синяя жидкость, в этом — желтая. Выливаю их в третий стакан. Перед вами — прозрачная вода: синий и желтый цвета уничтожили друг друга…

Почти уверен, что вас я не введу в заблуждение и вы сами разгадаете тайну такого «нарушения» законов оптики; но кто еще не видел показанных мною раньше опытов, тот, пожалуй, будет поставлен этим опытом в тупик.

Вы говорите, что в первом стакане у меня был щелочной раствор лакмуса (синий цвет), в другом — такой же раствор метилоранжа (желтый цвет), а в третьем, куда я слил содержимое двух первых, — хлорная вода.

Вы правы: так оно и было!

РАДУГА ИЗ ВОДЫ И ВОДА ИЗ РАДУГИ

Великолепное зрелище представляет собою радуга, появляющаяся на небе, когда дождь еще не прошел, а солнце уже проглянуло из-за туч.

Не менее красива гамма цветов солнечного спектра, получающаяся на белой стене, если освещающий ее солнечный луч прошел по пути через стеклянную призму и разложился на свои составные цвета.

Но можно получить все цвета радуги и чисто химическим путем.

Вот в этой бутылке у меня налита замечательная вода.

На столе семь стаканов, по числу цветов спектра. Лью в каждый из них воду, и перед вами вся гамма цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

Великий английский физик Ньютон, имя которого, надеюсь, вам известно, не только разложил белый цвет на семь цветных, но доказал и обратное, что, сливаясь друг с другом, они производят на наш глаз впечатление белого цвета.

Тем же свойством обладает и показанная сейчас мною вода. Сейчас мы проверим указание Ньютона химически, слив все наши цветные жидкости обратно в бутылку.

Да куда же я ее дел? Ах! По рассеянности убрал со стола и поставил на полку. Вынем ее оттуда и сольем в нее содержимое стаканов.

Красная, оранжевая, желтая и т.д. жидкости льются одна за одной в бутылку, и вот перед вами она снова полна прозрачной водой.

Красивый и эффектный фокус, но проделать его в полном объеме со всеми семью цветами спектра не так-то просто. Во-первых, для этого надо подобрать семь органических красок, легко и быстро растворяющихся в слабом растворе щелочи и дающих цвета, близкие к спектральным. Для красного цвета вполне подойдет фенолфталеин, для желтого — метилоранж, для оранжевого — их смесь, для зеленого — хлорофилл, для голубого — лакмус, он же в более крепком растворе — для синего и анилин-виолет — для фиолетового.

Все они должны быть перед опытом испытаны и подобраны в достаточном, но не избыточном количестве, чтобы растворы их оставались прозрачными. Чтобы сделать незаметным для зрителей присутствие красок или крепких растворов их на дне стаканов, низ последних у самого дна можно оклеить вокруг узенькой ленточкой, вырезанной из черной бумаги. Издали черные бумажки сливаются с черной поверхностью стола и стаканы кажутся совершенно пустыми. Чтобы краска быстрее смешивалась с водой, можно, наливая воду, держать бутылку в правой руке, левой брать стакан, закрыв ладонью наклеенную снизу бумажку, и слегка взбалтывать жидкость.

Читайте также:  Орхидея фаленопсис как набрать цвет

Самое трудное в этом фокусе — добиться того, чтобы слитые вместе растворы быстро и совершенно теряли свою окраску.

Для этого на полке стола прячется вторая бутылка, совершенно такая же, как та, из которой льют в стаканы слабый раствор щелочи (например, едкого натра).

То, что вы сочли с моей стороны рассеянностью, было обычным приемом фокусников, чтобы подменить один предмет другим.

Поместив бутылку на полку, скрытую от вас передней доской стола, я вынул вместо нее другую такую же, с таким же количеством жидкости, какое оставалось в первой бутылке. Только жидкость-то в ней была другая. Это была хлорная вода, обесцвечивающая органические краски.

НЕБЫВАЛАЯ ОКРАСКА ЦВЕТОВ

Интересной летней химической работой является изменение естественной окраски цветов, как сорванных, так и остающихся на стебле или ветвях. Как ни просты эти опыты, они на непосвященных в тайны химии производят большое впечатление и способствуют пробуждению интереса к химии.

Лучшим средством для изменения цвета розовых, голубых и лиловых цветов служит смесь нашатырного спирта и серного эфира (кстати сказать, называемого так по способу получения действием серной кислоты на спирт, а не по составу, так как серы в нем нет). Эфир огнеопасен, курить при производстве опытов с ним нельзя.

Опуская свежесорванный цветок стебельком в указанную смесь, через несколько минут замечают перемену его окраски. Особенно хорошо идет дело с розовой геранью, фиолетовым барвинком, ночной фиалкой, красным и розовым шиповником и садовыми розами, розовой гвоздикой, синими колокольчиками и садовыми голубками. При этом пестрые цветы окрашиваются с сохранением рисунка, меняя только его цвета. Так, фиолетовый душистый горошек приобретает темно-синюю окраску верхнего и ярко-зеленую нижнего лепестка. Дикая гвоздика окрашивается темно-коричневыми и зелеными полосами и т.п. Красный мак становится темно-фиолетовым, белая роза желтеет. Только желтые цветы не меняют своей окраски, все же остальные приобретают новую.

Многие цветы нет надобности даже срывать, достаточно смочить их указанной жидкостью или подержать над стаканом с ней. Такова фуксия, которая при этом приобретает желтую, синюю и зеленую окраску, постепенно возвращающуюся к естественной.

ЗОЛОТО РАСТВОРИМОЕ И РАСТВОРЕННОЕ

В прелестной сказке «Что рассказал ветер о Вольдемаре До и его дочерях» Андерсен так описывает средневекового делателя золота:

«Вольдемар До был горд и смел, но также и знающ. Он много знал. Все это видели, все об этом шептались. Огонь пылал в его комнате даже летом, а дверь всегда была на замке; он работал там дни и ночи, но не любил разговаривать о своей работе: силы природы надо испытывать в тиши. Скоро, скоро он найдет самое лучшее, самое драгоценное на свете — красное золото.

От дыма и пепла, от забот и бессонных ночей волосы и борода Вольдемара До поседели, кожа на лице сморщилась и пожелтела, но глаза по-прежнему горели жадным блеском в ожидании золота, желанного золота.

Но вот в первый день Пасхи зазвонили колокола! В небе заиграло солнышко. Вольдемар До лихорадочно работал всю ночь, варил, охлаждал, мешал, перегонял. Он тяжело вздыхал, горячо молился и сидел за работой, боясь перевести дух. Лампа его загасла, но уголья очага освещали бледное лицо и впалые глаза. Вдруг они расширились. Гляди в стеклянный сосуд! Блестит… Горит, как жар! Что-то яркое, тяжелое! Он поднимает сосуд дрожащею рукою и, задыхаясь от волнения, восклицает: «Золото! Золото!».

Он выпрямился и высоко поднял сокровище, лежавшее в крупном стеклянном сосуде. «Нашел, нашел! Золото!» — закричал он и протянул сосуд дочерям, но… рука его дрогнула, сосуд упал на пол и разбился вдребезги. Последний радужный мыльный пузырь надежды лопнул».

Попробуем и мы, по примеру алхимиков, поискать способ получения «золота из воды».

Пока вы читали отрывок из Андерсена, я вскипятил в двух колбах воду. Выливаю из них кипяток в третью, большей вместимости, и покрываю ее платком. Минуту терпенья!

Готово! Снимаю платок и передаю вам остывшую колбу.

Какая красота, какой блеск! Она вся наполнена мельчайшими чешуйками золота, которые так и искрятся в лучах солнца.

Ставлю потом колбу на сетку, лежащую на треножнике, зажигаю под сеткой спиртовую лампочку — и через несколько минут «золота» как не бывало: оно сплошь растворилось в кипящей воде.

Нет надобности, конечно, говорить, что это и не было золото.

В колбочках отдельно я вскипятил растворы уксусно-кислого свинца (ядовит!) в дистиллирован ной воде и йодистого калия. Сливая их вместе, получил путем обменного разложения этих солей две новые — уксуснокислый калий, оставшийся в растворе, и йодистый свинец. Последний растворим только в горячей воде, а при охлаждении раствора выпадает из него в виде мелких чешуйчатых кристалликов с золотым блеском. (Десятки лет у меня хранилась пробирка с такими крупинками, взятая на память после опыта на занятиях в институтской химической лаборатории. — Прим . Ю.М .)

Это едва ли не самый красивый из всех химических опытов.

По поводу внешнего сходства кристаллического йодистого свинца с крупинками золота и его растворимости в воде мне хочется сказать несколько слов об ошибке средневековых алхимиков и о возможности действительного получения золота из других веществ.

Алхимики верили в существование первичной материи и не различали понятий о сложных и простых веществах. Их ошибка состояла в том, что они все свое внимание обратили на физические свойства тел, а не на их химический состав. Они надеялись, что, комбинируя разные вещества, обладающие отдельными свойствами золота, можно в конце концов получить и самое золото. В особенности их пленяла мысль превратить в золото тяжелую и блестящую ртуть, придав ей твердость и желтый цвет. Оттого обычно они и смешивали ее для этого с твердой и желтой серой. По их мнению, сера должна была придать ртути недостающие последней свойства.

В этом случае они впадали в глубокую ошибку, так как, соединяясь, вещества утрачивают свои физические свойства и приобретают новые. Так, сера, соединяясь с ртутью, давала совсем не золото и даже не новый металл, а красную краску — киноварь.

Источник

Дисперсия света. Цветовой диск Ньютона

Введение

Мы живем в мире разнообразных световых явлений – радуга, полярные сияния, голубое небо. Тем, кто не знаком с причинами их возникновения, эти световые явления кажутся необыкновенными и загадочными.

В повседневной жизни мы встречаемся со многими световыми явлениями, но обычно не задумываемся над ними – насколько они привычны для нас, а вот объяснить их часто затрудняемся. Например, чайная ложка, опущенная в стакан с водой, кажется нам надломленной или сломанной, в зависимости от того, с какой стороны мы смотрим на ложку. Мы видим окружающие нас предметы многоцветными при освещении Солнцем или яркой лампой, но с наступлением сумерек или при ослаблении света цветность предметов блекнет.

Читайте также:  Выделение у женщин жидкость желтого цвета

Все эти явления связаны с понятием «свет». В обыденной речи «свет» мы используем в самых разных значениях: ученье – свет, а неученье – тьма, свет мой, солнышко, скажи … В физике термин «свет» имеет гораздо более определенное значение. Опытным путем было установлено, что свет нагревает тела, на которое падает. Следовательно, он передает этим телам энергию. Мы также знаем, что одним из видов теплопередачи является излучение, следовательно, Свет – это электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом и вызывающее зрительные ощущения. Свет обладает множественными свойствами, одним таким свойством света является – дисперсия. Мы всегда сталкиваемся с этим явлением в жизни, но не всегда замечаем этого. Но если быть внимательным, то явление дисперсии всегда нас окружает. Одно из таких явлений это обычная радуга. На первый взгляд радуга это что-то простое, на самом деле при возникновении радуги происходят сложные физические процессы. Поэтому мы выбрали тему дисперсия света для того, чтобы глубже понять физические процессы и явления, происходящие в природе. Это очень интересная тема и мы постараемся в своем проекте представить все моменты, происходящие в истории развития науки о свете и показать опыты по демонстрации дисперсии света, а так же свою экспериментальную установку, разработанную специально для наблюдения дисперсии света, которая впоследствии может быть использована на уроках физики при изучении данной темы.

Цель проекта – изучение понятия «Дисперсия света» и изготовление экспериментальной установки «Цветовой диск Ньютона».

Задачи:

  1. Изучить историю открытия И. Ньютоном явления Дисперсия света.
  2. Рассмотреть спектральный состав света.
  3. Дать понятие о дисперсии света.
  4. Подготовить эксперименты по наблюдению дисперсии света.
  5. Рассмотреть природное явление радуга.
  6. Изготовить экспериментальную установку «Цветовой диск Ньютона».

I. Теоритическая часть

1.1. Открытие Исаака Ньютона

В 1665–1667 годах Исаак Ньютон – английский физик и математик занимаясь усовершенствованием телескопов, обратил внимание на то, что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено, данное наблюдение его очень заинтересовало, и он решил разгадать природу возникновения цветных полос. В это время в Англии свирепствовала эпидемия чумы, и молодой Исаак Ньютон решил укрыться от неё в своём родном Вулсторпе. Перед отъездом в деревню он приобрёл стеклянные призмы, чтобы «произвести опыты со знаменитыми явлениями цветов». Исследуя природу цветов, Ньютон придумал и выполнил целый комплекс различных оптических экспериментов. Некоторые из них без существенных изменений в методике, используются в физических лабораториях до сих пор. Главный опыт был традиционным. Проделав небольшое отверстие в ставне окна затемнённой комнаты, Ньютон поставил на пути пучка лучей, проходивших через это отверстие, стеклянную призму. На противоположной стене он получил изображение в виде полоски чередующихся цветов (рис. 1).

Рисунок 1. Эксперимент И. Ньютона

1.2. Спектральный состав света

Полученную таким образом цветную полоску солнечного света Ньютон разделил на семь цветов радуги – красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый (рис. 2).

Рисунок 2. Разложение белого пучка света на спектр

Спектр – (от латинского «spectrum» – видение) непрерывный ряд цветных полос, получается путем разложения луча белого света на составные части (рис. 3).

Рисунок 3. Спектр

Если же рассматривать спектр без подобного предубеждения, то полоса спектра распадается на три главные части – красную, желто-зелёную и сине-фиолетовую. Остальные цвета занимают сравнительно узкие области между этими основными.

Все цвета спектра содержатся в самом солнечном свете, а стеклянная призма лишь разделяет их, так как различные цвета по-разному преломляются стеклом. Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, слабее всего – красные.

1.3. Дисперсия света

Проходя через призму, луч солнечного света не только преломляется, но и разлагается на различные цвета.

Дисперсией называется явление разложения света на цвета при прохождении света через вещество.

Прежде чем разобраться в сути этого явления, необходимо рассмотреть преломлении световых волн. Изменение направления распространения волны при прохождении из одной среды в другую называется преломлением.

Положим на дно пустого не прозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью. Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред — преломлением света (рис. 4).

Рисунок 4. Преломление светового луча

Закон преломления света: падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости.

sin α = n21
sin β

где n21относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

При изменении угла падения α меняется и угол преломления β , но при любом угле падения отношения синусов этих углов остается постоянным для данных двух сред.

sin α = n.
sin β

Если луч переходит в какую-либо среду из вакуума, то

sin α = n,
sin β

где n абсолютный показатель преломления второй среды.

Абсолютный показатель преломления – физическая величина, равная отношению синуса угла падения луча к синусу угла преломления при переходе луча из вакуума в эту среду.

Чем больше у вещества показатель преломления, тем более оптически плотным считается это вещество. Например, рубин – среда оптически более плотная, чем лёд.

Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях распространения света в той и другой среде. Это было доказано французским математиком Пьером Ферма и голландским физиком Христианом Гюйгенсом. Они доказали, что

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная отношению скоростей света в этих средах:

sin α = n21 = V1
sin β V2

Скорость света в любом веществе меньше скорости света в вакууме. Причиной уменьшения скорости света в среде является взаимодействие световой волны с атомами и молекулами вещества. Чем сильнее взаимодействие, тем больше оптическая плотность среды, и тем меньше скорость света. Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной средой.

Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т. е. от температуры вещества его плотности. Показатель преломления зависит также и от характеристик самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого – меньше, чем для фиолетового.

Дисперсия света – зависимость показателя преломления и скорости света от частоты световой волны.

Абсолютный показатель преломления стекла n, из которого изготовлена призма, зависит не только от свойств стекла, но и от частоты (от цвета) проходящего через него света. В опыте Ньютона при разложении в спектр пучка белого света, лучи фиолетового цвета, имеющие большую частоту, чем красные, преломились сильнее красных, поэтому на экране можно наблюдать цветную полосу – спектр (рис. 5).

Читайте также:  Чай цветет желтыми цветами

Рисунок 5. Преломление светового луча при прохождении через более оптически-плотную среду – стеклянную призму

1.4. Радуга

Дисперсией света объясняются многие явления природы, например Радуга. В результате преломления солнечных лучей в каплях воды во время дождя на небе появляется разноцветная дуга – радуга (рис. 6).

Рисунок 6. Природное явление радуга

Радуга — это оптическое явление, связанное с преломлением световых лучей на многочисленных капельках дождя.

Разноцветная дуга появляется оттого, что луч света преломляется в капельках воды, а затем, возвращаясь к наблюдателю под углом в 42 градуса, расщепляется на составные части от красного до фиолетового цвета (рис. 7).

Рисунок 7. Преломления света в капле дождя

Прежде всего, заметим, что радуга может наблюдаться только в стороне, противоположной Солнцу. Если встать лицом к радуге, то Солнце окажется сзади. Наблюдаемые в радуге цвета чередуются в такой же последовательности, как и в спектре, получаемом при пропускании пучка солнечных лучей через призму. При этом внутренняя (обращенная к поверхности Земли) крайняя область радуги окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя крайняя область — в красный.

Яркость оттенков и ширина радуги зависят от размера капель дождя. Чем крупнее капли, тем уже и ярче радуга, тем в ней больше красного насыщенного цвета. Если идёт мелкий дождик, то радуга получается широкая, но с блёклыми оранжевыми и жёлтыми краями.

Чаще всего видим радугу в форме дуги, но дуга – это лишь часть радуги. Радуга имеет форму окружности, но мы наблюдаем лишь половину дуги, потому что её центр находится на одной прямой с нашими глазами и Солнцем (рис. 8).

Рисунок 8. Схема образования радуги относительно наблюдателя

Целиком радугу можно увидеть лишь на большой высоте, с борта самолёта или с высокой горы (рис. 9).

Рисунок 9. Радуга с борта самолета

II. Практическая часть

2.1. Демонстрация экспериментов по наблюдению дисперсии света

Изучив историю открытия дисперсии света, и процесс образования спектра, мы решили опытным путем пронаблюдать дисперсию света. Для этого подготовили и провели видео эксперименты, которые можно использовать на уроках физики при изучении темы Дисперсия света.

Эксперимент №1. Получение радужного спектра на мыльных пленках

Для проведения эксперимента понадобится: ёмкость с мыльным раствором, проволочная рамка.

Ход эксперимента: наливаем мыльный раствор в ёмкость, опускаем рамку в раствор, образуется мыльная плёнка. На плёнке появляется радужные полосы.

Эксперимент №2. Дисперсия света – разложение в радужный спектр пучка белого света при прохождении сквозь стеклянную призму

Для проведения эксперимента понадобится: призма, источник света (фонарик телефона), экран (лист белой бумаги).

Ход эксперимента: устанавливаем призму на экспериментальном столике. С одной стороны столика устанавливаем экран. Свет направляем на призму и на экране наблюдаем радужные полосы.

Эксперимент № 3. Дисперсия света – разложение в радужный спектр пучка белого света при прохождении через воду

Для проведения эксперимента понадобится: зеркало, источник света (фонарик телефона), экран (лист белой бумаги), ёмкость с водой.

Ход эксперимента: в ёмкость наливаем воду и кладем на дно зеркало. Направляем на зеркало свет, чтобы отраженный свет попадал на экран.

1.2. Цветовой диск Ньютона

Ньютон провел обычный опыт со стеклянной призмой и заметил разложение света на спектр. Направив луч дневного света на призму, он увидел на экране различные цвета радуги. После увиденного он выделил из них семь основных цветов. Это были такие цвета как: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый (каждый охотник желает знать где сидит фазан). Ньютон выбрал лишь семь цветов по той причине, что были наиболее яркие, он также говорил, что в музыке всего семь нот, но сочетание их, различные вариации позволяют получить совершенно различные мелодии. Проведя обратный опыт, т.е. полученный спектр он направил на грань другой призмы и в результате опыта Ньютон снова получил белый свет (рис.10).

Рисунок 10. Первая призма разлагает белый свет в спектр, вторая вновь собирает спектр в белый свет

На основе этих простых опытов Ньютону пришла в голову мысль о создании круга состоящего из семи секторов и закрашенных определенными цветами в результате вращения, которого произойдет их смешение и мы получим белую раскраску этого круга. В последствии этот круг стали называть Цветной диск Ньютона (рис. 11).

Рисунок 11. Цветной диск Ньютона

Попробуем повторить опыт Ньютона. Для этого создадим экспериментальную установку, которая состоит из компьютерного кулера и прикрепленного к нему цветового диска, также блока питания (рис. 12).

Рисунок 12. Экспериментальная установка по получению белого света из спектра

Кулер создает большой проток воздуха, и служит для того что бы привести во вращение цветной диск. Так как наша установка подключается в сеть с напряжением 220 В, а кулер рассчитан на 12 В, поэтому к кулеру подключили блок питания для понижения напряжения с 220 В на 12 В. Для безопасности установка изолирована в пластмассовом боксе.

В результате при включении установки в розетку сети питания цветной круг, закрепленный на кулере, начнет вращаться, и мы увидим желтовато-белую окраску круга (рис. 13).

Рисунок 13. Результат вращения цветового диск Ньютона

Окраска круга при вращении желтовато-белая по двум причинам:

  1. Скорость вращения круга очень низкая по сравнению со скоростью света;
  2. Круг окрашен с резкими цветовыми переходами, если сравнивать со спектром разложения белого света.

Таким образом, нам удалось повторить эксперименты Ньютона по разделению белого света на спектр и наоборот получение белого света из спектра.

Заключение

Окружающий нас мир играет красками: нас радует и волнует голубизна неба, зелень травы и деревьев, красное зарево заката, семицветная дуга радуги. В своем проекте мы попытались ответить на вопрос — как можно объяснить удивительное многообразие красок в природе. В целом поставленная цель об изучении такого явления как дисперсия света в итоге достигнута. Для того чтобы глубже понять такое свойство света как дисперсия, была изучена дополнительная литература по световым явлениям, были проведены эксперименты по наблюдению явления, была изготовлена установка для вращения цветового круга Ньютона с некоторой скоростью.

В результате проведенных опытов и экспериментов нами были сделаны следующие выводы:

  1. Дисперсия – явление разложения белого света в спектр.
  2. Белый цвет имеет сложную структуру, состоящий из нескольких цветов.
  3. При падении света на границу раздела двух прозрачных сред световые лучи различной цветности преломляются по разному (наиболее сильно-фиолетовые лучи, менее других- красные).
  4. Призма не изменяет цвет, а лишь разлагает его на составные части.

Таким образом, посредством теоретического изучения данной темы и ее практического подтверждения и была достигнута основная цель проекта.

Источник