Основна информация
Речник/нови понятия:
Източник на светлина е всяко тяло, което излъчва светлина, напр. Слънцето, електрическа крушка…
Пречупването на светлината е промяната в посоката на лъчите при преминаването им от една среда в друга с различна плътност. Лъчите се огъват към перпендикуляра, ако се забавят (преминават от по-малко плътна среда в среда с по-висока плътност), и се пречупват от перпендикуляра, ако се ускоряват (преминават от по-плътна в по-малко плътна среда).
Коефициентът на пречупване на веществото изразява колко пъти по-бавно се движи светлината в дадено вещество, отколкото във вакуум.
Спектър на светлината е снопът от цветни лъчи, които съставят бялата светлина.
Цветът на дадено тяло съответства на компонента на бялата светлина, която тялото отразява от повърхността си.
Източници на светлина
Светлината ни позволява да възприемаме света около нас с неговите форми, цветове, размери. Без светлина няма живот!
Различаваме различни светещи обекти, които се наричат източници на светлина. Те могат да бъдат:
- естествени, създадени от природата – Слънце, Луна, звезди, огън, мълнии, полярно сияние, както и някои живи организми (светулки, риби, медузи и гъби; това явление се нарича биолуминесценция);
- изкуствени, създадени от хората – електрически крушки, свещи, факли, фенери, екрани на компютърни устройства и телефони, лазери и др.
Източниците на светлина излъчват светлинна енергия в околната среда. По-голямата част от тях излъчват светлина, когато са нагрети и топлинната им енергия се превръща в светлинна. Но има и такива, които нямат топлина, въпреки че излъчват ярка светлина – например светулките, лазерите и др. Най-важният за нас източник на светлина е Слънцето.
Разпространение на светлината
Светлината се разпространява праволинейно под формата на електромагнитни вълни, докато не срещне препятствие или промяна в средата. Тя преминава през всичко, което е прозрачно, включително въздуха, водата, стъклото и вакуума в пространството. Това ни позволява да виждаме предметите около нас. Когато обаче срещне препятствие, напр. непрозрачни вещества, се образува сянка.
Източник: https://static6.depositphotos.com/1002818/607/i/600/depositphotos_6077170-stock-photo-colorful-sunset.jpg
Източник: https://st.depositphotos.com/1010186/1375/i/600/depositphotos_13757592-stock-photo-magical-forest.jpg
Скоростта на разпространение на светлината във вакуум е най-голямата скорост във Вселената – около 300 000 километра в секунда. За 8 минути и 19 секунди светлината от Слънцето изминава разстояние от 150 милиона километра, за да достигне Земята. Затова ние възприемаме светлината почти мигновено. Скоростта на светлината в среда, различна от вакуум, е по-ниска, и зависи от свойствата и характеристиките на дадената среда.
Светлина и зрение
- Отражение на светлината
Повечето тела не излъчват светлина, но ние ги виждаме, защото светлината, която попада върху повърхностите, се отразява във всички посоки. Някои от отразените лъчи достигат до окото ни, което съдържа светлочувствителни клетки, осигуряващи усещането за зрение. Мозъкът интерпретира сигналите от окото и създава изображение на обекта. При липса на светлина тези процеси не протичат и не можем да виждаме в тъмното.
Източник: https://depositphotos.com/vectors/science.html?qview=580255022
Огледално отражение. Източник: https://depositphotos.com
Прозрачните материали, като например стъклото, пропускат светлината, без да променят посоката ѝ на разпространение. Въпреки това те също така отразяват част от светлината, поради което можем да ги видим. Матовите (непрозрачни) материали не пропускат светлина и затова хвърлят силна сянка.
Възприемаме обектите в различни цветове, тъй като светлинните вълни имат различна дължина. Виждаме късите вълни в синьо, а дългите – в червено.
Интересен факт е, че зрението на животните се различава от това на човека и зависи от спецификата на средата, която обитават и начина им на живот. Много от тях виждат само в определени цветове и нюанси. Например за кравите светът е оранжево-червен, за хамстерите – синьо-зелен, за акулите – черно-бял. Други виждат по-добре нощем, отколкото през деня, тъй като улавят флуоресцентни и невидими за човешкото око цветови тонове. Совите, котките и жабите са типичен пример за отлично нощно виждане.
Вижте видео: Светът през погледа на животните
- Пречупване на светлината
В някои среди светлината не се разпространява по права линия, а променя посоката си – настъпва пречупване на светлината. Това се дължи на промяна в скоростта на разпространение на светлината в различна среда. Когато светлинните лъчи преминават от една среда в друга, например от въздух във вода или през стъкло, те променят посоката си. Това явление е известно като пречупване.
Полупрозрачни материали, като плексиглас или матирано стъкло, пропускат светлината, но я пречупват – променят посоката ѝ.
Ако поставим сламка в чаша с вода, тя ще изглежда огъната или счупена. Това се дължи на факта, че светлината, идваща от сламката, се огъва, докато преминава между водата, стъклото и въздуха в окото ни. Мозъкът ни приема, че светлината е дошла по права линия, така че образът на сламката във водата се изкривява.
Източник: https://depositphotos.com/similar-images/162036774.html?qview=27598225
Пречупването е промяната на посоката на разпространение на електромагнитните вълни, когато те се забавят или ускоряват. Светлинните вълни се пречупват, когато преминават от една среда в друга, а водните вълни се пречупват, когато преминават между дълбоки и плитки води. Пречупването настъпва, когато скоростта на разпространение на вълните се променя. След пречупването честотата на вълните не се променя, но се променя дължината на вълната. Ако вълната се забави, тя се пречупва в посока към нормалата (към перпендикуляра). Ако вълната се ускори, тя се пречупва встрани от нормалата (от перпендикуляра).
Източник: https://depositphotos.com/similar-vectors/649337616.html?qview=649337560
Лещите в очилата, фотоапаратите и телескопите използват пречупването, за да огъват и фокусират светлинните лъчи, като по този начин създават изображение. Почти всички оптични инструменти работят на този принцип.
Пречупването на светлината може да създаде интересни оптични илюзии – изкривяване на изображения, миражи (напр. за вода в пустинята), фата моргана (оптично явление, което създава илюзия за водни огледала или изкривени изображения над хоризонта).
- Спектър на светлината
Всички сме наблюдавали впечатляващо красиво небесно явление след дъжд – дъгата. Тя се образува, когато слънчевата светлина се пречупва и разлага във водните капчици на атмосферата. Цветовете на дъгата винаги са подредени в един и същ ред – червен, оранжев, жълт, зелен, син, индиго (тъмносин) и виолетов. Можем да видим дъгата само от определено място на стоене, тъй като лъчите се пречупват под различен ъгъл – най-силно се пречупват виолетовите, а най-слабо – червените. Ако пък се приближаваме към дъгата тя изчезва, въпреки че реално няма начало и край, защото безбройните водни капчици, които я образуват, са разпръснати в пространството. Всъщност дъгата е кръг, но ние виждаме само част от него.
Бялата светлина, излъчвана от Слънцето, е съставена от тези цветове на дъгата, които се наричат спектрални. Снопът от цветни лъчи, които съставят бялата светлина се нарича спектър на светлината. За първи път Исак Нютон през 1666 г. доказва, че белият цвят е сложен и съдържа в себе си тези седем цвята, и че всички цветове на видимия спектър съставят бялата светлина.
Всеки спектрален цвят има различен коефициент на пречупване и се разпространява през телата и веществата с различна скорост.
Източник: https://depositphotos.com/similar-images/63740793.html?qview=549944102
В заключение можем да кажем, че цветът, който виждаме на различните обекти, зависи от спектъра на падащата върху тях светлина и от начина, по който те отразяват и пречупват различните цветове. Затова възприемаме едни и същи цветове на телата по различен начин в зависимост от тяхната осветеност и от това дали ги виждаме през деня или вечерта.
Цветове и филтри
Бялата светлина е съставена от всички цветове на видимия спектър. Тя обаче може да се получи и при смесването само на три цвята светлинни лъчи – червен, зелен и син. Тези цветове се наричат основни. Чрез смесването на тези три основни цвята в различни пропорции могат да се получат неограничен брой цветове. Това се използва в съвременните дисплеи на електронни устройства като компютри, телевизори и смартфони, в които чрез излъчването на червена, зелена или синя светлина с различна интензивност се създават милиони цветове, включително и белият.
Когато светлината попадне върху определено тяло, тя отразява някои дължини на вълната и поглъща други. Цветът на тялото зависи от това кои дължини на вълните се отразяват. Когато даден обект поглъща всички цветове от видимия спектър на светлината, без да отразява нито един, ние го виждаме като черен. Всъщност черният цвят е липса на цвят.
Възможно е да се получи и един определен цвят, ако от бялата светлина се отделят останалите. Това става чрез цветни филтри – прозрачни материали, изработени в определен цвят. Те пропускат само светлинни вълни в този цвят, като поглъщат и спират останалите цветове. Широко се използват в различни области на индустрията, като например фотографията и киното.
И така:
- Бялата светлина съдържа всички цветове на видимия спектър. Тя може да се получи и от припокриването само на червен, зелен и син светлинен сноп.
- Различаваме три основни цвята – червен, зелен и син.
- Цветовете на дадено тяло зависят от дължините на вълните в спектъра, които то отразява. При смесването на два снопа светлина с основни цветове се получава друг цвят – пурпурен, синьо-зелен или жълт. Всеки от тях може да се получи и чрез отделяне на един от основните цветове от бялата светлина.
- Светлинните филтри поглъщат повечето цветове, но някои могат да преминат през тях и да се отразят.
