Βασικές πληροφορίες
Λεξιλόγιο/νέες έννοιες:
Πηγή φωτός είναι κάθε σώμα που εκπέμπει φως, π.χ. ο ήλιος, ένας λαμπτήρας…
Η διάθλαση του φωτός είναι η αλλαγή της κατεύθυνσης των ακτίνων καθώς περνούν από ένα μέσο σε ένα άλλο διαφορετικής πυκνότητας. Οι ακτίνες κάμπτονται προς την κάθετο αν επιβραδύνονται (πηγαίνοντας από ένα μέσο μικρότερης πυκνότητας σε ένα μέσο μεγαλύτερης πυκνότητας) και διαθλώνται μακριά από την κάθετο αν επιταχύνονται (πηγαίνοντας από ένα μέσο μικρότερης πυκνότητας σε ένα μέσο μικρότερης πυκνότητας).
Ο δείκτης διάθλασης μιας ουσίας εκφράζει πόσες φορές πιο αργά ταξιδεύει το φως σε μια ουσία από ό,τι στο κενό.
Το φάσμα του φωτός είναι η δέσμη των έγχρωμων ακτίνων που συνθέτουν το λευκό φως.
Το χρώμα ενός σώματος αντιστοιχεί στη συνιστώσα του λευκού φωτός που το σώμα αντανακλά από την επιφάνειά του.
Πηγές φωτός
Το φως μας επιτρέπει να αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο γύρω μας με τα σχήματα, τα χρώματα και τα μεγέθη του. Χωρίς φως δεν υπάρχει ζωή!
Διακρίνουμε διάφορα φωτεινά αντικείμενα, τα οποία ονομάζονται πηγές φωτός. Αυτά μπορεί να είναι:
- φυσικό, δημιουργημένο από τη φύση – Ήλιος, Σελήνη, αστέρια, φωτιά, αστραπές, βόρειο σέλας και ορισμένοι ζωντανοί οργανισμοί (πυγολαμπίδες, ψάρια, μέδουσες και σφουγγάρια- το φαινόμενο αυτό ονομάζεται βιοφωταύγεια),
- τεχνητές – λαμπτήρες, κεριά, φακοί, φανάρια, οθόνες υπολογιστών και τηλεφώνων, λέιζερ κ.λπ.
Οι πηγές φωτός εκπέμπουν φωτεινή ενέργεια στο περιβάλλον. Οι περισσότερες από αυτές εκπέμπουν φως όταν θερμαίνονται και η θερμική τους ενέργεια μετατρέπεται σε φωτεινή ενέργεια. Υπάρχουν όμως και κάποιες που δεν έχουν θερμότητα, παρόλο που εκπέμπουν έντονο φως – για παράδειγμα οι πυγολαμπίδες, τα λέιζερ .
Ο δάσκαλος περνάει στο θέμα του μαθήματος εστιάζοντας στο την πιο σημαντική πηγή φωτός για εμάς – τον Ήλιο. Τονίζει ότι πρόκειται να κάνουν ενδιαφέροντα πειράματα που σχετίζονται με τη διάδοση του φωτός στο περιβάλλον και τις αλλαγές καθώς περνάει μέσα από αυτό.
Διάδοση του φωτός
Το φως διαδίδεται σε ευθεία γραμμή ως ηλεκτρομαγνητικά κύματα μέχρι να συναντήσει ένα εμπόδιο ή μια αλλαγή στο περιβάλλον. Περνάει μέσα από οτιδήποτε είναι διαφανές, όπως ο αέρας, το νερό, το γυαλί και το κενό του διαστήματος. Αυτό μας επιτρέπει να βλέπουμε τα αντικείμενα γύρω μας. Ωστόσο, όταν συναντά κάποιο εμπόδιο, π.χ. αδιαφανείς ουσίες, σχηματίζεται σκιά.
Πηγή: https://static6.depositphotos.com/1002818/607/i/600/depositphotos_6077170-stock-photo-colorful-sunset.jpg
Πηγή: https://st.depositphotos.com/1010186/1375/i/600/depositphotos_13757592-stock-photo-magical-forest.jpg
Η ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο κενό είναι η μεγαλύτερη ταχύτητα στο σύμπαν – περίπου 300 000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Σε 8 λεπτά και 19 δευτερόλεπτα, το φως από τον Ήλιο διανύει απόσταση 150 εκατομμυρίων χιλιομέτρων για να φτάσει στη Γη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο αντιλαμβανόμαστε το φως σχεδόν ακαριαία. Η ταχύτητα του φωτός σε ένα μέσο εκτός του κενού είναι μικρότερη και εξαρτάται από τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά του συγκεκριμένου μέσου.
Φως και όραση
- Ανάκλαση του φωτός
Τα περισσότερα σώματα δεν εκπέμπουν φως, αλλά τα βλέπουμε επειδή το φως που πέφτει στις επιφάνειές τους αντανακλάται προς όλες τις κατευθύνσεις. Ορισμένες από τις ανακλώμενες ακτίνες φτάνουν στο μάτι μας, το οποίο περιέχει φωτοευαίσθητα κύτταρα που παρέχουν την αίσθηση της όρασης. Ο εγκέφαλος ερμηνεύει τα σήματα από το μάτι και δημιουργεί μια εικόνα του αντικειμένου. Ελλείψει φωτός, αυτές οι διαδικασίες δεν λαμβάνουν χώρα και δεν μπορούμε να δούμε στο σκοτάδι.
Πηγή: https://depositphotos.com/vectors/science.html?qview=580255022
Αντικατοπτρισμός. Πηγή: https://depositphotos.com
Τα διαφανή υλικά, όπως το γυαλί, μεταδίδουν το φως χωρίς να αλλάζουν την κατεύθυνση διάδοσής του. Ωστόσο, αντανακλούν επίσης κάποιο φως, γι’ αυτό και τα βλέπουμε. Τα αδιαφανή (αδιαφανή) υλικά δεν μεταδίδουν το φως και γι’ αυτό ρίχνουν έντονη σκιά.
Αντιλαμβανόμαστε τα αντικείμενα με διαφορετικά χρώματα επειδή τα φωτεινά κύματα έχουν διαφορετικό μήκος. Βλέπουμε τα μικρά κύματα στο μπλε και τα μεγάλα κύματα στο κόκκινο.
Ένα ενδιαφέρον γεγονός είναι ότι η όραση των ζώων διαφέρει από εκείνη των ανθρώπων και εξαρτάται από τις ιδιαιτερότητες του περιβάλλοντος στο οποίο ζουν και του τρόπου ζωής τους. Πολλά από αυτά βλέπουν μόνο σε συγκεκριμένα χρώματα και αποχρώσεις. Για παράδειγμα, για τις αγελάδες ο κόσμος είναι πορτοκαλοκόκκινος, για τα χάμστερ – μπλε-πράσινος, για τους καρχαρίες – ασπρόμαυρος. Άλλα βλέπουν καλύτερα τη νύχτα απ’ ό,τι την ημέρα, καθώς διακρίνουν φθορίζοντες και αόρατους για το ανθρώπινο μάτι χρωματικούς τόνους. Οι κουκουβάγιες, οι γάτες και οι βάτραχοι είναι χαρακτηριστικά παραδείγματα εξαιρετικής νυχτερινής όρασης.
Μπορείτε να παρακολουθήσετε το βίντεο: Ο κόσμος μέσα από τα μάτια των ζώων
- Διάθλαση του φωτός
Σε ορισμένα μέσα, το φως δεν διαδίδεται σε ευθεία γραμμή, αλλά αλλάζει κατεύθυνση – παρατηρείται διάθλαση του φωτός. Αυτό οφείλεται στην αλλαγή της ταχύτητας διάδοσης του φωτός σε ένα διαφορετικό μέσο. Όταν οι ακτίνες φωτός περνούν από ένα μέσο σε ένα άλλο, για παράδειγμα από τον αέρα στο νερό ή μέσα από το γυαλί, αλλάζουν κατεύθυνση. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως διάθλαση.
Τα ημιδιαφανή υλικά, όπως το πλεξιγκλάς ή το παγωμένο γυαλί, μεταδίδουν το φως αλλά το διαθλούν – αλλάζοντας την κατεύθυνσή του.
Αν βάλουμε ένα καλαμάκι σε ένα ποτήρι νερό, θα φαίνεται λυγισμένο ή σπασμένο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το φως που προέρχεται από το καλαμάκι κάμπτεται καθώς περνάει ανάμεσα στο νερό, το ποτήρι και τον αέρα στο μάτι μας. Ο εγκέφαλός μας υποθέτει ότι το φως έχει έρθει σε ευθεία γραμμή, οπότε η εικόνα του καλαμακίου στο νερό παραμορφώνεται
Източник: https://depositphotos.com/similar-images/162036774.html?qview=27598225
Διάθλαση είναι η αλλαγή της κατεύθυνσης διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων όταν αυτά επιβραδύνονται ή επιταχύνονται. Τα φωτεινά κύματα διαθλώνται όταν περνούν από ένα μέσο σε ένα άλλο και τα κύματα νερού διαθλώνται όταν περνούν μεταξύ βαθιών και ρηχών υδάτων. Η διάθλαση συμβαίνει όταν αλλάζει η ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων. Μετά τη διάθλαση, η συχνότητα των κυμάτων δεν αλλάζει, αλλά το μήκος κύματος αλλάζει. Εάν το κύμα επιβραδύνει, διαθλάται προς την κατεύθυνση της κανονικής (προς την κάθετη). Αν το κύμα επιταχύνει, διαθλάται μακριά από την κανονική (μακριά από την κάθετο).
Източник: https://depositphotos.com/similar-vectors/649337616.html?qview=649337560
Οι φακοί στα γυαλιά, τις φωτογραφικές μηχανές και τα τηλεσκόπια χρησιμοποιούν τη διάθλαση για να κάμψουν και να εστιάσουν τις ακτίνες του φωτός, δημιουργώντας έτσι μια εικόνα. Σχεδόν όλα τα οπτικά όργανα λειτουργούν βάσει αυτής της αρχής.
Η διάθλαση του φωτός μπορεί να δημιουργήσει ενδιαφέρουσες οπτικές ψευδαισθήσεις – παραμόρφωση εικόνων, αντικατοπτρισμούς (π.χ. του νερού στην έρημο), fata morgana (ένα οπτικό φαινόμενο που δημιουργεί την ψευδαίσθηση καθρεφτών νερού ή παραμορφωμένων εικόνων πάνω από τον ορίζοντα).
- Φάσμα του φωτός
Όλοι έχουμε παρατηρήσει ένα εντυπωσιακά όμορφο ουράνιο φαινόμενο μετά από μια βροχή – το ουράνιο τόξο. Σχηματίζεται όταν το ηλιακό φως διαθλάται και διασπάται σε σταγονίδια νερού στην ατμόσφαιρα. Τα χρώματα του ουράνιου τόξου διατάσσονται πάντα με την ίδια σειρά – κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, indigo (σκούρο μπλε) και βιολετί . Μπορούμε να δούμε το ουράνιο τόξο μόνο από μια ορισμένη θέση στάσης, καθώς οι ακτίνες διαθλώνται υπό διαφορετικές γωνίες – οι ιώδεις είναι οι πιο ισχυρές και οι κόκκινες οι πιο αδύναμες. Αν όμως πλησιάσουμε το ουράνιο τόξο, αυτό εξαφανίζεται, αν και στην πραγματικότητα δεν έχει αρχή και τέλος, επειδή τα αμέτρητα σταγονίδια νερού που το σχηματίζουν διασκορπίζονται στο χώρο. Στην πραγματικότητα, το ουράνιο τόξο είναι ένας κύκλος, αλλά εμείς βλέπουμε μόνο ένα μέρος του.
Το λευκό φως που εκπέμπει ο Ήλιος αποτελείται από αυτά τα χρώματα του ουράνιου τόξου, τα οποία ονομάζονται φασματικά χρώματα. Η δέσμη των έγχρωμων ακτίνων που συνθέτουν το λευκό φως ονομάζεται φάσμα του φωτός. Ο Ισαάκ Νεύτων απέδειξε για πρώτη φορά το 1666 ότι το λευκό χρώμα είναι σύνθετο και περιέχει αυτά τα επτά χρώματα και ότι όλα τα χρώματα συνθέτουν το λευκό φως. Κάθε φασματικό χρώμα έχει διαφορετικό δείκτη διάθλασης και διαδίδεται μέσα σε σώματα και ουσίες με διαφορετικό ρυθμό.
Πηγή: 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.
Χρώματα και φίλτρα
Το λευκό φως αποτελείται από όλα τα χρώματα του ορατού φάσματος. Ωστόσο, μπορεί επίσης να προκύψει από την ανάμειξη τριών μόνο χρωμάτων φωτεινών ακτίνων – κόκκινο, πράσινο και μπλε. Αυτά τα χρώματα ονομάζονται πρωτογενή. Με την ανάμειξη αυτών των τριών πρωτογενών χρωμάτων σε διαφορετικές αναλογίες μπορεί να προκύψει απεριόριστος αριθμός χρωμάτων. Αυτό χρησιμοποιείται στις σύγχρονες οθόνες των ηλεκτρονικών συσκευών, όπως οι υπολογιστές, οι τηλεοράσεις και τα smartphones, στις οποίες δημιουργούνται εκατομμύρια χρώματα, συμπεριλαμβανομένου του λευκού, εκπέμποντας κόκκινο, πράσινο ή μπλε φως σε διαφορετικές εντάσεις.
Όταν το φως προσπίπτει σε ένα συγκεκριμένο σώμα, αντανακλά ορισμένα μήκη κύματος και απορροφά άλλα. Το χρώμα του σώματος εξαρτάται από το ποια μήκη κύματος ανακλώνται. Όταν ένα αντικείμενο απορροφά όλα τα χρώματα του φάσματος του ορατού φωτός χωρίς να ανακλά κανένα, το βλέπουμε ως μαύρο. Στην πραγματικότητα, το μαύρο είναι η απουσία χρώματος.
Είναι επίσης δυνατό να πάρουμε ένα συγκεκριμένο χρώμα αν το λευκό φως διαχωριστεί από τα άλλα. Αυτό γίνεται με τα χρωματικά φίλτρα – διαφανή υλικά κατασκευασμένα σε ένα συγκεκριμένο χρώμα. Αφήνουν να περάσουν μόνο τα φωτεινά κύματα αυτού του χρώματος, απορροφώντας και σταματώντας τα άλλα χρώματα. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τομείς της βιομηχανίας, όπως η φωτογραφία και ο κινηματογράφος.
Και έτσι:
- Το λευκό φως περιέχει όλα τα χρώματα του ορατού φάσματος. Μπορεί επίσης να προκύψει από την επικάλυψη μόνο κόκκινων, πράσινων και μπλε ακτίνων φωτός.
- Υπάρχουν τρία κύρια χρώματα – το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε.
- Τα χρώματα ενός σώματος εξαρτώνται από τα μήκη κύματος του φάσματος που αντανακλούν. Η ανάμειξη δύο φωτεινών ακτίνων με κύρια χρώματα παράγει ένα άλλο χρώμα – ματζέντα, μπλε-πράσινο ή κίτρινο. Καθένα από αυτά μπορεί επίσης να προκύψει με το διαχωρισμό ενός από τα πρωτογενή χρώματα από το λευκό φως.
- Τα φίλτρα φωτός απορροφούν τα περισσότερα χρώματα, αλλά ορισμένα μπορούν να περάσουν και να ανακλαστούν.
