O.5 Widzenie barwne i fizyczne pochodzenie barw w przyrodzie.

O.5 Widzenie barwne i fizyczne pochodzenie barw w przyrodzie.

I. Cel ćwiczenia:

Zapoznanie z teoretycznymi, praktycznymi i fizjologicznymi aspektami odbioru różnych wrażeń barwnych.

II. Wymagania do kolokwium:

1. Widmo fal elektromagnetycznych. Fizyczne pojęcie barwy. Związek między widmem światła i wrażeniem barwnym jakie ono wywołuje.

2. Jakościowe i ilościowe określenie barwy. Składanie barw (addytywne i substraktywne).

Barwy dopełniające. Nasycenie barwy.

3. Procesy widzenia barwnego. Barwoczułość oka. Krzywe widzialności i Krzywe względnej czułości widmowej oka.

4. Fizyczne pochodzenie barw w przyrodzie (związek barw i wrażeń barwnych ze zjawiskami optycznymi takimi jak: pochłanianie światła, załamanie światła na granicy dwóch

ośrodków, odbicie selektywne, rozpraszanie, interferencja dyfrakcja).

5. Podstawowe wielkości fotometryczne. Wielkości energetyczne i świetlne oraz ich jednostki (światłość (Cd), strumień energii (W), kierunkowe natężenie źródła promieniowania (W/sr), strumień świetlny (lm), natężenie oświetlenia (lx)). Krzywa względnej widmowej skuteczności.

III. Literatura zalecana:

[1] D. Holliday, R. Resnick, J. Walker – Podstawy fizyki, t. 5., Wyd. Naukowe PWN, W-wa 2016.

[2] R.P. Feynman, et al. – Feynmana wykłady z fizyki, t. 1. cz. 2., Wyd. Naukowe PWN, W- wa 2019.

[3] A. Zausznica – Nauka o barwie, Wyd. Naukowe PWN, W-wa 2012.

[4] E. Hecht Optyka, Wyd. Naukowe PWN, W-wa 2012.

[5] I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, t. 2., Wyd. Naukowe PWN, W-wa 2019.

2 [7] Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, cz IV Optyka, praca zbiorowa, Oficyna Wydawnicza

Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.

[8] A. Piekara – Elektryczność i promieniowanie, PWN, W-wa 1986.

[9] Encyklopedia Fizyki Wspólczesnej, PWN, W-wa 1983, (str. 515 - 516).

[10] Sz. Szczeniowski – Fizyka doświadczalna, cz. IV - Optyka. PWN, W-wa 1983.

V. Wykonanie ćwiczenia:

Obserwacje zapisywać w tabelkach.

Składanie barw (addytywne).

1. Przy użyciu pryzmatu rozłożyć światło białe pochodzące z oświetlacza. Zapisać nazwy

„kolorów" odpowiadające czystym barwom widmowym.

2. Przy użyciu soczewki skupiającej złożyć różnokolorowe wiązki światła otrzymane w punkcie l. Zaobserwować barwę otrzymanego światła.

3. Sprawdzić, czy światło z oświetlacza po przejściu przez filtr barwny można rozłożyć przy pomocy pryzmatu.

Próbę wykonać dla filtrów:

a. czerwonego b. zielonego c. niebieskiego d. fioletowego e. szarego

4. Używając jako oświetlaczy trzech diod świecących (czerwona, zielona, niebieska) oświetlić nimi biały ekran tak, aby wszystkie wiązki oświetlały wspólne pole. Dobrać tak warunki oświetlenia, aby barwa pola oświetlonego jednocześnie przez trzy diody była jak najbardziej zbliżona do barwy białej.

5. Obserwację z punktu 4 powtórzyć osłabiając światło jednej z diod. Zaobserwować jak wpływa to na barwę pola oświetlonego przez trzy diody.

Barwy dopełniające

6. Składać parami światła dwu z trzech wiązek użytych w punkcie 4 (np. czerwoną i zieloną) i oświetlać nimi wspólne pole na białym ekranie. Trzecią diodą (w tym przykładzie niebieską) oświetlać pole sąsiednie. Zapisać barwy obu pól. Powtórzyć obserwacje dla pozostałych par diod.

Nasycenie barw.

7. Używając jednej z diod barwnych osłabiać stopniowo jej światło. Obserwować jaki ma to wpływ na barwę i kolor oświetlanego ekranu.

8. Biały ekran oświetlić równocześnie światłem jednej z diod i dodatkowo światłem białym. Obserwować wpływ, jaki ma dodanie światła białego na barwę i kolor oświetlonego ekranu.

Pochodzenie barw w przyrodzie.

9. Zaobserwować kolor cienkiej blaszki złotej oraz świeżego liścia w świetle

przechodzącym oraz w świetle odbitym. Zaobserwować jaka jest różnica w kolorach w obu przypadkach.

10. Obserwacje z punktu 1 powtórzyć dla wyschniętej plamy niebieskiego atramentu.

11. Obserwować bańkę mydlaną patrząc na nią pod różnymi kątami. Zanotować sekwencję obserwowanych pod różnymi kątami barw. Porównać z barwami z punktu 1.

12. Planszę z różnokolorowymi karteczkami papieru obserwować w świetle o różnych barwach: czerwonym, zielonym niebieskim i na końcu białym. Zanotować barwy poszczególnych pól.

Barwa a skład widmowy światła.

13. Używając oświetlacza oświetlamy biały ekran poprzez dwa żółte filtry a następnie przy użyciu pryzmatu obserwujemy skład widmowy obu wiązek światła.

Obserwacja wzajemnego wpływu przestrzennego wrażeń barwnych.

14. Obserwować barwę jednakowo zabarwionych karteczek papieru umieszczonych na różnych tłach. Te same obserwacje wykonać dla barw niekolorowych (szary, biały, czarny).

Widzenie dzienne i zmrokowe.

15. Dwie różnokolorowe kartki papieru obserwować przy słabym oświetleniu

(w półmroku). Te same kartki przenieść do światła dziennego i porównać wrażenia barwne - zmrokowe i dzienne - dla barw i jasności obu kartek.

4

WIDZENIE BARWNE I POCHODZENIE BARW W PRZYRODZIE

L.p. Czynność wykonywana Obserwacje Wyjaśnienia teoretyczne

Składanie barw

1 Rozkładanie światła białego pochodzącego z oświetlacza przy użyciu pryzmatu.

2 Składanie „różnokolorowych” wiązek światła otrzymanych w punkcie 1 przy użyciu soczewki skupiającej.

3 Próba rozkładu światła otrzymanego przy użyciu kolorowych filtrów za pomocą pryzmatu. Próba wykonana dla filtrów:

 czerwonego

 zielonego

 liliowo-różowego

 szarego

4 Oświetlanie białego ekranu światłem pochodzącym z trzech diod świecących w kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim. Dobrać tak wkład trzech składowych barw, aby pole oświetlone przez wszystkie trzy diody było białe.

5 Obserwacje pola oświetlonego przez trzy diody przeprowadzić w warunkach gdy wkład trzech barw nie jest

jednakowy.

Barwy dopełniające

6 Oświetlanie pola na białym ekranie światłem pochodzącym z dwu kolorowych diod. Światłem z trzeciej diody oświetlamy pole sąsiednie.

Nasycenie barw

7 Oświetlanie białego ekranu światłem pochodzącym z jednej barwnej diody oraz światłem białym („rozbielanie barwy”

Natężenie barwy

8 Oświetlanie białego ekranu światłem pochodzącym z jednej barwnej diody oraz stopniowe osłabianie natężenia jej światła.

6

Pochodzenie barw w przyrodzie

9 Obserwacja koloru cienkiej blaszki złotej oraz świeżego liścia w świetle przechodzącym oraz odbitym.

10 Obserwacja koloru wyschniętej plamy niebieskiego atramentu w świetle przechodzącym oraz odbitym.

11 Obserwacja zabarwienia bańki mydlanej (patrzymy na nią pod różnymi kątami).

12.Obserwacja kolorowych papierów (plansza nr 1)oświetlonych światłem o różnych barwach. UWAGA! Proszę użyć filtrów

w świetle czerwonym obserwacje wyjaśnienia

1 2 3

4 5 6

7 8 9

w świetle zielonym obserwacje wyjaśnienia

1 2 3

4 5 6

7 8 9

8

w swietle niebieskim obserwacje wyjaśnienia

1 2 3

4 5 6

7 8 9

w swietle białym obserwacje wyjaśnienia

1 2 3

4 5 6

7 8 9

Barwa filtra a skład widmowy światła przechodzącego przez ten filtr

13 Używając oświetlacza

mikroskopowego oświetlamy biały ekran poprzez dwa filtry żółte.

Obserwujemy barwy światła przepuszczanego przez te filtry a następnie skład widmowy obu wiązek.

Obserwacja wzajemnego wpływu przestrzennego wrażeń barwnych

14 Obserwacja jednakowo zabarwionych kartek papieru umieszczonych na różnych tłach. Obserwacji dokonujemy w świetle białym.

Widzenie dzienne i zmrokowe

15 Obserwacja dwu kartek papieru o różnych barwach

- przy słabym oświetlaniu - w świetle dziennym (dobrze