ЦВЕТ И СПЕКТР (подготовительная группа)

ЦВЕТ И СПЕКТР

Цветовое зрение человека позволяет нам различать как большие, так и тонкие различия между объектами схожего цвета. Представьте себе лес с множеством зелени. Но объекты с похожими цветами не обязательно должны быть одинаковыми, как показывают нефрит и водоросли, найденные на некоторых пляжах Тихоокеанского побережья. Исследователи, химики, криминалисты и многие другие исследователи изучают и сравнивают предметы и узнают об их составе, разбивая свет на его составные цвета. Этот метод называется спектроскопией (произносится как спек-ТРА-сках-пи). Большинство людей знакомо с естественным представлением спектра (множественное число: спектры) Солнца: мы называем это радугой.

На этом уроке студенты изучат спектры трех источников света, которые имеют очень похожие цвета. Но эти источники генерируют свой свет с помощью трех различных механизмов: электроны меняют уровни в отдельных атомах, электроны меняют уровни в массивном твердом теле и массивное твердое тело, нагретое до накала (проходящими через него электронами), свет которого затем фильтруется. Генерация света более подробно обсуждается ниже в Приложении 1 «Основные принципы».

Изучение спектров, будь то источники, излучающие свет, или объекты, отражающие свет, - очень мощный метод. Он используется для изучения композиций, а иногда и текстур объектов, даже когда они изучаются на астрономических расстояниях.

ЗАДАЧА: Продемонстрировать, что похожие по внешнему виду огни могут заметно отличаться, предполагая, что излучаемый свет генерируется по-разному.

Для этой демонстрации рекомендуются три разных источника оранжевого света. Все это можно купить в универмагах или магазинах электроники.

(1) Небольшой неоновый светильник в коридоре (иногда его называют направляющим светом). Они работают от стандартных электрических розеток и их можно найти во многих дисконтных универмагах по цене менее 5 долларов. Если возможно, снимите диффузор, упакованный вокруг неоновой лампы (диффузор поглощает много и без того слабого света, излучаемого лампочкой).

(2) Оранжевый праздничный свет, встроенный в стандартный электрический ночник. Оба доступны во многих дисконтных универмагах по цене менее 10 долларов. Рассеиватель / плафон, который обычно идет в комплекте с ночником, использоваться не будет.

(3) Желтый светоизлучающий диод (LED), токоограничивающий резистор и подходящий источник питания низкого напряжения (батарея и держатель или подключаемый трансформатор). Припаяйте последовательно светодиод и резистор и подсоедините провода к источнику питания. Работник магазина электроники поможет вам подобрать нужные запчасти. Стоимость должна быть меньше примерно 10 долларов, в зависимости от приобретаемых деталей.

(4) Дифракционные решетки пропускающего типа. Они относительно недороги и могут быть куплены установленными на 35-миллиметровых скользящих рамах. Источники для решеток включают:

Выбирайте решетку с 750 - 1000 штрихов / мм; меньшее количество г / мм будет работать, но цвета не будут так хорошо разделены, и различия между источниками света будет труднее различить.

В качестве альтернативы вы можете приобрести лист материала для дифракционной решетки и крепления для слайдов в магазине фотокамер или в Интернете, чтобы вырезать и закрепить материал самостоятельно.

Убедитесь, что вы покупаете одинарную линейную решетку. Некоторые источники предлагают двумерные решетки, которые генерируют спектры в виде перекрестного рисунка или звездообразования; это окажется довольно запутанным для пользователей. Навесные решетки стоят примерно от 0,40 до 4,25 долларов каждая, в зависимости от качества и типа монтажа. Стоимость подходящей установки должна быть меньше примерно 40 долларов в сумме.

Источники света следует монтировать вместе так, чтобы они были ориентированы по вертикальной линии. Это позволяет упростить прямое сравнение их спектров. Замаскируйте неоновый свет и праздничный свет черной изолентой или закрепите их за черным картоном, деревом или пенопластом с соответствующими отверстиями, вырезанными в нем, чтобы видимые части ярких излучающих областей соответствовали таковым у меньшего светодиода по размеру и форме.

Установите доску источника света как можно дальше от первого ряда учеников.

Обсудите со студентами их предположения о свете и цвете и их происхождении. Поговорите об огнях в классе, светофорах, уличных фонарях, вывесках магазинов, праздничных огнях, кострах и свечах. Обсудите цвета, выделяемое тепло и источники света.

Теперь затемните комнату и исследуйте все три источника света одновременно. Начните с сравнения оранжевых огней на глаз, без использования дифракционной решетки. Ученики должны отметить любые различия в цветах трех источников.