Экспериментальное задание 35.2, страница 157 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Домашнее экспериментальное задание 35.2

Наблюдение явления получения белого света при сложении семи цветов сплошного спектра

Оборудование: белая бумага, картон, клей, ножницы, прочная нить, цветные карандаши.

Изготовьте картонный диск, раскрашенный в семь цветов сплошного спектра. Приведите диск в быстрое вращение и наблюдайте эффект изменения цвета диска. Объясните результат опыта.

1. Вырежите из белой бумаги круг. Разделите его радиусами от центра на семь примерно равных частей. Закрасьте каждую часть одним из семи цветов спектра — красным, оранжевым, жёлтым, зелёным, голубым, синим, фиолетовым.

2. Наклейте раскрашенный диск на картон и обрежьте картон по краю диска. Сделайте в диске два отверстия на небольшом расстоянии от центра (как в пуговице). Проденьте нить через отверстия и свяжите её концы. Наденьте концы петель нити с двух сторон от диска на большие пальцы рук (рис. 35.10).

Рис. 35.10

3. Сделайте несколько оборотов диска при слабо натянутых нитях, затем периодическими растягиваниями нити приведите диск в быстрое вращение. Пронаблюдайте, как меняется цвет диска (рис. 35.11).

Рис. 35.11

Изготовьте картонный диск, раскрашенный в семь цветов сплошного спектра. Приведите диск в быстрое вращение и наблюдайте эффект изменения цвета диска. Объясните результат опыта.

Решение:

Этот эксперимент, известный как диск Ньютона, наглядно демонстрирует явление сложения цветов и объясняет природу белого света. Наблюдаемый результат можно объяснить на основе двух физических и физиологических принципов: аддитивного смешения цветов и инерционности зрительного восприятия.

1. Аддитивное смешение цветов. Белый свет, который мы видим, например, от Солнца, не является простым, а составным. Он представляет собой смесь электромагнитных волн разной длины, каждая из которых воспринимается нашим глазом как определенный цвет. В 1666 году Исаак Ньютон с помощью стеклянной призмы разложил пучок белого света на цветную полосу, которую назвал спектром. Спектр состоит из плавно переходящих друг в друга цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Данный опыт с диском является обратным эксперименту Ньютона: он показывает, что при смешении всех цветов спектра мы можем снова получить белый цвет.

2. Инерционность зрительного восприятия (персистенция зрения). Человеческий глаз и мозг обладают свойством сохранять зрительный образ в течение короткого промежутка времени (примерно 0,1 секунды) после того, как сам объект перестал воздействовать на сетчатку глаза. Это означает, что если перед нашими глазами очень быстро сменяются картинки, мозг не успевает их разделить и воспринимает их как одно слитное изображение или плавное движение.

Когда диск, разделенный на семь цветных секторов, приводится в быстрое вращение, каждый цветной сектор поочередно отражает свет в наш глаз. Из-за высокой скорости вращения время, в течение которого мы видим один цвет, становится меньше, чем время инерционности зрения. В результате этого образ одного цветного сектора на сетчатке еще не успевает исчезнуть, как на него накладывается образ следующего цвета, затем следующего, и так далее.

Мозг, получая такую быструю последовательность цветовых сигналов, интегрирует (суммирует) их. Происходит оптическое смешение всех семи цветов спектра. Поскольку сумма всех спектральных цветов воспринимается как белый цвет, вращающийся пестрый диск кажется нам однородным, белым или светло-серым. Неидеальный белый (чаще сероватый) цвет в реальном опыте объясняется тем, что карандаши или краски не являются источниками чистого монохроматического света и их пропорции на диске могут быть не совсем точными.

Таким образом, опыт с диском Ньютона доказывает, что белый свет является сложным и состоит из совокупности всех цветов видимого спектра.

Ответ: При быстром вращении диска, раскрашенного в цвета спектра, отдельные цвета сливаются для наблюдателя в один из-за свойства инерционности зрения. Мозг не успевает раздельно воспринимать быстро сменяющиеся цвета и суммирует их. Так как смешение всех цветов видимого спектра дает белый цвет, вращающийся диск кажется белым или сероватым.