Простейшие опыты по оптике с цветом для школьников

Размещено на http://www.allbest.ru/

НИУ «Белгородский государственный университет»

Простейшие опыты по оптике с цветом для школьников

Голочалова А.В.

Человеческий глаз - удивительный оптический механизм. Именно с помощью этого механизма мы можем получать до 80 % процентов информации об окружающим нас мире, различать цвета, видеть в сумерках. Все это возможно благодаря видимому излучению [1].

Видимым излучениям называются электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом. Их длина составляет от 380 нм. (фиолетовый свет) до 780 нм. (для красного). Проще говоря это обычный свет. В природе света в полной мере проявляется карпускулярно-волновой дуализм. В одних случаях свет ведет себя как электромагнитная волна, а в других как частица (фотон) [3].

Источниками видимого излучения являются: Солнце, электрические и люминесцентные лампы, лазеры. Так же видимый свет обладает обширными свойствами: делает видимыми окружающие предметы, преломляется, отражается, разлагается в спектр, вызывает фотосинтез и фотоэффект.

Применение видимого спектра излучения в медицине очень велико: геометрическая оптика (очки, лупа, монокль и другое); медицинское оборудование и приборы (ларингоскопы, офтальмоскопы, фиброскопы, рефрактометры, фотоколориметры, диоптриметры); эндоскопия; лазерная терапия [6]. видимый излучение медицина глаз

Проведем простой опыт, который поясняет какой цвет из видимого спектрального излучения легче всего воспринимается глазом человека. Мы попросили троих человек надеть обычные солнцезащитные очки с разными светофильтрами: красным (длина волны 680 нм), зеленым (530 нм.) и синим (450 нм.). Испытуемые в течение 20 минут читали различные тексты, рассматривали удаленные предметы. В итоге опыт показал, что наш глаз воспринимает лучше всего зеленый светофильтр. Испытуемый, который носил очки с зеленым светофильтром не почувствовал никого дискомфорта, так как испытуемые с красным и фиолетовым светофильтрами чувствовали дискомфорт, усталость глаз.

Рассмотрим строения глаза с точки зрения световосприятия.

Рис. 1. Глаз как оптическая система [4]

На рисунке 1 показано строение глаза как оптической системы. Подробно рассмотрим где расположены колбочки и полочки, механизмы, отвечающие за цветовосприятия.

Рис 2. Расположение полочек и колбочек на сетчатке глаза [4]

Человеческий глаз воспринимает видимый свет с помощью комбинации колбочек и палочек. Свет, который попадает в глаз, фокусируется оптической системой на слой светочувствительных клеток сетчатке - палочек и колбочек. Палочки (примерно 125 млн.) располагаются по всей поверхности сетчатки. Они отвечают за черно-белое или сумеречное зрение. Колбочек намного меньше (около 6.5 млн.), они сконцентрированы в центре сетчатки и отвечают за цветное зрение при достаточно хорошем освещении [7].

Существует три типа колбочек, чувствительных к свету с разной длиной волны. Упрощенно можно сказать, что первый тип воспринимает световые волны с длиной от 400 до 500 нм (условно "синюю" составляющую цвета), второй - от 500 до 600 нм (условно "зеленую" составляющую) и третий - от 600 до 700 нм (условно "красную" составляющую). В зависимости от того, световые волны какой длины и интенсивности присутствуют в спектре света, те или иные группы колбочек возбуждаются сильнее или слабее. Рецепторы передают сигналы мозгу, а мозг интерпретирует эти сигналы как видение цвета. Исходя из этой особенности строения человеческого глаза можно сделать вывод, что цвет трехмерен по самой природе цветового ощущения [8].

Человеческий глаз наиболее восприимчив к зеленому свету, наименее- к синему. Наибольшие световое ощущение вызывает монохроматическое желтозеленое излучение с длиной волны 555 нм. Это и объясняет ощущение испытуемых при прохождении опыта [2].

Чем же все же полезны очки с зелеными светофилтрами. Зеленые стекла не затемняют пейзаж и подчеркивают цвета. Особенно они рекомендуются пожилым людям и страдающим глаукомой. Зеленый цвет расслабляет нервную систему, вызывает ощущение комфорта.

Рассмотрим физическое воздействия света. Многочисленные эксперименты психологов и физиологов подтверждают способность цвета влиять на физическое состояние человека. Доктор Подольский описывал зрительное восприятие цвета человеком следующим образом.

Голубой цвет - обладает антисептическим эффектом. На него полезно смотреть при нагноениях и воспалениях. Чувствительному индивиду голубой оттенок помогает лучше, чем зеленый. Но «передозировка» этого цвета вызывает некоторую угнетенность и усталость.

Зеленый цвет - гипнотический и болеутоляющий. Он положительно воздействует на нервную систему, снимает раздражительность, усталость и бессонницу, а также поднимает тонус и понижает давление крови.

Желтый цвет - стимулирует мозг, поэтому помогает при умственной недостаточности.

Оранжевый цвет - оказывает возбуждающее действие и ускоряет пульс, не поднимая при этом кровяное давление. Он улучшает настроение, поднимает жизненный тонус, но со временем может утомить.

Фиолетовый цвет - воздействует на легкие, кровеносные сосуды, сердце и увеличивает выносливость тканей организма.

Красный цвет - оказывает согревающее действие. Он стимулирует деятельность мозга, устраняет меланхолию, но в больших дозах раздражает[5].

Для наглядного примера можно провести некоторые опыты.

Например, как воздействует яркий свет на глаза человека. Что произойдет, когда мы переводим взгляд с очень яркого предмета (источника) на текст. Ответ очевидно прост. Буквы нашего текста будут мигать, прочитать текст будет практически невозможно. Или что ощущает человек, долго находясь в темном помещении. Как правило наше зрение привыкает к темноте, и когда мы выходим на свет, то он будет нас ослеплять.

На основе всех фактов можно сделать вывод, что глаз-это сложная оптическая система со сложнейшим устройством. Информация, которую мы получаем с помощью глаз, бесценна.

Список литературы

1. http://www.forwardprint.ru/useful/the-human-vision.php

2. http://sci-article.ru/stat.php?i=fizicheskaya_priroda_cveta

3. http://fern-flower.ru/articles/osobennosti_vospriyatiya_cheloveka_zrenie

4. https://yandex.ru/images/search

5. http://fb.ru/article/177637/vospriyatie-tsveta-chelovekom-vliyanie-tsvetana-cheloveka

6. http://www.docme.ru/doc/502997/vidimoe-izluchenie

7. О. А. Антонова, Возрастная анатомия и физиология, Изд.: Высшее образование, 2006 г.

8. А.Н. Ремизов, Медицинская и биологическая физика : учеб. для вузов / -6-е изд., стереотип. -М. : Дрофа, 2005.

Размещено на Allbest.ru