Màu sắc này có quen thuộc với bạn không?

32

…màu xanh lá cây và màu xanh lam tăng màu trong bóng râm một phần, màu đỏ và màu vàng tăng màu ở các phần được chiếu sáng, và màu trắng cũng làm như vậy. Leonardo da Vinci

Những phát biểu của Newton là một giả định quái đản. Và làm thế nào mà màu trong suốt nhất, tinh khiết nhất - màu trắng - lại trở thành hỗn hợp của các tia màu? Johann Wolfgang Goethe

Ánh sáng bao gồm các tia có đủ màu sắc, không chỉ khi chúng ra khỏi lăng kính, mà ngay cả khi nó chưa tới lăng kính, trước khi có hiện tượng khúc xạ. Isaac Newton

Bất kỳ màu nào cũng trở nên đặc hơn khi được làm ướt bằng nước. Tại sao? Chúng ta cần phải suy nghĩ về nó. Mikhail Lomonosov

Thực tế về sự phụ thuộc của chiết suất vào tần số được gọi là sự tán sắc <từ vĩ độ. tán sắc - tán xạ>, vì chính vì nó mà ánh sáng bị lăng kính phân hủy thành quang phổ. Richard Feynman

Nó có quen thuộc với bạn không?

?

màu sắc

Hàng ngày chúng ta sử dụng khái niệm màu sắc mà không thực sự nghĩ đến định nghĩa chính xác của nó. Nhưng ngay khi chúng ta cố gắng thiết lập thước đo của nó, rất có thể chúng ta sẽ gặp phải những khó khăn tương tự như những người tiền nhiệm của chúng ta đã trải qua. Trong một thời gian dài, các nhà khoa học đã né tránh vấn đề này, và ngay khi họ bắt tay vào thực hiện, một loạt lời chỉ trích đã đổ xuống họ. Ví dụ, khi lục lọi các sách tham khảo, chúng ta sẽ tìm thấy những nhận định sau: “màu sắc là đặc tính của vật thể gợi lên một cảm giác thị giác nhất định phù hợp với thành phần quang phổ và cường độ của bức xạ nhìn thấy được phản xạ hoặc phát ra bởi chúng”; “bước sóng của ánh sáng trong chân không… đưa ra thước đo định lượng về những gì được cảm nhận một cách chủ quan như màu sắc của chùm tia đơn sắc.” Nó đã trở nên dễ dàng hơn? Tuy nhiên, bất chấp ấn tượng về sự mơ hồ và thậm chí có phần tùy tiện, có thể lập luận rằng phạm trù màu sắc đã đi vào cả khoa học và thực tiễn một cách vững chắc. Quang phổ nhiều màu là một công cụ phân tích mạnh mẽ để theo dõi quá trình nấu chảy kim loại cũng như nghiên cứu cấu trúc và thành phần của các ngôi sao, một trợ lý không thể thiếu cho các kỹ sư dân dụng, nhà thiết kế và nhà tạo màu. Và sự tương tự quang học làm cơ sở cho việc chọn tên của một trong những đặc tính của các hạt vật chất nhỏ nhất - quark và gluon, đồng thời cung cấp cho chúng “màu sắc”. Vì vậy, khi ngắm cầu vồng hay bình minh, cực quang hay bong bóng xà phòng, hãy nhớ không chỉ những hình ảnh thơ mộng mà còn nhớ đến sự tồn tại của vật lý “đầy màu sắc”.

Câu hỏi và bài toán 1. Cách trả lời M.V. Câu hỏi của Lomonosov được đặt ra trong đoạn văn? 2. Tại sao màu sắc của một số vật liệu lại khác nhau dưới ánh sáng ban ngày và ánh sáng điện? 3. Nếu một chùm ánh sáng trắng hướng vào một lăng kính tam giác đặt trên bàn, không phải theo một góc so với đường chân trời mà theo chiều ngang, thì một số sọc màu quan sát được trên màn hình phía sau lăng kính trong trường hợp đầu tiên có thể biến mất. Cái nào và vì lý do gì?

4. Khi nhiệt độ của một chất tăng lên, cả dải phổ liên tục đều mở rộng và độ dịch chuyển cực đại của nó. Chính xác thì hướng nào: đỏ hay tím? 5. Thấu kính tạo ra ảnh của một hình chữ nhật, nửa trên màu đỏ và nửa dưới màu xanh. Hình chữ nhật nằm vuông góc với trục chính của thấu kính. Tại sao chúng ta không thể tìm được vị trí đặt màn hình sao cho nó đồng thời hiển thị hình ảnh sắc nét của cả hai nửa hình chữ nhật? 6. Nếu bạn nhìn vào quảng cáo phát sáng nhiều màu, chẳng hạn như từ ống xả khí, các chữ màu đỏ dường như luôn nhô ra trước các chữ màu xanh lam hoặc xanh lục. Làm thế nào điều này có thể được giải thích? 7. Tại sao phổ lăng kính thường được sử dụng nhiều hơn để nghiên cứu thành phần của bức xạ sóng ngắn, còn trong trường hợp bức xạ sóng dài thì nên sử dụng phổ nhiễu xạ? 8. Thủy tinh màu được nghiền thành bột có màu trắng hoàn toàn. Làm thế nào để bạn biết màu sắc thực sự của kính là gì? 9. Quang phổ liên tục của bức xạ mặt trời thu được trên trái đất có hơn hai chục vạch tối, thực chất là quang phổ hấp thụ. Làm thế nào chúng ta có thể giải thích điều này? 10. Điều gì xảy ra với quang phổ mặt trời khi nhật thực toàn phần? 11. Giấy nào - xanh, đỏ, đen - có khả năng được chiếu sáng nhiều hơn bởi ánh sáng mặt trời thu được qua gương cầu lõm hoặc thấu kính? 12. Nếu bạn trộn sơn màu xanh lam và màu vàng, bạn sẽ có được sơn màu xanh lá cây. Nhưng nếu một tờ giấy vẽ được chiếu sáng bằng ánh sáng của đèn xanh và vàng thì sẽ có màu trắng (xanh và vàng là hai màu bổ sung). Có sự mâu thuẫn ở đây? 13. Khi quan sát cây dưới ánh sáng của đèn xanh (tùy chọn: qua kính xanh), lá xanh xuất hiện màu đỏ thẫm. Làm thế nào để giải thích điều này? 14. Trên bao bì phim ghi: “Xử lý dưới ánh đèn đỏ”. Sẽ có cướp biển trên bộ phim này?

33

lá cờ nào được hiển thị ở hình bên trái? Và ở bên phải? 15. Trong điều kiện ánh sáng yếu, màu xanh lam đôi khi có thể sáng hơn màu đỏ, nhưng trong điều kiện ánh sáng tốt, sự chênh lệch về độ sáng thường bị đảo ngược. Tại sao độ sáng tương đối của màu đỏ và xanh lam lại thay đổi theo mức độ ánh sáng? 16. Tại sao tín hiệu nguy hiểm được phát ra dưới ánh sáng đỏ, mặc dù mắt nhạy cảm nhất với ánh sáng vàng lục? 17. Tại sao một khu rừng hiện rõ ở phía chân trời hoặc những ngọn núi xa xôi dường như bị bao phủ trong một làn sương mù màu xanh lam?

Kinh nghiệm vi mô

Đổ đầy nước vào một chiếc bình nông, lắp một chiếc gương phẳng vào đó như hình hình và chiếu một chùm ánh sáng mặt trời lên mặt nước. Hình ảnh tươi sáng sẽ xuất hiện trên màn hình E (tường hoặc trần nhà). Nó là gì và nó được hình thành như thế nào?

Thật thú vị rằng…

…một mảnh thủy tinh màu đỏ xuất hiện màu đỏ trong cả ánh sáng phản xạ và ánh sáng truyền qua. Nhưng đối với kim loại màu, những màu này khác nhau - ví dụ, vàng phản chiếu chủ yếu các tia màu đỏ và vàng, nhưng một tấm vàng mờ mỏng truyền ánh sáng xanh lục. …các nhà khoa học thế kỷ 17 không coi màu sắc là một đặc tính khách quan của ánh sáng. Ví dụ, Kepler tin rằng màu sắc là một đặc tính cần được nghiên cứu bởi các triết gia chứ không phải các nhà vật lý. Và chỉ có Descartes, mặc dù không thể giải thích được nguồn gốc của màu sắc, là bị thuyết phục về sự tồn tại của mối liên hệ giữa chúng và các đặc tính khách quan của ánh sáng. …lý thuyết sóng ánh sáng do Huygens tạo ra là một bước tiến lớn - chẳng hạn, nó cung cấp những lời giải thích về các định luật quang học hình học vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Tuy nhiên, thất bại chính của nó là thiếu vắng phạm trù màu sắc, tức là nó là một lý thuyết về ánh sáng không màu, bất chấp khám phá mà Newton đã thực hiện vào thời điểm đó - khám phá ra sự tán sắc của ánh sáng. …một lăng kính, dụng cụ chính trong các thí nghiệm của Newton, được ông mua ở một hiệu thuốc: vào thời đó, việc quan sát quang phổ lăng trụ là một trò tiêu khiển phổ biến. …nhiều người đi trước Newton tin rằng màu sắc có nguồn gốc từ lăng kính. Vì vậy, đối thủ thường xuyên của Newton là Robert Hooke cho rằng một tia sáng mặt trời không thể chứa hết tất cả các màu sắc; điều này thật kỳ lạ, ông nghĩ và khẳng định rằng “không khí của ống thổi đàn organ chứa tất cả các âm sắc”. …Các thí nghiệm của Newton đã đưa ông đến một kết luận đáng buồn: trong các thiết bị phức tạp có số lượng lớn thấu kính và lăng kính, sự phân hủy ánh sáng trắng đi kèm với sự xuất hiện của đường viền màu loang lổ trong ảnh. Hiện tượng này, được gọi là “quang sai màu”, sau đó đã được khắc phục bằng cách kết hợp nhiều lớp thủy tinh với các chỉ số khúc xạ “cân bằng” lẫn nhau, tạo ra thấu kính tiêu sắc và kính ngắm đốm với hình ảnh rõ ràng không có vệt sáng hoặc vệt màu. …Ý tưởng cho rằng màu sắc được xác định bởi tần số dao động trong sóng ánh sáng lần đầu tiên được thể hiện bởi nhà toán học, cơ khí và vật lý học nổi tiếng Leonhard Euler vào năm 1752, với bước sóng tối đa tương ứng với tia đỏ và bước sóng tối thiểu tương ứng với tia tím. … ban đầu Newton chỉ phân biệt được năm màu trong quang phổ mặt trời, nhưng sau đó, cố gắng đạt được sự tương ứng giữa số lượng màu và số âm cơ bản của thang âm nhạc, ông đã thêm vào hai màu nữa. Có lẽ điều này bị ảnh hưởng bởi sự nghiện ma thuật cổ xưa của con số “bảy”, theo đó có bảy hành tinh trên bầu trời, và do đó có bảy ngày trong tuần, trong thuật giả kim có bảy kim loại cơ bản, v.v…. …Goethe, người tự coi mình là một nhà tự nhiên học xuất sắc và một nhà thơ tầm thường, chỉ trích gay gắt Newton, nhận thấy rằng các đặc tính của ánh sáng bộc lộ trong các thí nghiệm của ông là không đúng, vì ánh sáng trong chúng “bị dày vò bởi nhiều loại công cụ tra tấn - vết nứt, lăng kính, thấu kính." Đúng vậy, trong lời chỉ trích này, các nhà vật lý khá nghiêm túc sau này đã nhìn thấy một dự đoán ngây thơ về quan điểm hiện đại về vai trò của thiết bị đo lường. …lý thuyết về tầm nhìn màu sắc - về việc thu được tất cả các màu bằng cách trộn ba màu chính - bắt nguồn từ bài phát biểu năm 1756 của Lomonosov “Lời về nguồn gốc ánh sáng, trình bày một lý thuyết mới về màu sắc…”, tuy nhiên, không được thế giới khoa học chú ý. Nửa thế kỷ sau, lý thuyết này được Jung ủng hộ và các giả định của ông được Helmholtz phát triển chi tiết thành lý thuyết màu sắc ba thành phần vào những năm 1860. …nếu thiếu bất kỳ sắc tố nào trong cơ quan cảm quang của võng mạc, thì người đó không cảm nhận được các tông màu tương ứng, tức là trở nên mù màu một phần. Đây là nhà vật lý người Anh Dalton, người được đặt tên cho chứng khiếm khuyết thị giác này. Và nó đã được phát hiện bởi Dalton không ai khác ngoài Jung. …hiện tượng được đề cập trong đoạn văn đầu tiên và trong điều kiện bài toán 15 được gọi là hiệu ứng Purkine - để vinh danh nhà sinh vật học nổi tiếng người Séc, người đã nghiên cứu nó, người cũng chỉ ra rằng các môi trường khác nhau của mắt có khúc xạ không đồng đều và giải thích sự xuất hiện của một số ảo ảnh thị giác. …phổ quang học của nguyên tử hoặc ion không chỉ là nguồn thông tin phong phú về cấu trúc của nguyên tử, chúng còn chứa thông tin về các đặc tính của hạt nhân nguyên tử, chủ yếu liên quan đến điện tích của nó.

Những gì cần đọc trong «Kvant» về màu sắc

(xuất bản những năm gần đây)

1. “Kính vạn hoa «Kvant» – 2005, Số 5, trang 32; 2008, Số 5, trang 32; 2. “Bí ẩn về “cái bóng từ một tấm kính trong suốt” - 2006, Số 1, tr. 30; 3. “Làm thế nào để nhìn thấy những điều vô hình” – 2006, số 4, tr. 9; 4. “Điều bất ngờ của kính xanh” – 2007, số 5, tr. 10; 5. “Cuộc cách mạng tươi sáng nhất và những người tạo ra nó” - 2008, số 6, tr.2; 6. “Thí nghiệm với đĩa CD” – 2009, số 4, tr. 44; 7. “Trời đỏ, trăng xanh” – 2010, số 1, tr. 39.

Tài liệu do A. Leonovich chuẩn bị