Наръчник по физика. Отражение на светлината. Защо виждаме предмети

Защо жълтата снимка отгоре всъщност не е жълта? Някой да каже какво по дяволите? Все още имам всичко наред с очите си и мониторът изглежда работи.

Работата е там, че същият монитор, от който гледате всичко, не възпроизвежда жълтов общи линии. Всъщност той може да показва само червено-синьо-зелено.

Когато вземете узрял лимон у дома, виждате, че той наистина е жълт.

Но същият лимон на монитор или телевизионен екран първоначално ще бъде фалшив цвят. Оказва се, че да измамиш мозъка си е доста лесно.

И това жълто се получава от кръстосването на червено и зелено, а от естествено жълто няма нищо.

Има ли наистина цвят

Освен това всички цветове, дори в реални условия, когато ги гледате на живо, а не през екрана, могат да се променят, да променят своята наситеност, нюанси.

Някои хора може да сметнат това за невероятно, но главната причинатова е този цвят двсъщност не съществува.

Повечето подобни твърдения са озадачаващи. Как така, виждам книгата и прекрасно разбирам, че е червена, а не синя или зелена.

Друг човек обаче може да види същата книга по съвсем различен начин, например, че е блатиста, а не яркочервена.

Такива хора страдат от протанопия.

Това е определен вид цветна слепота, при която е невъзможно да се разграничат правилно червените нюанси.

Оказва се, че ако различни хоравижте един и същи цвят по различни начини, смисълът изобщо не е в оцветяването на предметите. Тя не се променя. Всичко опира до това как го възприемаме.

Как виждат животните и насекомите

И ако сред хората такова „погрешно“ възприятие на цвета е отклонение, тогава животните и насекомите първоначално виждат по различен начин.

Ето един пример за това как обикновен човек вижда цветни пъпки.

В същото време пчелите го виждат така.

За тях цветът не е важен, за тях най-важното е да различават видовете цветове.

Следователно всеки вид цвете за тях е някакво различно място за кацане.

Светлината е вълна

Важно е да разберете от самото начало, че всяка светлина е вълна. Тоест светлината има същата природа като радиовълните или дори микровълните, които се използват за готвене.

Разликата между тях и светлината е, че очите ни могат да видят само определена част от спектъра на електрическите вълни. Нарича се видимата част.

Тази част започва от лилаво и завършва с червено. След червеното идва инфрачервената светлина. Видимият спектър е ултравиолетов.

Ние също не го виждаме, но можем да усетим присъствието му, когато се печем на слънце.

Всички сме свикнали слънчева светлинасъдържа вълни от всички честоти, както видими за човешкото око, така и не.

Тази функция е открита за първи път от Исак Нютон, когато той иска буквално да раздели един лъч светлина. Експериментът му може да се повтори у дома.

За това ще ви трябва:

прозрачна чиния, с две залепени ленти черна лента и тясна междина между тях

За да проведете експеримента, включете фенерчето, прекарайте лъча през тесен прорез на чинията. След това преминава през призмата и пада вече в разгънато състояние под формата на дъга на задната стена.

Как да видим цвета, ако са само вълни?

Всъщност ние не виждаме вълни, ние виждаме тяхното отражение от предметите.

Например вземете бяла топка. За всеки човек той е бял, защото от него се отразяват вълни от всички честоти наведнъж.

Ако вземете цветен обект и го осветите, тогава тук ще се отрази само част от спектъра. Кое? Само този, който подхожда на цвета му.

Затова запомнете – вие не виждате цвета на обекта, а вълна с определена дължина, която се отразява от него.

Защо го виждате, ако светите условно бяло? Защото бялата слънчева светлина първоначално съдържа всички цветове вече в себе си.

Как да направите обект безцветен

И какво ще се случи, ако осветите червен предмет с циан или жълт върху син предмет? Тоест, известно е, че свети с тази вълна, която няма да се отрази от обекта. И няма да е абсолютно нищо.

1 от 2

Тоест нищо няма да се отрази и обектът или ще остане безцветен, или дори ще почернее.

Такъв експеримент може лесно да се проведе у дома. Ще ви трябва желе и лазер. Купете любимите на всички гумени мечета и лазерна показалка. Желателно е цветовете на вашите мечета да са доста различни.

Ако осветите зелена стрелка върху зелена мечка, тогава всичко върви добре заедно и се отразява.

Жълтото е доста близко до зеленото, така че и тук всичко ще свети добре.

Оранжевото ще бъде малко по-лошо, въпреки че има компонент на жълто.

Но червеното почти ще загуби оригиналния си цвят.

Това говори от факта, че повечето отзелената вълна се абсорбира от обекта. В резултат на това той губи своя „роден“ цвят.

Човешки очи и цвят

Разбрахме вълните, остава да се справим с човешкото тяло. Ние виждаме цвят, защото имаме три вида рецептори в очите си, които възприемат:

дълго

среден

къси вълни

Тъй като идват с доста голямо припокриване, когато се кръстосат, получаваме всички цветови опции. Да предположим, че виждаме син обект. Съответно тук работи един рецептор.

И ако покажем зелен обект, тогава друг ще работи.

Ако цветът е син, тогава работят две наведнъж. Защото синьото е и синьо, и зелено едновременно.

Важно е да се разбере, че повечето цветове се намират точно в пресечната точка на зоните на действие на различни рецептори.

В резултат на това получаваме система, състояща се от три елемента:

обекта, който виждаме

човек

светлина, която се отразява от обект и влиза в очите на човека

Ако проблемът е от страна на човека, тогава това се нарича цветна слепота.

Когато проблемът е от страна на артикула, това означава, че е в материалите или в грешките, допуснати при изработката му.

Но има един интересен въпрос и ако всичко е наред и с човека, и с обекта, може ли да има проблем от страна на света? Да може би.

Нека се занимаваме с това по-подробно.

Как обектите променят цвета си?

Както бе споменато по-горе, човек има само три цветни рецептора.

Ако вземем такъв източник на светлина, който ще се състои само от тесни лъчи от спектъра - червено, зелено и синьо, тогава при осветяване бял балонще остане бяло.

Може би ще има лек нюанс. Но какво да кажем за останалите цветя?

И те просто ще бъдат много изкривени. И колкото по-тясна е частта от спектъра, толкова по-силни ще бъдат промените.

Изглежда, защо някой ще създава специално източник на светлина, който ще изобрази цветовете лошо? Всичко опира до парите.

Енергоспестяващите крушки са изобретени и използвани отдавна. И често са с изключително разкъсан спектър.

За експеримент можете да поставите всяка лампа пред малка бяла повърхност и да погледнете отражението от нея през компактдиск. Ако източникът на светлина е добър, тогава ще видите плавни пълни градиенти.

Но когато имате евтина крушка пред вас, спектърът ще бъде накъсан и ще различите ясно отблясъците.

По такъв лесен начин можете да проверите качеството на електрическите крушки и техните декларирани характеристики с реални.

Основният извод от всичко по-горе е, че качеството на светлината влияе преди всичко върху качеството на цвета.

Ако частта от вълната, отговорна за жълтото, липсва или провисва в светлинния поток, тогава, съответно, жълтите обекти ще изглеждат неестествени.

Както вече споменахме, слънчевата светлина съдържа честотите на всички вълни и може да показва всички нюанси. Изкуствената светлина може да има разкъсан спектър.

Защо хората създават такива "лоши" крушки или лампи? Отговорът е много прост - те са ярки!

По-точно, колкото повече цветове може да покаже един източник на светлина, толкова по-слаб е той в сравнение със същия за същата консумация на енергия.

Ако говорим за някакъв нощен паркинг или магистрала, тогава за вас наистина е важно на първо място да има светлина. И не се интересувате особено от факта, че колата ще бъде с малко неестествен цвят.

В същото време у дома е приятно да видите разнообразие от цветове, както в хола, така и в кухнята.

В художествени галерии, изложби, музеи, където произведенията струват хиляди и десетки хиляди долари, правилното възпроизвеждане на цветовете е много важно. Тук се харчат много пари за висококачествено осветление.

В някои случаи това помага бързо да продадете определени картини.

Затова експертите излязоха с разширена версия от 6 допълнителни цвята. Но те също решават проблема само частично.

Много е важно да се разбере, че този индекс е един вид среден резултат за всички цветове едновременно. Да приемем, че имате източник на светлина, който изобразява всичките 14 цвята еднакво и има CRI от 80%.

Това не се случва в живота, но да приемем, че това е идеален вариант.

Има обаче втори източник, който показва цветовете неравномерно. И неговият индекс също е 80%. И това въпреки факта, че червеното в представянето му е просто ужасно.

Какво да правим в такива ситуации? Ако сте фотограф или видеооператор, опитайте се да не снимате на места, където има евтино осветление. Е, или понеда се избегне големи плановес този вид стрелба.

Ако снимате у дома, използвайте повече естествен източникосветление и купувайте само скъпи крушки.

За висококачествени тела CRI трябва да се стреми към 92-95%. Точно това ниво дава минимално количествовъзможни грешки.

Екология на живота: Фиксирайте погледа си върху ред от текст и не движете очите си. В същото време се опитайте да превключите вниманието си към реда по-долу. След това още един. И по-нататък. След половин минута ще почувствате, че очите ви сякаш са се замъглили: ясно се виждат само няколко думи, върху които е фокусиран погледът ви, а всичко останало е замъглено. Всъщност така виждаме света. Е винаги. И в същото време си мислим, че виждаме всичко кристално ясно.

Фиксирайте погледа си върху реда с текст и не движете очите си. В същото време се опитайте да превключите вниманието си към реда по-долу. След това още един. И по-нататък. След половин минута ще почувствате, че очите ви сякаш са се замъглили: ясно се виждат само няколко думи, върху които е фокусиран погледът ви, а всичко останало е замъглено. Всъщност така виждаме света. Е винаги. И в същото време си мислим, че виждаме всичко кристално ясно.

Имаме малка, малка точка на ретината, където чувствителни клетки- пръчки и конуси - достатъчно, за да видите всичко нормално. Тази точка се нарича "централна фовеа". Фовеята осигурява зрителен ъгъл от около три градуса - на практика това съответства на размера на нокътя палецна протегната ръка.

На останалата повърхност на ретината има много по-малко чувствителни клетки - достатъчно, за да различат неясните очертания на обектите, но не повече. В ретината има дупка, която не вижда абсолютно нищо - "сляпото петно", точката, където нервът се свързва с окото. Не го забелязвате, разбира се. Ако това не е достатъчно, тогава нека ви напомня, че вие също мигате, тоест изключвайте зрението си на всеки няколко секунди. На което и вие не обръщате внимание. Въпреки че сега плащате. И те притеснява.

Как изобщо виждаме нещо? Отговорът изглежда очевиден: движим очите си много бързо, средно три до четири пъти в секунда. Тези резки синхронни движения на очите се наричат "сакади". Между другото, ние също обикновено не ги забелязваме, което е добре: както може би се досещате, зрението не работи по време на сакада. Но с помощта на сакадите ние постоянно променяме картината във фовеята - и в резултат покриваме цялото зрително поле.

Мир през сламка

Но ако се замислите, това обяснение не е добро. Вземете сламка за коктейл в юмрука си, доближете я до окото си и се опитайте да гледате такъв филм – нямам предвид да излезете на разходка. Как е нормално да виждаш? Това е вашият изглед от три градуса. Движете сламката колкото искате - нормалното зрение няма да работи.

Като цяло въпросът не е тривиален. Как виждаме всичко, ако не виждаме нищо? Вариантите са няколко. Първо: все още не виждаме нищо - просто имаме чувството, че виждаме всичко. За да проверим дали това впечатление е подвеждащо, изместваме очите си така, че фовеята да е насочена точно към точката, която изследваме.

И ние си мислим: добре, все още се вижда! И отляво (ципа на очите вляво), и вдясно (ципа на очите вдясно). Това е като с хладилник: въз основа на нашите собствени чувстватогава светлината винаги свети.

Вторият вариант: виждаме не образ, идващ от ретината, а съвсем различен - този, който мозъкът изгражда за нас. Тоест мозъкът пълзи напред-назад като сламка, усърдно съставя една-единствена картина от това - и сега вече го възприемаме като заобикалящата реалност. С други думи, ние виждаме не с очите си, а с кората на главния мозък.

И двата варианта са съгласни в едно: единствения начинза да видите нещо - преместете очите си. Но има един проблем. Експериментите показват, че различаваме обекти с феноменална скорост - по-бързо, отколкото имат време да реагират. окуломоторни мускули. И ние самите не разбираме това. Струва ни се, че вече сме изместили очите си и сме видели обекта ясно - въпреки че всъщност ние само ще направим това. Оказва се, че мозъкът не просто анализира картината, получена с помощта на зрението - той също така я предсказва.

Непоносимо тъмни ивици

Германските психолози Арвид Хервиг и Вернер Шнайдер проведоха експеримент: те фиксираха главите им върху доброволци и записаха движенията на очите им със специални камери. Субектите се взираха в празния център на екрана. Отстрани - в страничното зрително поле - на екрана се изобрази раиран кръг, към който доброволците веднага обърнаха поглед.

Тук психолозите направиха хитър трик. По време на сакада зрението не работи - човек ослепява за няколко милисекунди. Камерите уловиха, че обектът започна да движи очите си към кръга и в този момент компютърът замени раирания кръг с друг, който се различаваше от първия брой ивици. Участниците в експеримента не са забелязали промяната.

Оказа се следното: периферно зрениена доброволците беше показан кръг с три ивици, а във фокусирана или централна лента, например, имаше четири.

По този начин доброволците бяха обучени да свързват неясно (странично) изображение на една фигура с ясно (централно) изображение на друга фигура. Операцията е повторена 240 пъти в рамките на половин час.

След тренировката започна изпитът. Главата и погледът отново бяха фиксирани и в страничното зрително поле отново беше нарисуван раиран кръг. Но сега, щом доброволецът започна да движи очите си, кръгът изчезна. Секунда по-късно на екрана се появи нов кръг с произволен брой ивици.

Участниците в експеримента бяха помолени да използват клавишите, за да регулират броя на ивиците, така че да получат фигурата, която току-що са видели с периферното зрение.

Доброволците от контролната група, на които бяха показани същите фигури в странично и централно зрение на етапа на обучение, определиха доста точно „степента на ивици“. Но тези, които са били научени на грешна асоциация, са виждали фигурата по различен начин. Ако по време на обучението броят на ивиците беше увеличен, тогава на етапа на изпита субектите разпознаха кръговете с три ивици като четири ивици. Ако го намалят, тогава кръговете им се струваха двулентови.

Илюзията на зрението и илюзията на света

Какво означава това? Нашите мозъци, оказва се, непрекъснато се учат да асоциират външен видобект в периферното зрение с това как изглежда този обект, когато го гледаме. И допълнително използва тези асоциации за прогнози. Това обяснява феномена на нашата визуално възприемане: Ние разпознаваме обекти дори преди, строго погледнато, да ги видим, защото нашият мозък анализира размазана картина и запомня, въз основа на предишен опит, как изглежда тази картина след фокусиране. Прави го толкова бързо, че оставаме с впечатлението ясна визия. Това чувство е илюзия.

Също така е изненадващо колко ефективно мозъкът се научава да прави такива прогнози: само половин час несъответстващи картини в страничното и централното зрение бяха достатъчни, за да могат доброволците да започнат да виждат неправилно. Имайки предвид, че в истинския животдвижим очите си стотици хиляди пъти на ден, представете си терабайтите видео от ретината, които мозъкът изравнява всеки път, когато вървите по улицата или гледате филм.

Не става въпрос дори за зрението като такова - то е просто най-ярката илюстрация на това как възприемаме света.

Струва ни се, че седим в прозрачен скафандър и всмукваме заобикалящата ни реалност. Всъщност ние изобщо не взаимодействаме директно с нея. Това, което ни изглежда като отпечатък от света около нас, всъщност е изградено от мозъка виртуална реалност, който се издава на съзнание по номинална стойност.

Това ще представлява интерес за вас:

Около 80 милисекунди са необходими на мозъка, за да обработи информация и да изгради повече или по-малко пълна картина от обработения материал. Тези 80 милисекунди са забавянето между реалността и нашето възприятие за тази реалност.

Винаги живеем в миналото - по-точно в една приказка за миналото, разказана ни нервни клетки. Всички сме сигурни в истинността на тази приказка - това също е свойство на нашия мозък и няма как да се измъкнем от него. Но ако всеки от нас поне от време на време си спомня тези 80 милисекунди самоизмама, тогава светът, струва ми се, би бил малко по-мил.публикувани

Кандидат на химическите науки О. БЕЛОКОНЕВА.

Наука и живот // Илюстрации

Представете си, че стоите на огряна от слънце поляна. Колко ярки цветове има наоколо: зелена трева, жълти глухарчета, червени ягоди, люляково-сини камбани! Но светът е ярък и цветен само през деня, на здрач всички предмети стават еднакво сиви, а през нощта са напълно невидими. Светлината е тази, която ви позволява да виждате Светътв целия си цветен блясък.

Основният източник на светлина на Земята е Слънцето, огромна гореща топка, в дълбините на която непрекъснато протичат ядрени реакции. Част от енергията на тези реакции Слънцето ни изпраща под формата на светлина.

Какво е светлина? За това учените спорят от векове. Някои вярваха, че светлината е поток от частици. Други проведоха експерименти, от които ясно следваше: светлината се държи като вълна. И двамата се оказаха прави. Светлината е електромагнитно излъчване, което може да се разглежда като пътуваща вълна. Вълната се създава от колебания в електрическите и магнитните полета. Колкото по-висока е честотата на трептене, толкова повече енергия носи излъчването. И в същото време радиацията може да се разглежда като поток от частици - фотони. Засега за нас е по-важно, че светлината е вълна, макар че накрая ще трябва да си спомним и за фотоните.

Човешкото око (за съжаление или може би за щастие) е в състояние да възприема електромагнитно излъчване само в много тесен диапазон на дължината на вълната, от 380 до 740 нанометра. Тази видима светлина се излъчва от фотосферата - сравнително тънка (с дебелина под 300 km) обвивка на Слънцето. Ако разложим "бялата" слънчева светлина на дължини на вълните, получаваме видимия спектър - добре познатата дъга, в която вълните различни дължинисе възприемат от нас като различни цветове: от червено (620-740 nm) до виолетово (380-450 nm). Радиация с дължина на вълната по-голяма от 740 nm (инфрачервена) и по-малка от 380-400 nm (ултравиолетова) за човешко оконевидим. Ретината на окото има специални клетки- рецептори, отговорни за цветовото възприятие. Имат конична форма, поради което се наричат конуси. Човек има три вида конуси: някои възприемат светлината най-добре в синьо-виолетовата област, други в жълто-зелената, а трети в червената.

Какво определя цвета на нещата около нас? За да може окото ни да види някакъв обект, е необходимо светлината първо да удари този обект и едва след това върху ретината. Виждаме предмети, защото те отразяват светлината и тази отразена светлина, преминавайки през зеницата и лещата, удря ретината. Светлината, погълната от даден обект, не може да се види от окото. Саждите, например, абсорбират почти цялата радиация и ни изглеждат черни. Снегът, от друга страна, отразява почти цялата падаща върху него светлина равномерно и затова изглежда бял. И какво се случва, ако слънчевата светлина удари боядисана в синьо стена? От него ще се отразяват само сини лъчи, а останалите ще се абсорбират. Следователно ние възприемаме цвета на стената като син, защото погълнатите лъчи просто нямат шанс да ударят ретината.

Различните предмети, в зависимост от това от какво вещество са направени (или с каква боя са боядисани), поглъщат светлината по различен начин. Когато казваме: „Топката е червена“, имаме предвид, че светлината, отразена от нейната повърхност, засяга само тези рецептори на ретината, които са чувствителни към червено. А това означава, че боята на повърхността на топката абсорбира всички светлинни лъчи, с изключение на червените. Самият обект няма цвят, цветът възниква, когато от него се отразяват електромагнитни вълни от видимия диапазон. Ако ви помолят да познаете какъв цвят е хартията в запечатан черен плик, няма да съгрешите срещу истината, ако отговорите: „Не!“. И ако червена повърхност се освети със зелена светлина, тя ще изглежда черна, защото зелената светлина не съдържа лъчи, съответстващи на червеното. Най-често дадено вещество абсорбира радиация различни частивидим спектър. Молекулата на хлорофила, например, абсорбира светлина в червените и сините области, а отразените вълни дават зелен цвят. Благодарение на това можем да се възхищаваме на зеленината на горите и тревите.

Защо някои вещества абсорбират зелена светлина, докато други абсорбират червена? Това се определя от структурата на молекулите, от които е съставено веществото. Взаимодействието на материята със светлинното лъчение се осъществява по такъв начин, че в един момент една молекула „поглъща“ само една порция лъчение, с други думи, един квант светлина или фотон (тук идва идеята за светлината като потокът от частици беше полезен!). Енергията на фотона е пряко свързана с честотата на излъчване (колкото по-висока е енергията, толкова по-голяма е честотата). След като абсорбира фотон, молекулата отива на по-високо ниво енергийно ниво. Енергията на молекулата не нараства плавно, а рязко. Следователно молекулата не абсорбира никакви електромагнитни вълни, а само тези, които й подхождат по отношение на размера на „порцията“.

Така се оказва, че нито един обект не е нарисуван сам по себе си. Цветът възниква от селективното поглъщане на видима светлина от дадено вещество. И тъй като в нашия свят има много вещества, способни да абсорбират - както естествени, така и създадени от химиците, светът под слънцето е оцветен в ярки цветове.

Честотата на трептене ν, дължината на вълната на светлината λ и скоростта на светлината c са свързани с проста формула:

Скоростта на светлината във вакуум е постоянна (300 милиона nm/s).

Дължината на вълната на светлината обикновено се измерва в нанометри.

1 нанометър (nm) е единица за дължина, равна на една милиардна от метър (10 -9 m).

В един милиметър има един милион нанометра.

Честотата на трептенията се измерва в херци (Hz). 1 Hz е едно трептене в секунда.

В раздела по въпроса каква е природата на цвета? Защо виждаме предмети, но не и въздух? дадено от автора шевроннай-добрият отговор е, защото обектите не преминават през определен сектор бял цвяттова им дава цвета, който виждаме, а въздухът пропуска целия спектър на бялото, така че ние не го виждаме

Отговор от Алексей Н. Скворцов (SPbSPU)[гуру]
Цветът е _субективно_ възприятие на дължината на вълната видим цвят(ако искате - енергията на фотоните). Така че 680nm изглежда като наситено червено, а 420nm изглежда като синьо.
Нека подчертая също, че това е субективно. Например, аз съм генетично далтонист и не виждам разликата между това, което наричате светлолилаво и светлозелено.
Окото ни вижда само разсеяна (включително – ДИФУЗНО отразена) светлина. Ние не виждаме успоредни светлинни лъчи (така че не виждаме повърхността на чисто огледало). Чистият въздух разсейва светлината много слабо (в дебелината на атмосферата това става забележимо и прилича на синия цвят на небето). Поради тази причина не виждаме лазерен лъчпреминавайки през въздуха. Ако обаче добавите дифузер, например, повдигнете го, лъчът ще стане видим.
Цветът на обект или вещество се появява, когато те абсорбират или разпръскват радиация в оптичния диапазон (400-700 nm) по различни начини. Допълнително: веществото, което абсорбира всичко, изглежда черно; веществото, което разпръсква всичко, изглежда бяло.

Отговор от Косоворотка[гуру]
Обекти, които виждаме само тези, които ОТРАЗЯТ светлина от определен диапазон. Съответно въздухът НЕ отразява светлината, следователно за нас той е прозрачен.