химия и цвет. лошкарева д.с.. Индивидуальный проект по дисциплине естествознание Тема Химия и цвет
 Скачать 184 Kb.
|
|
Немного о гармонии цвета Сегодня сообщением о гармонии цвета и музыки никого не удивишь. Однако мы вправе задать вопрос: почему в спектре считается семь цветов, когда большинство людей различают только шесть? Меньшая же часть человечества различает их гораздо больше семи. Далеко не сразу пришли люди к восприятию всей цветовой гаммы. Данные палеонтологии, археологии и этнографии убеждают, что освоение цвета человечеством происходило постепенно и порядок этого освоения не был случайным. Сошлемся на авторитет академика А. Е. Ферсмана, который писал, что человечество узнавало цвета в такой последовательности: желтый, красный, зеленый и синий. Первыми цветами, которые начинают различать дети и древние народы, являются желтый и красный. Во всем гомеровском эпосе древней Эллады специалисты не нашли прилагательного «синий», даже в приложении к морю. Для древних греков голубой цвет неба и воды был естественным цветом мира. Подобно тому, как для эскимосов или жителей Гренландии мир представляется белым. Наш знаменитый соотечественник Н. Н. Миклухо-Маклай установил, что у папуасов Новой Гвинеи, живущих в гуще зеленых джунглей, отсутствует способность различать зеленый цвет. По мере того как менялся уровень цивилизации, менялось представление о цвете. Философы, поэты, художники и ученые уже на заре цивилизации пытались постигнуть разумом загадки света и цвета. Вспомните легенды, в которых боги разъезжали в колесницах по небу, распоряжаясь огнем и светом по своему усмотрению. Причем могли изумительно точно послать молнию, а тем более солнечный луч. Задолго до нашей эры имелись уже теории о природе света и цвета. Согласно одной из них свет представляет собой нечто, истекающее из наших глаз. На египетских изображениях эпохи Аменофиса IV, созданных за 1300 лет до н. э., лучи солнечного диска — Атона заканчиваются пальцами — наиболее точными приборами для анализа (по понятиям того времени). Отголоски этой теории могут увидеть те, кто побывает в городе Пушкине. На фронтоне лицейской церкви есть скульптурное изображение «всевидящего ока», из которого исходят лучи. Само слово «луч» означает стрела. От того же корня образуются лук — оружие и лук — стрельчатое растение. И все же в такой теории, несмотря на ее примитивность, угадывается рациональное зерно — свет и цвет связываются в ней воедино. Предполагалось, что мы видим вещи и их цвет, направляя на них поток света из наших глаз. Великие математики древности — Евклид, Птолемей и другие на основе учения о зрительных лучах, исходящих от глаза, создали теорию отражения в зеркалах плоских и сферических. Этим они положили начало геометрической оптике, сохранившей свое значение и для нас. Каждый следующий шаг в познании явлений света и цвета связан с борьбой идей и столкновением воззрений. Гигант среди мыслителей всех времен и народов — Аристотель, господство идей которого продолжалось в науке почти две тысячи лет, указывал три цвета радуги: красный, зеленый и фиолетовый. Многие сотни лет ученые всего мира (а среди них были и такие гении, как Авиценна) повторяли представления Аристотеля в вопросе о цвете. Лишь в эпоху Возрождения усилиями ученых и мастеров живописи была приоткрыта тайна связи цвета и света. Леонардо да Винчи в своем трактате о живописи писал о разнообразии цвета, появляющемся, «когда одна поверхность отражается в другой». Впоследствии изучение света стало считаться привилегией физики, тогда как существом цвета интересовались в основном химики. Великий И. Ньютон сочетал в себе талант и физика и химика. Химией он занимался всю жизнь, даже больше, чем физикой. Ньютоновские законы «отменили» аристотелевскую систему в физике, но в соседней области он продолжал оставаться на позициях алхимии и верил в возможность превращения металлов в золото. Несомненно, знал он и о теории происхождения металлов, суть которой формулировалась так: «Семь металлов создал свет по числу семи планет». В 1666 г. после своих знаменитых опытов по разложению солнечного луча И. Ньютон выделил сначала в спектре пять цветов: красный, желтый, зеленый, синий и пурпуровый (так назывался фиолетовый). Был период, когда он различал только четыре: красный, желто-зеленый, синий и фиолетовый. Позднее им было показано, что цвета различаются не только качественно, но и количественно: для каждого из лучей спектра имеется свой показатель преломления в призме. Для красного цвета он равен 1,54, а для фиолетового — 1,56. С этих измерений по существу и началась вся современная наука о цвете. Начиная с Аристотеля и до Ньютона считалось, что цвета возникают в результате смешения света с темнотой в различных пропорциях. И. Ньютон же доказал, что цвет — изначальное свойство света, которое призма лишь помогает нам увидеть. При тщательном изучении спектра он различал уже десять цветов: алый, киноварь, лимонный, шафранный, желтоватая зелень, травянистый, лазурный, голубой, индиго и фиолетовый. Почему же после всех проведенных исследований Ньютон остановил свой выбор на цифре семь и заставил современный ему мир, да и нас с вами, считаться с его выбором? Вот как он сам объясняет сделанный выбор: «Я считаю приведенное распределение лучшим не только потому, что оно лучше всего соответствует явлениям, но потому, что, может быть, оно содержит нечто от гармонии цветов, которая не совсем неизвестна художникам, но о которой я сам не имею достаточно определенного суждения (подобной, может быть, созвучию тонов). Посему правдоподобным кажется сходство между крайним пурпуром и краснотой, концами цветов, и между концами октавы, каковое можно почитать унисоном». Так вот, что главное — гармония! Все в природе должно быть гармонично. Семь тонов в октаве. Семь планет на небе (к их числу, кроме Юпитера, Марса, Сатурна, Венеры, Меркурия, причисляли также Солнце и Луну). Семь металлов, «произрастающих» в земле под влиянием излучения каждой из планет. Кроме того, у человека семь смертных грехов, в аду — семь кругов, самое высокое — седьмое небо, а у бога при создании им мира было ровно семь дней творения (правда, на седьмой день бог, говорят, отдыхал). И. Ньютон, конечно, знал все эти «факты» и, как человек глубоко верующий, не мог остаться равнодушным к древним традициям. Давайте посмотрим по собственному чертежу И. Ньютона, взятому из его «Лекций по оптике», как он поделил участки спектра. На рисунке изображена струна, длина которой принята за 360 условных единиц. Известно, что тон такой струны ровно на октаву отличается от тона струны половинной длины (180 усл. ед.). Рядом обозначены длины струн, дающих полный набор всех тонов октавы. Легко убедиться, что отношение этих отрезков к 360 хорошо совпадает с нотами, составляющими минорную гамму. Так или иначе, но это деление оказалось и простым, и удобным. Современные нам композиторы, следуя пионеру в этой области создателю светомузыкальной поэмы «Прометей» великому И. В. Скрябину, создают светомузыку, согласуясь с гармонией цвета и звука подмеченной Исааком Ньютоном. Заключение Вот и закончилось путешествие в мир химии и цвета. Конечно, нам не удалось заглянуть во все уголка этого многообразного разноцветного мира. Да и цель была поставлена иная — не экскурсия, а изучение. Последнее слово в науке о цвете еще не сказано, и, вероятно, это произойдет не скоро. Но основное уже известно. Мы могли бы сейчас ответить сэру Уолтеру Релею, почему кровь красная, а трава зеленая. Этой; тайн не существует больше. Цвет определяется состоянием электронов в молекуле соединения. Любое проявление цветности весьма точно и гармонично укладывается в представления квантовомеханической теории: фотоны, «падающие» в потоке света, взаимодействуют с электронами в молекуле, возбуждают их и вызывают цвет. В простом веществе для появления цвета важно состояние электронов отдельных атомов. В кристаллах — пространственное расположение, химическая связь и изменяющееся при этом положение энергетических электронных уровней. В соединениях неорганических главную роль играет поляризация ионов, приводящая к ионному распределению электронной плотности по сравнению с состоянием электронной оболочки отдельных атомов. Конечно, в своей работе мы не смогли отразить все многообразие проблем, связанных с цветом. Она была посвящена лишь одной из немногих — химическим особенностям веществ, обладающих окраской. И все же даже в таких узких рамках — связи цвета со строением молекул — в ней не могли не найти отражение другие проблемы цветового мироощущения. Ведь все они взаимосвязаны. Представьте себе на миг, что цветовые восприятия вдруг исчезли. Нам придется судить о различии предметов, как это делается по обычной фотографии: только по количеству рассеиваемого света. Во-первых, окружающий нас мир сразу же обеднел бы подробностями, так как две по-разному окрашенные поверхности, но фотометрически одинаковые, казались бы неразличимыми. Во-вторых, увеличилось бы время для ориентирования даже в знакомой обстановке, так как требуется длительное время, чтобы различить предметы не по цвету, а только по яркости. А художественная сторона восприятия цвета? Ведь цвет — важнейшее изобразительное средство во всех видах искусства. О роли цвета в живописи уже говорилось в книге, так же как и о его роли в современной цветомузыке. В художественной литературе цвет присутствует как одно из важнейших выразительных средств. Писатели нередко используют цвета и цветовые эпитеты для характеристики своих героев. Вспомните светлую повесть А. Грина «Алые паруса». В творчестве таких писателей, как А. С. Пушкин или Л. Н. Толстой, даже можно проследить изменение цветовой гаммы, используемой ими в своих произведениях, при переходе к зрелому творчеству. Человек, хотя и «царь», но он же и часть природы, и его не могут не трогать великолепие и разнообразие окрасок, цветов и расцветок, которыми «щеголяют» представители животного и растительного мира нашей планеты. Цвет— необходимое условие существования человека, и до тех пор, пока на земле будет существовать человек, но прекратятся попытки все глубже и глубже проникнуть в суть явления цвета. Видимый свет — это лишь небольшая часть общего потока электромагнитных волн, доступная непосредственному наблюдению человека. Цвет может возникнуть и в том случае, когда поток падающих на вещество электромагнитных волн и не воспринимается человеческим глазом. Так, некоторые краски и ткани принимают разные, порой фантастические расцветки, когда на них действует невидимое ультрафиолетовое излучение. Электроны, поглощающие энергию невидимых лучей, преобразуют ее и начинают отдавать в виде волн другого диапазона, уже воспринимаемых человеческим глазом. Состояние электронов в молекуле – вот основа для объяснения цвета. Список использованной литературы 1.Гурский И. П., «Элементарная физика», «Наука», Москва, 1986 2. Ольгин О., «Опыты без взрывов», Москва, «Химия», 1995. 3. Перельман Я., «Занимательная физика», Москва, 1987. 4. Слейбо У., Персонс Т., «Общая химия», Москва, 1989. 5. Фадеев Г.Н. Химия и цвет М., «Просвещение», 1983. 6.Шпаусцус З., «Путешествие в мир органической химии», «Мир», Москва, 1997. 7. Энциклопедический словарь юного химика. М., Педагогика. 1982. 8. Внукова Зинаида Владимировна, учитель физики Исследовательская работа «Почему помидор красный?» Интернет –ресурс фестиваль Открытый урок. Приложение 1 Характеристики цвета
Уменьшение яркости синего цвета
Изменение тона синего цвета Приложение 2 Зрительные иллюзии     |