химия и цвет. лошкарева д.с.. Индивидуальный проект по дисциплине естествознание Тема Химия и цвет
 Скачать 184 Kb.
|
|
АНПОО «Старооскольский техникум кооперации, экономики и права» Индивидуальный проект по дисциплине «естествознание» Тема: Химия и цвет Выполнила студентка Лошкарева Дарья Сергеевна Группа БДЛ-11 Специальность: 38.02.03 Операционная деятельность в логистике. Операционный логист Форма обучения: очная Руководитель: Карманов Владимир Авельянович Дата сдачи: Дата проверки: Оценка: Содержание Введение 2 Понятие о цвете и его характеристика 2 Цвет и биология 4 Физическая природа света и цвета 6 Электроны и свет 9 Цвет неорганических веществ 10 Оптические свойства металлов 10 Цвет и структура вещества 12 Цвет полярных молекул 12 Цвет и среда раствора 13 Степень окисления атома и цвет 13 Влияние цвета на человека 15 Немного о гармонии цвета 18 Заключение 21 Список использованной литературы 23 Приложения 24 Введение Всё живое стремится к цвету. И.В Гете Уильям Рэлей, известный своими исследованиями по физике, утверждал, что красный цвет крови и зеленый – травы составляют тайны, «в которые никто не может проникнуть. Но прошло около ста лет, и мы можем сказать, что этих тайн больше не существует. В своей работе мы попытаемся ответить на вопросы, как и почему возникает цвет, как с этим связана внутренняя структура молекул различных веществ. Цвет, как практически каждое сложное явление природы, имеет особенности, относимые нами к различным областям естествознания. Свойства светового луча, его природа, спектр, энергия, которую тот или иной луч несет, — это материал, изучаемый на уроках физики. Окраска вещества и причины ее возникновения – это предмет изучения химии; природа восприятия цвета человеком – прерогатива биологии; воздействие цвета на человека – это область экологии. Таким образом, мы попытаемся ответить на некоторые вопросы, связанные с причиной возникновения цвета веществ и предметов. В виду скудности школьной лаборатории экспериментальные иллюстрации в нишей работе получились скромные, но они бесспорно подтверждают все приведенные теоретический выкладки. Понятие о цвете и его характеристика Цвет — качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения, и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов. Индивидуальное восприятие цвета определяется его спектральным составом, а также цветовым и яркостным контрастом c окружающими источниками света, а также несветящимися объектами. Субъективно воспринимаемый зрением цвет излучения зависит от его спектра, от психофизиологического состояния человека (влияют: фоновый свет/цвет, его цветовая температура; зрительная адаптация), и от специфических свойств индивидуального глаза. Различают ахроматические цвета (белый, серый, чёрный) и хроматические, а также спектральные и не спектральные (например, пурпурный или коричневый цвет). Ахроматические цвета (Приложение 1) Оттенки серого (в диапазоне белый — черный) носят парадоксальное название ахроматических цветов (от, α- отрицательная частица + χρωμα — цвет, то есть бесцветных) цветов. Наиболее ярким ахроматическим цветом является белый, наиболее тёмным — чёрный. Можно заметить, что при максимальном снижении насыщенности тон (отношение к определённому цвету спектра) оттенка становится неразличимым. Характеристики цвета (Приложение 1) Каждый цвет обладает количественно измеряемыми физическими характеристиками (спектральный состав, яркость): Яркость (Приложение 1) Одинаково насыщенные оттенки, относимые к одному и тому же цвету спектра, могут отличаться друг от друга степенью яркости. К примеру, при уменьшении яркости синий цвет постепенно приближается к чёрному. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится чёрным. Следует отметить, что яркость, как и прочие цветовые характеристики реального окрашенного объекта, значительно зависят от субъективных причин, обусловленных психологией восприятия. Так, к примеру синий цвет при соседстве с жёлтым кажется более ярким. Насыщенность (Приложение 1) Два оттенка одного тона могут различаться степенью блёклости. Например, при уменьшении насыщенности синий цвет приближается к серому. Светлота (Приложение 1) Степень близости цвета к белому называют светлотой. Любой оттенок при максимальном увеличении светлоты становится белым. Цветовой тон (Приложение 1) Любой хроматический цвет может быть отнесён к какому-либо определённому спектральному цвету. Оттенки, сходные с одним и тем же цветом спектра (но различающиеся, например, насыщенностью и яркостью), принадлежат к одному и тому же тону. При изменении тона, к примеру, синего цвета в зеленую сторону спектра он сменяется голубым, в обратную — фиолетовым. Иногда изменение цветового тона соотносят с «теплотой» цвета. Так, красные, оранжевые и жёлтые оттенки, как соответствующие огню и вызывающие соответствующие психофизиологические реакции, называют тёплыми тонами, голубые, синие и фиолетовые, как цвет воды и льда — холодными. Следует учесть, что восприятие «теплоты» цвета зависит как от субъективных психических и физиологических факторов (индивидуальные предпочтения, состояние наблюдателя, адаптация и др.), так и от объективных (наличие цветового фона и др.). Не следует путать субъективное ощущение «теплоты» цвета с его физической характеристикой — цветовой температурой. В частности, тёплые тона имеют более низкую цветовую температуру, а холодные — более высокую Цвет и биология Посредством глаза, а не глазом Смотреть на мир умеет разум. Уильям Блейк Глаз - орган зрения животных и человека. Это самонастраивающийся прибор. Он позволяет видеть близкие и удалённые предметы. Хрусталик то сжимается почти в шарик, то растягивается, тем самым, меняя фокусное расстояние. Оптическую систему глаза составляют роговица, хрусталик, стекловидное тело. Сетчатка (сетчатая оболочка, покрывающая глазное дно) имеет толщину 0,15 -0,20 мм и состоит из нескольких слоёв нервных клеток. Первый слой прилегает к чёрным пигментным клеткам. Он образован зрительными рецепторами - палочками и колбочками. В сетчатке глаза человека палочек в сотни раз больше, чем колбочек. Палочки возбуждаются очень быстро слабым сумеречным светом, но не могут воспринимать цвет. Колбочки возбуждаются медленно и только ярким светом - они способны воспринимать цвет. Палочки равномерно распределяются по сетчатке. Прямо напротив зрачка в сетчатке находится жёлтое пятно, в состав которого входят исключительно колбочки. При рассмотрении предмета происходит перемещение взора так, что изображение попадает на жёлтое пятно. От нервных клеток отходят отростки. В одном месте сетчатки они собираются в пучок и образуют зрительный нерв. Более миллиона волокон передают в мозг зрительную информацию в форме нервных импульсов. Это место, лишённое рецепторов, называют слепым пятном. Начавшийся в сетчатке анализ цвета, формы, освещённости предмета, его деталей заканчивается в зоне коры. Здесь собирается вся информация, она расшифровывается и обобщается. В результате складывается представление о предмете. Зрение дает нам наибольшую информацию об окружающем мире. Благодаря чему мы различаем цвета? Наличие трех типов колбочек, благодаря которым мы воспринимаем и различаем цвета. Приблизительно считается, 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). Цвет ощущается в зависимости от того, волны какой длины и интенсивности присутствуют в свете. Ощущение цвета возникает в мозге при возбуждении цветочувствительных клеток — рецепторов глазной сетчатки человека или другого животного, колбочках. У человека и приматов существует три вида колбочек — «красные», «зелёные» и «синие», соответственно. Светочувствительность колбочек невысока, поэтому для хорошего восприятия цвета необходима достаточная освещённость или яркость. Наиболее богаты цветовыми рецепторами центральные части сетчатки. Каждое цветовое ощущение у человека может быть представлено в виде суммы ощущений этих трех цветов (т. н. «трёхкомпонентная теория цветового зрения»). Заметим, что у птиц и рептилий зрение четырёхкомпонентное и включает рецепторы ближнего ультрафиолета, выше 300 нм. При достижении необходимой для восприятия цвета яркости наиболее высокочувствительные рецепторы сумеречного зрения — палочки — автоматически отключаются. Субъективное восприятие цвета зависит также от яркости, адаптации глаза к фоновому свету (см. цветовая температура), от цвета соседних объектов, наличия дальтонизма и других объективных факторов; а также от того, к какой культуре принадлежит данный человек (способности осознания имени цвета); и от других, ситуативных, психологических моментов. Аналогично вкусу, обонянию, слуху и другим органам чувств восприятие цвета так же индивидуально и изменяется от человека к человеку. В каждом конкретном случае восприятие зависит от культуры человека, языка, возраста, пола, условий жизни и предыдущего опыта. Два человека никогда не будут одинаково воспринимать один и тот же физический цвет. Люди отличаются друг от друга даже по чувствительности к диапазону видимого света. Физическая природа света и цвета Думаю, что никто не будет возражать, что цвет зависит не только от того, как окрашен тот тили иной предмет, но и от того, как и когда мы на него смотрим. В темноте все представляется черным. Стоит включить свет и мир предстает перед нашими глазами во всем великолепии всех цветов и оттенков. Значит, не малую роль в восприятии цвета играет свет. Возможно, разгадка и кроется здесь. Рассмотрим понятие свет с точки зрения физики. В старину проказы феи Морганы повергали людей в ужас. Теперь таинственные видения никого не пугают: люди разгадали их секрет. Суть секрета — в «игре» луча света в воздухе. Нам с земли небо видится голубым днем и красновато-оранжевым на закате. Почему же оно меняет свою окраску? Ведь солнце посылает на землю одни и те же лучи в любое время. Цвет неба зависит от того, какая часть дневного солнечного света доходит до наших глаз. Сколько радости и детям и взрослым доставляет радуга, появляющаяся в небе после теплого летнего дождика. Разноцветная дуга, охватившая полнеба, вызывает в людях изумление перед природой и восхищение. Однако видеть радугу можно не всегда, а только в том случае, если солнце стоит невысоко и у вас за спиной. Это солнечные лучи, пройдя сквозь воздух и отразившись в капельках воды, возвращаются к нам разноцветной радугой. То, что свет отражается от воды, знает каждый, стоит лишь вспомнить блеск воды в речке, озере или море в ясный, солнечный день. Молекулы воды сливаются в капельки, а капельки — в водоемы, и уже достаточно несколько десятков метров воды, как наступают под водой сумерки. Вода частично отражает, а частично поглощает свет, и он слабеет, пробиваясь сквозь толщу воды. Воздух состоит из газов и паров воды. Молекулы этих веществ также являются преградой свету, но преградой, конечно, несравненно более слабой, чем вода. Солнечный луч легко доходит до поверхности планеты через многокилометровый слой воздуха, но стоит только появиться облачку, и мы оказываемся в его тени. И все же воздух не просто пропускает свет, а взаимодействует с ним. Поначалу, когда луч солнца только начинает проникать в атмосферу, он не встречает препятствий: верхние слои атмосферы сильно разрежены и расстояние между отдельными молекулами газов очень велико. Чем ниже пробивается луч, тем больше препятствий на его пути, так как ближе к земной поверхности воздух становится все более плотным. Сталкиваясь с молекулами газов, лучи света частично отражаются от них (как и от молекул воды) и рассеиваются. Эти рассеянные лучи мы и воспринимаем как голубой цвет неба. Если же смотреть прямо на солнце, то оно кажется нам желтоватым, а на закате оранжевым. Это те солнечные лучи, что прорвались к нам сквозь всю толщу воздуха. По цвету заката старожилы могут с довольно большой долей вероятности даже предсказать погоду на завтра. В этом нет ничего особенно удивительного. Ведь нагретый воздух менее плотен, и через него лучи света проходят с меньшими потерями. Если близок дождь, то атмосфера насыщена парами воды, а они сильнее задерживают и отражают свет. Цвет закатного неба будет в каждом случае различен: слои холодного и теплого воздуха отличаются по своей плотности и по-разному пропускают свет и по-разному его отражают. Случается, что лучи света отражаются от некоторых слоев воздуха, как от зеркала. В этом и заключен секрет видений феи Морганы, которые чаще всего появляются на огромных открытых пространствах: пустынях, степях или в открытом море вдали от берегов. Воздух у нагретой солнцем поверхности менее плотен, чем находящиеся выше слои. Лучи света от освещенных солнцем предметов на поверхности земли отражаются от вышерасположенных воздушных слоев, как солнечный зайчик от зеркала, и возвращаются к поверхности уже за много километров от того места, где солнце освещает предметы. Обманчивые видения спасительных оазисов в пустыне — это отражения в атмосферном «зеркале» далеких реальных оазисов. Жители Лазурного берега Франции иногда видят в небе горы острова Корсика, хотя до него двести километров по морю. А однажды команда японского корабля, находившегося у восточных берегов Кореи, увидела силуэт высокой горы, находящейся на одном из островов Японии, до которого было чуть ли не тысяча километров. Цвет того или иного участка радуги, так же как и цвет любого окрашенного вещества, определяется той длинной волны, энергия которой преобладает в данном излучении. Солнечный луч содержит в себе все цвета радуги или световые волны различной длины. Цвет соединений, имеющих одну полосу поглощения в видимой части спектра (при облучении дневным светом)
0братите внимание, каждой длине волны соответствует определенная энергия, которую эти волны несут. Чем короче длина волны, тем больше энергии передает луч веществу при столкновении. Можно подсчитать, какую энергию несет свет той или иной длины волны. В 1900 М. Планк на основе своих наблюдений за поглощение света веществом и тепловым излучением пришел к выводу, что энергия света поступает к облучаемому веществ отдельными небольшими порциями. Такие порции энергии Планк предложил назвать квантами. Если вещество способно поглощать только кванты определенной энергии, то этим однозначно определяется и цвет вещества. Когда белый свет, падая на какое-либо твердое тело, полностью рассеивается им, то такое тело кажется нашему глазу бесцветным, белым, неокрашенным. Наоборот, если все падающие на тело лучи им поглощаются, то получается впечатление черного цвета. Наконец, тела, поглощающие одни из падающих простых лучей и рассеивающие другие из них, кажутся нашему глазу цветными или окрашенными. Цвет является, таким образом, результатом избирательного поглощения определенных участков в непрерывном спектре падающего белого света. |