ПРОСТЕЙШИЕ ОПЫТЫ ПО ОПТИКЕ С ЦВЕТОМ ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ. Голочалова А.В.

ПРОСТЕЙШИЕ ОПЫТЫ ПО ОПТИКЕ С ЦВЕТОМ ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ.
Голочалова А.В.
НИУ «Белгородский государственный университет».
Белгород, Россия
THE ELEMENTARY EXPERIMENTS ON OPTICS WITH A COLOUR FOR
SCHOOL STUDENTS.
Golochalova A.V.
NIU "Belgorod State University"
Belgorod, Russia
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);
терапия [6].
эндоскопия; лазерная
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 желто-
зеленое 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-tsveta-
na-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.