SPRAWOZDANIE

Z LABORATORIUM Z FIZYKI

Widmo kolorów

Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn

Semestr I, grupa III, sekcja VIII.

Grzegorz Marczinek

Łukasz Śmiłowski

Piotr Kozina

2. Wstęp teoretyczny.

Światło jest jednym z rodzajów promieniowania wysyłanego przez ciała ogrzane do odpowiednio wysokiej temperatury. Jest to rodzaj promieniowania, które działa na zmysł wzroku.

Światło białe składa się z fal elektromagnetycznych o różnych długościach. Światło odbieramy jako białe, jeżeli wszystkie fale ( składowe światła białego ) niosą tą samą ilość energii. Odpowiednikiem barwy światła jest długość fali lub jej częstotliwość. Zakres długości fal, które nazywamy światłem określony jest przez czułość oka ludzkiego i wynosi w przybliżeniu: 400 - 800 nm. Jeżeli ze światła białego usunąć pewne zakresy długości fal lub wręcz pozostawić tylko wąski zakres długości to otrzymuje się wrażenie barwy. Światło o dowolnym kolorze określone jest w zupełności przez swoje widmo, czyli zależność ilości energii niesionej przez różne fale od ich długości.

Oko ludzkie nie rozróżnia wszystkich widm. W oku znajdują się receptory trzech rodzajów, których widma czułości przypadają na długości ok.: 440, 540 i 570 nm. odpowiadającym odpowiednio barwom: niebieskiej, zielonej i czerwonej. Proces widzenia barwy jest zjawiskiem fizjologicznym związanym z budową siatkówki oka, a mechanizm tego procesu jest jak dotąd tylko częściowo poznany. Łatwo sprawdzić doświadczalnie, że barwa ciała nie jest jego cechą stałą: zależy od rodzaju światła, przez które dane ciało jest oświetlone oraz od tego, czy światło odbija się od ciała ( barwy tkanin, papieru, kwiatów ) czy przez nie przechodzi ( barwy kolorowych szkieł, cienkich płytek metalowych). Celem tego ćwiczenia jest konfrontacja wrażenia barwy z kształtem widma.

3. Przyrządy użyte w doświadczeniu

Na stanowisku znajdują się: kolorymetr, filtry kolorowe.

Kolorymetr składa się z dwóch zasadniczych części: monochromatora i układu fotokomórki. Monochromator pozwala na wycięcie widma światła jednej długości fali za pomocą obracanej siatki dyfrakcyjnej. Wyboru dokonuje się za pomocą dużego pokrętła wyskalowanego w nm. Strumień światła monochromatycznego kierowany jest do fotokomórki. Urządzenie wyposażone jest w dwie fotokomórki. Jedna jest czulsza dla większych długości fal, druga dla mniejszych. Przełączać je należy przy ၬ=630 nm. Fotokomórki zasilane są napięciem 200 V. Prąd jest proporcjonalny do natężenia światła. Współczynnik proporcjonalności zmienia się jednak z długością fali. Dlatego pomiaru intensywności światła dokonuje się w sposób względny, tzn. przez porównanie ze wzorcem ( wynik podajemy w procentach ).

3. Przebieg doświadczenia.

1. Obserwujemy widmo światła białego ( przy zdjętej głowicy z fotokomórką ) przekręcając pokrętło regulacji długości fali. Notujemy przybliżone długości fal dla kolorów: czerwonego, zielonego, niebieskiego, żółtego, pomarańczowego.

Kolor	Długość falii [nm]
niebieskiego	470
zielonego	520
żółtego	575
pomarańczowe	590
czerwone	630

2. Zakładamy fotokomórkę oraz filtry koloru, kolejno: czerwonego, ciemno czerwonego w folii , ciemno czerwonego, niebieskiego, żółtego w folii.

3. Ustawiamy pokrętło na ၬ=400 nm. Odsuwamy filtr z drogi światła, ustawiamy miernik na 100 % regulując wzmocnienie.

4. Wstawiamy filtr w drogę światła i odczytujemy na mierniku wynik.

5. Pomiary przeprowadzamy dla długości fali od 400 nm do 800 nm. Długość fali zmieniamy co 20 nm.

6. Sporządzamy wykres zależności przepuszczalności światła od długości fali ( wykresy przedstawione są na załącznikach do niniejszego sprawozdania ).

7. Pomiary przeprowadzamy dla wszystkich filtrów wymienionych w punkcie 2.

Wyniki:

L.P.	Długość fali [nm]	Przepuszczalność [%] dla filtrów
				czerwony	ciemno czerwony	ciemno czerwony w folii	niebieski	żółty w folii
1	400	8	14	0	43	0,5
2	420	3	2	0	50	0.25
3	440	2	0	0	58	0
4	460	2	0	0	64	0,75
5	480	1	0	2	63	21
6	500	0.25	0	2	55	51
7	520	0	0	0.25	37	59
8	540	0.5	0	0	18	62
9	560	1	0,25	0	2	64
10	580	28	0,5	0	1	67
11	600	63	4	2	2	70
12	620	61	17	14	4	65
13	640	56	28	32	2	53
14	660	54	55	46	3	53
15	680	55	74	54,5	1,5	53,5
16	700	60	78	60	2	53
17	720	60,5	79,5	63	6	54
18	740	62	79,5	65	14	54
19	760	64	78	66	32	56
20	780	66	82	67	48	56,5
21	800	65	83	68	57	57




4. Wnioski.

Analizując wykresy przepuszczalności światła o poszczególnej długości fali przez odpowiednie filtry oraz obserwując widmo światła białego na początku ćwiczenia dochodzimy do wniosku, że filtr przepuszcza głównie fale, których długość odpowiada kolorze filtru (filtr niebieski najlepiej przepuszcza fale o częstotliwości od 420 do 500 nm, co odpowiada kolorowi niebieskiemu widma światła białego; analogicznie pozostałe filtry). Możemy także zaobserwować, że wykres przepuszczalności światła od długości fali może mieć kilka maksimów. Związane jest to z tym, że większość barw występujących w przyrodzie jest złożona z więcej niż jednej barwy podstawowej. Dokładna analiza przepuszczalności fal o poszczególnych częstotliwościach podobna do wykonanej w tym ćwiczeniu może pozwolić na dokładne wyznaczenie składników barw podstawowych w badanej barwie.

Filtr czerwony




Filtr ciemnoczerwony




Filtr ciemnoczerwony w folii




Filtr niebieski




Filtr żółty w folii




Wykres zależności przepuszczalności od długości fali










---