ΦΥΣΙΚΑ ΣΤ΄
Φως
Θεωρία, πειράματα, δραστηριότητες
Embedded Files
Εισαγωγή
Εισαγωγή
Με μια ματιά...
Όταν το φως περνά από τον αέρα σε ένα άλλο διαφανές υλικό ή από ένα διαφανές υλικό στον αέρα, αλλάζει πορεία.
Στους φακούς το φως διαθλάται. Ένας φακός μπορεί να είναι συγκλίνων ή αποκλίνων.
Στους συγκλίνοντες φακούς, οι φωτεινές ακτίνες συγκεντρώνονται σε ένα σημείο, ενώ με τους αποκλίνοντες, απομακρύνονται η μία από την άλλη.
Το φως του Ήλιου μπορεί να αναλυθεί σε φως διαφόρων χρωμάτων, όπως στο ουράνιο τόξο. Η σύνθεση όλων των χρωμάτων δίνει λευκό χρώμα.
Το εσωτερικό του ματιού μας αποτελείται από την ίριδα, την κόρη και το συγκλίνοντα φακό. Οι εικόνες των αντικειμένων που βλέπουμε σχηματίζονται στον αμφιβληστροειδή χιτώνα αντεστραμμένες.
Το οπτικό νεύρο, το οποίο συνδέει τον αμφιβληστροειδή χιτώνα με τον εγκέφαλο, μεταφέρει τα οπτικά ερεθίσματα από το μάτι μας στον εγκέφαλο.
Γλωσσάρι...
Διάθλαση ονομάζουμε την αλλαγή της πορείας του φωτός, όταν αυτό συναντά διαφανή ή ημιδιαφανή σώματα.
Φακοί ονομάζονται ορισμένα διαφανή σώματα ειδικού σχήματος.
Συγκλίνοντες ονομάζονται οι φακοί που είναι παχύτεροι στη μέση και λεπτότεροι στα άκρα.
Αποκλίνοντες ονομάζονται οι φακοί που είναι λεπτότεροι στη μέση και παχύτεροι στα άκρα.
Φάσμα ονομάζεται το σύνολο των χρωμάτων που εμφανίζονται κατά την ανάλυση του λευκού φωτός.
Ίριδα ονομάζεται το χρωματιστό μέρος του ματιού.
Κόρη ονομάζεται το άνοιγμα στο κέντρο της ίριδας, από όπου περνά το φως.
Στον αμφιβληστροειδή χιτώνα σχηματίζεται το είδωλο των αντικειμένων που παρατηρούμε.
Η όραση είναι η σημαντικότερη αίσθηση του ανθρώπου. Μας επιτρέπει να διακρίνουμε τη μέρα από τη νύχτα, να αναγνωρίζουμε τους ανθρώπους και τα αντικείμενα γύρω μας, να αντιλαμβανόμαστε τα χρώματα, να διαβάζουμε, να χειριζόμαστε μηχανήματα.
Το όργανο της όρασης είναι το μάτι. Δεν αρκούν όμως μόνο τα μάτια, για να δούμε. Χρειάζεται και φως. Το φως μεταφέρει πληροφορία:
Το φανάρι είναι κόκκινο. Σταματώ.
Στο βιβλίο γράφει «συμπλήρωσε την παρατήρηση». Παίρνω το μολύβι και γράφω.
Στην τηλεόραση βλέπω τις ειδήσεις. Μαθαίνω τι γίνεται στον κόσμο.
Βλέπω τη φίλη μου να χαμογελά. Είναι χαρούμενη.
Ο άνθρωπος παρατηρώντας τις σταγόνες του νερού πάνω στα αντικείμενα τα είδε να μεγεθύνονται. Χρησιμοποιώντας γυαλί ή κρύσταλλο κατασκεύασε φακούς. Τους φακούς σήμερα τους χρησιμοποιούμε στις φωτογραφικές μηχανές, στα τηλεσκόπια, στα μικροσκόπια, για να διορθώσουμε προβλήματα στην όραση.
Τα περισσότερα ζώα που γνωρίζεις έχουν δύο μάτια, όχι όμως όλα. Οι αράχνες έχουν έξι ως οκτώ μάτια. Οι μύγες έχουν επίσης πολλά μάτια. Καθένα από αυτά βλέπει ένα μέρος της εικόνας.
Παρατηρώντας προσεκτικά τη φύση προσπάθησε να καταλάβει τα φαινόμενα που έχουν σχέση με το φως και να τα αξιοποιήσει, για να κάνει τη ζωή του πιο εύκολη. Στις επιφάνειες των λιμνών και των ποταμών είδε τα αντικείμενα να καθρεπτίζονται. Χρησιμοποιώντας γυαλιστερά μέταλλα, αργότερα και γυαλί, έφτιαξε καθρέπτες. Σήμερα τους καθρέπτες τους χρησιμοποιούμε καθημερινά στα σπίτια, στα αυτοκίνητα, ακόμη και στις προσόψεις των κτηρίων.
Η όραση δεν είναι προνόμιο μόνο του ανθρώπου. Τα περισσότερα ζώα μπορούν να δουν. Σε μερικά ζώα η αίσθηση αυτή είναι ιδιαίτερα αναπτυγμένη, όπως στον αετό, που μπορεί από πολύ μεγάλο ύψος να διακρίνει ακόμη και μικρά ζώα. Σε άλλα ζώα πάλι η αίσθηση της όρασης δεν είναι αναπτυγμένη. Τα σκουλήκια δεν έχουν καν μάτια. Σε όλο τους το σώμα έχουν κύτταρα ευαίσθητα στο φως, που τους επιτρέπουν να καταλαβαίνουν αν βρίσκονται σε φωτεινό ή σκοτεινό μέρος. Όταν το φως είναι έντονο, τρυπώνουν στο έδαφος, για να προστατευτούν.
ΦΕ1: Η διάθλαση του φωτός
ΦΕ1: Η διάθλαση του φωτός
Όταν το φως συναντά αντικείμενα στην πορεία της διάδοσής του, αναγκάζεται να αλλάξει κατεύθυνση. Έχεις ήδη μάθει ότι, όταν το φως συναντά λείες και στιλπνές επιφάνειες, ανακλάται, ενώ, όταν συναντά ανώμαλες τραχιές επιφάνειες, διαχέεται. Όταν το φως συναντά στην πορεία του άλλα διαφανή αντικείμενα, όπως για παράδειγμα νερό ή γυαλί αλλάζει επίσης κατεύθυνση αλλά με διαφορετικό τρόπο απ' ότι όταν ανακλάται ή διαχέεται. Όταν οι φωτεινές ακτίνες περνούν από τον αέρα σε ένα άλλο διαφανές υλικό ή από ένα άλλο διαφανές υλικό στον αέρα, αλλάζουν πορεία. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διάθλαση.
Το φαινόμενο της διάθλασης το αξιοποιούμε με ειδικού σχήματος διαφανή σώματα, τους φακούς. Διακρίνουμε δύο είδη φακών, τους συγκλίνοντες και τους αποκλίνοντες. Όταν μια φωτεινή δέσμη συναντήσει στην πορεία της ένα συγκλίνοντα φακό, οι φωτεινές ακτίνες κατευθύνονται, συγκλίνουν, προς ένα σημείο. Αντίθετα, όταν συναντήσουν έναν αποκλίνοντα φακό, απλώνουν, όπως λέμε διαφορετικά αποκλίνουν.
ΦΕ2: Φως και χρώματα
ΦΕ2: Φως και χρώματα
Όταν το λευκό φως του Ήλιου πέσει επάνω σε ένα γυαλί με ακανόνιστο σχήμα, σε μια σαπουνόφουσκα, ακόμη και σε ένα διάφανο πλαστικό στυλό, παρατηρούμε ότι εμφανίζονται διάφορα χρώματα. Το λευκό φως είναι, λοιπόν, σύνθεση πολλών ακτινοβολιών με διαφορετικά χρώματα. Την ανάλυση του λευκού φωτός παρατήρησε πρώτος ο Newton το 1666. Στη φύση την ανάλυση του λευκού φωτός την παρατηρούμε, όταν μετά από βροχή επικρατεί ηλιοφάνεια. Το φως τότε αναλύεται στα αιωρούμενα σταγονίδια του νερού δημιουργώντας το ουράνιο τόξο.
Το φωτεινό κύμα ή τα φωτόνια, όταν αλληλεπιδρούν με τα σωματίδια ενός υλικού σώματος, δεν αλλάζουν μόνο κατεύθυνση αλλά και χαρακτηριστικά. Ένα από τα χαρακτηριστικά αυτά είναι η συχνότητα του φωτός, την οποία εμείς αντιλαμβανόμαστε ως χρώμα.
Γιατί όμως έχουν τα διάφορα αντικείμενα γύρω μας διαφορετικό χρώμα; Ας πάρουμε τα πράγματα με τη σειρά... Γνωρίζεις ότι το λευκό φως είναι η σύνθεση όλων των χρωμάτων. Όταν το λευκό φως πέφτει, για παράδειγμα, σε ένα κόκκινο αντικείμενο, απορροφώνται όλα τα φωτόνια εκτός από αυτά με μια συγκεκριμένη συχνότητα, τη συχνότητα που αντιστοιχεί στο κόκκινο χρώμα. Τα φωτόνια αυτά ανακλώνται από την επιφάνεια του αντικειμένου και φτάνουν μέχρι τα μάτια μας. Βλέπουμε το αντικείμενο κόκκινο! Και πότε ένα σώμα έχει μαύρο χρώμα; Όταν απορροφά όλα τα φωτόνια και δεν ανακλά κανένα! Τώρα μένει μόνο να σκεφτείς πότε ένα αντικείμενο έχει λευκό χρώμα...
Newton_disc.mp4Δίσκος Νεύτωνα
ΦΕ3: Μια απλή φωτογραφική μηχανή
ΦΕ3: Μια απλή φωτογραφική μηχανή
Το είδωλο στο πέτασμα της φωτογραφικής μηχανής οπής σχηματίζεται ανεστραμμένο (ανάποδα) λόγω της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός. Όσο πιο μεγάλη είναι η τρύπα, τόσο πιο φωτεινό αλλά και τόσο πιο θολό φαίνεται το είδωλο.
Η φωτεινότητα της εικόνας εξαρτάται από το μέγεθος της τρύπας. Όσο πιο μεγάλη είναι η τρύπα, τόσο πιο φωτεινή είναι η εικόνα στη μηχανή.
ΦΕ4: Το μάτι μας
ΦΕ4: Το μάτι μας
Στην ελληνική γλώσσα υπάρχουν πολλές εκφράσεις που αναφέρονται στα μάτια. Άλλες είναι τρυφερές, άλλες αυστηρές και άλλες αστείες.
«Μάτια που δεν βλέπονται γρήγορα λησμονιούνται»
«Έχω τα μάτια μου δεκατέσσερα»
«Καλώς τα μάτια μου τα δυο»
«Δεν έκλεισα μάτι»
«Έχω μάτια μόνο για σένα»
«Να το προσέχεις σαν τα μάτια σου»
«Οφθαλμόν αντί οφθαλμού»
«Το μάτι του κυκλώνα»
«Να κρατάς τα μάτια σου ανοιχτά»
Χρησιμοποιούμε τα μάτια μας σχεδόν σε όλες τις δραστηριότητές μας. Στηριζόμαστε στην όραση περισσότερο απ’ όλες τις αισθήσεις μας.
ΦΕ5: Πώς βλέπουμε
ΦΕ5: Πώς βλέπουμε
Οι φωτεινές ακτίνες ανακλώνται και διαχέονται πάνω σε όλα τα αντικείμενα. Έτσι κάποιες από αυτές φτάνουν στα μάτια μας. Οι φωτεινές ακτίνες διαθλώνται στον κρυσταλλοειδή φακό και εστιάζονται πάνω στον αμφιβληστροειδή χιτώνα, όπου σχηματίζεται το είδωλο της εικόνας που παρατηρούμε. Η επιφάνεια του χιτώνα αυτού είναι καλυμμένη με εκατομμύρια φωτοευαίσθητα κύτταρα. Το οπτικό ερέθισμα, η εικόνα που βλέπουμε, μεταφέρεται στον εγκέφαλο μέσα από το οπτικό νεύρο. Παρόλο που τα είδωλα σχηματίζονται αντεστραμμένα στον αμφιβληστροειδή χιτώνα, ο εγκέφαλός μας τα «αναλύει» αυτόματα, οπότε βλέπουμε τα αντικείμενα κανονικά και όχι… ανάποδα.
Το φως μεταφέρει πληροφορία. Τα φωτόνια, το ηλεκτρομαγνητικό κύμα, ξεκινούν από τη φωτεινή πηγή και μεταδίδονται ευθύγραμμα, ωσότου να συναντήσουν κάποιο διαφανές, ημιδιαφανές ή αδιαφανές σώμα. Εκεί είτε συνεχίζουν την πορεία τους είτε αλλάζουν κατεύθυνση είτε απορροφώνται. Σε κάθε περίπτωση, αν στη συνέχεια συναντήσουν το μάτι μας, μας πληροφορούν για την ύπαρξη, τη μορφή και τις ιδιότητες του σώματος και της φωτεινής πηγής. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα, λοιπόν, ή τα φωτόνια λειτουργούν στο μικρόκοσμο ως «αγγελιαφόροι» πληροφορίας.
Επανάληψη ενότητας
Επανάληψη ενότητας
Page updated
Google Sites
Report abuse