Przykłady doświadczeń dotyczących barwy wykonane w ramach zajęć na 2 roku studiów magisterskich. Pomysły doświadczeń zaczerpnięte z Interentu oraz własnych projektów

1. Kolory
i
światło

2. BARWY – TEORIA
Ludzkie oko rozróżnia trzy kolory, których kombinacje dają wszystkie barwy tęczy. Podobnie
skonstruowane są cyfrowe aparaty fotograficzne, ale nasze oczy mają znacznie lepszą
rozdzielczość. Jednak nie wszyscy ludzie widzą barwy tak samo…
Siatkówka naszego oka reaguje jedynie na niewielki zakres promieniowania
elektromagnetycznego. Ta część widma jest potocznie nazywana światłem widzialnym.
Żeby zrozumieć mechanizm odbierania przez nas barw, warto uświadomić sobie, że decydują
o tym dwa czynniki. Pierwszym jest po prostu fizyczna natura światła. We Wszechświecie
istnieją fale elektromagnetyczne o różnej długości. Pewien zakres tych fal – od 380 do 780nm
– jest odbierany przez nas ludzi jako światło widzialne. Są to te fale, które rejestruje nasz
zmysł wzroku. Światło widzialne składa się z rozróżnianych przez nasze oczy pasm o różnych
kolorach, przy czym to, że nazywamy jedno kolorem niebieskim, inne zielonym, a jeszcze
inne czerwonym, jest kwestią umowną.
Za pomocą wzroku możemy jedynie subiektywnie ocenić kolor jakiegoś przedmiotu.
Obiektywnie nawet dwa identyczne dla naszego wzroku przedmioty mogą się różnić.
Dlaczego? Światło, padając na przedmiot, może się od niego odbić lub zostać pochłonięte.
To, co się odbija, widzą nasze oczy. Jeśli światło białe w całości odbije się od przedmiotu –
zobaczymy kolor biały. Jeśli całe światło zostanie pochłonięte – zobaczymy czarny. Jeśli zaś
pochłonięciu ulegnie tylko część widma – zobaczymy kolor odpowiadający długości fali
odbitej od przedmiotu. Dlaczego zatem trawa jest zielona? Bo od liści odbija się fala świetlna
o długości 500-580 nm, określana przez ludzi jako zieleń. Zdarza się nam pomylić kolor, np.
przymierzając ubranie w sklepie. Zamiast czarnych spodni możemy kupić np. granatowe. Tu
dochodzimy do sedna: co stanie się, jeśli dany przedmiot oświetlimy światłem innym niż
białe? Otóż, jeśli w świetle białym bluzka jest czerwona, oznacza to, że odbija się
od niej czerwone światło. Jeśli jednak poświecimy na bluzkę monochromatycznym
światłem niebieskim (które nie ma składnika odpowiadającego barwie czerwonej), całe
światło zostanie pochłonięte, a nam będzie się wydawać, że bluzka jest... czarna.
HISTORIA:
Choć ludzie od zawsze obserwowali rozszczepianie światła w naturze (tęcza!) dopiero Isaac
Newton w 1665 roku stwierdził, że światło jest mieszanką różnych kolorów. Nie on pierwszy
użył do doświadczeń ze światłem pryzmatu (obserwując barwne efekty), jednak jako jedyny
wyciągnął prawidłowe wnioski. Dotąd uważano, że kolory widać dlatego, że pryzmat barwi
światło. Newton wykonał jednak dwa proste eksperymenty, które pomogły mu obalić tę tezę.
Najpierw z rozszczepionej wiązki wybrał światło określonej barwy i przepuścił przez drugi
pryzmat. Zaobserwował, że nie pojawiły się nowe kolory, światło zachowało swą barwę. W
kolejnym doświadczeniu użył dwóch pryzmatów, z których pierwszy rozszczepiał światło,
a drugi działał odwrotnie – okazało się, że „tęcza” składa się z powrotem w światło białe.
Angielski chemik, fizyk i meteorolog John Dalton był nie tylko twórcą atomistycznej teorii
materii i odkrywcą prawa ciśnień cząstkowych. W 1794 roku opisał zaburzenia widzenia
barw, które stwierdził także u siebie. Do dziś te zaburzenia nazywa się od jego nazwiska
daltonizmem. Promieniowanie podczerwone (niewidzialne dla oka) odkrył w 1800 roku
Friedrich Wilhelm Herschel, który wpadł na pomysł, żeby zmierzyć temperaturę światła o
poszczególnych kolorach. W swoich pomiarach trochę się zagalopował – i ze zdziwieniem
stwierdził, że tam, gdzie nic nie widać, jest cieplej niż w widmie światła czerwonego.
Wnioski z tego doświadczenia pozwoliły rok później Johannowi Wilhelmowi Ritterowi
odkryć promieniowanie ultrafioletowe. W 1864 roku szkocki fizyk James Clerk Maxwell

3. stwierdził, że światło jest falą elektromagnetyczną stanowiącą część widma o tych samych
właściwościach.
WSPÓŁCZESNE ZASTOSOWANIE:
Z pewnością każdy z nas pamięta bitwy na miecze świetlne z „Gwiezdnych wojen”. Człowiek
wykorzystuje laser, czyli światło o określonej długości fali, nie tylko w filmach. Służy ono
np. do badań medycznych, a jeśli wiązka ma odpowiednią moc, można posługiwać się nią
nawet jak skalpelem np. w chirurgii. Lasera w medycynie użyto po raz pierwszy w 1962 roku.
Pierwsze lasery stosowano w dermatologii i chirurgii oka. Dziś to urządzenie jest
powszechnie wykorzystywane w wielu dziedzinach medycyny.
Lasery stosuje się też do tworzenia hologramów oraz odczytywania płyt CD czy DVD w
odtwarzaczach. Światło od lat wykorzystują astronomowie do określania odległości. Rok
świetlny to odległość, jaką światło przebywa w ciągu jednego roku. Jeśli posłużymy się takim
parametrem – wszędzie będzie dość blisko! Ziemia oddalona jest np. od Księżyca jedynie o
1,3 s świetlnej (3,44 x 108 m), a od
Słońca – tylko 8 min i 19 s świetlnych (1,5 x 1011 m). Przechodząc wieczorem obok szpitala,
można zauważyć w oknach niebieskawą poświatę. Do dezynfekcji pomieszczeń wykorzystuje
się bowiem lampy emitujące promieniowanie ultrafioletowe – bardzo skutecznie zabija ono
mikroorganizmy. Dzieje się tak, ponieważ ten zakres promieniowania niszczy materiał
genetyczny i białka w komórkach. Dlatego aby zmniejszyć ryzyko zachorowania na raka
skóry, warto używać kremu z filtrem UV. Wiele nocnych zwierząt widzi podczerwień. Mogą
dzięki temu wypatrzyć ofiarę lub drapieżnika – ciepło, które wydziela organizm, jest
przynajmniej w części falą w zakresie podczerwieni. Wykorzystuje się to w noktowizorach i
kamerach termowizyjnych, które pomagają człowiekowi zobaczyć to, co dla oka
niewidzialne. Podczerwień znalazła też zastosowanie np. w pilotach do telewizorów.

4. Eksperyment 1
Magiczne kolory
Potrzebujesz:
• trzy szklanki
• łyżkę
• łyżeczkę
• sok z czerwonej kapusty
• ocet
• sodę oczyszczoną
Postępuj tak:
1. Do trzech szklanek wlej tyle samo wody.
2. Do pierwszej szklanki nie dodawaj nic.
3. Do drugiej szklanki dodaj trzy łyżki octu.
4. Do trzeciej dodaj łyżeczkę sody oczyszczonej.
5. Do każdej szklanki wlej trochę soku z czerwonej kapusty.
Co się stało?
Odpowiedź:
W pierwszej szklance woda przybrała kolor soku z czerwonej kapusty i stała się fioletowa.
W drugiej szklance woda przybrała kolor różowy.
W trzeciej szklance woda stała się niebieska / granatowa.
Wyjaśnienie:
W tym doświadczeniu badamy właściwości substancji. Sok z czerwonej kapusty służy do
wykrywania odczynu pH. Czysta woda jest substancją obojętną, dlatego przybiera kolor
fioletowy – taki, jak sok z kapusty. Kolor różowy, jaki pojawia się w drugiej szklance
świadczy o tym, że znajdujący się w niej płyn jest kwasem. Natomiast kolor niebieski
świadczy o odczynie zasadowym danej substancji.
Źródło: http://www.spryciarze.pl/zobacz/jak-wykonac-sztuczke-magiczne-kolory

5. Eksperyment 2
Mocna herbata
Potrzebujesz:
• trzy szklanki
• łyżeczkę
• mocną herbatę
• kwasek cytrynowy
• sodę oczyszczoną
Postępuj tak:
1. Do trzech szklanek wlej jednakową ilość mocnej herbaty.
2. Do pierwszej szklanki dodaj pół łyżeczki kwasku cytrynowego.
3. Drugą szklankę zostaw do porównania
4. Do trzeciej szklanki wsyp pół łyżeczki sody oczyszczonej.
Co się stało?
Odpowiedź:
Barwa w pierwszej szklance zmienia się na bursztynową, co wskazuje na słabą herbatę,
natomiast w trzeciej szklance płyn przyjmuje kolor ciemnobrunatny, a to jest
charakterystyczne dla bardzo mocnego naparu.
Wyjaśnienie:
W herbacie zawarte są pochodne taniny, które zmieniają barwę pod wpływem pH. Dodanie
sody powoduje podniesienie pH, przez co płyn zmienia odczyn na zasadowy. Natomiast
dodanie kwasku cytrynowego obniża pH, a taka substancja charakteryzuje się odczynem
kwaśnym.
Ciekawostka:
Wlej zawartość 3. szklanki do 1. szklanki. W ten sposób wywołasz dość burzliwą reakcję.
Roztwór zacznie się pienić, a wyglądem będzie przypominał ciemne piwo lub coca-colę.
Źródło: http://www.eioba.pl/a/1kay/doswiadczenia-dla-dzieci

6. Eksperyment 3
Piękne barwy
Potrzebujesz:
• szklankę
• ocet
• pasek papieru
• mazak w dowolnym kolorze
• linijka
Postępuj tak:
1. Do szklanki wlej trochę octu (na wysokość 1 cm od dna).
2. Na pasku papieru namaluj mazakiem poziomą kreskę na wysokości 2 cm od jego
końca.
3. Włóż pasek papieru do szklanki z octem (tym końcem, na którym namalowana jest
kreska).
Co widzisz?
Odpowiedź:
Ocet zaczyna się wspinać po pasku papieru, który jest w niej zanurzony. Po chwili dosięga
namalowanej mazakiem kreski i zaczyna ciągnąć za sobą wchodzące w jego skład barwniki.
Wyjaśnienie:
W tym eksperymencie
zaobserwować można
zjawisko chromatografii. Polega ona na tym, że poszczególne
składniki pewnej mieszaniny przepuszczone przez pewien ośrodek wędrują z różnymi
prędkościami i dlatego zostają rozdzielone.
Źródło: http://www.eioba.pl/a/1kay/doswiadczenia-dla-dzieci

7. Eksperyment 4
Domowa tęcza
Potrzebujesz:
• lusterko
• latarkę
• miskę z wodą
• biały karton
Postępuj tak:
1. Napełnij miskę wodą.
2. Do miski włóż lusterko tak, żeby opierało się o jedną z jej ścianek.
3. Naprzeciwko lusterka ustaw biały karton.
4. Świecącą latarkę skieruj tak, żeby oświetlała miskę z wodą i lusterko.
Co widzisz?
Odpowiedź:
Przy poprawnym wykonaniu tego doświadczenia na ścianie powinna pojawić się tęcza.
Wyjaśnienie:
W eksperymencie tym zaobserwować można zjawisko rozszczepienia światła. Polega ono na
rozdzieleniu światła białego na jego składowe barwy – czerwoną, pomarańczową, żółtą,
zieloną, niebieską, granatową i fioletową.
Źródło: http://nauczyciel.wsipnet.pl/oip/fizyka_3/Rozdzial_2/strony/dosw_dom_u.html

8. Eksperyment 5
Kolorowy wir z mleka
Potrzebujesz:
• mleko
• płyn do mycia naczyń
• patyczek do uszu
• farbki
• płaski talerz
• łyżeczka
Postępuj tak:
1. Wlej mleko na talerzyk.
2. Farbki wymieszaj z wodą.
3. Przy pomocy łyżeczki nałóż barwniki na mleko (najlepiej na środku).
4. Patyczek do uszu zamocz w płynie do mycia naczyń.
5. Przyłóż patyczek do mleka pośrodku talerza.
Co się stało?
Odpowiedź:
Barwniki „rozeszły” się ze środka do brzegów talerza.
Wyjaśnienie:
W mleku poza wodą znajdują się różne cenne składniki odżywcze takie jak: białko, sole mineralne i
witaminy. Znajduje się w nim również tłuszcz i to on głównie odpowiada za obserwowaną „eksplozję
kolorów”. Dotknięcie mleka patyczkiem nasączonym detergentem powoduje osłabienie oddziaływań
pomiędzy cząsteczkami tłuszczu, do których przyłączają się cząsteczki detergentu. Efekty migracji
obserwujemy dzięki barwnikom dodanym do mleka.

9. Źródło: http://www.spryciarze.pl/zobacz/jak-zrobic-kolorowy-wir-z-mleka

10. Eksperyment 6
Złudzenia optyczne
Potrzebujesz:
• laptop
Postępuj tak:
1. Włącz prezentację multimedialną zatytułowaną „Złudzenia optyczne”. Kliknij F5, aby
prezentacja zaczęła działać. Postępuj według instrukcji podanych na slajdach.
Co się stało?
Odpowiedź:
Wszystkie ilustracje przedstawione w prezentacji są złudzeniami optycznymi.
Wyjaśnienie:
Nasze ograniczenia w postrzeganiu barw wynikają z zasady działania siatkówki oka, która
posiada komórki odpowiedzialne za widzenie różnych kolorów. Siatkówka została jednak
zaprogramowana tak, że komórki odpowiadające za rozpoznanie koloru zielonego i te, które
reagują na kolor czerwony, nie mogą jednocześnie działać, czyli nie możemy zobaczyć
czerwonej zieleni. W momencie, gdy dotrze do oka czerwone promieniowanie, wysyłana jest
informacje do mózgu, że widzimy taką, a nie inną barwę. W tym samym czasie komórki
odpowiedzialne za rozpoznanie koloru zielonego są nieaktywne.
Nasz mózg ma tendencje, aby widzieć proste, jednolite i zamknięte kształty. Dlatego nasz
system widzenia próbuje rozpoznawać struktury składające się z powierzchniowych wzorów.
W jaki sposób zobaczymy jasne lub ciemne powierzchnie , zależy w dużej mierze od tej
powierzchni, granicznych linii i odstępów. To wyjaśnia, na przykład, dlaczego biały obiekt na
ciemnym tle wydaje się znacznie jaśniejszy od tego na jasnym tle.
Nasze fotoreceptory są zaprojektowane do wzmacniania różnic jasności przy przylegających
powierzchniach tak, aby lepiej odróżniać jedną powierzchnie od drugiej. Dlatego czarny jest
widziany jako “czarniejszy”, a biały jako “bielszy” na powierzchniach granicznych.
Dlaczego białe kwadraty na czarnym tle wydają się większe od czarnych kwadratów tej samej
wielkości na białym tle?
Drobne ruchy oka oznaczają, że białe i czarne światło (albo brak światła) jest zamiennie
przypadkiem na szczególnych fotoreceptorach oka z uwzględnieniem przestrzeni brzegowych
obserwowanego obiektu. Białe światło pobudza znacznie bardziej, aniżeli światło czarne.
Nawet kiedy pobudzone fotoreceptory mają długi czas zanim zaczną swoją pracę, białe
światło ciągle pozostawia swój ślad. Aby zanikło musi upłynąć trochę czasu. To zanikanie
jest odpowiedzialne za subiektywne odczucie różnic wielkości.
Źródło: http://www.rodenstock.com/rodb2c/pl/pl/1339886/docId-1337881/%C5%9Awiat%20widzenia/Zjawiska
%20optyczne/Kszta%C5%82ty.html; http://odkrywcy.pl/kat,111396,page,2,title,Jak-zobaczyc-zakazane-
kolory,wid,14236070,wiadomosc.html?_ticrsn=3&smg4sticaid=6f9e6;
http://www.zludzenia.pl/kolor.html

11. Eksperyment 7
Znikające obrazki
Potrzebujesz:
• folia do bindowania: zielona i czerwona
• banan, papryka, ogórek, marchew, cytryna, sałata
• kartka papieru
• kredki
Postępuj tak:
1. Przyjrzyj się wyłożonym owocom i warzywom najpierw zza folii zielonej, potem zza
folii czerwonej.
2. Na białej kartce narysuj dowolny rysunek posługując się tylko czerwoną i zieloną
kredką. Rysunek obejrzyj zza folii zielonej, potem czerwonej.
3. Obejrzyj co przedstawia biała kartka z kolorowymi kratkami. Obejrzyj go przez
zieloną, a potem czerwoną folię.
Co się stało?
Odpowiedź:
Elementy narysowane czerwoną kredką, widziane przez czerwoną folię, nie są widoczne.
Wyjaśnienie:
Filtr czerwony przepuszcza
jedynie światło czerwone,
dlatego czerwone elementy
rysunku zostały pochłonięte
przez filtr.
Źródło: http://www.dzieciecafizyka.pl/eksperymenty/filtrczerwonyizielony/filtrczerwonyizielony.html