Title: «Φως - Στ’ Δημοτικού»: Τι είναι το φως;

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Τι είναι το "Φως";

Περιεχόμενα

Επόμενη

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία

Νίκος Αναστασάκης, Φυσικός

Περιεχόμενα

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Περιεχόμενα

1. Από τον Απόλλωνα στην ...Κβαντομηχανική!

2. Is light a particle or wave? (intreractive video)

3. Πηγές φωτός - ενέργειας.

4. Διάδοση του φωτός

5. H Κυματική φύση

6. Η Ενέργεια

Περιεχόμενα

7.  Το Η/Μ φάσμα

8.  Ορατό φάσμα

9.  Σύνθεση χρωμάτων

10. Ανάλυση χρωμάτων

11. Το χρώμα από τα αντικείμενα

12. Το χρώμα του ουρανού.

Επόμενη

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία

Από τον Απόλλωνα...

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Credits: by Anton Raphael Mengs (Author); licence CC BY-NC 4.0

[Image: Mengs,Helios als Personifikation des Mittages]

Από τον Απόλλωνα...

Ιστορία:

Το φως έχει ανέκαθεν συνδεθεί με τις πηγές προέλευσης του (π.χ. ήλιος, φωτιά) και με τα αποτελέσματα που προκαλεί (π.χ. ημέρα, δυνατότητα όρασης αντικειμένων).

Συχνά, υπάρχει ταύτιση εννοιών: Το φως είναι η λάμπα που ανάβει, η ημέρα είναι φως!

Κάποιες φορές, για την εξήγηση των φαινομένων της οπτικής επιστρατεύτηκαν ...θεοί με φωτεινά βέλη , “ακτίνες”,  ο “αιθέρας”…

Περιεχόμενα

Επόμενη

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία

...στην Κβαντομηχανική

... στην Κβαντομηχανική!

Σύγχρονη αντίληψη:

Το φως έχει αυτόνομη υπόσταση: Είναι φωτόνια.

Τα φωτόνια είναι κάτι ξένο στην εμπειρία μας, είναι εξωτικά. Γιατί; Aνάλογα με τα φαινόμενα που συμμετέχουν, εμφανίζουν ιδιότητες σωματιδίων αλλά και κυματικές ιδιότητες!

Έτσι, τα φωτόνια είναι κυματοσωματίδια!

- ...μια (σημαντική) σημείωση: Το φωτόνιο δεν είναι άλλοτε κύμα και άλλοτε σωματίδιο, είναι ταυτόχρονα και τα δύο!

Έστω και απλουστευμένα, θα τα φανταστούμε κάπως έτσι...

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Περιεχόμενα

Credits: by M. Bellini/National Inst. of Optics (Author); licence CC BY-NC 4.0

[Image: Collision course, laser pulse with a single photon]

Επόμενη

Η έννοια "κυματοσωματίδιο" είναι θεμελιώδης για την κβαντομηχανική. Δεν την συναντάμε μόνο στο φως, αλλά παντού. Για τη ακρίβεια, οτιδήποτε υλικό σώμα (π.χ. πρωτόνια, ηλεκτρόνια, ...εμείς!) έχει κυματική και σωματιδιακή φύση.

Στην διτή αυτή εμφάνιση, σημαντικά είναι η κλίμακα μεγέθους στην οποία αναφερόμαστε και ο τρόπος παρατήρησης.

- Το μήκος κύματος που αντιστοιχεί σε έναν άνθρωπο, είναι της ταξης του 0,000.....(περίπου σαράντα δεκαδικα). Και αν θέλαμε να πραγματοποιήσουμε το πείραμα της διπλής σχισμής με ένα χειροπιαστό αντικείμενο ώστε να αναδέιξουμε την διπλή του φύση, θα χρειαζόμασταν χρόνο της τάξης της ηλικίας του σύμπαντος!

Προηγούμενη

Κάθε φωτόνιο είναι ένα "κβάντο" ενέργειας που σημαίνει σε απλή γλώσσα, ένα στοιχειώδες "πακέτο" ενέργειας:

Εφ = h.f  (h η σταθερά του Planck)

- Η ενέργεια της φωτεινής ακτινοβολίας είναι ανάλογη της συχνότητάς της f  (κυματικό χαρακτηριστικό), και είναι χωρισμένη σε "πακετάκια" (σωματιδιακό χαρακτηριστικό)...

Credits: by Νικόλαος Αναστασάκης (Editor); licence CC BY-NC 4.0

[Image: photons]

Βιβλιογραφία

Particle or Wave?

Μπορείς να ενεργοποιήσεις τους ελλ. υπότιτλους από το "κουμπί" με την ένδειξη "cc"

Πλάτων & Πυθαγόρας

Φωτεινές Πηγές

Σωματίδιο - κύμα

Σωματίδια - κύματα

Newton

Δέσμες Φωτός

Συμβολή

Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο

Απόψεις για το φως

Τι είδους συμπεριφορά εμφανίζει το φως σε κάθε ένα απο τα παρακάτω φαινόμενα;

Τράβηξε και τοποθέτησε την κατάλληλη λέξη που αντιστοιχεί σε κάθε ένα φαινόμενο. Μπορει αν θέλεις να συμβουλευτείς ξανά το video.

Q: Στην αλληλεπίδραση του φωτός με τα καποια μέταλλα, εμφανίζει [...] χαρακτήρα. Στα φαινόμενα συμμβολής που μπορούν να δημιουργηθούν με την βοήθεια Laser, το φως εμφανίζει [...] χαρακτήρα. Το φαινόμενο της διάθλασης μπορεί να εξηγηθεί με τον [...] χαρακτήρα του φωτός. Όμως αυτη η συμπεριφορά δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί δύο φωτεινές δέσμες δεν αλληλεπιδρούν.Όσο για την ύπαρξη χρωμάτων, αυτή εξηγείται με τον [...] χαρακτήρα του φωτός.
A: σωματιδιακό; κυματικό; σωματιδιακό; κυματικό

Choose the correct statement.

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Περιεχόμενα

Επόμενη

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία

Πηγές φωτός - πηγές ενέργειας

Ένα σώμα που λόγω εσωτερικών διεργασιών (π.χ. υψηλή θερμοκρασία, κατάλληλες χημικές αντιδράσεις) εκπέμπει ορατά φωτόνια, λειτουργεί ως αυτόφωτη πηγή φωτός.

Βέβαια υπάρχουν και τα σώματα τα οποία λειτουργούν ως ετερόφωτες πηγές φωτός, επανεκπέμποντας την ακτινοβολία που λαμβάνουν (...η σελήνη, ο λευκός τοίχος του δωματίου όπου είναι αναμμένο το φωτιστικό...).

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Περιεχόμενα

Επόμενη

Credits: by smol burb (Author); licence CC BY-SA 2.0

[Image: Light 1]

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία

Πηγές ενέργειας -πηγές φωτός

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Credits: by The Sun by the Atmospheric Imaging Assembly of NASA's Solar Dynamics Observatory (Author); licence CC BY-NC 4.0

[Image: Sun]

Πηγές ενέργειας - Πηγές φωτός

Με όποια τους ιδιότητα και αν τα εξετάσουμε (σωματιδιακή ή κυματική), τα φωτόνια είναι ενεργειακά “πακέτα” που προέρχονται από τις φωτεινές πηγές.

Ο ήλιος μας, εκπέμπει τεράστια ποσά ενέργειας σε μορφή φωτονίων: Ο γίγαντας της γειτονιάς μας, με θερμοκρασίες που ξεκινούν γύρω στα 14εκ. βαθμούς στο κέντρο και καταλήγουν περίπου στις 6 χιλ. βαθμούς στην επιφάνεια του, εκπέμπει κάθε δευτερόλεπτο ενέργεια που αντιστοιχεί σε 4 δισ. βόμβες υδρογόνου, των 100 μεγατόνων η κάθε μία.

Περιεχόμενα

Επόμενη

Προηγούμενη

Ακτινοβολία μέλανος Σώματος

https://phet.colorado.edu/sims/html/blackbody-spectrum/latest/blackbody-spectrum_el.html

Βιβλιογραφία

Η διάδοση του φωτός

Credits: by Νικόλαος Αναστασάκης (Author); licence CC BY-NC 4.0

[Image: Συζήτηση για την διάδοση του φωτός]

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Περιεχόμενα

Ευθύγραμμη διάδοση

Το φως δεν χρειάζεται κάποιο υλικό μέσο για να διαδοθεί. Έτσι διαδίδεται και στο κενό, ευθύγραμμα,  με τη μέγιστη ταχύτητα που υπάρχει στην φύση.

Επόμενη

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία

Η κυματική φύση

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Περιεχόμενα

Η κυματική φύση:

Το "φως" αποτελεί ένα πολύ μικρό μέρος του φάσματος των Ηλεκτρομαγνητικών (Η/Μ) κυμάτων.

Όμως, τι είναι το Η/Μ κύμα;

Με τον όρο αναφερόμαστε σε ένα κύμα ηλεκτρικού (E) και ένα μαγνητικού (B) πεδίου, κάθετα μεταξύ τους.

Εδώ μπορείς να δεις μια σχετική προσομοίωση

[Image: ηλεκτρομαγνητικό κύμα]

Επόμενη

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία

Η ενέργεια

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Η ενέργεια.

Η ενέργεια που μεταφέρει το Η/Μ κύμα, είναι άμεσα συνδεδεμένη με την συχνότητα του (f ).

Για να κατανοήσεις το νόημα της συχνότητας, πειραματίσου:

- με την προσομοίωση της προηγούμενης διαφάνειας,
- αλλά και με την προσομοίωση ενός απλού (μηχανικού) κύματος που θα βρείς εδώ.

Περιεχόμενα

Επόμενη

Προηγούμενη

Ερώτηση ...

Q: Ποια από τις επομενες προτάσεις θεωρείς ότι περιγράφει καλύτερα τη έννοια της συχνότητας (f);
- Η συχνότητα περιγράφει τον ρυθμό με τον οποίο αυξομειώνεται η ένταση του Η/Μ πεδίου (correct)
- Η συχνότητα εκφράζει το "πόσο συχνά" εκπέμπονται φωτόνια από την πηγή

Q: Πότε νομίζεις ότι η ενέργεια του Η/Μ κύματος είναι μεγαλύτερη;
- Όταν έχει μεγάλη συχνότητα (correct)
- Όταν έχει μικρή συχνότητα

Feedback (0 to 50%): Δοκίμασε πάλι..
Feedback (51 to 100%): Η ενέργεια του φωτονίου είναι ανάλογη της συχνότητας, Ε = h.f (h σταθερά του Planck, f η συχνότητα)

Παρατήρησε ότι μεγαλύτερη συχνότητα αντιστοιχεί

- στην πρώτη προσομοίωση σε μεγαλύτερη πυκνότητα της έντασης των δύο πεδίων,
- ενώ στη δεύτερη σε πιο συχνή προσφορά ενέργειας απο τον μηχανισμό που προκαλεί την ταλάντωση (διεγέρτη).

Βιβλιογραφία

Το Η/Μ φάσμα

[Image: electromagnetic range]

Το Η/Μ φάσμα

Το εύρος των συχνοτήτων των Η/Μ κυμάτων είναι από ~ 10^22 Ηz (κοσμικές ακτίνες) έως κάποιες δεκάδες Hz. Κάποιες περιοχές μας είναι ιδιαίτερα γνωστές: υπεριώδης, ορατή, υπέρυθρη, μικροκύματα, ραδιοκύματα…

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Περιεχόμενα

[Image: How big are electromagnetic waves?]

Επόμενη

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία

Ορατό φάσμα

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Ορατό φάσμα

Από όλη αυτή την τεράστια περιοχή συχνοτήτων, το μάτι μας βλέπει ένα πολύ μικρό κομμάτι. Είναι η περιοχή που αντιστοιχεί στη έννοια “φως”.

Τις διάφορες συχνότητες του φωτός ο εγκέφαλος μας τις αποκωδικοποιεί ως “χρώματα”.

Για παράδειγμα, η συχνότητα f=5.10^14 Ηz (600nm) μεταφράζεται ως πορτοκαλί χρώμα. Μπορείς να δοκιμάσεις και με άλλες συχνότητες στην προσομοίωση εδώ

Αν και το χαρακτηριστικό μέγεθος των φωτονίων είναι η συχνότητα f, πολύ συχνά αναφέρουμε το μήκος κύματος λ. Τα δύο αυτά μεγέθη συνδέονται μεταξύ τους μέσω της ταχύτητας διάδοσης του φωτός c. (= 300.000 km/s στο κενό)

Ισχύει ότι: c = λ.f.

Ακολουθώντας τον σύνδεσμο εδώ, θα μπορέσεις να έχεις μια εικόνα για το μήκος κύματος και το ορατό φάσμα..

τεστ

[Image: What's the range of wavelengths]

Περιεχόμενα

Επόμενη

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία

Σύνθεση χρωμάτων

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Σύνθεση χρωμάτων

Η σύνθεση (στην κατάλληλη αναλογία...) όλων των χρωμάτων που περιέχονται στο φως του ήλιου, από το ιώδες ως το ερυθρό φτιάχνει το λευκό φως.

Μια ιδέα για δραστηριότητα ...ανάμιξης χρωμάτων στο ακόλουθο video.

Περιεχόμενα

Όταν αναφερόμαστε στο χρώμα μιας φυσικής πηγής φωτός που εκπέμπει λόγω της θερμοκρασίας της, το αποτέλεσμα περιγράφεται στο διάγραμμα...

Tο χρώμα ενός φυσικού αντικειμένου οφείλεται στις χρωστικές που περιέχει και ανακλούν περιοχές του ορατού φάσματος, η σύνθεση των οποίων δίνει το τελικό χρωματικό αποτέλεσμα.

Μάντεψε τα χρώματα...

Μπλε κίτρινο

η μίξη

Q: δίνει
- πράσινο (correct)
- γαλάζιο

black-white

η μίξη...

Q: δίνει
- γκρι (correct)
- μαύρο

κοκκινο-μπλε

η μίξη

Q: δίνει...
- μελιτζανί (correct)
- καφέ

κόκκινο - πράσινο

η μίξη

Q: δίνει
- καφέ (correct)
- μωβ

κοκκινο-άσπρο

η μίξη

Q: δίνει
- ροζ (correct)
- πορτοκαλί

κοκκινο-κίτρινο

η μίξη

Q: δίνει
- πορτοκαλί (correct)
- ροζ

Τα βασικά χρώματα στη ζωγραφική είναι τα RedYellowBlue. Απο αυτά προκύπτουν δευτερεύοντα (GreenOrangePurple) και απο αυτά ακόμα περισσότερα.

Choose the correct statement.

Credits: How To Mix Colors Simple Color Mixing; by ESL and Popular Culture; source https://youtu.be/ekuLw4KRCHw

Επόμενη

Προηγούμενη

Στις ηλεκτρονικές πηγές φωτός, (π.χ. οθόνες…), αλλά και στις εκτυπώσεις, το λευκό φως μπορεί να προκύψει από άλλους, πιο απλούς συνδυασμούς

Μπορεί να πειραματιστείς, στους ακόλουθους συνδέσμους:

- Μίξη RGB (οθόνη)
- Μίξη CMY (εκτυπωτές)

[Image: pc monitor]

Εδώ τα χρώματα που συνδυάζονται αντιστοιχούν σε πολύ μικρότερες περιοχές του ορατού φάσματος

Βιβλιογραφία

Ανάλυση χρωμάτων

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Ανάλυση χρωμάτων

Η αντίστροφη διαδικασία της σύνθεσης είναι αυτη της ανάλυσης του φωτός στα επιμέρους χρώματα που το αποτελούν. Αν αναφερόμαστε στο φυσικό λευκό φως, τότε μπορούμε να δούμε όλη την γκάμα των χρωμάτων του ορατού φωτός δηλαδή τα χρώματα του ουράνιου τόξου.

Περιεχόμενα

Credits: by Lucas Vieira (Author); licence CC BY-NC 4.0

Επόμενη

Προηγούμενη

Αν θέλεις να πειραματιστείς εικονικά, μπορείς να επιλέξεις τον σύνδεσμο: http://www.seilias.gr...

Όμως για να κάνεις ζωντανή δοκιμή, αρκεί ένα cd και ένα κεράκι! Οδηγίες.

Βιβλιογραφία

Το χρώμα από τα αντικείμενα

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Το χρώμα από τα αντικείμενα

Όταν το φως συναντάει ένα υλικό μέσο, αλληλεπιδράει με αυτό.

Έτσι, ένα σώμα μπορεί για παράδειγμα να θερμανθεί από την “φωτεινή” ενέργεια που απορροφάει η, να “χρωματιστεί” από το φως που πέφτει πάνω του!

Μια επιφάνεια βαμμένη κόκκινη, απορροφάει τα χρώματα του λευκού φωτός που την φωτίζει και επανεκπέμπει το κόκκινο.

Μία μαύρη επιφάνεια απορροφάει όλα τα χρώματα ενώ μια λευκή τα επανεκπέμπει όλα!

[Image: objects colors]

Μην ξεχνάμε ότι τα σώματα αποτελούνται από ηλεκτρικά φορτία, και το φως είναι ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο (Η/Μ κύμα).

Περιεχόμενα

Επόμενη

Προηγούμενη

Βέβαια, υπάρχει πάντα ένα ποσοστό απο την συνολική ακτινοβολία που απορροφάται ανεξάρτητα απο την συχνότητα της, όπως και ένα ποσοστό που ανακλάται. Αυτό εξαρτάται από τα ίδια τη δομή των υλικών, τις χρωστικές που περιέχουν, την μορφή της επιφάνειας τους. Και γνωρίζουμε ότι το τελικό χρώμα προκύπτει όχι μόνο απο τα επιμέρους, αλλά και απο την αναλογία στη μίξη τους. Αυτό ακριβώς πετυχαίνουμε και στην προσομοίωση εδώ..

Βιβλιογραφία

Τα χρώματα που βλέπουμε... (εικονικό εργαστήριο)

Το χρώμα του ουρανού

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Το χρώμα του ουρανού

Είναι γαλάζιο, πορτοκαλί, άσπρο ή ...μαύρο;

Μήπως τίποτα απο όλα αυτά;

Περιεχόμενα

[Image: comic]

Επόμενη

To φως που φτάνει στα μάτια μας είναι αποτέλεσμα σκέδασης της ηλιακής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα.

Οι συχνότητες που σκεδάζονται πιο έντονα είναι αυτές που βρίσκονται στην περιοχή του μπλε χρώματος...

το φαινόμενο λέγεται "σκέδαση Rayleigh"

Προηγούμενη

διαδραστικό video...

Βιβλιογραφία

Βιβλιογραφία

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Carney, R. N., & Levin, J. R. (2002). Pictorial illustrations still improve students' learning from text. Educational Psychology Review, 14(1), 5-26.

Mayer, R. E. ( 2017). Using multimedia for e‐learning. Journal of Computer Assisted Learning, 33, 403– 423.

Mayer, R. E. (2001). Multimedia learning. New York: Cambridge University Press.

Mayer, R. E., & Moreno, R. (2002). Animation as an aid to multimedia learning. Educational Psychology Review, 14(1).

Περιεχόμενα

Επόμενη

Για τη βιβλιοθήκη σου

Προηγούμενη

Light | Definition, Properties, Physics, & Quantum Theory. (χ.χ.). Encyclopedia Britannica. Ανακτήθηκε 4 Μάιος 2020, από https://www.britannica.com/science/light

http://www.eye-net.gr/experts/colors.asp

https://ekfechanion.eu/yliko/dimotiko/staxi.html

Καθημερινή Φυσική: Η (διπλή;) φύση του φωτός & Το πείραμα των δύο σχισμών

Βιβλιογραφία

Αρχική

[Image: Αρχική Σελίδα]

Παράρτημα: Πηγές Πολυμεσικού υλικού:

https://commons.wikimedia.org

https://physics.aps.org

https://clarkscience8.weebly.com

https://courses.lumenlearning.com/physics

https://theconversation.com

https://en.wikipedia.org/wiki/Light

https://www.onlinewebfonts.com

https://freemusicarchive.org/genre/Jazz

Περιεχόμενα

Επόμενη

[Image: media icons]

Προηγούμενη

Βιβλιογραφία