Anna Nicińska

Nigdy wcześniej nie zastanawiałam się nad
tym ,dlaczego śnieg jest biały?
Większość ludzi traktuje to zjawisko jako
coś naturalnego i nie poświęca temu
większej uwagi..
W mojej pracy postaram się wykazać, że
jest to zjawisko bardzo ciekawe, a
jednocześnie wcale nie takie oczywiste.
Światło białe jest w rzeczywistości mieszaniną
różnych barw. Żeby się o tym przekonać wystarczy
przepuścić światło białe przez pryzmat. Światło
przechodząc przez pryzmat ulega dwukrotnemu
załamaniu, przy czym fale o mniejszych
długościach ( fioletowa, niebieska) załamują się
bardziej niż fale dłuższe ( zielona, czerwona).
Widmo światła białego
760 nm
380 nm
Tak powstaje wrażenie białej barwy
Kolor nie jest właściwością światła ani obiektu,
który je odbija - jest to wrażenie powstające w mózgu
Nie wszystkie
stworzenia widzą tak
samo
Pszczoły, widzące w UV,
nie postrzegają białych kwiatów
jako białe, gdyż różne ich gatunki
w różnym stopniu odbijają
ultrafiolet.
Proces postrzegania koloru
zaczyna się w czopkach siatkówki.
Barwa jest postrzegana dzięki
komórkom światłoczułym w siatkówce
oka, zwanych pręcikami i czopkami.
Ściślej: pręciki są wrażliwe na stopień
jasności, czopki także na barwę. Są trzy
rodzaje czopków, a każdy z nich jest
najbardziej wrażliwy na jeden z trzech
zakresów barw - niebieskiej, zielonej,
lub czerwonej (przy czym zakresy te
zachodzą na siebie), co łącznie
umożliwia widzenie wszystkich barw. Za
widzenie barwy niebieskiej odpowiada
ok. 4% czopków, za zieloną - 32%, za
czerwoną - 64%.
Każdy czopek zawiera barwnik, zbudowany z jednej z odmian białka opsyny,
związanej z cząsteczką retinalu. Energia fotonu, pochłoniętego przez barwnik,
odkształca tę cząsteczkę, co pobudza czopek.
Pojedynczy czopek może tylko „zliczać” fotony, aby do mózgu dotarła
informacja o długości fali padającego światła, potrzeba co najmniej dwóch
rodzajów czopków.
Oko flaminga….
papugi…
…i dzioborożca kanaryjskiego.
Oko złożone owadów
Oczy gadów
Wczesne kręgowce
posiadały
cztery rodzaje
opsyn, odpowiedzialne
także za widzenie
w bliskim UV.
Ptaki, niektóre gady
i owady zachowały
je do dziś, natomiast
wczesne ssaki, zmuszone
do nocnego trybu życia
przez dinozaury,
utraciły dwa
spośród czterech
barwników.
Po wymarciu dinozaurów
wczesne naczelne
odzyskały jeden
z barwników
dzięki mutacjom.
PIES
Psy widzą świat w odcieniach szarości. Ich
komórki siatkówki posiadają tylko dwa barwniki.
Doskonale widzą szybko poruszające się
przedmioty w oddali. Bardzo dobrze widzą o
zmierzchu.
Oko tego drapieżnika posługuje się
metodą lustra. "Lustro"
umieszczone za wrażliwą na
światło siatkówką składa się z 15
KOT
warstw połyskliwych komórek i
stanowi płaszczyznę odblaskową.
Kot widzi 6 razy lepiej niż człowiek,
ale bez rozróżniania barw
MUCHA
Każdy z pryzmatów odchyla
promienie światła w kierunku
obserwatora. Widzimy całą rozetę
obrazów pozornych, ułożonych na
okręgu, wokół prawdziwego obrazu.
Tak działa złożone oko muchy.
Jak widać, odpowiedź na pytanie
„Dlaczego śnieg jest biały?”
mogłaby także brzmieć:
„Ponieważ na Ziemi w mezozoiku
pojawiły się dinozaury,
a następnie wyginęły 65 milionów
lat temu.”
Jeśli to już wiemy, przyjrzyjmy się jakie to ma
znaczenie w znalezieniu kolejnej odpowiedzi na
pytanie, dlaczego śnieg jest biały.
Różne ciała są kolorowe dlatego, że część kolorów
odbijają, a część absorbują. Zielone liście wyłapują
światło czerwone (energii tego światła używają do
asymilacji), natomiast w świetle odbitym zostaje
dużo zielonego. Czerwona sukienka odwrotnie absorbuje zielone, a odbija dużo czerwonego. Jeżeli
jakaś substancja absorbuje wszystko, a nic nie
odbija - jest czarna (jak sadza). Są jednak
substancje, które odbijają prawie całe światło, które
na nie pada, są więc białe.
Zarówno śnieg jak i lód składają się z cząsteczek wody, które
są poukładane jedna obok drugiej. Takie ciała, których
cząsteczki znajdują się w idealnym porządku nazywamy
ciałami krystalicznymi.
Jak podaje encyklopedyczna notatka, śnieg to opad
atmosferyczny złożony z kryształków lodu o kształtach
sześcioramiennych gwiazdek, w temperaturze -50 C kryształki
łączą się tworząc płatki.
Może warto się zastanowić:
dlaczego śnieg jest biały, a lód przezroczysty,
skoro na jedno i drugie składają się cząsteczki
wody?
Powyższe argumenty skłoniły mnie do wykonania własnego
doświadczenia, żeby przekonać się czy biały kolor śniegu
pochodzi od materii, z której się wytworzył.
-Do metalowej miski
wlałam wodę z kranu.
-Następnie pozostawiłam
w zamrażalniku na parę
godzin .
Efekt doświadczenia
Na zamieszczonej obok
fotografii można zauważyć, że
przezroczystość dużej bryły nie
była zadowalająca. Skłoniło
mnie to do kolejnych refleksji i
doświadczeń.
Może obecne w wodzie sole
mineralne stały się centrami
krystalizacji i pojawiła się
struktura drobnokrystaliczna,
na której światło uległo
rozproszeniu, dając w efekcie
biały kolor ?
Za przyczynę niewyraźnego efektu uznałam wodę z kranu.
Dlatego drugą próbę wykonałam, wykorzystując wodę
destylowaną,
czyli
pozbawioną metodą
destylacji soli
mineralnych oraz
większości innych
substancji
zanieczyszczających ją.
Efekt doświadczenia
-zamarznięta woda jest
wyraźnie przezroczysta
Zatem hipoteza potwierdziła się, światło uległo rozproszeniu w
znacznie mniejszym stopniu, gdy nie było warunków do powstania
wielu drobnych kryształów.
Następnie każdą z brył rozdrobniłam
►Lodowy
proszek, składający się z okruchów
lodu, będzie miał wygląd całkiem biały.
Przezroczystość bowiem polega na
przechodzeniu światła przez przedmiot bez
rozpraszania. Drobne kryształki natomiast
rozpraszają światło i dają wrażenie barwy
białej. Gdybyśmy powiększyli jedna gwiazdkę
śniegową, moglibyśmy zauważyć, że składa
się ona właśnie z drobnych kryształków lodu o
skomplikowanych kształtach.
Wszystko to jest spowodowane przez
budowę owych kryształków. Światło,
padające na nie, dokonuje wielokrotnego
odbicia, poprzez co większa jego część wraca
do naszego oka, i to dla każdej długości
światła podobnie. Fakt ten sprawia, że
widzimy śnieg jako biały.
Odbicia od śniegu nie dają
kolorów, ale rozszczepienie
światła wewnątrz kryształków
lodu.
Bibliografia
http://draco.uni.opole.pl/moja_fizyka/numer10/zima.html
http://jak.manipulant.pl/jak-widzi-pies/
http://artykuly.animalia.pl/artykuly.php?id=413
http://www.digitalphoto.pl/
http://pl.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton
http://sciaga.onet.pl/12581,60,163,91,1,20188,sciaga.html
http://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%9Anieg
Timothy H. Goldsmith, „Barwy świata w oczach ptaków”, Świat Nauki nr
8(180), sierpień 2006 r., str.55 – 61.