Почему пена белая

Я спал, и смыла пена белая

Меня с родного корабля,

И в черных водах, помертвелая,

Открылась мне моя земля.

Николай Гумилев.

«Одиночество»

Все мы хорошо знаем, что морская вода прозрачная и имеет синий, зеленый или даже черный цвет, так почему же пена морская непрозрачна и цвет у нее всегда белый?

Почему шампунь может быть зеленым, розовым, голубым, а пена всегда белая?

Почему пиво в кружке у папы имеет желтый оттенок, а пена все - равно белая?

Согласитесь, что вопрос этот необычен и в первый момент хочется отделаться от него пожатием плеч, отнестись как к шутке.

Я провел опрос. Опрошенным был задан вопрос: Почему пена белая? В опросе участвовало 30 человек разных возрастных групп:

• 10 человек – младшего школьного возраста,
• 10 человек – среднего и старшего школьного возраста,
• 10 человек – взрослые.

Результаты опроса я представил в виде таблицы.

Варианты ответов Младший школьный Средний и старший Взрослые возраст школьный возраст

Пожали плечами

Пена белая, потому что белая.

Это хорошо всем известно, так было всегда.

Пена – мыло, а мыло – белое.

Пена состоит из воздуха, а воздух цвета не имеет.

Морская пена бесцветная, так как получается из бесцветной воды.

Она вовсе не белая, а цветная, присмотритесь получше.

Зачем зря ломать себе голову?

Результат опроса показал, что из 30 опрошенных: o 11 человек пожали плечами, что означает, что они совершенно не знают на него ответа, o 6 человек – отнеслись к вопросу как к шутке, o 6 человек отнеслись к вопросу однобоко, рассмотрев определенный вид пены (морскую или мыльную), o и только 4 человек дали ответы, к которым можно прислушаться.

Были и такие ответы: Зачем зря ломать себе голову? Так было всегда.

Верно, но почему она именно белая, почему не синяя или зеленая? Вот и я задался таким вопросом и решил провести исследовательскую работу, чтобы понять: почему все предметы, окружающие нас имеют именно такой цвет, почему мир такой, каким мы его видим?

Можно предположить, и это очевидно, что пена имеет другое состояние, чем вода – это смесь воды и воздуха. Она гораздо легче воды. Может поэтому и краски в ней меньше?

Цель данной исследовательской работы состоит в изучении физического явления «цвет», физического состояния «пена».

Для достижения цели были поставлены и реализованы следующие задачи:

• выяснить, что такое цвет и как он получается;
• дать краткую характеристику опытам, проводимым в древности;
• провести анализ «пены».

Две стороны вопроса

На самом деле здесь два вопроса:

• почему пена непрозрачная, хотя получается из прозрачной воды;
• почему цвет пены получается белый?

Для ответа на первый вопрос, я возьму энциклопедию и найду в ней, что же такое прозрачность. Тело прозрачно — это когда луч света идёт сквозь тело и ничто ему не мешает, ничто не искажает его направление. Мешать свету могут всяческие неоднородности: пыль, туман и т. д. В пене эти неоднородности тоже есть: это воздушные пузырьки, а точнее, границы раздела «воздух—вода». Каждая такая граница — это маленькое кривое полупрозрачное зеркальце, оно частично отражает, частично преломляет свет. Когда таких зеркалец множество, десятки и сотни, то луч света, наотражавшись и напреломлявшись в них, просто теряется, забывает своё первоначальное направление, рассеивается во все стороны. Это и есть потеря прозрачности.

Теперь вернусь ко второй стороне вопроса: почему пена именно белого цвета? На самом деле она может быть и цветная, если в воду добавить какой-то краситель. Но если ничего не добавлять, то цвет действительно белый.

Человек может воспринимать цвет двух типов: цвет светящегося объекта, называемый цветом свечения, и цвет освещенного объекта, называемый цветом объекта.

Светящийся объект может иметь естественное происхождение, как, например, солнце, или искусственное происхождение, как, например, дисплей компьютера, фонарь или лампочка.

Цвет объекта - это свет, отраженный от освещенного объекта.

История открытия цвета

Из истории открытия цвета я узнал, что в 1666 году Исаак Ньютон впервые пропустил солнечный луч через кусок стекла, называемый призмой. Свет, который прошёл через призму, распался на пучки всех цветов радуги. Так Ньютон открыл, что обычный белый свет состоит из многих цветов, смешанных друг с другом. Пучки идут в постоянном порядке. Каждый занимает свой постоянный угол. Расходящийся пучок цветов Ньютон назвал спектром.

Последовательность цветов спектра легко запомнить, следуя поговорке:

Каждый Охотник Желает Знать Где Сидит Фазан

Свет, излучаемый Солнцем или другими источниками, называется белым цветом. Как же возникают разные цвета? Цвет определяется длиной световой волны.

Свет распространяется в пространстве волнами, которые напоминают движение волн в водоемах. Самые короткие из них — волны фиолетового цвета. Самые длинные волны — красные. Между ними располагаются все остальные цвета спектра, каждый из которых имеет свою длину волны.

Почему предметы имеют определенный цвет? Когда белый свет падает на предмет, некоторые световые волны отражаются от него, некоторые поглощаются. Именно отраженный свет мы и воспринимаем как цвет объекта.

Предмет красного цвета поглощает почти все световые волны, за исключением красных. Их он отражает, они поступают к нам в глаза, и предмет кажется нам красным.

А вот если тело поглощает все цвета абсолютно одинаково, то тогда тело нам покажется сероватым, т. е. не имеющим своего цвета. Самый светлый серый цвет — это и есть белый.

Итак, тело белого цвета — это такое тело, которое поглощает очень мало падающего на него света.

Осталось понять, почему пена не имеет цветовых предпочтений, почему она рассеивает световые лучи любого цвета одинаково? Да просто потому, что в ней нет красителей.

Пена — это много маленьких зеркал, которые, как и обычное большое зеркало в прихожей, изменяют направления лучей света, но не придают им никакую окраску.

Наблюдения

Все дети в детстве пускают мыльные пузыри.

Я тоже решил немного позабавиться. Для этого всего на всего мне понадобилась баночка с мыльными пузырями.

Я выдул пузырь побольше, и посадил его на край банки.

Какой же он цветной этот пузырь, и прозрачный и зеркальный. Просто удивительно разный. Есть все цвета. Стараясь не дышать на пузырь, я наблюдал как меняются и переливаются цвета снизу вверх.

Потом я взял воды, налил в нее пену для ванны «Хвойный лес» ярко-зеленого цвета и взбалтывал до тех пор, пока всё не превратилось в пену.

Когда пена успокоилась, то издали она казалась совершенно белой. Но если подойти близко и посмотреть внимательно, то оказалось, что пена состоит из множества маленьких пузырьков, по которым играют различные цвета радуги.

Различные цвета занимают различные места, но если смотреть издали, глаз ощущает впечатление составного белого цвета.

Вспомним, что я для опыта взял пену для ванны зеленого цвета и какого цвета пену я получил? Белого!

Изучив физическое явление «цвет» и поняв физическое состояние «пены», объяснение оказалось простым. Пена – это зеркала! Лучи света, падающие на нее, отражаются. Отраженные лучи окрашиваются тем цветом, какой пропускает вещество пены. Но стенки пузырьков так тонки, что цвет их почти незаметен. Вот поэтому пена и выглядит белой. Однако если присмотреться, то заметно, что в некоторых местах пена тоже чуть-чуть окрашена в зеленый цвет. Эту окрашенность создают лучи, отражающиеся от более глубоких пузырьков.

В опыте с мыльной пеной, очевидно, я имел дело с составлением белого цвета из цветов радуги.

В ходе своего исследования o я узнал о том, что первым открыл понятие «цвета» Исаак Ньютон в 1666 г. ; o что свет состоит из разных цветов; o убедился на опыте, что игра с мыльными пузырями не пустая забава, а хороший способ изучения физических законов и явлений.

Изучив данную тему, я пришел к следующим выводам:

• Цвет объекта - это свет, отраженный от освещенного объекта.
• Цвет определяется длиной световой волны.
• Белый цвет состоит из многих цветов, смешанных друг с другом.
• Пена — это множество маленьких зеркал.