1. Wprowadzenie
Światło widzialne jest falą elektromagnetyczną o długościach z zakresu od ok. 390 do 780 nm. W zależności od długości (jak również częstotliwości) fali świetlnej dzięki narządowi wzroku możemy rozróżniać poszczególne barwy. Zazwyczaj wyróżnia się sześć barw tzw. prostych: fioletowa (390 – 440 nm), niebieska (450-480 nm), zielona (490-560 nm), żółta (570-580 nm), pomarańczowa (590-610 nm) oraz czerwona (620-780 nm). Podane wartości są oczywiście przybliżone. Światło białe jest mieszaniną fal o długościach z podanego zakresu (czyli barwa biała zawiera w sobie wszystkie pozostałe barwy proste). Aby przekonać się, że istotnie tak jest, można wykorzystać pryzmat (za pomocą którego można zaobserwować tzw. rozszczepienie światła) lub idąc w drugą stronę, użyć krążka Newtona, który będzie zaprezentowany w końcowej części pokazu.
Jeśli mówimy o mieszaniu barw, powinniśmy dokonać rozróżnienia na mieszanie addytywne oraz subtraktywne. Nasze pokazy mają pokazać obydwa sposoby mieszania barw.
2. Diody LED
Układ eksperymentalny składa się z takich elementów jak: trzy diody LED o dużej mocy świecące w kolorach: czerwonym, zielonym i niebieskim, potencjometry służące do regulowania oporu, rurka przez którą przechodzi światło emitowane przez diody, kartka papieru, na którą pada światło oraz wyłącznik i źródło zasilania.
Układ ma pokazywać addytywne mieszanie barw. Addytywne mieszanie barw polega na tym, że poszczególne wiązki światła o różnych długościach fali sumują się (stąd nazwa). Wypadkowa barwa charakteryzuje się większą jasnością i mniejszym nasyceniem. Barwa biała ma największą jasność i zerowe nasycenie. Oko ludzkie widzi odbity od ekranu strumień światła, będący sumą promieni o różnych długościach fali padających na ten ekran.
Za pomocą potencjometrów regulujemy opór, a w związku z tym zmienia się również natężenie prądu, płynącego przez diodę. W wyniku tego będziemy otrzymywali różne natężenie wiązki światła emitowanego przez diodę. W idealnym przypadku trzy wiązki barw podstawowych RGB powinny po zmieszaniu dać barwę białą.
Będziemy jednak zmieniać natężenia prądu i w związku z tym otrzymywać też inne barwy. Efekt mieszania barw będzie widoczny na kartce papieru.
Mieszanie addytywne barw RGB wykorzystuje się w urządzeniach wyświetlających kolorowe obrazy, takich jak monitory, ekrany telewizorów, wyświetlacze telefonów komórkowych.
3. Farby drukarskie
Do tego pokazu użyjemy farb drukarskich w kolorach cyjanowym, amarantowym, żółtym i czarnym, a także płytek szklanych i butelek z wodą. Barwy będą mieszane na płytce lub rozpuszczane w buteleczkach z wodą, które następnie będą zbliżane do siebie, w wyniku czego będzie można zaobserwować subtraktywne mieszanie się barw.
Subtraktywne mieszanie barw polega na nakładaniu się barw pozostałych po wyeliminowaniu ze światła białego fal o pewnych długościach (czyli na odejmowaniu fal o konkretnych długościach). Eliminowanie barw ze światła białego występuje zwykle przez pochłanianie ich. W wyniku subtraktywnego mieszania barw otrzymujemy zwykle barwę ciemniejszą niż mieszające się, a w przypadku zmieszania barw cyjanowej, amarantowej i żółtej (podstawowych), barwę czarną.
Subtraktywne mieszanie barw wykorzystywane jest powszechnie w druku.
4. Krążek Newtona
Układ składa się m. in. z tarczy, którą jest płyta CD, z naklejoną na niej kilkukolorowym dyskiem, silniczka, który obraca tarczę, a także wyłącznika i źródła zasilania.
Gdy krążek nie porusza się, nasze oko rozpoznaje poszczególne barwy. Natomiast po wprawieniu krążka w ruch, z powodu ograniczonej zdolności rozdzielczej siatkówki ludzkiego oka (zwanej też bezwładnością), widzimy barwę powstałą przez addytywne zmieszanie danych barw, która zbliżona jest do barwy białej (w idealnym przypadku powinna być biała).
Ludzkie oko może odbierać poszczególne obrazy z częstotliwością ok. 50 Hz. W przypadku, gdy krążek obraca się szybciej niż ok. 50 razy na sekundę, widzimy poszczególne barwy jako jedną. Siatkówka oka ludzkiego składa się z dwóch rodzajów receptorów – czopków i pręcików. Czopki to elementy odpowiedzialne za barwne widzenie. Są trzy rodzaje czopków: reagujące na światło czerwone, zielone
i niebieskie. W tzw. plamce żółtej, znajdującej się w tylnej części oka jest największe zagęszczenie czopków. Z kolei pręciki odpowiadają za widzenie przy słabym oświetleniu. Jest ich o wiele więcej niż czopków (ok. 100 milionów, przy 6 milionach czopków). Największe zagęszczenie czopków występuje na obrzeżach siatkówki.
Osoby przygotowujące pokaz:
1. Dominik Dobrakowski
2. Krzysztof Fedorczyk
3. Maciej Grochowicz