6,2. Werkstuk door een scholier 1565 woorden 1 december keer beoordeeld. Natuurkunde. Wat is kleur?

Transcriptie

1 Werkstuk door een scholier 1565 woorden 1 december ,2 174 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Wat is kleur? Zodra s'morgens het eerste licht er is, kunnen wij vaag kleuren onderscheiden. Bij verschillende volkeren geldt dit als het beginpunt van de dag. Als ze onderscheidt kunnen maken tussen verschillende gekleurde woldraden, is voor hen de dag begonnen. De dag eindigt dan ook als de volkeren de verschillende kleuren niet meer kunnen zien. Kleur Newton ontdekte in 1665 bij toeval dat een lichtstraal alle kleuren van de regenboog bevat. Hij liet een lichtstraal in een glazen prisma vallen en zag dat de lichtstraal werd opgesplitst in de banen rood, oranje, geel, groen, blauw en violet licht. Als het licht door een tweede prisma ging, werd het weer wit licht. Newton leidde hier uit af dat licht bestaat uit alle kleuren, die alle hun eigen golflengtes hebben. Die golflengtes krijgen een andere invalshoek door de breking van de scherpe kant van de prisma. Ook leidde hij hieruit af, dat kleur wordt bepaald door terugkaatsing. Het ontleden van wit licht wordt kleurdispersie genoemd. Een auto is rood, doordat de auto alle kleuren absorbeert, behalve rood. Rood wordt teruggekaatst en komt dan in ons oog terecht. Kleur is licht met bepaalde eigenschappen. Licht bestaat uit elektromagnetische golven, die verschillende golflengtes hebben. Wij kunnen met onze ogen sommige golflengtes onderscheiden. Wit licht is een mengeling van al die golflengtes. Rood heeft de langste golflengte en violet de kortste. Hier zie je een overzicht: golflengte ( nm ) kleurnaam golfgebied rood oranje langgolvig geel Pagina 1 van 5

2 geelgroen groen middengolvig blauwgroen blauw kortgolvig violet De mens kan alleen dit spectrum zien. Maar sommige dieren kunnen een heel ander golflengtegebied zien. Bijvoorbeeld de honingbij: dit dier kan voorbij de kleur violet zien. Bijen hebben dit nodig, omdat de bloemen die honing hebben vaak ultraviolet licht reflecteren. Bijen kunnen zo dus zien of een bloem bruikbaar is. Buiten het spectrum dat wij kunnen zien is dus het elektromagnetisch spectrum. Dat zijn de golven die langer zijn dan 780nm of korter dan 380nm. Langere golven bevatten meer energie dan kortere golven. Kleurmenging Bij kleurmengen heb je een aantal basiskleuren, waarmee je alle kleuren kan maken. Er zijn drie soorten kleurmenging: additieve, partitieve en subtractieve kleurmenging. Ik zal wat vertellen over additieve en subtractieve kleurmenging, maar niet over partitieve kleurmenging, omdat dat geen basismenging is. Hieronder zie je een overzicht met de kenmerken en de toepassingen van de soorten kleurmengen: Additief Partitief Subtractief Het mengen van licht- Het mengen van kleuren op Mengen van verven, bundels, bijv. bij een draaischijf. kleurstoffen en pigmenten theatervoorstellingen. Mengen van kleurpunten, Over elkaar gedrukte inkt- die je niet afzonderlijk kan zien, lagen en kleuren in bijv. pointillisme. combinatie. Mengkleur is helderder Mengkleur heeft gemiddelde Mengkleur heeft lage dan afzonderlijk licht- helderheid. helderheid. bundels. Additieve kleurmenging: Additieve kleurmenging vindt plaats door het bij elkaar optellen van verschillende gekleurde lichtbundels. De basiskleuren ( de primaire kleuren ) zijn blauw, rood en groen. Uit deze kleuren kan je weer wit licht maken. Deze samenstellende kleuren worden ook wel 1/3 kleuren genoemd, omdat je dus drie kleuren nodig hebt om wit licht te maken en elke kleur 1/3 van wit licht is. Door twee 1/3 kleuren over elkaar te mengen ontstaan er 2/3 kleuren ( secundaire kleuren ). Ook de 2/3 kleuren kan je weer mengen, er ontstaat dan weer een 1/3 kleur: Pagina 2 van 5

3 2/3 kleur 2/3 kleur = 4/3 kleur = 1 1/3 kleur Deze 1/3 kleuren hebben een grotere helderheid en er wordt ook nog een beetje wit licht gevormd. zo geldt ook bijvoorbeeld: magenta cyaan = wit lichtblauw blauw rood blauw groen = rood groen blauw blauw 2/3 2/3 = 3 1/3 1/3 = 4/3 = 1 1/3 cyaan geel = wit lichtgroen blauw groen groen rood = blauw groen rood geel 2/3 2/3 = 3 1/3 1/3 = 4/3 = 1 1/3 Additieve kleurvorming treedt op als we de kleur van een voorwerp zien. Wij zien een voorwerp geel als blauw wordt geabsorbeerd en rood en groen worden teruggekaatst. Ook als we televisie kijken hebben we te maken met deze vorm van kleurvorming. Het televisiebeeld bestaat uit schijfjes in de primaire kleuren. Door elektronenstralen worden de puntjes belicht en de lichtbundels vormen de kleuren doordat menging van heel dicht bij elkaar liggende puntjes optreedt tot de goede kleur. Het scherm is dus uit heel veel puntjes opgebouwd. Subtractieve kleurmenging: Bij subtractieve kleurmenging worden verschillende kleuren van verf en andere gepigmenteerde stoffen gemengd. Er ontstaan dan andere kleuren dan bij de menging van licht ( = additieve kleurmenging ). Maar hoe kan het nou, dat we na het mengen van blauwe en gele kleurstof, groen zien? Dat komt doordat we een reflectie waarnemen van het licht dat niet door de blauwe en gele kleurstoffen wordt geabsorbeerd. De gele stof absorbeert vooral het kortgolvige licht en de blauwe stof vooral de langere golven licht. De straling die niet wordt geabsorbeerd en dus wordt teruggekaatst ervaren wij als groen. Dus uit het witte licht zijn blauw en rood verwijdert, zodat alleen groen overblijft. Als het groen ook verwijdert zou worden, blijft alleen de kleur zwart over. De subtractieve primaire kleuren ( de basiskleuren ) zijn de secundaire kleuren bij het additieve kleurmengen: magentarood, citroengeel en cyaanblauw. Subtractieve kleurmenging ligt aan de basis van de kleurenfotografie. Ook wordt deze kleurmenging gebruikt bij het schilderen en tekenen. In principe heeft een schilder alleen de drie basiskleuren nodig om alle kleuren te maken, alleen wit en zuiver zwart kunnen dan niet gemaakt worden. Bij het mengen van verf wordt ook nog een beetje additieve kleurmenging gebruikt. Dit komt doordat een Pagina 3 van 5

4 klein deel van het licht niet in het mengsel doordringt, maar direct wordt teruggekaatst. Hierdoor kan je totale kleurindruk worden beïnvloed. Bijzonder kleurverschijnselen Regenboog Een mooi en bekend voorbeeld van kleurdispersie is een regenboog, Wanneer zonlicht op of door een regenbui valt, ontstaat er een regenboog, door kleurdispersie. De helderste regenbogen ontstaan bij buien met dikke druppels. Als de regen ophoudt wordt de regenboog bleker, doordat de rode kleur als eerste verdwijnt. Als er hele kleine druppel vallen, kan er zelfs een witte boog ontstaan. Iedereen ziet een andere regenboog, dat hangt van de plek waar je staat ten opzichte van de zon en de regen. Je ziet een boog of een soort cirkel, doordat alleen licht dat onder een bepaalde hoek in je oog komt. Het overige licht wordt onder een andere hoek verstrooid en daardoor kan je dat licht niet zien. Een regenboog bestaat uit tenminste twee bogen: de primaire boog en de secundaire boog. Wij zien meestal alleen de primaire boog, omdat die veel helderder is dan de andere bogen. De primaire regenboog wordt gevormd door lichtstralen die de regendruppels bovenin treffen. Als ze in de regendruppel komen, worden de lichtstralen gebroken, inwendig gereflecteerd en als ze uit de druppel komen, opnieuw gebroken. Afhankelijk van hoe de breking gaat, verschijnt elke kleur onder zijn eigen hoek: rood onder 42, violet onder 41 en alle andere kleuren daar tussenin. Lichtstralen die de druppel onderin treffen, worden binnenin de druppel twee keer gereflecteerd. Dan komen de kleuren, in omgekeerde volgorde ten opzichte van de primaire regenboog, te voorschijn. Soms zie je dus twee regenbogen aan de hemel: één tussen 41 en 42 ( de primaire boog ) en één tussen de 52 en 54 ( de secundaire boog ). Hoe lager de stand van de zon, hoe hoger de regenboog. Als de zon te hoog aan de hemel staat, zien wij geen regenboog, omdat deze aan de horizon verdwijnt. Soms zijn de omstandigheden van het weer zo goed, dat je vanuit een vliegtuig de regenboog als een hele ring kan zien. Interferentie Interferentie is het samenkomen van twee ( of meer ) golven in één punt. Interferentie treedt op in zeepbellen en is de verklaring voor het verschijnen van kleuren: in olievlekken op het water, op de schubben van een vis, op de vleugels van vliegen en vlinders, op parels en op cd's. Om deze interferentieverschijnselen te begrijpen is het handig als ik eerst iets vertel over de golftheorie.: Je zou lichtgolven je het beste zo voorstellen: je maakt een touw met één kant vast aan een paal en gaat dan aan het losse eind regelmatig trekken ( op en neer ). Er gaan daardoor golven over het touw lopen. De frequentie ( ) is het aantal golven per seconde, dat door een bepaald punt gaat. De frequentie wordt weergegeven in Hertz ( 1 Hz = 1 trilling of golf per seconde ). De trillingstijd: T = is de tijd waarin een golf zich voortplant, dus de lengte van de golf ( ). De snelheid van een golf kan je zo uitrekenen: Pagina 4 van 5

5 snelheid ( v ) = of v = Twee golven met een gelijke frequentie en gelijke amplitude ( A ) kunnen in de richting waar zij naar toe gaan van elkaar verschoven zijn. Zij zijn dan verschillend in fase. Als twee golven, allebei met amplitude A, dezelfde fase hebben ( dus als hun hoogste punt en hun laagste punt samenvallen ), versterken zij elkaar en gedragen zich als één golf met amplitude 2A ( A A= 2A ). Als het faseverschil precies ( = de formule voor de afstand tussen 2 plaatsen waar geen uitwijking van de golf is bij inferentie ), zullen de samenkomende golven elkaar opheffen of uitdoven ( A - A = 0 ). De golven zijn in elkaars tegenfase. De interferentie kunnen wij niet waarnemen, omdat veel lichtbronnen snelle en onregelmatige fasesprongen maken ( incoherent ). Als twee lichtbronnen coherent zijn ( gelijke frequentie, gelijke amplitude en gelijke fase ) kunnen zij elkaars werking versterken of juist geheel opheffen. Wij kunnen het precies versterken en uitdoven moeilijk aantonen. Wij nemen alleen een gemiddelde lichtsterkte waar, omdat we de inferentie niet kunnen zien. Doordat het zeepvlies van een zeepbel zo dun is, gaat het lengteverschil veranderen met de hoek van inval. De samenstellende kleuren van wit licht kan je daardoor één voor één zien, ze doven elkaar uit en versterken elkaar door interferentie. Pagina 5 van 5