Ako veci vidíme

19. sep. 2017 • Prírodné vedy

Ako veci vidíme

Zamysleli ste sa niekedy nad tým, čo je za skutočnosťou, že vidíme a vnímame predmety okolo nás? Je to dané tým, že naše oko zachytáva svetelné lúče a dokáže ich spracovať. Svetlo nám umožňuje vidieť vďaka jeho trom vlastnostiam, a síce, že svetelný lúč sa šíri prostredím (vzduchom, vodou, sklom) po priamke. Dôsledkom tejto vlastnosti svetla je aj vznik tieňov za predmetmi. Ďalej je to fakt, že na rozhraní dvoch priehľadných prostredí svetlo mení smer šírenia sa (hovoríme, že sa láme). Preto sa nám predmety sčasti ponorené do vody zdajú akoby zalomené. A do tretice je to taká vlastnosť svetla, že na povrchu lesklých telies sa odráža jedným smerom a na povrchu matných telies sa odráža do všetkých smerov ( rozptyľuje sa).

Naozaj zaujímavé fakty sa dozvedeli účastníci 13. ročníka Žilinskej detskej univerzity v rámci prednášky Ako veci vidíme, ktorú viedli RNDr. Mária Richterová, PhD. a Ing. Norbert Tarjányi, PhD. „Naše oko vníma veci okolo nás práve vďaka lúčom, ktoré sa odrážajú od jednotlivých predmetov. Aby sme nejaký predmet videli, musí oko zachytiť niektoré lúče prichádzajúce od predmetu a na sietnici vytvoriť jeho obraz. Ak sa však vytvorí obraz na základe lúčov prichádzajúcich napríklad od zrkadla, nevnímame skutočný predmet, ale len jeho odraz v zrkadle, preto hovoríme o neskutočnom, tzv. virtuálnom obraze predmetu,“ zdôraznili prednášajúci pred detskými poslucháčmi. 

K takýmto virtuálnym obrazom patrí podľa nich aj fatamorgána. „U nás sa najčastejšie pozoruje v letných horúcich dňoch, kedy sa nám niekedy zdá, že na rozpálenej vozovke pred nami je akoby kaluž, ktorú nikdy nemôžeme dostihnúť. Tento obrazec vytvárajú lúče prichádzajúce k nám z oblohy nízko nad obzorom. V prehriatom vzduchu nad vozovkou sa lúče akoby ohnú, takže pozorovateľ má pocit, že prichádzajú od vozovky. Modrá farba zdanlivej kaluže je daná modrou farbou oblohy.“

Malí študenti sa tiež dozvedeli, že vlastnosť lomu svetelných lúčov pri prechode cez priehľadný materiál (napr. sklo) využívame najmä v prípadoch, keď potrebujeme nejaké predmety zobraziť zväčšene alebo zmenšene. Na tento účel slúžia šošovky. Pomocou nich dokážeme zostrojiť rôzne prístroje, ako ďalekohľad, kameru, mikroskop alebo fotoaparát. Aj vďaka tomu zväčšeniu/zmenšeniu sa i do malého fotoaparátu „zmestí“ veľký strom.

obraz predmetu

Ako bolo ďalej uvedené v rámci prednášky Ako veci vidíme, medzi najjednoduchšie optické prístroje zostrojené pomocou šošovky patrí lupa. Je to vlastne jediná šošovka, ktorá slúži na zväčšenie malých predmetov. Šošovka však nemusí byť vyrobená len zo skla, môžeme si ju vyrobiť napríklad aj pomocou vody.

A čo naše oko? Ľudské oko sa skladá z rohovky, očného svalu, šošovky a sietnice. Svetelné lúče odrazené od pozorovaného predmetu prechádzajú rohovkou a pomocou šošovky sa sústreďujú na sietnici, kde sa vytvára obraz predmetu. Ten je potom pomocou nervu prenesený do mozgu.

„Zjednodušene si to môžeme predstaviť ako prenos obrázku z digitálneho fotoaparátu do počítača. Niekedy však očná šošovka nefunguje tak ako má a obraz predmetu sa vytvára buď pred sietnicou alebo za ňou – hovoríme o krátkozrakosti alebo ďalekozrakosti. V takom prípade potrebujeme náhradnú šošovku, ktorá nám pomôže vidieť veci ostro – okuliare,“ uviedli prednášajúci.

zobrazenie lupou zobrazenie okom

Detskí poslucháči ďalej dostali otázku, či je svetlo naozaj biele. Napriek tomu, že sa nám slnečné svetlo alebo svetlo zo žiarovky javí ako biele, obsahuje celú škálu farieb. Možno sa o tom jednoducho presvedčiť rozkladom svetla na sklenenom hranole alebo pomocou pohára s vodou. V prírode sa s rozkladom svetla bežne stretávame v podobe dúhy, ktorá vzniká rozkladom slnečného svetla na dažďových kvapkách.

„V skutočnosti však stačia na získanie všetkých farieb tieto tri – červená, žltá a modrá. Tieto farby považujeme za základné a jednotlivé farby a ich odtiene dostávame ich zmiešaním v rôznych pomeroch. V praxi sa môžeme ešte stretnúť so systémom farieb RGB – červená (red), zelená (green) a modrá (blue), ktorý sa používa hlavne v televízoroch a monitoroch,“ odznelo počas prednášky.

V rámci zoznamu praktických ukážok sa žiaci dozvedeli, že o priamočiarom šírení svetla sa možno presvedčiť pomocou laserového lúča, ktorý zviditeľníme napríklad pomocou rozprašovača. Tiež to, že tieň za predmetmi vzniká ako dôsledok priamočiareho sa šírenia svetla. Predmet tvorí prekážku v ceste svetelným lúčom, takže sa zaň nedostanú. Čím je predmet bližšie k zdroju svetla, tým viac svetelných lúčov zachytáva a tým je jeho tieň väčší.

Ďalšie zaujímavé poznatky, ktoré odzneli počas prednášky Ako veci vidíme:

  • Lom svetla na rozhraní dvoch prostredí možno ukázať pomocou laserového lúča a hranola, ktorého steny zvierajú rôzne uhly.
  • Ak ponoríme slamky v pohári s vodou na rozhraní voda – vzduch, javia sa nám ako zlomené. Podobne, ak sa pozrieme na slamky cez sklený hranol, slamky vyzerajú, akoby boli dvakrát prelomené. Je to spôsobené zmenou smeru šírenia svetelného lúča na rozhraní dvoch odlišných prostredí, resp. na stenách hranola, ktoré zvierajú istý uhol.
  • Prechod lúča cez prostredia vzduch – voda – vzduch môžeme pozorovať pomocou kartónovej škatule s dvoma štrbinami, v ktorej je na osi štrbín položený pohár s vodou. Vidieť, ako nádobka s vodou ohýba svetelné lúče. Vysvetlenie tohto javu je nasledovné: Keď svetelné lúče nedopadajú na zakrivený povrch pohára kolmo, menia pôvodný smer. Keď lúče prejdú nádobkou a znova sa vracajú do vzduchu, opäť sa ohnú.
  • Rozptyl a odraz svetla na predmetoch môžeme pozorovať pomocou zrkadla, kriedy, laserového lúča a hárku papiera, ktorý použijeme ako tienidlo. Lúčom najskôr zasvietime na zrkadlo. Lúč sa od zrkadla odrazí a na papieri sa nám objaví jasný svetelný bod. Ak ale lúč namierime na kriedu, na papieri sa nám objaví slabý svetelný kruh. To znamená, že lúč sa na povrchu kriedy rozptýlil do všetkých smerov.
  • Ukážka zobrazovania predmetu pomocou šošovky vyrobenej z dvoch hodinových sklíčok naplnených vodou.
  • Princíp fotoaparátu možno ukázať pomocou camery obscury, ktorú si vyrobíme z dvoch umelohmotných pohárikov a priesvitného papiera.
  • Šošovka nemusí byť výlučne len zo skla, môžeme sa o tom presvedčiť výrobou lupy pomocou vody. Do umelohmotného pohárika vložíme malé predmety, prikryjeme celofánom a na vrch nalejeme trochu vody. Vidíme, že voda predmety na dne pohárika zväčšuje.
  • Klasický rozklad svetla dostaneme pomocou skleneného hranola, cez ktorý necháme prechádzať lúč „bieleho“ svetla. Hranol rozloží toto svetlo na celú škálu farieb. Hovoríme o vzniku spektra.
  • Rozklad svetla môžeme získať aj pomocou nádoby s vodou, baterky, zrkadla a hárku papiera, ktorý využijeme ako tienidlo. Do nádoby s vodou vložíme zrkadlo, oprieme ho o jednu stranu nádoby a baterkou osvetlíme tú časť zrkadla, ktorá je pod vodou.
  • Bielu farbu vieme dostať zmiešaním farieb dúhy. Presvedčíme sa o tom pomocou rýchlo sa točiaceho pestrofarebného kotúča.
  • Mnohé farby vyrábané priemyselne sú v skutočnosti zmesami iných farieb. Presvedčiť sa o tom môžeme pomocou fixiek a pijavého papiera. Na papier, ktorého spodný okraj ponoríme do vody, namaľujeme rôzne farebné bodky. Keď voda vsiakne do papiera až dohora, rozpustí farbivo. Keďže rôzne farby sa po papieri pohybujú rôznymi rýchlosťami, vytvoria sa farebné pásy.

*********************************************

Elektrotechnická fakulta Žilinskej univerzity v Žiline (UNIZA) už od roku 2005 každoročne nadväzuje na výnimočnú aktivitu v oblasti propagácie vedy a techniky v spoločnosti medzi najmladšími žiakmi základných škôl. Výnimkou nebol ani rok 2017, v ktorom druhý júlový týždeň tradične patril Žilinskej detskej univerzite (ŽDU). A to už po trinásty raz.

Tento rok absolvovalo ŽDU 2017 spolu 141 detí, z toho 79 detí v štyroch skupinách bakalárikov a 62 detí v troch skupinách inžinierikov. „Tohtoročná Žilinská detská univerzita je výnimočná tým, že od jej založenia prekonala hranicu 2 000 účastníkov, ktorí sa chceli mnohému naučiť. Prajem im, aby bol tento týždeň pre nich prínosom i v budúcnosti. Súčasne ďakujem rodičom, že nám svoje deti zverili a všetkým tým, ktorí akýmkoľvek spôsobom participovali na tomto výnimočnom projekte,“ vyjadril sa prvý prorektor a prorektor pre vzdelávanie, doc. Ing. Milan Trunkvalter, PhD.

Počas celého týždňa sa malí študenti zúčastňovali zaujímavých prednášok a cvičení z oblasti matematiky, prírodovedy, prípadne fyziky, chémie a biológie, ktoré pripravovali pedagógovia a študenti zo všetkých siedmich fakúlt UNIZA. Novinkami na tohtoročnej ŽDU boli prednášky na tému Ako vznikajú pohyblivé obrázky, Zahrajme sa na počítače, Ako funguje spaľovací motor, Svet elektrických pohonov a z cvičení Návrh a realizácia klopného obvodu. Na prednáške Hudobné nástroje a akustika participovali pracovníci z Katedry fyziky z Technickej univerzity vo Zvolene. Okrem univerzitných priestorov deti navštívili i radnicu a letisko v Dolnom Hričove. Pre priblíženie atmosféry skutočnej univerzity dostali malí študenti po vzore tých ozajstných aj Výkazy o štúdiu – indexy. Pre inžinierikov boli pripravené teoretické i praktické témy „diplomových prác“, ktoré v posledný deň všetci úspešne obhájili. Najlepšie práce inžinierikov boli odmenené vecnými cenami. Výnimočný týždeň na univerzite bol zakončený slávnostnou promóciou za prítomnosti rodičov a príbuzných, na ktorej dekan Elektrotechnickej fakulty prof. Ing. Pavol Špánik, PhD. odovzdal deťom diplomy a priznal im titul „bakalárik“, resp. „inžinierik“.

 

Odborní garanti: RNDr. Mária Richterová, Phd. a Ing. Norbert Tarjányi, PhD.

Spracovala: Slávka Habrmanová, NCP VaT pri CVTI SR

Foto: ŽU v Žiline

Uverejnila: VČ

Súvisiace:

Hore
Prechod VK na VND
Noc výskumníkov 2018
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2017
Publikácie Veda v CENTRE
Aurelium - centrum vedy
CVTI SR 80. výročie
QUARK
TVT 2017 články
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Amonity sú pomerne veľké morské organizmy, ktoré vznikli pred 200 miliónmi rokov.
Zistite viac