Φυσική - Φως και χρώματα - ΣΤ' Δημοτικού Επ. 105 (Υπουργείο Παιδείας και Θρησκευμάτων, 2020)
: [♪ Μουσική Γεια σας, παιδιά! Σήμερα θα μιλήσουμε για το φως και τα χρώματα. Όταν ακούμε φως, συνήθως μας έρχεται στο μυαλό ο ήλιος, που μας φωτίζει. Δεν είναι όμως μόνο αυτό το φως, για να σκεφτούμε, το φως μπορεί και με τα δίδυκη πληροφορίες. Με τα δίδυκη πληροφορίες, για να δούμε πώς. Σκεφτείτε έναν φάρο που προειδοποιεί τα πλοία ότι πλησιάζουν στη στεριά, ή τα φανάρια που προειδοποιούν τους πεζούς και τα αυτοκίνητα πότε να σταματήσουν και πότε να ξεκινήσουν, ή κάποιοι που κινδυνεύουν στη μέση της θάλασσας και μπορούν και στέλνουν σήματα μόρς κινδύνου με τη βοήθεια ενός φακού. Τα φώτα των πόλων από ψηλά, αν δούμε τη γη μας, βλέπουμε πού υπάρχουν μεγάλες πόλεις και πού όχι. Όμως το φως, πέρα από πληροφορία που με τα δίδυ, μας προσφέρει και ευχαρίστηση με τα πάρα πολλά χρώματά του. Σκεφτείτε όμορφες εικόνες από τη φύση, λουλούδια, ηλιοβασιλέματα, πίνακες ζωγραφικής με πολλά χρώματα. Πολλοί καλλιτέχνες έχουν χρησιμοποιήσει διάφορα χρώματα στους πίνακές τους. Χρησιμοποιούμε διάφορα δικοσμητικά αντικείμενα για να στολίσουμε το σπίτι μας, τα βεγγαλικά για να γιορτάσουμε κάποια στιγμή ξεχωριστή. Και φυσικά το ουράνιο τόξο. Όλοι έχουμε απολαύσει το ουράνιο τόξο στον ουρανό. Για να σκεφτούμε όμως πώς δημιουργείται το ουράνιο τόξο, πού προκύπτουν όλα αυτά τα χρώματα που βλέπουμε από τον ήλιο. Για να σκεφτούμε τις συνθήκες που επικρατούν, μήπως μπορέσουμε και επαναλάβουμε αυτό το φαινόμενο. Υπάρχει ο ήλιος που έχει εμφανιστεί μετά από βροχή, άρα στην ατμόσφαιρα υπάρχουν μικρά σταγονίδια νερού και έχει εμφανιστεί και ο ήλιος. Αυτές είναι οι δύο βασικές προϋποθέσεις. Αν λοιπόν χρησιμοποιήσουμε ένα λάστιχο και προσπαθήσουμε να αναπαραστήσουμε τα σταγονίδια της βροχής που εωρούνται στην ατμόσφαιρα, και έχουμε τον ήλιο πίσω μας, θα δούμε αν μπορούμε να φτιάξουμε και εμείς ένα δικό μας ουράνιο τόξο. Για να δούμε. Πράγματι, όταν χρησιμοποιώ το λάστιχο με τρόπο που να βγάζει στα γωνίδια νερού και ο ήλιος είναι πίσω μας, καταφέρνει και σχηματίζει το ουράνιο τόξο. Βλέπουμε τα χρώματα που εμφανίζονται. Θα μου πείτε όμως, εγώ δεν έχω τέτοιο μηχανισμό στο λάστιχο, πώς μπορώ να το φτιάξω. Πάρα πολύ απλά, αρκεί να βάλουμε το δάχτυλό μας μπροστά στο στόμιο του λάστιχου και το νερό διασκορπίζεται και έτσι μπορούμε και πάλι να δούμε το ουράνιο τόξο. Βλέπουμε λοιπόν ότι το λευκό φως του ήλιου εμφανίζει με κάποιο τρόπο τα χρώματα. Γιατί συμβαίνει αυτό? Θα επαναλάβουμε το πείραμα για να βεβαιωθούμε. Αυτό δηλαδή που κάνουν και οι επιστήμονες. Βλέπετε παιδιά, οι επιστήμονες όταν δουν ένα φαινόμενο που τραβήξει το ενδιαφέρον την προσοχή τους, προβληματίζονται, κάνουν υποθέσεις και στη συνέχεια με πειραματισμό διαπιστώνουν τι συμβαίνει. Για να καταλήξουν σε συμπεράσματα και να τα εφαρμόσουν και να τα γενικεύσουν. Αυτό θα κάνουμε και εμείς. Θα δοκιμάσουμε το πείραμα ξανά χρησιμοποιώντας ένα πρίσμα. Το πρίσμα είναι από διαφανές υλικομοιογενές, έχει αυτό το σχήμα που βλέπετε εδώ. Και αυτό που καταφέρνει είναι να αναλύσει το λευκό φως όταν πέσει και περάσει μέσα του. Θα χρησιμοποιήσουμε έναν φακό και για να μην διαχαίονται το φως του φακού, θα χρησιμοποιήσουμε ένα ρολό από χαρτόνι. Αυτό το πείραμα για να πετύχει θέλει αρκετή συσκότηση, που σημαίνει ότι σε συνθήκες εδώ τάξης δεν είναι και πολύ εύκολο να πετύχει. Θα το δοκιμάσουμε. Βλέπουμε ότι αν στρίψουμε λίγο το πρίσμα, σχηματίζονται στο χαρτί και αποτυπώνονται χρώματα. Αν παρατηρήσετε, στη μία άκρη φαίνεται μπλε και στην άλλη κοκκινοπό. Πιο καλά μπορούμε να το δούμε σε ένα σχετικό βίντεο, σε ένα δωμάτιο που είχε περισσότερη συσκότηση με το ρολό του χαρτονιού, ο φακός, χρησιμοποιούμε το πρίσμα και βλέπουμε στον τείχο απέναντι να σχηματίζονται τα χρώματα, το μπλε, το κόκκινο, το κίτρινο. Και ακόμα πιο καλά πετυχαίνει αυτό το πείραμα όταν χρησιμοποιήσουμε το πρίσμα στο φως του ήλιου. Για να το δούμε. Με το φως του ήλιου βλέπουμε ξεκάθαρα τα χρώματα ακόμα πιο καλά και πιο έντονα σε σχέση με το φως του φακού. Βλέπουμε λοιπόν να εμφανίζονται διάφορα χρώματα, μούβ, κόκκινο, κίτρινο, πράσινο, μπλε. Όταν το λευκό φως περνάει μέσα από ένα διάφανο υλικό με ειδικό σχήμα, αναλύεται σε φως διαφόρων χρωμάτων. Και θα μου πείτε όμως εντάξει, εγώ είχα το πρίσμα, έκανα το πείραμα, πώς μπορείτε εσείς να επαναλάβετε το πείραμα για να το δοκιμάσετε. Δεν είναι ανάγκη να έχει κανείς πρίσμα. Μπορεί να έχει κάποια άλλα αντικείμενα που ίσως υπάρχουν σε κάποιο σπίτι. Υπάρχουν διακοσμητικά αντικείμενα που είναι διαφανή και έχουν πολλές γωνίες. Ίσως έχετε δει στο σπίτι σας κάποιο. Ή σαπουνόφουσκες στον ήλιο. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα στυλό διαφανές που είναι όμως πολυεδρικό και όχι λίο. Κάποιο χαρακάκι που μπορεί να έχει αντίστοιχο σχήμα. Και σίγουρα και πιο εντυπωσιακά πετυχαίνει με ένα συντή. Ένα συντή, αν το στρίψουμε λίγο, με το φως που έχει το δωμάτιο, βλέπουμε ότι σχηματίζονται πολλά χρώματα. Μπορείτε βέβαια να κάνετε και τα πειράματα που έχει το σχολικό σας βιβλίο. Με ένα ποτήρι νερό. Πάλι αν το στρίψετε κατάλληλα και περάσει ο ήλιος μέσα, το φως του ήλιου μέσα από το δοχείο με το νερό, σχηματίζονται και πάλι τα χρώματα. Όταν λοιπόν το λευκό φως του ήλιου πέσει επάνω σε ένα πρίσμα, σε ένα γυαλί με τριγωνικό σχήμα, σε μια σαπουνόφωσκα κλπ, εμφανίζονται διάφορα χρώματα. Αυτό σημαίνει ότι το λευκό φως μπορεί να αναλυθεί σε φως διαφόρων χρωμάτων ή αλλιώς ότι το λευκό φως είναι σύνθεση πολλών χρωμάτων. Τα χρώματα αντιστοιχούν σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα με διαφορετικές συχνότητες. Βλέπουμε το λευκό φως, περνάει μέσα από το πρίσμα, έχουμε βέβαια το φαινόμενο της διάθλασης και αναλύεται το λευκό φως στα χρώματα που βλέπουμε. Στη φύση το παρατηρούμε στο ουρανιοτόξο. Θα μου πείτε όμως το ουρανιοτόξο πού είναι το πρίσμα. Το ρόλο του πρίσματος παίζουν τα μικρά σταγωνίδια του νερού που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Και μάλιστα εδώ έχουμε δύο φαινόμενα που συνδυάζονται, η διάθλαση όταν μπαίνει το φως στη σταγώνα του νερού και η ανάκλαση στο εσωτερικό της σταγώνας. Και θα με ρωτήσετε, ωραία, όταν το λευκό φως περάσει μέσα από το πρίσμα, αναλύεται και εμφανίζονται αυτά τα χρώματα. Μπορώ εγώ τώρα να μαζέψω αυτά τα χρώματα και να ξαναφτιάξω το λευκό φως. Και όμως θα δούμε τι γίνεται. Και μάλιστα το ανακάλυψε πριν από πολλά πολλά χρόνια ο Νεύτωνας. Ο Νεύτωνας απέδειξε πειραματικά ότι το ορατό φως αναλύεται σε φως της ακόλουφης σειράς χρωμάτων. Ερυθρό, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, κυανό και ιόδες. Αυτά τα χρώματα που εμείς τα λέμε χρώματα του ουράνιου τόξου είναι το φάσμα του λευκού φωτός. Ο Νεύτωνας χρησιμοποίησε ένα πρίσμα με το οποίο ανέλυσε το λευκό φως. Και στη συνέχεια χρησιμοποίησε ένα δεύτερο πρίσμα που προσπάθησε να δει αν αυτά τα χρώματα αναλύονται σε άλλα χρώματα. Και απέδειξε ότι δεν αναλύονται περιτέρω και μάλιστα κατάφερε να συνθέσει το λευκό φως ενώνοντας αυτά τα χρώματα. Μπορούμε να το κάνουμε κι εμείς αυτό. Θα δοκιμάσουμε ένα πείραμα που προτείνει το βιβλίο σας. Θα χρησιμοποιήσουμε δύο δίσκους που υπάρχουν στο βιβλίο σας, που λέγονται δίσκοι του Νεύτωνα και νομίζω καταλαβαίνετε γιατί. Θα παρεμβάλλουμε ένα χαρτόνι και θα τους κολλήσουμε μεταξύ τους. Ανοίγουμε δύο τρυπούλες και περνάμε ένα σκηνί. Και έχουμε το δίσκο του Νεύτωνα. Θα πρέπει τώρα βέβαια κάποιος να περιστρέψει αυτόν τον δίσκο, ώστε να τηλεχτεί το σκηνί. Θα δοκιμάσω να το κάνω μόνη μου, γιατί αυτό καταλαβαίνετε θέλει βοήθεια και από κάποιον. Και στη συνέχεια τεντώνουμε το σκηνί. Δεν είναι εύκολο να πετύχει με ένα άτομο, γι' αυτό λοιπόν θα κάνουμε μια παραλλαγή του. Αντί να χρησιμοποιήσουμε αυτό το χαρτόνι, μπορούμε να τοποθετήσουμε τον δίσκο του Νεύτωνα πάνω σε μια σβούρα. Και να την περιστρέψουμε. Ή να φτιάξουμε μία σβούρα, με ένα καλαμάκι και το χαρτόνι. Ή ακόμα πιο απλά, με ένα καπάκι από μπουκάλι, που τοποθετούμε πάνω σε έναν πιο μικρό δίσκο. Τι παρατηρούμε σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, όταν ο δίσκος περιστρέφεται, το χρώμα του είναι σχεδόν λευκό. Πιο πολύ προς το κίτρινο, γιατί παίζει ρόλο βέβαια τα χρώματα που έχουν εκτυπωθεί από τον εκτυπωτή, που έχουμε χρησιμοποιήσει. Ας δοκιμάσουμε ένα άλλο πείραμα τώρα, που θα χρησιμοποιήσουμε φακούς και διαφάνειες, όπως προτείνει το βιβλίο σας. Αν φωτίσω με το φακό μία πράσινη διαφάνεια, βλέπω ότι το φως έχει πράσινο χρώμα. Αν χρησιμοποιήσω μία μπλε διαφάνεια, έχουμε μπλε φως. Και αν χρησιμοποιήσω μία κόκκινη διαφάνεια, κόκκινο. Θα προσπαθήσω τώρα να δω τι γίνεται, όταν αυτά τα τρία χρώματα ενωθούν. Έχουμε λοιπόν το μπλε, το κόκκινο και το πράσινο και βλέπουμε ότι όταν ενώνονται και τα τρία, φαίνεται λευκό σχεδόν χρώμα. Το φως του φακού με την κόκκινη διαφάνεια είναι κόκκινο, του φακού με την μπλε διαφάνεια μπλε, του φακού με την πράσινη διαφάνεια πράσινο. Όταν το φως των τριών φακών πέφτει στο ίδιο σημείο, το φως που βλέπω είναι λευκό. Να το δούμε και στο βίντεο καλύτερα. Παρατηρούμε τα τρία χρώματα που όταν το ένα πέσει πάνω στο άλλο, σχηματίζεται λευκό χρώμα. Το συμπέρασμά μας λοιπόν είναι ότι η σύνθεση φωτός με τα βασικά χρώματα δίνει λευκό φως. Και εδώ προκύπτει το ερώτημα ποια είναι τα βασικά χρώματα. Ποια χρησιμοποιήσαμε εμείς. Χρησιμοποιήσαμε το κόκκινο, το μπλε και το πράσινο. Για να δούμε τι συμβαίνει με τα βασικά χρώματα, γιατί υπάρχει και μια διαφορά στις απόψεις. Τα βασικά χρώματα που αντιλαμβάνεται το μάτι είναι πράγματι το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Με συνδυασμούς τους μπορούμε να αντιληφθούμε μέχρι 7 εκατομμύρια διαφορετικές αποχρώσεις. Από συνδυασμούς αυτών των χρωμάτων, για παράδειγμα, βλέπουμε το κόκκινο με το μπλε δίνει το μοβ, το κόκκινο με το πράσινο κίτρινο, το μπλε με το πράσινο γαλάζιο και τα τρία μαζί λευκό. Πολλές οθόνες υπολογιστών, τηλεοράσεων χρησιμοποιούν αυτόν τον χρωματικό μοντέλο, RGB που λέγεται, και μπορεί να σχηματίσει 16,7 εκατομμύρια χρώματα, πολύ περισσότερα δηλαδή από όσα αντιλαμβάνεται το μάτι μας. Και έχουν καταλήξει σε αυτό το συμπέρασμα ότι αυτά είναι τα βασικά χρώματα που αντιλαμβάνεται το μάτι μας, μελετώντας τα νευρικά κύτταρα που υπάρχουν στο μάτι και στον εγκέφαλο, που μερικά από αυτά είναι υπεύθυνα για την αίσθηση των χρωμάτων και λέγονται εικονία. Στη ζωγραφική χρησιμοποιείται ένα άλλο χρωματικό μοντέλο που βασικά θεωρούνται το κόκκινο, το κίτρινο και το μπλε. Με αυτά τα τρία χρώματα πάλι μπορούμε να δημιουργήσουμε πολλά χρώματα, συνδυασμούς. Ας παίξουμε τώρα λίγο με τα χρώματα. Θα χρειαστούμε ένα χαρτί, το διπλώνουμε σε τρία ίσα μέρη. Θα ανοίξουμε ένα παραθυράκι σε κάθε χαρτί και θα κολλήσουμε διαφάνιες. Κίτρινη, μπλε, κόκκινη έχω επιλέξει, εσείς μπορείτε να βάλετε ό,τι θέλετε. Και αν ενώσω την κίτρινη με την μπλε, φαίνεται πράσινο. Αν ενώσω την κόκκινη με την μπλε, φαίνεται μοβ. Μπορείτε λοιπόν κι εσείς να φτιάξετε τέτοιους συνδυασμούς ή ακόμη πιο σύνθετους, χρησιμοποιώντας περισσότερα χρώματα. Για να δούμε όμως, πριν χρησιμοποιήσαμε τη σβούρα βάζοντας πάνω το δίσκο του Νεύτωνα. Αν τη δε δοκιμάσουμε χωρίς, όπως ήταν αρχικά, τι παρατηρούμε? Ή μια άλλη σβούρα που έχει άλλα χρώματα. Παρατηρούμε ότι όσο γυρνάνε οι σβούρες, δεν βλέπω τα αρχικά χρώματα χωριστά που είχαν, αλλά βλέπω ένα συνδυασμό χρωμάτων. Γιατί συμβαίνει αυτό, που οφείλεται σε μία ιδιότητα του ματιού. Για να δούμε. Κάθε εικόνα που βλέπουμε διατηρείται στον εγκέφαλό μας για μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου, ακόμη κι αν εμφανίστηκε για λιγότερο χρόνο. Η ιδιότητα αυτή ονομάζεται μετέσθημα ή μετήκασμα. Ουσιαστικά είναι μια οπτική οφθαλμαπάτη της κίνησης. Όταν οι εικόνες κινούνται γρήγορα, ο εγκέφαλος δεν τις ξεχωρίζει και τις βλέπει μαζί ως μία εικόνα. Γι' αυτό λοιπόν βλέπουμε σύνθετο χρώμα εδώ. Γι' αυτό βλέπουμε στο δίσκο του Νεύτωνα όταν περιστρέφεται γρήγορα όλα τα χρώματα μαζί και συνθέτουν το λευκό φως. Σε αυτή την ιδιότητα του ματιού, στηρίζεται η λειτουργία του κινηματογράφου. Οι εικόνες προβάλλονται γρήγορα η μία μετά την άλλη και έτσι έχουμε την αίσθηση της κίνησης. Ένα από τα πρώτα σκίτσα που γίναν κινούμενα είναι χαρακτηριστικό αυτό με το άλογο και τον αναβάτη. Που βλέπουμε εδώ 16 διαφορετικά στιγμιότυπα, με μικρές διαφορές το ένα από το άλλο. Και αν προβληθούν γρήγορα το ένα μετά το άλλο, μας δίνουν την αίσθηση της κίνησης. Και αν προσέξετε εδώ κάτω αριστερά, υπάρχει και η αρίθμηση των στιγμιότυπων. Αυτό προβλήθηκε αρχικά με μία συσκευή που λέγεται ροτοσκόπιο. Μία συσκευή που μοιάζει με αυτή. Έχει δηλαδή έναν δίσκο που έχει τα διαφορετικά στιγμιότυπα και τοποθετείται στη βάση. Στη συνέχεια έχει καθρέφτες για να ανακλάται η εικόνα. Και όταν το περιστρέφουμε γρήγορα, λόγω της ιδιότητας του ματιού που είπαμε με τέστιμα, καταφέρνει και βλέπει το μάτι την κίνηση. Αυτό αξιοποιείται και στα κινούμενα σχέδια και θα δοκιμάσουμε να φτιάξουμε κι εμείς κινούμενες εικόνες σε κινούμενα σχέδια με δύο-τρεις διαφορετικούς τρόπους. Είναι πάρα πολύ απλό. Θα χρειαστείτε μόνο χαρτί και μολύβι. Ζωγραφίζουμε σε ένα κομμάτι χαρτί μία γιάλα. Και σε ένα άλλο κομμάτι, ένα ψαράκι. Τα κολλάμε σε ένα καλαμάκι. Από τη μία μεριά το ένα, από την άλλη το άλλο. Και με τα χέρια μας το γυρίζουμε γρήγορα. Τι βλέπουμε? Το μάτι δεν μπορεί να ξεχωρίσει τις δύο εικόνες, τις βλέπει μαζί και βλέπουμε σαν να είναι το ψάρι μέσα στη γιάλα. Μπορείτε να φτιάξετε και δικά σας σχήματα. Με ό,τι σχέδια θέλετε. Ένα πουλάκι και ένα κλουβί. Βλέπουμε το πουλί να είναι μέσα στο κλουβί. Και αυτός είναι ένας εύκολος τρόπος. Ένας άλλος εύκολος τρόπος είναι... Παίρνουμε ένα χαρτί, το διπλώνουμε στη μέση. Και ζωγραφίζουμε ένα σκίτσο εδώ. Και ένα σκίτσο λίγο διαφοροποιημένο από πάνω. Ας πούμε εδώ, ένα προσωπάκι λυπημένο και ένα προσωπάκι χαρούμενο. Το τυλίγουμε έτσι ώστε να μπορεί να περάσει μέσα ένα μολύβι. Και το κουνάμε γρήγορα. Και πάλι βλέπουμε σαν να έχει κίνηση το σχέδιό μας. Μπορούμε να δοκιμάσουμε με διάφορα σχέδια. Το πουλί σαν να κουνάει τα φτερά του. Και εσείς μπορείτε να φτιάξετε τα δικά σας σχέδια και να τους δώσετε κίνηση. Τι γίνεται όμως αν εγώ δεν θέλω να έχω μόνο δύο στιγμιότυπα, αλλά πολλά περισσότερα για να είναι και πιο ομαλή η κίνηση. Τότε μιλάμε για βιβλιαράκι, για φιλοσκόπιο, που θα χρειαστεί απλώς να φτιάξετε περισσότερα σκίτσα με διαδοχικές κινήσεις. Να τα ζωγραφίσετε, να τα κάνετε αντίγραφο ή να τα ζωγραφίσετε πολλές φορές ή να τα βγάλετε φωτοτυπία και τα φτιάχνετε σε βιβλιαράκι. Σε αυτή τη μορφή, που αν το ξεφυλίσουμε γρήγορα, έχουμε την αίσθηση της κίνησης. Το ανθρωπάκι πηγαίνει πέρα δόφη. Ή σε αυτή τη μορφή, αν μας βολεύει καλύτερα. Και έχουμε φτιάξει το δικό μας βιβλιαράκι με κινούμενα σχέδια. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ήδη ένα έτοιμο μπλοκάκι, όπου θα ζωγραφίσουμε τα σχέδιά μας. Αυτό λοιπόν που φτιάξαμε βασίζεται στη λειτουργία, στην ιδιότητα που έχει το μάτι, το μετέστημα, που ουσιαστικά υπεμένει μία οπτική οφθαλμαπάτη λόγω της κίνησης. Για να δούμε άλλες οφθαλμαπάτες που είναι γνωστές, πώς μπορεί το μάτι μας να μας ξεγελάσει. Ήδη το βιβλίο σας έχει αυτή τη χαρακτηριστική οφθαλμαπάτη, που ανάλογα που εστιάζουμε, στο πράσινο ή στο άσπρο, βλέπουμε ή δύο πρόσωπα αντικριστά ή ένα λευκό βάζο ή μία σκάλα που δεν είναι δυνατό να υπάρχει, δύο γραμμές που είναι παράλληλες, αλλά δεν φαίνονται έτσι, επειδή υπάρχουν οι άλλες γραμμές ανάμεσά τους, ή τα τούβλα που φαίνονται σαν αγέρνου. Και εδώ φτάσαμε στο τέλος του σημερινού μαθήματος. Ελπίζω να περάσατε καλά, να μάθατε πράγματα, να θυμηθήκατε για το φως και τα χρώματα, και έχετε πια αρκετό υλικό και ιδέες να φτιάξετε τα δικά σας κινούμενα σχέδια, με όποιον από τους τρόπους εσείς αποφασίσετε. Καλή συνέχεια!