Nigdy wcześniej nie zastanawiałam się nad tym ,dlaczego śnieg jest biały?

Większość ludzi traktuje to zjawisko jako coś naturalnego i nie poświęca temu większej uwagi..

W mojej pracy postaram się wykazać, że jest to zjawisko bardzo ciekawe, a jednocześnie wcale nie takie oczywiste.

Światło białe jest w rzeczywistości mieszaniną różnych barw. Żeby się o tym przekonać wystarczy przepuścić światło białe przez pryzmat. Światło przechodząc przez pryzmat ulega dwukrotnemu załamaniu, przy czym fale o mniejszych długościach ( fioletowa, niebieska) załamują się bardziej niż fale dłuższe ( zielona, czerwona).

Widmo światła białego

760 nm 380 nm

Tak powstaje wrażenie białej barwy Kolor nie jest właściwością światła ani obiektu, który je odbija - jest to wrażenie powstające w mózgu

Nie wszystkie stworzenia widzą tak samo

Pszczoły, widzące w UV, nie postrzegają białych kwiatów jako białe, gdyż różne ich gatunki w różnym stopniu odbijają ultrafiolet.

Proces postrzegania koloru zaczyna się w czopkach siatkówki.

Barwa jest postrzegana dzięki komórkom światłoczułym w siatkówce oka, zwanych pręcikami i czopkami. Ściślej: pręciki są wrażliwe na stopień jasności, czopki także na barwę. Są trzy rodzaje czopków, a każdy z nich jest najbardziej wrażliwy na jeden z trzech zakresów barw - niebieskiej, zielonej, lub czerwonej (przy czym zakresy te zachodzą na siebie), co łącznie umożliwia widzenie wszystkich barw. Za widzenie barwy niebieskiej odpowiada ok. 4% czopków, za zieloną - 32%, za czerwoną - 64%.

Każdy czopek zawiera barwnik, zbudowany z jednej z odmian białka opsyny, związanej z cząsteczką retinalu. Energia fotonu, pochłoniętego przez barwnik, odkształca tę cząsteczkę, co pobudza czopek.

Pojedynczy czopek może tylko „zliczać” fotony, aby do mózgu dotarła informacja o długości fali padającego światła, potrzeba co najmniej dwóch rodzajów czopków.

Oko flaminga….

papugi… …i dzioborożca kanaryjskiego.

Oko złożone owadów

Oczy gadów

Wczesne kręgowce posiadały cztery rodzaje opsyn, odpowiedzialne także za widzenie w bliskim UV.

Ptaki, niektóre gady i owady zachowały je do dziś, natomiast wczesne ssaki, zmuszone do nocnego trybu życia przez dinozaury, utraciły dwa spośród czterech barwników.

Po wymarciu dinozaurów wczesne naczelne odzyskały jeden z barwników dzięki mutacjom.

PIES

Psy widzą świat w odcieniach szarości. Ich komórki siatkówki posiadają tylko dwa barwniki. Doskonale widzą szybko poruszające się przedmioty w oddali. Bardzo dobrze widzą o zmierzchu.

KOT

Oko tego drapieżnika posługuje się metodą lustra. "Lustro" umieszczone za wrażliwą na światło siatkówką składa się z 15 warstw połyskliwych komórek i stanowi płaszczyznę odblaskową. Kot widzi 6 razy lepiej niż człowiek, ale bez rozróżniania barw

MUCHA

Każdy z pryzmatów odchyla promienie światła w kierunku obserwatora. Widzimy całą rozetę obrazów pozornych, ułożonych na okręgu, wokół prawdziwego obrazu.

Tak działa złożone oko muchy.

Jak widać, odpowiedź na pytanie „Dlaczego śnieg jest biały?” mogłaby także brzmieć: „Ponieważ na Ziemi w mezozoiku pojawiły się dinozaury, a następnie wyginęły 65 milionów lat temu.”

Jeśli to już wiemy, przyjrzyjmy się jakie to ma znaczenie w znalezieniu kolejnej odpowiedzi na pytanie, dlaczego śnieg jest biały.

Różne ciała są kolorowe dlatego, że część kolorów odbijają, a część absorbują. Zielone liście wyłapują światło czerwone (energii tego światła używają do asymilacji), natomiast w świetle odbitym zostaje dużo zielonego. Czerwona sukienka odwrotnie absorbuje zielone, a odbija dużo czerwonego. Jeżeli jakaś substancja absorbuje wszystko, a nic nie odbija - jest czarna (jak sadza). Są jednak substancje, które odbijają prawie całe światło, które na nie pada, są więc białe.

Zarówno śnieg jak i lód składają się z cząsteczek wody, które są poukładane jedna obok drugiej. Takie ciała, których cząsteczki znajdują się w idealnym porządku nazywamy ciałami krystalicznymi. Jak podaje encyklopedyczna notatka, śnieg to opad atmosferyczny złożony z kryształków lodu o kształtach sześcioramiennych gwiazdek, w temperaturze -5 0 C kryształki łączą się tworząc płatki.

Może warto się zastanowić:

dlaczego śnieg jest biały, a lód przezroczysty, skoro na jedno i drugie składają się cząsteczki wody?

Powyższe argumenty skłoniły mnie do wykonania własnego doświadczenia, żeby przekonać się czy biały kolor śniegu pochodzi od materii, z której się wytworzył.

-Do metalowej miski wlałam wodę z kranu.

-Następnie pozostawiłam w zamrażalniku na parę godzin .

Efekt doświadczenia

Na zamieszczonej obok fotografii można zauważyć, że przezroczystość dużej bryły nie była zadowalająca. Skłoniło mnie to do kolejnych refleksji i doświadczeń.

Może obecne w wodzie sole mineralne stały się centrami krystalizacji i pojawiła się struktura drobnokrystaliczna, na której światło uległo rozproszeniu, dając w efekcie biały kolor ?

Za przyczynę niewyraźnego efektu uznałam wodę z kranu. Dlatego drugą próbę wykonałam, wykorzystując wodę destylowaną, czyli pozbawioną metodą destylacji soli mineralnych oraz większości innych substancji zanieczyszczających ją.

Efekt doświadczenia

-zamarznięta woda jest wyraźnie przezroczysta Zatem hipoteza potwierdziła się, światło uległo rozproszeniu w znacznie mniejszym stopniu, gdy nie było warunków do powstania wielu drobnych kryształów.

Następnie każdą z brył rozdrobniłam

► Lodowy proszek, składający się z okruchów lodu, będzie miał wygląd całkiem biały. Przezroczystość bowiem polega na przechodzeniu światła przez przedmiot bez rozpraszania. Drobne kryształki natomiast rozpraszają światło i dają wrażenie barwy białej. Gdybyśmy powiększyli jedna gwiazdkę śniegową, moglibyśmy zauważyć, że składa się ona właśnie z drobnych kryształków lodu o skomplikowanych kształtach.

Wszystko to jest spowodowane przez budowę owych kryształków. Światło, padające na nie, dokonuje wielokrotnego odbicia, poprzez co większa jego część wraca do naszego oka, i to dla każdej długości światła podobnie. Fakt ten sprawia, że widzimy śnieg jako biały.

Odbicia od śniegu nie dają kolorów, ale rozszczepienie światła wewnątrz kryształków lodu.

Bibliografia http://draco.uni.opole.pl/moja_fizyka/numer10/zima.html http://jak.manipulant.pl/jak-widzi-pies/ http://artykuly.animalia.pl/artykuly.php?id=413 http://www.digitalphoto.pl/ http://pl.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton http://sciaga.onet.pl/12581,60,163,91,1,20188,sciaga.html

http://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%9Anieg Timothy H. Goldsmith, „Barwy świata w oczach ptaków”, Świat Nauki nr 8(180), sierpień 2006 r., str.55 – 61.