Радуга на земле и в космосе
Пока отец с сыном бродили по складу в поисках провизии и необходимых инструментов для ремонта, мать и дочь остались в каюте. Погружённые в атмосферу, насыщенную тихим шорохом систем жизнеобеспечения корабля, они сидели рядом. Маленькая Мелия с интересом смотрела на мать, которая собиралась рассказать ей нечто удивительное.
– Мелия , – начала Лирания с мягкой улыбкой, – ты когда-нибудь задумывалась о том, как устроен свет? Почему он бывает разным? Как цвета смешиваются и создают новые?
Девочка задумалась, прежде чем ответить:
– Ну, я видела радугу на Земле… до того, как мы улетели. Она такая красивая! Но почему все эти цвета появляются?
– Ах, радуга… Это одно из самых волшебных явлений, которые можно увидеть на Земле, – вздохнула мать, вспоминая дни, когда они изучали землян в институте, живя на своей родной планете в системе Проксима центавра. – Свет, как и многое другое в природе, состоит из разных элементов. Когда солнечные лучи проходят через атмосферу и капли воды, они преломляются и разделяются на разные цвета, которые мы видим как радугу. Это происходит потому, что свет может быть разложен на составляющие его цвета: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый.
– И любой свет можно разделить? – Мелия подалась вперёд, заинтересованная рассказом.
– Да, именно. И не только солнечный свет. На корабле мы используем светодиоды, которые могут светить любым цветом. Ты помнишь наши прошлые занятия? Мы заставляли светодиоды включаться и выключаться с помощью цифровых сигналов, регулировали их яркость с помощью аналоговых. Сегодня я покажу тебе, как создать радугу прямо здесь, на корабле.
Мать достала маленький светодиодный модуль, похожий на крохотный кубик, и включила его в плату Arduino. Мелия с любопытством следила за её действиями.
– Это особый светодиод, – продолжила мать. – Он состоит из трёх маленьких светодиодов: красного, зелёного и синего, собранных в одном корпусе. Такие светодиоды называют RGB, потому что они могут создавать все цвета радуги, смешивая эти три базовых цвета.
Мелия с интересом смотрела, как Лирания соединяет провода к разным контактам платы.
– Мы подключим красный светодиод к пину 3 на плате, зелёный – к пину 5, а синий – к пину 6. Всё это будет работать автоматически. Смотри, сейчас светодиоды будут загораться и плавно менять цвет.
Мать загрузила программу в Arduino, и светодиоды начали поочерёдно мигать красным, зелёным и синим цветами. Мелия была восхищена.
– А теперь, Мелия , мы попробуем сделать так, чтобы эти светодиоды плавно загорались и гасли. Сначала красный, затем зелёный и синий. Мы будем использовать команды, чтобы посылать аналоговый сигнал от 0 до 255 – так светодиод будет постепенно набирать яркость, а потом снова затухать.
Лирания показала Мелие, как программа постепенно увеличивает и уменьшает яркость светодиодов. Мелия следила за светом, который то плавно вспыхивал, то затухал.
– Это так красиво, – прошептала она, заворожённая переливами света.
– Но это ещё не всё! – улыбнулась Лирания . – Мы можем смешивать все три цвета одновременно и создавать любые оттенки, которые только пожелаем. Посмотри, как это работает в экранах компьютеров на Земле.
Мать сделала паузу, чтобы объяснить устройство экранов:
– На экранах компьютеров, телефонов и телевизоров каждое изображение состоит из миллионов крошечных точек света, которые называются пикселями. Пиксель – это наименьший элемент экрана, и он может быть включен, выключен или светиться с разной яркостью. Каждый пиксель состоит из нескольких светодиодов, чаще всего из трёх: красного, зелёного и синего – так же, как наш светодиодный модуль.
Лирания продолжила:
– Когда пиксели светятся с разной интенсивностью, они создают изображение на экране. Например, если все три светодиода в пикселе горят на полной мощности, то пиксель будет белым. Если горит только красный – пиксель будет красным. Так управляют цветом на экранах. Пиксели расположены очень плотно друг к другу, и чем меньше расстояние между ними, тем чётче и детализированнее картинка.
– Значит, все картинки состоят из маленьких точек? – Мелия удивлённо посмотрела на мать.
– Да, именно так, – подтвердила мать. – Эти точки создаются светодиодами, которые включаются и выключаются миллионы раз в секунду. Цвет зависит от химического соединения в каждом светодиоде, через которое проходит электрический ток. Светодиоды очень эффективны – они не нагреваются так сильно, как лампы накаливания, и могут светить намного дольше.
Мелия слушала с широко открытыми глазами, представив себе все эти мельчайшие точки света, которые составляют изображения на экране.
– Теперь давай попробуем создать радугу. Мы настроим наш светодиод так, чтобы он светился разными цветами: красным, оранжевым, жёлтым, зелёным, голубым, синим и фиолетовым. Эти цвета будут сменяться, как настоящая радуга.
Мать ввела несколько команд, и светодиоды засветились разными цветами: сначала красным, затем оранжевым, жёлтым, зелёным, голубым, синим и, наконец, фиолетовым. Светодиоды, сменяя цвета, словно рисовали на тёмных стенах каюты радужную полосу.
– Мама! Мы сделали радугу! – Лия захлопала в ладоши. – Как будто на Земле!
– Да, милая. И даже здесь, вдали от Земли, мы можем создать что-то прекрасное своими руками, – ответила мать, нежно поглаживая Лию по голове. – Ты видишь? Всё в этом мире состоит из простых вещей, таких как свет. Мы лишь должны понять, как они работают.
Лия сияла от счастья, а цвета продолжали плавно перетекать друг в друга, заполняя каюту радужным светом.