Дисперсія світла. спектр

1. Дисперсія світла. спектр Подробиці Опубліковано 14.01.2015 11:20 Переглядів: 7930 Після грози...
2. Спектр видимого випромінювання
3. Світло і колір

Дисперсія світла. спектр

Подробиці Опубліковано 14.01.2015 11:20 Переглядів: 7930

Після грози і дощу, коли з-за хмар визирає сонечко, ми часто спостерігаємо на небі дуже красиве явище - веселку.

Вона складається з різнокольорових дуг. Причому кольору в неї завжди чергуються в певній послідовності: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. Виявляється, на такі кольори розкладається звичайний сонячне світло.

Що таке дисперсія світла

Розкладання білого світла на кольори називають дисперсією світла.

Для знайомства з цим явищем проведемо простий досвід. Направимо вузький промінь білого світла на прозору тригранну призму зі скла, розташовану в темній кімнаті. Пройшовши крізь грані призми, промінь переломив двічі і відхилиться. Крім того за призмою замість одного білого променя ми побачимо сім різнокольорових, забарвлених в ті ж кольори, що і веселка, променів, розташованих в тій же послідовності. Причому виявиться, що найсильніше поламав фіолетовий промінь, а найменше червоний. Тобто, кут заломлення залежить від кольору променя.

Якщо на шляху колірного спектра помістити іншу призму, повернену на 180 ° щодо першої, то пройшовши через неї, все колірні промені знову зберуться в промінь білого світла.

Досвід з проходження білого світла через призму перші провів Ісаак Ньютон. Він же пояснив, що колір - це власне властивість світла.

Зі свого досвіду Нютон зробив 2 висновки:

1. Білий світ має складну структуру. Він складається з потоку частинок різного кольору.
2. Всі ці частинки рухаються з різною швидкістю, тому промені різного кольору і переломлюються на різний кут. Найвища швидкість у частинок червоного кольору. Він переломлюється через призму менше всіх інших кольорів. Чим менше швидкість, тим більше показник заломлення.

Саме Ньютон розділив колірний спектр на 7 кольорів, тому що вважав, що існує зв'язок між квітами і музичними нотами, яких теж 7, сім'ю днями тижня і сім'ю об'єктами Сонячної системи (за часів Ньютона були відомі тільки 7 планет: Меркурій, Венера, Земля, місяць, Марс, Сатурн, Юпітер), сімома чудесами світу. Правда, в спектрі Ньютона синій колір називався індиго.

Щоб легше було уявити послідовність кольорів в спектрі, досить запам'ятати фразу, в якій великі літери співпадають з першими буквами найменувань квітів: «Кожен Мисливець Бажає Знати, Де Сидить Фазан».

У загальному сенсі спектром у фізиці називають розподіл значень фізичної величини (енергії, маси або частоти).

Спектр видимого випромінювання

Світло, що представляє собою хвилі однакової довжини і відповідний одному кольору, називається монохроматичності. Білий світ являє собою набір електромагнітних хвиль різної довжини. Тому він є поліхроматічним.

Чому ж біле світло розкладається на інші кольори, проходячи через призму? Причина в тому, що кожен колір, що входить до складу білого світла, має свою довжину світлової хвилі і поширюється в прозорій оптичному середовищі зі своєю фазовою швидкістю, відмінною від швидкостей хвиль інших квітів. У червоного кольору ця швидкість в середовищі максимальна, а у фіолетового мінімальна. До речі, швидкості ці різні тільки в оптичному середовищі. У вакуумі швидкість променів різного кольору залишається постійною і дорівнює швидкості світла.

Промені різного кольору (різної довжини хвилі) мають різні показники заломлення, тому по-різному відхиляються при переході з одного середовища в іншу. В залежності показника заломлення світла від довжини хвилі полягає суть явища дисперсії світла. З цієї причини і виникає спектр .

Ставлення швидкості світла у вакуумі до його швидкості в даному середовищі називають абсолютним показником заломлення середовища.

n = c / v,

де с - швидкість світла; v - швидкість світла в оптичному середовищі.

Знаючи довжину хвилі, можна обчислити показник заломлення середовища для кожного кольору видимого спектру.

Отже, білий світ розкладається на різні кольори, тому що кожен колір має свій показник заломлення.

Дисперсією пояснюється поява веселки. Крапельки води сферичної форми, які летять в атмосфері, заломлюють, а потім і відбивають сонячне світло від своєї внутрішньої поверхні. В результаті він розкладається в спектр, і ми бачимо різнобарвне світіння. Грані діаманта «грають» квітами також завдяки дисперсії.

Кольори, що входять в спектр, називаються спектральними кольорами. Але спектр містить не всі кольори, які сприймає мозок людини. Наприклад, в ньому немає рожевого кольору. Він виходить при змішуванні інших квітів.

В спектрі не існує чіткої межі між квітами. Всі кольори плавно переходять один в одного.

Довжини хвиль, що відповідають кожному кольору, були визначені одним з творців хвильової теорії світла англійським фізиком, механіком, лікарем, астрономом і сходознавцем Томасом Юнгом.

Світло і колір

Складною структурою білого світла пояснюється розмаїття кольорів в навколишньому світі. Через те що світлові промені різного кольору по-різному відбиваються від предметів або поглинаються ними, ми і бачимо світ кольоровим.

Пам'ятаєте вислів: «Все кішки вночі сірі»? А адже це дійсно так. У темряві колір розрізнити неможливо. Там, де немає світла, всі предмети здаються нам чорними. Але варто тільки направити на кішку промінь світла, як вона відразу ж придбає колір.

Колір предмета - це колір відбитої хвилі спектру. Білі предмети відображають всі кольори, тому ми і бачимо їх білими. Чорні, навпаки, всі кольори поглинають і не відображають нічого. Траву ми бачимо зеленої, тому при сонячному світлі вона відображає зелений колір, а всі інші поглинає. Банан жовтий, тому що відображає жовтий колір і т.д.