Дисперсия света

Описание дисперсии

Диспергирование — это процесс, при котором (в случае диспергирования твердого вещества в жидкости) агломерированные частицы отделяются друг от друга, и создается новая граница раздела между внутренней поверхностью жидкой дисперсионной среды и поверхностью диспергированных частиц. Этому процессу способствует молекулярная диффузия и конвекция .

Что касается молекулярной диффузии, дисперсия происходит в результате неодинаковой концентрации введенного материала в объеме среды. Когда диспергированный материал впервые вводится в объемную среду, область, в которую он вводится, имеет более высокую концентрацию этого материала, чем любая другая точка в объеме. Это неравномерное распределение приводит к градиенту концентрации, который приводит к диспергированию частиц в среде, так что концентрация постоянна во всем объеме. Что касается конвекции, изменение скорости между путями потока в объеме способствует распределению диспергированного материала в среде.

Хотя оба явления переноса способствуют диспергированию материала в объеме, механизм диспергирования в основном обусловлен конвекцией в случаях, когда в объеме имеется значительный турбулентный поток. Диффузия является доминирующим механизмом в процессе диспергирования в случаях небольшой турбулентности или ее отсутствия в объеме, когда молекулярная диффузия способна способствовать диспергированию в течение длительного периода времени. Эти явления отражаются в обычных событиях реального мира. Молекулы в капле пищевого красителя, добавленного в воду, в конечном итоге рассредоточатся по всей среде, где эффекты молекулярной диффузии более очевидны. Однако перемешивание смеси ложкой создаст турбулентные потоки в воде, которые ускорят процесс диспергирования за счет диспергирования с преобладанием конвекции.

Проверка качества обработки поверхности. Просветление оптики

С по­мо­щью ин­тер­фе­рен­ции можно оце­нить ка­че­ство об­ра­бот­ки по­верх­но­сти из­де­лия с точ­но­стью до  длины волны. Для этого нужно со­здать тон­кую кли­но­вид­ную про­слой­ку воз­ду­ха между по­верх­но­стью об­раз­ца и очень глад­кой эта­лон­ной пла­сти­ной. Тогда неров­но­сти по­верх­но­сти до  см вы­зо­вут за­мет­ное ис­крив­ле­ние ин­тер­фе­рен­ци­он­ных полос, об­ра­зу­ю­щих­ся при от­ра­же­нии света от про­ве­ря­е­мых по­верх­но­стей и ниж­ней грани (см. Рис. 12).

Рис. 12. Про­вер­ка ка­че­ства об­ра­бот­ки по­верх­но­сти

Мно­же­ство со­вре­мен­ной фо­то­тех­ни­ки ис­поль­зу­ет боль­шое ко­ли­че­ство оп­ти­че­ских сте­кол (линзы, приз­мы и т. д.). Про­хо­дя через такие си­сте­мы, све­то­вой поток ис­пы­ты­ва­ет мно­го­крат­ное от­ра­же­ние, что па­губ­но вли­я­ет на ка­че­ство изоб­ра­же­ния, по­сколь­ку при от­ра­же­нии те­ря­ет­ся часть энер­гии. Чтобы из­бе­жать этого эф­фек­та, необ­хо­ди­мо при­ме­нять спе­ци­аль­ные ме­то­ды, одним из ко­то­рых яв­ля­ет­ся метод про­свет­ле­ния оп­ти­ки.

Про­свет­ле­ние оп­ти­ки ос­но­ва­но на яв­ле­нии ин­тер­фе­рен­ции. На по­верх­ность оп­ти­че­ско­го стек­ла, на­при­мер линзы, на­но­сят тон­кую плен­ку с по­ка­за­те­лем пре­лом­ле­ния, мень­шим по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния стек­ла.

Па ри­сун­ке 13 по­ка­зан ход луча, па­да­ю­ще­го на по­верх­ность раз­де­ла под неболь­шим углом. Для упро­ще­ния все вы­чис­ле­ния де­ла­ем для угла, рав­но­го нулю.

Рис. 13. Про­свет­ле­ние оп­ти­ки

Раз­ность хода све­то­вых волн 1 и 2, от­ра­жен­ных от верх­ней и ниж­ней по­верх­но­сти плен­ки, равна удво­ен­ной тол­щине плен­ки:

Длина волны в плен­ке мень­ше длины волны в ва­ку­у­ме в n раз (n – по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния плен­ки):

Для того чтобы волны 1 и 2 ослаб­ля­ли друг друга, раз­ность хода долж­на быть равна по­ло­вине длины волны, то есть:

Если ам­пли­ту­ды обеих от­ра­жен­ных волн оди­на­ко­вы или очень близ­ки друг к другу, то га­ше­ние света будет пол­ным. Чтобы до­бить­ся этого, под­би­ра­ют со­от­вет­ству­ю­щим об­ра­зом по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния плен­ки, так как ин­тен­сив­ность от­ра­жен­но­го света опре­де­ля­ет­ся от­но­ше­ни­ем ко­эф­фи­ци­ен­тов пре­лом­ле­ния двух сред.

К занятию прикреплен файл  «Это интересно!». Вы можете скачать файл  в любое удобное для вас время.
 

  • http://interneturok.ru/ru/school/physics/11-klass/
  • https://www.youtube.com/watch?v=54IAbYWDcqc
  • https://www.youtube.com/watch?v=J7tvmx2jwjg
  • https://www.youtube.com/watch?v=9k_xmKOUuiw
     

Явление интерференции. Пример сложения двух световых волн

Яв­ле­ние ин­тер­фе­рен­ции за­клю­ча­ет­ся в сле­ду­ю­щем: при на­ло­же­нии друг на друга в про­стран­стве двух или более волн воз­ни­ка­ет устой­чи­вая кар­ти­на рас­пре­де­ле­ния ам­пли­туд, при этом в неко­то­рых точ­ках про­стран­ства ре­зуль­ти­ру­ю­щая ам­пли­ту­да яв­ля­ет­ся сум­мой ам­пли­туд ис­ход­ных волн, в дру­гих точ­ках про­стран­ства ре­зуль­ти­ру­ю­щая ам­пли­ту­да ста­но­вит­ся рав­ной нулю. При этом на ча­сто­ты и фазы ис­ход­но скла­ды­ва­ю­щих­ся волн долж­ны быть на­ло­же­ны опре­де­лен­ные огра­ни­че­ния.

При­мер сло­же­ния двух све­то­вых волн

Уве­ли­че­ние или умень­ше­ние ам­пли­ту­ды за­ви­сит от того, с какой раз­но­стью фаз две скла­ды­ва­ю­щи­е­ся волны при­хо­дят в дан­ную точку.

На ри­сун­ке 3 по­ка­зан слу­чай сло­же­ния двух волн от то­чеч­ных ис­точ­ни­ков  и , на­хо­дя­щих­ся на рас­сто­я­нии  и  от точки M, в ко­то­рой про­из­во­дят из­ме­ре­ния ам­пли­ту­ды. Обе волны имеют в точке M в общем слу­чае раз­лич­ные ам­пли­ту­ды, так как до по­па­да­ния в эту точку они про­хо­дят раз­ные пути и их фазы от­ли­ча­ют­ся.

Рис. 3. Сло­же­ние двух волн

На ри­сун­ке 4 по­ка­за­но, как за­ви­сит ре­зуль­ти­ру­ю­щая ко­ле­ба­ния в точке M от того, в каких фазах при­хо­дят ее две си­ну­со­и­даль­ные волны. Когда греб­ни сов­па­да­ют, то ре­зуль­ти­ру­ю­щая ам­пли­ту­да мак­си­маль­но уве­ли­чи­ва­ет­ся (см. Рис. 4.1). Когда гре­бень сов­па­да­ет со впа­ди­ной, то ре­зуль­ти­ру­ю­щая ам­пли­ту­да об­ну­ля­ет­ся (см. Рис. 4.2). В про­ме­жу­точ­ных слу­ча­ях ре­зуль­ти­ру­ю­щая ам­пли­ту­да имеет зна­че­ние между нулем и сум­мой ам­пли­туд скла­ды­ва­ю­щих­ся волн (см. Рис. 4.3).

Рис. 4. Ре­зуль­ти­ру­ю­щее ко­ле­ба­ние в точке M

Ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний в дан­ной точке мак­си­маль­на, если раз­ность хода двух волн, воз­буж­да­ю­щих ко­ле­ба­ние в этой точке, равна це­ло­му числу длин волн или чет­но­му числу по­лу­волн (см. Рис. 5).

Рис. 5. Мак­си­маль­ная ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний в точке M

,

где  

Ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний в дан­ной точке ми­ни­маль­на, если раз­ность хода двух волн, воз­буж­да­ю­щих ко­ле­ба­ние в этой точке, равна нечет­но­му числу по­лу­волн или по­лу­це­ло­му числу длин волн (см. Рис. 6).

Рис. 6. Ми­ни­маль­ная ам­пли­ту­да ко­ле­ба­ний в точке M

,

где

Ин­тер­фе­рен­цию можно на­блю­дать толь­ко в слу­чае сло­же­ния ко­ге­рент­ных волн. Если волны не ко­ге­рент­ны, то в любую точку на­блю­де­ния две волны при­хо­дят со слу­чай­ной раз­но­стью фаз. Таким об­ра­зом, ам­пли­ту­да после сло­же­ния двух волн также будет слу­чай­ной ве­ли­чи­ной, ко­то­рая из­ме­ня­ет­ся с те­че­ни­ем вре­ме­ни, и экс­пе­ри­мент будет по­ка­зы­вать от­сут­ствие ин­тер­фе­рен­ци­он­ной кар­ти­ны.

Дисперсия материала в оптике

Изменение показателя преломления в зависимости от длины волны вакуума для различных стекол. Длины волн видимого света заштрихованы серым.

Влияние добавок выбранных стеклянных компонентов на среднюю дисперсию определенного базового стекла ( n F действителен для λ  = 486 нм (синий), n C действителен для λ  = 656 нм (красный))

Дисперсия материала может быть желательным или нежелательным эффектом в оптических приложениях. Рассеивание света стеклянными призмами используется для создания спектрометров и спектрорадиометров . Также используются голографические решетки, поскольку они позволяют более точно различать длины волн. Однако в линзах дисперсия вызывает хроматическую аберрацию , нежелательный эффект, который может ухудшать изображения в микроскопах, телескопах и фотографических объективах.

Фазовая скорость , V , волны в данной однородной среде дается

vзнак равноcп{\ displaystyle v = {\ frac {c} {n}}}

где c — скорость света в вакууме, а n — показатель преломления среды.

В общем, показатель преломления является некоторой функцией частоты f света, таким образом, n  =  n ( f ), или, альтернативно, по отношению к длине волны n  =  n ( λ ). Зависимость показателя преломления материала от длины волны обычно определяется его числом Аббе или его коэффициентами в эмпирической формуле, такой как уравнения Коши или Селлмейера .

Из-за соотношений Крамерса – Кронига зависимость действительной части показателя преломления от длины волны связана с поглощением материала , которое описывается мнимой частью показателя преломления (также называемой ). В частности, для немагнитных материалов ( μ  =  μ ) восприимчивость χ, которая появляется в соотношениях Крамерса – Кронига, представляет собой электрическую восприимчивость χ e  =  n 2  — 1.

Наиболее часто наблюдаемое следствие дисперсии в оптике — разделение на цветовой спектр с помощью призмы . Из закона Снеллиуса видно, что угол преломления света в призме зависит от показателя преломления материала призмы. Поскольку этот показатель преломления изменяется в зависимости от длины волны, из этого следует, что угол, под которым преломляется свет, также будет изменяться в зависимости от длины волны, вызывая угловое разделение цветов, известное как угловая дисперсия .

Для видимого света показатели преломления n большинства прозрачных материалов (например, воздуха, стекла) уменьшаются с увеличением длины волны λ :

1<п(λреd)<п(λуеллош)<п(λблтые) ,{\ displaystyle 1 <n (\ lambda _ {\ rm {red}}) <n (\ lambda _ {\ rm {yellow}}) <n (\ lambda _ {\ rm {blue}}) \,}

или альтернативно:

dпdλ<{\ displaystyle {\ frac {dn} {d \ lambda}} <0.}

В этом случае говорят, что среда имеет нормальную дисперсию

Принимая во внимание, что если индекс увеличивается с увеличением длины волны (что обычно имеет место в ультрафиолете), считается, что среда имеет аномальную дисперсию .. На границе такого материала с воздухом или вакуумом (индекс ~ 1) закон Снеллиуса предсказывает, что свет, падающий под углом θ к нормали, будет преломляться под углом arcsin (грех θп)

Таким образом, синий свет с более высоким показателем преломления будет изгибаться сильнее, чем красный свет, что приведет к хорошо известному радужному узору.

На границе такого материала с воздухом или вакуумом (индекс ~ 1) закон Снеллиуса предсказывает, что свет, падающий под углом θ к нормали, будет преломляться под углом arcsin (грех θп). Таким образом, синий свет с более высоким показателем преломления будет изгибаться сильнее, чем красный свет, что приведет к хорошо известному радужному узору.

Дисперсия и рассеяние света

Подробности
Категория: Оптика

https://vk.com/video_ext.php

Показатель преломления не зависит от угла падения светового пучка, но он зависит от его цвета

Это было открыто Ньютоном.Занимаясь усовершенствованием телескопов, Ньютон обратил внимание на то, что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено. Он заинтересовался этим и первый «исследовал разнообразие световых лучей и проистекающие отсюда особенности цветов, каких до того никто даже не подозревал» (слова из надписи на могиле Ньютона)

Радужную окраску изображения, даваемого линзой, наблюдали, конечно, и до него. Было замечено также что радужные края имеют предметы, рассматриваемые через призму. Пучок световых лучей прошедших через призму, окрашивается по краям.

Основной опыт Ньютона был гениально прост. Ньютон догадался направить на призму световой пучок малого поперечного сечения. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в ставне. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов Следуя многовековой традиции, согласно которой радуга считалась состоящей из семи основных цветов, Ньютон, тоже выделил семь цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Саму радужную полоску Ньютон назвал спектром.Закрывая отверстие красным стеклом, Ньютон наблюдал на стене только красное пятно, закрывая синим — синее и т. д. Отсюда следовало, что не призма окрашивает белый свет, как предполагалось раньше. Призма не изменяет света, а лишь разлагает его на составные части. Белый свет имеет сложную структуру. Из него можно выделить пучки различных цветов, и лишь совместное их действие вызывает у нас впечатление белого цвета. В самом деле, если с помощью второй призмы, повернутой на 180° относительно первой, собрать все пучки спектра, то опять получится белый свет . Выделив же какую-либо часть спектра, например зеленую, и заставив свет пройти еще через одну призму, мы уже не получим дальнейшего изменения окраски.

Другой важный вывод, к которому пришел Ньютон, был сформулирован им в трактате по «Оптике» следующим образом: «Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости» (для них стекло имеет различные показатели преломления). Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других — красные. Зависимость показателя преломления света от его цвета носит название дисперсии (от латинского слова dispergo — разбрасываю).

В дальнейшем Ньютон усовершенствовал свои наблюдения спектра, чтобы получить более чистые цвета. Ведь круглые цветные пятна светового пучка, прошедшего через призму, частично перекрывали друг друга . Вместо круглого отверстия использовалась узкая щель, освещенная ярким источником. За щелью располагалась линза, дающая на экране изображение в виде узкой белой полоски. Если на пути лучей поместить призму (рис. 197), то изображение щели растянется в спектр.

Так как показатель преломления зависит от скорости света в веществе, то, очевидно, красный свет, который меньше преломляется, имеет наибольшую скорость, а фиолетовый — наименьшую. Именно поэтому призма и разлагает свет. В пустоте скорости лучей разного цвета одинаковы. Если бы это было не так, то, к примеру, спутник Юпитера Ио, который наблюдал Ремер, казался бы красным в момент его выхода из тени, а перед погружением в тень — фиолетовым. Но этого не наблюдается.

Зная, что белый свет имеет сложную структуру, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе. Если предмет, например лист бумаги, отражает все падающие на него лучи различных цветов, то он будет казаться белым. Покрывая бумагу слоем красной краски, мы не создаем при этом света нового цвета, но задерживаем на листе некоторую часть имеющегося. Отражаться теперь будут только красные лучи, остальные же поглотятся слоем краски. Трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, поглощая остальные. Если посмотреть на траву через красное стекло, пропускающее лишь красные лучи, то она будет казаться почти черной.

Явление дисперсии, открыто Ньютоном,— первый шаг к пониманию природы цвета. Глубина понимания дисперсии пришла после того как была выяснена зависимость цвета от частоты (или длины) световой волны.

Поляризация света в природе

Волны электромагнитного типа могут быть разложены на две поляризованные составляющие не как в теоретическом, так и в практическом смысле:

  • горизонтально поляризованные волны;
  • волны, вертикально поляризованные волны.

Также не исключены и другие варианты разложений (как пример, на пару составляющих с правой и левой поляризацией кругового типа).

Параллельно с этим попытка разложить волну линейно поляризованного типа с учетом круговых поляризаций станет причиной появления двух составляющих интенсивности половинного типа.

Замечание

Будучи тепловым излучением, солнечный свет не обладает поляризацией, но одновременно рассеянный небесный свет в природе обладает частичной линейной поляризацией, которая также изменяется в момент отражения.

Об оптических постоянных и разновидностях поверхностной структуры можно судить, отталкиваясь от изменений поляризации света при его отражении от поверхности. Если поляризовать свет рассеянного типа, тогда, за счет использования поляризационного фильтра оказывается возможным ограничение прохождения потока света. Интенсивность света, который проходит через соответствующие поляризаторы света, подчиняется закону Малюса. На аналогичном принципе основывается работа дисплеев жидкокристаллического типа.

Пример

Некоторые виды насекомых способны распознавать линейную поляризацию света, благодаря которой они превосходно ориентируются в пространстве, а некоторые даже способны различать свет с круговой поляризацией.

В начале девятнадцатого века французский физик Э. Малюс, прибегнув к куску исландского шпата, смотрел на окна парижского дворца, которые блистали вследствие попадания на них лучей солнца

Он обратил внимание на то, что при определенном положении кристалла можно видеть только одно изображение

Основываясь на этом и ряде других опытов, а также отталкиваясь от положения из корпускулярной теории света, Малюс предположил, что беспорядочная ориентированность корпускулов в солнечном свете является изначальной. Параллельно с этим, при отражении от поверхности они получают конкретную ориентацию. Свет такого типа называют поляризованным.

Презентация на тему: » ДИСПЕРСИЯ Цель урока: дать понятие о дисперсии света, объяснить дисперсию с точки зрения электромагнит- ной теории, объяснить происхождение цветов окружающих.» — Транскрипт:

2

ДИСПЕРСИЯ Цель урока: дать понятие о дисперсии света, объяснить дисперсию с точки зрения электромагнит- ной теории, объяснить происхождение цветов окружающих нас тел.

3

ДИСПЕРСИЯ dispersio (лат.) – рассеяние, развеивание Зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны)

4

Исаак Ньютон Дисперсия 1666 год

5

Опыт И. Ньютона

6

С П Е К Т Р spectrum (лат.) — ведение.

7

Опыт И. Ньютона

8

Газета «Нью –Йорк Таймс»: Роберт Криз (сотрудник философского факультета университета Нью-Йорка) и Стони Брук (историк Брукхевенской Национальной Лаборатории) – опрос среди американских физиков, чтобы чтобы определить 10 красивейших экспериментов за всю историю этой науки.

9

Исаак Ньютон Над его могилой высится памятник с бюстом и эпитафией «Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин… Он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал… Пусть смертные радуются, что существует такое украшение рода человеческого».

10

И. В. Гете Свет Ньютона – это свет, «измученный всякого рода орудиями пытки – щелями, призмами, линзами»

11

С П Е К Т Р

15

каждой цветности соответствует своя длина и частота волны. 760 – 620 нм 620 – 590 нм 590 – 560 нм 560 – 500 нм 500 – 480 нм 480 – 450 нм 450 – 380 нм Монохроматический свет – одноцветный свет

18

ДИСПЕРСИЯ Зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны)

19

Выводы: Дисперсия – явление разложения белого света в спектр. Белый свет – сложный, состоит из монохроматических цветов. Показатель преломления среды зависит от цвета света (фиал., красн.) Показатель преломления света в среде зависит от его частоты.

20

Томас Юнг Красный + Зеленый + Голубой = Белый свет 1807 год

23

Условия возникновения радуги: 1. Радуга появляется, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной солнцу. 2. Радуга возникает, когда солнце освещает завесу дождя. 3. Радуга появляется при условии, что угловая высота солнца над горизонтом не превышает 42 градуса. Все лучи лесов зеленых, Все болотные кувшинки, На земле когда увянут, Расцветают снова в небе.

24

В водяной капле происходят следующие оптические явления : Преломление света Преломление света Дисперсия света, т.е. разложение белого света в спектр Дисперсия света, т.е. разложение белого света в спектр Отражение света Отражение света

26

Гало

27

Цвет непрозрачных предметов

28

Наш город через зеленые очки

29

Спектральный круг

Дифракция света

Перед дифракцией нужно сказать про ее «подругу» — интерференцию. Ведь интерференция и дифракция света — это явления, которые наблюдаются одновременно.

Волны является когерентными, если разность их фаз постоянна во времени, а при сложении получается волна той же частоты. Будет результирующая волна усилена (интерференционный максимум) или наоборот ослаблена (интерференционный минимум) — зависит от разности фаз колебаний. Максимумы и минимумы при интерференции чередуются, образуя интерференционную картину.

Интерференция волн

Дифракция света – еще одно проявления волновых свойств. Казалось бы, луч света всегда должен распространяться по прямой. Но нет! Встречая препятствие, свет отклоняется от первоначального направления как бы огибая преграду. Какие условия необходимы для наблюдения дифракции света? Собственно, это явление наблюдается на предметах любых размеров, но на больших предметах его наблюдать трудно и почти невозможно. Лучше всего это удается сделать  на препятствиях, сопоставимых по размерам с длиной волны. В случае со светом — это очень маленькие препятствия.

Дифракция проявляется не только для света, но и для других волн. Например, для звуковых. Или для волн на море. Отличный пример дифракции – это то, как мы слышим песню группы Пинк Флойд из проезжающей мимо машины, когда сами стоим за углом. Если бы звуковая волна распространялась прямо, она бы просто не достигла наших ушей, и мы бы стояли в полной тишине. Согласитесь, скучно. Зато с дифракцией гораздо веселее.

Дифракция в природе. Паутина работает, как дифракционная решетка

Для наблюдения явления дифракции используется специальный прибор – дифракционная решетка. Дифракционная решетка представляет собой систему препятствий, которые по размеру сопоставимы с длиной волны. Это специальные параллельные штрихи, выгравированные на поверхности металлической или стеклянной пластины. Расстояние между краями соседних щелей решетки называется периодом решетки или ее постоянной.

Что происходит со светом при прохождении дифракционной решетки? Попадая на решетку и встречая препятствие, световая волна проходит через систему прозрачных и непрозрачных областей, в результате чего разбивается на отдельные пучки когерентного света, которые после дифракции интерферируют друг с другом. Каждая длина волны отклоняется при этом на определенный угол, и происходит разложение света в спектр. В результате мы наблюдаем дифракцию света на решетке

Работа дифракционной решетки

Формула дифракционной решетки:

Здесь d – период решетки, фи – угол отклонения света после прохождения решетки, k – порядок дифракционного максимума, лямбда – длина волны.

Сегодня мы узнали, в чем чем заключается явления дифракции и дисперсии света. В курсе оптики очень сильно распространены задачи по теме интерференция, дисперсия и дифракция света. Авторы учебников очень любят подобные задачи. Чего нельзя сказать о тех, кому приходится их решать. Если Вы хотите легко справиться с заданиями, разобраться в теме, а заодно и сэкономить время, обратитесь к нашим авторам. Они помогут  Вам справиться с любой задачей!

Дисперсия света в природе

Такое природное явление как переливание лучей на граненых изделиях из стекла оказывается возможным благодаря дисперсии.

Замечание

Под дисперсией подразумевается эффект отражения зависимости показателя преломления, вещества или среды от частоты волны света, которая проходит сквозь объект.

Рост показателя преломления происходит в случае увеличения частоты, либо уменьшения длины волн. Самым известным примером природной дисперсии является радуга, которая создается путем рассеивания лучей солнца при прохождении через множество каплей дождя.

Проходя через призму, поток света распадается на цветовой спектр, который довольно детально был рассмотрен еще Ньютоном. В результате выполненных им исследований в 1672 году была открыта дисперсия.

Стоит отметить, что научный интерес к световым характеристикам проявился еще несколько тысячелетий назад. Еще Аристотелем было обнаружено свойство светового потока — проявлять себя в разных оттенках. Древнегреческий философ указывал на зависимость характера цвета от присутствующего в белом свете «количества темноты». По сути, белый цвет является главным для лучей света.

Исаак Ньютон смог опроверг вышеупомянутую теорию. Он смог доказать, что структурно белый свет является составным, и в его формировании задействованы все цвета спектра света. Он ставил опыты, которые актуальны и в наше время. Как пример, сейчас проводятся такие эксперименты:

  • скрещивание призм;
  • применением зеркала и двух призм;
  • пропуск света через перфорированный экран и призмы.

Свет раскладывается на цветовой спектр из-за различной скорости прохождения волн (частота и длина) через вещество с прозрачными свойствами. Вследствие этого удалось выяснить, что некоторые волны способны выходят из призмы быстрее других. Такой способ помогает осуществить разложение потока света.

Благодаря последующим исследованиям были совершены новые открытия, так или иначе относящиеся к дисперсии. Как пример, французским ученым Леру было установлено нарушение в определенных средах зависимости, которые выражали явление дисперсии. Более тщательно данный вопрос был изучен Кундтом.

В качестве основы для своих исследований Кундт задействовал метод Ньютона с использованием пары скрещенных призм. Однако он внес в данный опыт небольшое изменение — она из призм была заменена на призматический сосуд, который содержал в себе раствор цианида.

Как в итоге оказалось, при прохождении света через призмы показатель преломления не уменьшается, как это демонстрировали опыты Ньютона, а наоборот, растет. Физику удалось выяснить, что этот парадокс может быть объяснен поглощением света веществом. В своем опыте он прибегнул к раствору цианида, который был задействован в качестве среды поглощения, а дисперсия для случаев такого типа была названа аномальной.

Сейчас физике данный термин используется крайне редко. В наше время нормальная и аномальная разновидности дисперсии рассматриваются как два явления с единой природой, которые относятся к одному учению.