Αυτό που ονομάζεται διασπορά του φωτός

Αυτό το φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1672 από τον Ισαάκ Νεύτωνα. Μέχρι τότε, οι άνθρωποι δεν μπορούσαν να εξηγήσουν γιατί τα χρώματα είναι διατεταγμένα με μια συγκεκριμένη σειρά κατά τη διάθλαση. Η διασπορά του φωτός σε μια στιγμή βοήθησε να αποδειχθεί η κυματική του φύση, αλλά για να κατανοήσετε καλύτερα το ζήτημα, πρέπει να κατανοήσετε όλες τις πτυχές.

Σύμφωνα με αυτό το σχήμα, μπορεί κανείς εύκολα να καταλάβει την ουσία της διασποράς του φωτός.

Ορισμός

Το φαινόμενο της διασποράς (ή της αποσύνθεσης) του φωτός οφείλεται στο γεγονός ότι ο δείκτης διάθλασης εξαρτάται άμεσα από το μήκος κύματος. Ο Νεύτωνας ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε τη διασπορά, αλλά το μεγαλύτερο μέρος της θεωρητικής βάσης αναπτύχθηκε από επιστήμονες σε μεταγενέστερη περίοδο.

Χάρη στη διασπορά, ήταν δυνατό να αποδειχθεί ότι το λευκό φως αποτελείται από πολλά συστατικά. Για να το θέσω απλά, μια άχρωμη ηλιαχτίδα, όταν περνά μέσα από διαφανείς ουσίες (κρύσταλλο, νερό, γυαλί κ.λπ.), αποσυντίθεται στα χρώματα του ουράνιου τόξου από το οποίο αποτελείται.

Λόγω του μεγάλου αριθμού όψεων στα διαμάντια, λαμπυρίζουν με πολλές αποχρώσεις.

Ως αποτέλεσμα του φωτός που εισέρχεται από μια ουσία σε μια άλλη, αλλάζει την κατεύθυνση της κίνησης, η οποία ονομάζεται διάθλαση.Το λευκό χρώμα περιέχει ολόκληρη τη γκάμα των χρωμάτων, αλλά δεν γίνεται αντιληπτό μέχρι να υποβληθεί σε διασπορά. Κάθε ένα από τα σύνθετα χρώματα έχει διαφορετικό μήκος κύματος, επομένως η γωνία διάθλασης είναι διαφορετική.

Παρεμπιπτόντως! Το μήκος κύματος καθενός από τα χρώματα του φάσματος είναι σταθερό, επομένως, όταν διέρχεται από μια διαφανή ουσία, οι αποχρώσεις ευθυγραμμίζονται πάντα με την ίδια σειρά.

Ιστορία της ανακάλυψης και συμπεράσματα του Νεύτωνα

Η ιστορία λέει ότι ο επιστήμονας παρατήρησε για πρώτη φορά ότι οι άκρες της εικόνας στο φακό είναι χρωματισμένες κατά την περίοδο που βελτίωνε το σχεδιασμό των τηλεσκοπίων. Αυτό τον ενδιέφερε πολύ και αποφάσισε να αποκαλύψει τη φύση της εμφάνισης των έγχρωμων συγκροτημάτων.

Εκείνη την εποχή, υπήρχε επιδημία πανώλης στη Μεγάλη Βρετανία, οπότε ο Νεύτων αποφάσισε να φύγει για το χωριό του Woolsthorpe για να περιορίσει τον κοινωνικό του κύκλο. Και ταυτόχρονα να διεξάγετε πειράματα για να μάθετε από πού προέρχονται οι διαφορετικές αποχρώσεις. Για να το κάνει αυτό, συνέλαβε πολλά γυάλινα πρίσματα.

Κάτι τέτοιο ήταν το πείραμα του Νεύτωνα, το οποίο κατέστησε δυνατή την εξήγηση του φαινομένου της διασποράς του φωτός.

Κατά την περίοδο της έρευνας, διεξήγαγε πολλά πειράματα, μερικά από τα οποία εξακολουθούν να γίνονται αμετάβλητα. Το κύριο έμοιαζε κάπως έτσι: ο επιστήμονας έκανε μια μικρή τρύπα στο παντζούρι ενός σκοτεινού δωματίου και τοποθέτησε ένα γυάλινο πρίσμα στη διαδρομή της δέσμης φωτός. Ως αποτέλεσμα, ελήφθη μια αντανάκλαση με τη μορφή χρωματιστών λωρίδων στον απέναντι τοίχο.

Αυτό το πείραμα μπορεί να επαναληφθεί μόνοι σας.

Ο Newton ξεχώρισε το κόκκινο, το πορτοκαλί, το κίτρινο, το πράσινο, το κυανό, το λουλακί και το βιολετί από την αντανάκλαση. Δηλαδή το φάσμα στην κλασική του έννοια. Αλλά αν κοιτάξετε λεπτομερέστερα και επισημάνετε τη γκάμα του σύγχρονου εξοπλισμού, θα έχετε τρεις κύριες ζώνες: κόκκινο, κίτρινο-πράσινο και μπλε-ιώδες.Τα υπόλοιπα καταλαμβάνουν μικρές περιοχές μεταξύ τους.

Έτσι μοιάζει η αποσύνθεση του λευκού φωτός σε ένα φάσμα.

Πού βρίσκεται

Η διασπορά μπορεί να παρατηρηθεί πολύ πιο συχνά από ό,τι φαίνεται με την πρώτη ματιά. Απλά πρέπει να δώσετε προσοχή:

1. ΟΥΡΑΝΙΟ ΤΟΞΟ είναι το πιο διάσημο παράδειγμα διασποράς. Το φως διαθλάται σε σταγονίδια νερού, με αποτέλεσμα ένα ουράνιο τόξο, το οποίο οι ειδικοί αποκαλούν πρωτεύον. Αλλά μερικές φορές το φως διαθλάται δύο φορές και εμφανίζεται ένα σπάνιο φυσικό φαινόμενο - ένα διπλό ουράνιο τόξο. Σε αυτή την περίπτωση, το τόξο στο εσωτερικό είναι πιο φωτεινό και με την τυπική σειρά χρωμάτων, και στο εξωτερικό είναι θολό και οι αποχρώσεις πηγαίνουν με την αντίστροφη σειρά.
2. ηλιοβασιλέματα, το οποίο μπορεί να είναι κόκκινο, πορτοκαλί ή ακόμα και πολύχρωμο. Σε αυτή την περίπτωση, το αντικείμενο που διαθλά τις ακτίνες είναι η ατμόσφαιρα της Γης. Λόγω του γεγονότος ότι ο αέρας αποτελείται από ένα συγκεκριμένο μείγμα αερίων, το αποτέλεσμα είναι διαφορετικό και μπορεί να είναι διαφορετικό.
3. Αν κοιτάξετε προσεκτικά το κάτω μέρος ενός ενυδρείου ή ενός μεγάλου όγκου νερού με καθαρό διάφανο νερό, μπορείτε να διακρίνετε καθαρά τις ιριδίζουσες ανταύγειες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το ηλιακό εύρος, λόγω της διάχυσης, αποσυντίθεται σε ολόκληρο το χρωματικό φάσμα.
4. Πολύτιμοι λίθοι με κομμένα κοσμήματα επίσης shimmer. Αν τα περιστρέψετε απαλά, μπορείτε να δείτε πώς κάθε πρόσωπο δίνει διαφορετική απόχρωση. Αυτό το φαινόμενο είναι αισθητό σε διαμάντια, κρύσταλλα, κυβικά ζιρκονία, ακόμα και σε γυάλινα σκεύη καλής ποιότητας κοπής.
5. γυάλινα πρίσματα και οποιαδήποτε άλλα διαφανή στοιχεία, όταν το φως περνά μέσα από αυτά, δίνουν επίσης ένα αποτέλεσμα. Ειδικά αν υπάρχει διαφορά στο φωτισμό.

Η ταραχή των χρωμάτων στο ηλιοβασίλεμα είναι ένα από τα πιο διάσημα παραδείγματα διάθλασης φωτός.

Για να δείξουμε στα παιδιά το φαινόμενο της διασποράς, μπορούν να χρησιμοποιηθούν συνηθισμένες σαπουνόφουσκες.Το διάλυμα σαπουνιού πρέπει να χυθεί σε ένα δοχείο και στη συνέχεια να χαμηλώσει οποιοδήποτε πλαίσιο από σύρμα κατάλληλου μεγέθους. Μετά την εξαγωγή, παρατηρούνται ιριδίζουσες υπερχειλίσεις.

Η αποσύνθεση του φωτός σε ένα φάσμα είναι εύκολο να γίνει με τη βοήθεια ενός φακού smartphone. Σε αυτή την περίπτωση, θα χρειαστείτε ένα γυάλινο πρίσμα και ένα φύλλο λευκού χαρτιού. Το πρίσμα πρέπει να τοποθετηθεί σε ένα τραπέζι σε ένα σκοτεινό δωμάτιο, αφενός, κατευθύνετε μια δέσμη φωτός σε αυτό και, αφετέρου, βάλτε ένα κομμάτι χαρτί, θα υπάρχουν χρωματιστές ρίγες πάνω του. Μια τόσο απλή εμπειρία είναι πολύ δημοφιλής στα παιδιά.

Πώς το μάτι ξεχωρίζει τα χρώματα

Η ανθρώπινη όραση είναι ένα πολύ περίπλοκο σύστημα ικανό να διακρίνει μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Το ανθρώπινο μάτι διακρίνει τα μήκη κύματος από 390 έως 700 nm. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην ορατή περιοχή ονομάζεται ορατό φως ή απλά φως.

Η εικόνα δείχνει πόσο μικρό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος είναι ικανό να αντιληφθεί την ανθρώπινη όραση.

Τα χρώματα διακρίνονται από κύτταρα ράβδου και κώνου στον αμφιβληστροειδή. Ο πρώτος τύπος έχει υψηλή ευαισθησία, αλλά είναι σε θέση να διακρίνει μόνο την ένταση του φωτός. Το δεύτερο διακρίνει καλά τα χρώματα, αλλά λειτουργεί καλύτερα σε έντονο φως.

Ταυτόχρονα, τα κωνικά κύτταρα χωρίζονται σε τρεις τύπους, ανάλογα με τα κύματα στα οποία είναι πιο ευαίσθητα - κοντά, μεσαία ή μακρά. Λόγω του συνδυασμού σημάτων που προέρχονται από όλους τους τύπους κώνων, η όραση μπορεί να διακρίνει το φάσμα των χρωμάτων που διαθέτει.

Κάθε τύπος κυττάρου στο μάτι μπορεί να αντιληφθεί όχι ένα μόνο χρώμα, αλλά διαφορετικές αποχρώσεις σε ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος. Επομένως, η όραση σας επιτρέπει να επισημάνετε τις πιο μικρές λεπτομέρειες και να δείτε όλη την ποικιλομορφία του γύρω κόσμου.

Η διασπορά του φωτός σε μια στιγμή έδειξε ότι το λευκό είναι ένας συνδυασμός του φάσματος.Αλλά μπορείτε να το δείτε μόνο αφού αντανακλάται μέσα από ορισμένες επιφάνειες και υλικά.

Video Tutorial: Light Dispersion