Дисперсія світла

Досліди І. Ньютона по розкладанню білого світла в спектр

Вперше досвід по розкладу світла в спектр був зроблений Ісааком Ньютоном в 1666 році. Він зробив маленький отвір у віконному віконниці і в сонячний день отримав вузький пучок світла, на шляху якого поставив трикутну скляну призму. Пучок заломився в ній, і на протилежній стіні з’явилася кольорова смуга, де розташувалися в певному порядку всі кольори веселки: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, блакитний, синій і фіолетовий. Цю кольорову смугу Ньютон назвав спектром (від латинського «Спектрум» видиме).

Похожее изображение

Найменшого відхилення від початкового напрямку падіння зазнають червоні промені, а найбільшого фіолетові.

Після такого експерименту Ньютон зробив перший висновок: розкладання білого світла в кольоровий спектр означає, що біле світло має складну структуру, тобто є сумішшю всіх кольорів веселки.

Другий висновок Ньютона полягав у тому, що світло різних кольорів характеризується різними показниками заломлення в певному середовищі. Це означає, що абсолютний показник заломлення для фіолетових кольорів більший, ніж для червоних.

Залежність показника заломлення світла від його кольорів Ньютон назвав дисперсією (від латинського слова dispersio «розсіювання«).

Однак Ньютон був прихильником корпускулярної теорії світла і пояснити явище дисперсії не міг.

Дисперсія світла

Згідно хвильової теорії колір світла визначаються частотою електромагнітної хвилі, якою є світло. Найменшу частоту має червоне світло, найбільшу фіолетове. Виходячи з дослідів Ньютона і спираючись на хвильову теорію світла, випливає висновок: показник заломлення світла залежить від частоти світлової хвилі.

Дисперсія світла це явище розкладання світла в спектр, зумовлене залежністю абсолютного показника заломлення середовища від частоти світлової хвилі.

Що від чого залежить?

Різним швидкостям поширення хвиль відповідають різні абсолютні показники заломлення середовища
показ.прелом.

Тобто

 попре

Тобто, промінь червоного кольору заломлюється менше через те, що він має в речовині найбільшу швидкість, а промінь фіолетового кольору найменшу.

Картинки по запросу опыт ньютона по разложению белого света в спектр

Частота та довжина хвилі зв’язані між собою

длина волны

З формули видно, що довжина хвилі прямо пропорційна швидкості світла і обернено пропорційна частоті. Звідси випливає те, що довжина хвилі більше в тому середовищі, де швидкість хвилі більше (при заданій частоті).

З формул видно, що

 ajhv

Тому можна стверджувати, що абсолютний показник заломлення зменшується відповідно до збільшення довжини світлової хвилі і збільшується відповідно до зменшення довжини світлової хвилі.

Отже, під час переходу з одного середовища в інше швидкість поширення світлової хвилі, а відповідно і довжина хвилі, змінюється, а частота, а відповідно і колір світла, залишається незмінним.

Як око розрізняє кольори?

На сітківці ока розташовані світлочутливі елементи нервові закінчення, які називають «паличками» і «колбочками». Палички відрізняють тільки світле від темного. Колбочки є трьох типів їх умовно називають «червоні», «зелені» і «сині». Тому що «червоні» колбочки найбільш чутливі до червоного кольору, «зелені» до зеленого, а «сині» до синього. І все різноманіття видимих нами кольорів обумовлено «сигналами», що посилаються в мозок всього трьома типами колбочок.

Додавання кольорів

Віднімання кольорів