Was gemeinhin als Lichtstreuung bezeichnet wird

Dieses Phänomen wurde im Jahr 1672 von Isaac Newton entdeckt. Bis dahin konnte man nicht erklären, warum die Farben bei der Lichtbrechung in einer bestimmten Reihenfolge auftreten. Die Dispersion des Lichts hat dazu beigetragen, die Wellennatur des Lichts zu beweisen, aber um die Frage besser zu verstehen, muss man alle Aspekte verstehen.

Anhand dieses Diagramms lässt sich die Streuung des Lichts leicht nachvollziehen.

Definition

Das Phänomen der Lichtstreuung (oder Dispersion) wird durch die Tatsache verursacht, dass der Brechungsindex direkt mit der Wellenlänge zusammenhängt. Die Dispersion wurde erstmals von Newton entdeckt, doch ein Großteil der theoretischen Grundlagen wurde von Wissenschaftlern in späteren Jahren entwickelt.

Dank der Dispersion konnte nachgewiesen werden, dass sich weißes Licht aus vielen Komponenten zusammensetzt. Einfach ausgedrückt: Ein farbloser Sonnenstrahl durchdringt eine transparente Substanz (Kristall, Wasser, Glas usw.) und wird in die Farben des Regenbogens zerlegt, aus denen er sich zusammensetzt.

Die große Anzahl von Facetten in Diamanten lässt sie in einer Vielzahl von Farben schimmern.

Wenn sich das Licht von einer Substanz zur anderen bewegt, ändert es seine Richtung, was als Brechung bezeichnet wird. Weiß enthält eine ganze Reihe von Farben, die jedoch nicht wahrnehmbar sind, solange es nicht gestreut wird. Jede der zusammengesetzten Farben hat eine andere Wellenlänge, so dass der Brechungswinkel unterschiedlich ist.

Apropos! Die Wellenlänge jeder einzelnen Farbe des Spektrums ist konstant, so dass sich die Farbtöne immer in der gleichen Reihenfolge aneinanderreihen, wenn sie eine transparente Substanz durchdringen.

Die Geschichte von Newtons Entdeckung und Schlussfolgerungen

Die Geschichte erzählt uns, dass der Wissenschaftler zum ersten Mal bemerkte, dass die Ränder des Bildes in der Linse gefärbt sind, als er sich mit der Verbesserung der Konstruktion von Teleskopen beschäftigte. Das interessierte ihn sehr, und er machte sich daran, herauszufinden, wie die farbigen Streifen zustande kommen.

Zu dieser Zeit herrschte in Großbritannien eine Pestepidemie, so dass Newton beschloss, sich in sein Dorf Woolsthorpe zurückzuziehen, um seinen sozialen Kreis zu begrenzen. Und gleichzeitig Experimente durchzuführen, um herauszufinden, woher die verschiedenen Farbtöne kommen. Zu diesem Zweck nahm er einige Glasprismen mit.

So ungefähr sah das Newtonsche Experiment aus, mit dem das Phänomen der Lichtstreuung erklärt werden sollte.

Im Laufe seiner Forschungen führte er zahlreiche Experimente durch, von denen einige bis heute in unveränderter Form weitergeführt werden. Der wichtigste war folgendermaßen: Der Wissenschaftler machte ein kleines Loch in den Fensterladen eines dunklen Raums und stellte ein Glasprisma in den Weg des Lichtstrahls. Das Ergebnis war eine Reflexion in Form von farbigen Streifen an der gegenüberliegenden Wand.

Dieses Experiment kann von Ihnen selbst wiederholt werden.

Newton extrahierte Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau und Violett aus der Reflexion. Das heißt, das Spektrum im klassischen Sinne. Wenn man jedoch genauer hinsieht und das Spektrum mit modernen Geräten isoliert, erhält man drei Hauptzonen: rot, gelb-grün und blau-violett. Die anderen besetzen die unbedeutenden Bereiche dazwischen.

So sieht die Zerlegung von weißem Licht in ein Spektrum aus.

Wo sie auftritt

Dispersion ist viel häufiger zu sehen, als es auf den ersten Blick scheint. Man muss nur aufmerksam sein:

1. Regenbogen - ist das bekannteste Beispiel für Dispersion. Das Licht wird von den Wassertröpfchen gebrochen, wodurch ein Regenbogen entsteht, den die Experten als Primärregenbogen bezeichnen. Aber manchmal wird das Licht zweimal gebrochen und es entsteht ein seltenes Naturphänomen - ein doppelter Regenbogen. In diesem Fall ist der Bogen auf der Innenseite heller und mit einer Standard-Farbreihenfolge, während er auf der Außenseite unscharf ist und die Schattierungen invertiert sind.
2. Sonnenuntergängedie rot, orange oder sogar mehrfarbig sein können. In diesem Fall ist das Objekt, das die Strahlen bricht, die Erdatmosphäre. Da Luft aus einer bestimmten Mischung von Gasen besteht, ist die Wirkung unterschiedlich und kann unterschiedlich sein.
3. Wenn Sie sich die folgenden Informationen genau ansehen am Boden eines Aquariums oder eines großen Gewässers Bei klarem Wasser kann man das schillernde Licht deutlich sehen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich das Sonnenspektrum durch Streuung auf das gesamte Farbspektrum ausbreitet.
4. Edelsteine mit Diamanten im Brillantschliff schimmern ebenfalls. Wenn Sie sie vorsichtig drehen, werden Sie feststellen, dass jede Facette einen anderen Farbton abgibt. Dieses Phänomen ist bei Diamanten, Kristallen, Zirkonen und sogar bei Glas mit guter Schliffqualität zu beobachten.
5. Glasprismen und alle anderen transparenten Elemente erzeugen ebenfalls einen Effekt, wenn Licht durch sie hindurchfällt. Vor allem, wenn es einen Unterschied im Licht gibt.

Die Farbenpracht bei Sonnenuntergang ist eines der bekanntesten Beispiele für Lichtbrechung.

Um den Kindern das Phänomen der Dispersion zu zeigen, können gewöhnliche Seifenblasen verwendet werden. Gießen Sie die Seifenlösung in einen Behälter und legen Sie dann einen Drahtbügel geeigneter Größe hinein. Nach dem Entfernen kann ein schillerndes Überlaufen beobachtet werden.

Die Zerlegung des Lichtspektrums ist auch mit einer Smartphone-Taschenlampe leicht zu bewerkstelligen. In diesem Fall werden ein Glasprisma und ein weißes Blatt Papier benötigt. Das Prisma wird in einem dunklen Raum auf einen Tisch gelegt, mit einem Lichtstrahl auf der einen Seite und einem Stück Papier mit farbigen Streifen auf der anderen Seite. Kinder lieben diese einfache Erfahrung.

Wie das Auge Farben erkennt

Das menschliche Sehvermögen ist ein sehr komplexes System, das Teile des elektromagnetischen Spektrums wahrnehmen kann. Das menschliche Auge erkennt Wellenlängen zwischen 390 und 700 nm. Elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Bereich wird als sichtbares Licht oder einfach als Licht bezeichnet.

Das Bild zeigt, wie wenig des elektromagnetischen Spektrums vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann.

Die Differenzierung der Farben erfolgt dank der Stäbchen- und Bulbuszellen in der Netzhaut. Der erste Typ ist sehr empfindlich, kann aber nur die Intensität des Lichts wahrnehmen. Der zweite unterscheidet die Farben gut, funktioniert aber am besten bei hellem Licht.

Es gibt drei Arten von Zapfenzellen, je nachdem, ob sie für kurze, mittlere oder lange Wellenlängen empfindlicher sind. Durch die Kombination von Signalen aus allen Arten von Zapfenzellen ist das Auge in der Lage, die verfügbare Farbpalette zu unterscheiden.

Jeder Zelltyp im Auge kann nicht nur eine einzige Farbe wahrnehmen, sondern verschiedene Schattierungen in einem breiten Spektrum von Wellenlängen. Deshalb ist das Sehvermögen in der Lage, die kleinsten Details zu erkennen und die Vielfalt der Welt um uns herum wahrzunehmen.

Die Dispersion des Lichts zeigte einst, dass Weiß eine Kombination des Spektrums ist. Dies ist jedoch erst nach der Reflexion durch bestimmte Oberflächen und Materialien zu erkennen.

Videolektion: Die Streuung des Lichts