Mitä kutsutaan yleisesti valon hajonnaksi

Tämän ilmiön löysi Isaac Newton vuonna 1672. Siihen asti ihmiset eivät osanneet selittää, miksi värit ovat tietyssä järjestyksessä, kun ne taittuvat. Valon hajonta auttoi todistamaan valon aaltoluonteen, mutta kysymyksen ymmärtämiseksi paremmin on ymmärrettävä kaikki näkökohdat.

Tämä kaavio helpottaa valon hajonnan ymmärtämistä.

Määritelmä

Valon hajonta (tai dispersio) johtuu siitä, että valon taitekerroin on suoraan yhteydessä aallonpituuteen. Hajonnan löysi ensimmäisenä Newton, mutta tutkijat kehittivät suuren osan sen teoreettisesta perustasta myöhemmin.

Dispersion ansiosta voitiin osoittaa, että valkoinen valo koostuu monista komponenteista. Yksinkertaisesti sanottuna väritön auringonsäde hajoaa läpinäkyvän aineen (kristalli, vesi, lasi jne.) läpi kulkiessaan sateenkaaren väreiksi, joista se koostuu.

Timanttien suuri määrä särmikkyyttä saa ne hohtamaan monissa eri väreissä.

Kun valo kulkee aineesta toiseen, se muuttaa suuntaa, mitä kutsutaan taittumiseksi. Valkoinen väri sisältää koko värivalikoiman, mutta sitä ei voi havaita ennen kuin se hajotetaan. Kullakin yhdistelmävärillä on erilainen aallonpituus, joten taitekulma on erilainen.

Muuten! Jokaisen spektrin värin aallonpituus on vakio, joten värisävyt ovat aina samassa järjestyksessä, kun ne kulkevat läpinäkyvän aineen läpi.

Newtonin löytöjen ja johtopäätösten historiaa

Historia kertoo, että tiedemies huomasi ensimmäisen kerran, että linssissä olevan kuvan reunat ovat värillisiä, kun hän oli mukana parantamassa kaukoputkien suunnittelua. Se kiinnosti häntä suuresti, ja hän ryhtyi selvittämään värillisten raitojen ulkonäön luonnetta.

Britanniassa oli tuolloin ruttoepidemia, joten Newton päätti vetäytyä Woolsthorpen kyläänsä rajoittaakseen sosiaalista piiriä. Ja samalla tehdä kokeita selvittääkseen, mistä eri sävyt tulevat. Sitä varten hän tarttui lasiprismoihin.

Suurin piirtein tältä näytti Newtonin koe, jolla selitettiin valon hajonnan ilmiötä.

Tutkimustyönsä aikana hän suoritti monia kokeita, joista osa on edelleen nykyäänkin käytössä muuttamattomassa muodossa. Tärkein niistä oli seuraava: tutkija teki pimeän huoneen ikkunaan pienen reiän ja asetti lasiprisman valonsäteen tielle. Tuloksena oli vastakkaisella seinällä värillisten raitojen muodossa oleva heijastus.

Tämän kokeen voi toistaa itse.

Newton poimi heijastuksesta punaista, oranssia, keltaista, vihreää, sinistä, sinistä ja violettia. Toisin sanoen spektri sen klassisessa merkityksessä. Jos spektriä kuitenkin tarkastellaan tarkemmin ja eristetään nykyaikaisilla laitteilla, saadaan kolme päävyöhykettä: punainen, kelta-vihreä ja sini-violetti. Muut miehittävät merkityksettömiä alueita siltä väliltä.

Tältä näyttää valkoisen valon hajoaminen spektriksi.

Missä se esiintyy

Hajonta näkyy paljon useammin kuin miltä se ensin näyttää. Sinun on vain oltava tarkkana:

1. Sateenkaari - on tunnetuin esimerkki hajonnasta. Valo taittuu vesipisaroissa, jolloin syntyy sateenkaari, jota asiantuntijat kutsuvat primääriseksi sateenkaareksi. Joskus valo kuitenkin taittuu kahteen kertaan, jolloin syntyy harvinainen luonnonilmiö - kaksinkertainen sateenkaari. Tällöin kaari on sisäpuolella kirkkaampi ja värit ovat tavanomaisessa järjestyksessä, ja ulkopuolella se on epätarkka ja sävyt ovat käänteiset.
2. Auringonlaskutjotka voivat olla punaisia, oransseja tai jopa monivärisiä. Tässä tapauksessa säteitä taittava kohde on Maan ilmakehä. Koska ilma koostuu tietystä kaasuseoksesta, vaikutus on erilainen ja voi olla erilainen.
3. Jos katsot tarkkaan akvaarion tai suuren vesialueen pohjassa. kirkkaalla kirkkaalla vedellä, voit selvästi nähdä irisoivan häikäisyn. Tämä johtuu siitä, että auringon spektri leviää diffuusion kautta koko värispektriin.
4. Jalokivet jossa hohtavat myös jalokivihiontaiset timantit. Jos käännät niitä varovasti, huomaat, että jokainen puoli antaa eri sävyn. Tämä ilmiö on nähtävissä timanteissa, kristalleissa, kuutiosirkoniassa ja jopa lasissa, jonka leikkauslaatu on hyvä.
5. Lasiprismat ja muut läpinäkyvät elementit tuottavat myös efektin, kun valo kulkee niiden läpi. Varsinkin jos valossa on eroa.

Auringonlaskun väriloisto on yksi tunnetuimmista esimerkeistä valon taittumisesta.

Lapsille voidaan näyttää hajonnan ilmiö tavallisten saippuakuplien avulla. Kaada saippualiuos astiaan ja pudota sitten siihen sopivan kokoinen rautalankakehys. Kun se on poistettu, voidaan havaita irisoivia ylivuotoja.

Spektrivalon hajottaminen on myös helppo tehdä älypuhelimen taskulampulla. Tässä tapauksessa tarvitaan lasiprisma ja valkoinen paperiarkki. Prisma asetetaan pöydälle pimeässä huoneessa, ja sen toisella puolella on valonsäde ja toisella puolella paperi, jossa on värillisiä raitoja. Lapset rakastavat tätä yksinkertaista kokemusta.

Miten silmä tuntee värit

Ihmisen näkö on hyvin monimutkainen järjestelmä, joka pystyy erottamaan sähkömagneettisen spektrin osia. Ihmissilmä tunnistaa aallonpituudet välillä 390-700 nm. Näkyvän alueen sähkömagneettista säteilyä kutsutaan näkyväksi valoksi tai yksinkertaisesti valoksi.

Kuva osoittaa, kuinka pienen osan sähkömagneettisesta spektristä ihmissilmä voi havaita.

Värit erottuvat verkkokalvon sauvasolujen ja sipulisolujen ansiosta. Ensimmäinen tyyppi on erittäin herkkä, mutta se pystyy erottamaan vain valon voimakkuuden. Toinen erottelee värit hyvin, mutta toimii parhaiten kirkkaassa valossa.

Kartiosoluja on kolmea tyyppiä sen mukaan, ovatko ne herkempiä lyhyille, keskipitkille vai pitkille aallonpituuksille. Kaikkien erilaisten kartiosolujen signaalien yhdistelmän avulla silmä pystyy erottamaan käytettävissä olevan värivalikoiman.

Kukin silmän solutyyppi ei havaitse yhtä väriä, vaan eri sävyjä laajalla aallonpituusalueella. Siksi näkö kykenee erottamaan pienimmätkin yksityiskohdat ja näkemään ympäröivän maailman monimuotoisuuden.

Valon hajonta osoitti kerran, että valkoinen on spektrin yhdistelmä. Tämä voidaan kuitenkin nähdä vasta, kun se heijastuu tiettyjen pintojen ja materiaalien läpi.

Videotunti: Valon hajonta