Amit általában fénydiszperziónak neveznek
Ezt a jelenséget 1672-ben Isaac Newton fedezte fel. Addig az emberek nem tudták megmagyarázni, hogy a színek miért vannak egy bizonyos sorrendben, amikor megtörnek. A fény szóródása segített bebizonyítani a fény hullámtermészetét, de a kérdés jobb megértéséhez minden aspektust meg kell értenünk.
Meghatározás
A fénydiszperzió (vagy diszperzió) jelenségét az okozza, hogy a törésmutató közvetlen kapcsolatban áll a hullámhosszal. A diszperziót először Newton fedezte fel, de az elméleti alapok nagy részét későbbi tudósok dolgozták ki.
A diszperziónak köszönhetően sikerült bebizonyítani, hogy a fehér fény sok összetevőből áll. Egyszerű magyarázattal: a színtelen napsugár áthalad egy átlátszó anyagon (kristály, víz, üveg stb.), és a szivárvány színeire bomlik, amelyekből összeáll.
Ahogy a fény átmegy az egyik anyagból a másikba, irányt változtat, amit fénytörésnek nevezünk. A fehér szín a színek egész sorát tartalmazza, de ez nem érzékelhető, amíg nem kerül szórás alá. Minden egyes összetett színnek más-más hullámhossza van, így a törésszögük is különböző.
Egyébként! A spektrum egyes színeinek hullámhossza állandó, így az árnyalatok mindig ugyanabban a sorrendben helyezkednek el, amikor átlátszó anyagon haladnak át.
Newton felfedezésének története és következtetései
A történelem tanúsága szerint a tudós akkor vette észre először, hogy a lencsében lévő kép szélei színesednek, amikor a távcsövek tervezésének tökéletesítésével foglalkozott. Ez nagyon érdekelte, és nekilátott, hogy felfedezze a színes csíkok megjelenésének természetét.
Abban az időben pestisjárvány volt Nagy-Britanniában, ezért Newton úgy döntött, hogy társadalmi körének korlátozása érdekében visszavonul a falujába, Woolsthorpe-ba. És ugyanakkor kísérleteket végezni annak kiderítésére, hogy honnan származnak a különböző árnyalatok. Ehhez felkapott néhány üvegprizmát.
Kutatásai során számos kísérletet végzett, amelyek közül néhányat a mai napig változatlan formában folytat. A legfontosabb a következő volt: a tudós egy sötét szoba redőnyén egy kis lyukat készített, és a fénysugár útjába egy üvegprizmát helyezett. Az eredmény a szemközti falon színes csíkok formájában tükröződött.
Newton a visszaverődésből kivonta a vörös, narancs, sárga, zöld, kék, kék és ibolya színeket. Vagyis a klasszikus értelemben vett spektrum. Ha azonban közelebbről megnézzük, és modern berendezésekkel elkülönítjük a spektrumot, három fő zónát kapunk: vörös, sárga-zöld és kék-ibolya. A többiek a közte lévő jelentéktelen területeket foglalják el.
Hol fordul elő
A szóródás sokkal gyakrabban jelentkezik, mint ahogy az elsőre látszik. Csak oda kell figyelni:
- Szivárvány - a diszperzió legismertebb példája. A fényt a vízcseppek megtörik, ami szivárványt eredményez, amit a szakértők elsődleges szivárványnak neveznek. Néha azonban a fény kétszeresen megtörik, és egy ritka természeti jelenség jelenik meg - a kettős szivárvány. Ebben az esetben az ív belül világosabb és szabványos színsorrenddel rendelkezik, kívülről pedig homályos és az árnyalatok megfordulnak.
- Naplementékamely lehet piros, narancssárga vagy akár többszínű is. Ebben az esetben a sugarakat megtörő tárgy a Föld légköre. Mivel a levegő egy bizonyos gázkeverékből áll, a hatás más és más lehet.
- Ha figyelmesen megnézzük a egy akvárium vagy egy nagy víztömeg alján tiszta, tiszta vízzel, jól látható az irizáló csillogás. Ez annak köszönhető, hogy a napsugárzás spektruma a diffúzió révén a teljes színspektrumra szétterjed.
- Drágakövek ékszerrel csiszolt gyémántok is csillognak. Ha óvatosan forgatja őket, észreveheti, hogy minden fazetta más-más árnyalatot ad ki. Ez a jelenség megfigyelhető a gyémántoknál, a kristályoknál, a cirkónium-dioxidnál és még a jó csiszolási minőségű üvegeknél is.
- Üveg prizmák és bármely más átlátszó elem is hatást kelt, amikor a fény áthalad rajtuk. Különösen, ha a fényviszonyok között különbség van.
A diszperzió jelenségének bemutatásához a gyerekek számára közönséges szappanbuborékok is használhatók. Öntse a szappanoldatot egy edénybe, majd dobjon bele bármilyen megfelelő méretű drótkeretet. Ha eltávolították, irizáló túlfolyások figyelhetők meg.
A spektrális fénybontás okostelefonos zseblámpával is könnyen elvégezhető. Ebben az esetben egy üvegprizmára és egy fehér papírlapra van szükség. A prizmát egy sötét szobában egy asztalra kell helyezni, amelynek egyik oldalán egy fénysugár, a másik oldalán pedig egy papírlap van, amelyen színes csíkok vannak. A gyerekek szeretik ezt az egyszerű élményt.
Hogyan ismeri a szem a színeket
Az emberi látás egy nagyon összetett rendszer, amely képes az elektromágneses spektrum egyes részeinek megkülönböztetésére. Az emberi szem a 390 és 700 nm közötti hullámhosszakat ismeri fel. A látható tartományba eső elektromágneses sugárzást látható fénynek vagy egyszerűen fénynek nevezzük.
A színeket a retinában a pálcikasejtek és a bulbuszsejtek különböztetik meg. Az első típus nagyon érzékeny, de csak a fény intenzitását képes megkülönböztetni. A második jól megkülönbözteti a színeket, de a legjobb teljesítményt világos fényben nyújtja.
A kúpsejteknek három típusa van, attól függően, hogy rövid, közepes vagy hosszú hullámhosszra érzékenyebbek. A szem a kúpsejtek minden típusából származó jelek kombinációja révén képes megkülönböztetni a rendelkezésre álló színtartományt.
A szem minden egyes sejttípusa nem egyetlen színt, hanem különböző árnyalatokat képes érzékelni a hullámhosszok széles skáláján. Ezért képes a látás a legapróbb részleteket is megkülönböztetni és meglátni a körülöttünk lévő világ sokszínűségét.
A fény szórása egyszer megmutatta, hogy a fehér szín a spektrum kombinációja. Ez azonban csak bizonyos felületeken és anyagokon való tükröződés után látható.