Ciò che è comunemente indicato come dispersione della luce
Questo fenomeno fu scoperto nel 1672 da Isaac Newton. Fino ad allora, la gente non riusciva a spiegare perché i colori sono in un certo ordine quando si rifrangono. La dispersione della luce ha aiutato a dimostrare la natura ondulatoria della luce, ma per capire meglio la questione bisogna capire tutti gli aspetti.
Definizione
Il fenomeno della dispersione della luce (o dispersione) è causato dal fatto che l'indice di rifrazione è direttamente legato alla lunghezza d'onda. La dispersione fu scoperta per la prima volta da Newton, ma gran parte della base teorica fu sviluppata da scienziati in un periodo successivo.
Grazie alla dispersione, è stato possibile dimostrare che la luce bianca è fatta di molti componenti. Per spiegarlo in termini semplici, un raggio di luce solare incolore passa attraverso una sostanza trasparente (cristallo, acqua, vetro, ecc.) e si scompone nei colori dell'arcobaleno di cui è composto.
Quando la luce passa da una sostanza all'altra, cambia direzione, il che si chiama rifrazione. Il bianco contiene tutta una gamma di colori, ma questo è impercettibile fino a quando non è sottoposto a dispersione. Ogni colore composto ha una lunghezza d'onda diversa, quindi l'angolo di rifrazione è diverso.
A proposito! La lunghezza d'onda di ciascuno dei colori dello spettro è costante, quindi le tonalità si allineano sempre nello stesso ordine quando passano attraverso una sostanza trasparente.
La storia della scoperta di Newton e le conclusioni
La storia ci dice che lo scienziato notò per la prima volta che i bordi dell'immagine nella lente sono colorati nel periodo in cui era impegnato a migliorare il design dei telescopi. La cosa lo interessava molto e si mise a scoprire la natura dell'aspetto delle strisce colorate.
All'epoca c'era un'epidemia di peste in Gran Bretagna, così Newton decise di ritirarsi nel suo villaggio di Woolsthorpe per limitare la sua cerchia sociale. E allo stesso tempo condurre esperimenti per scoprire da dove vengono le diverse sfumature. Per farlo, ha preso alcuni prismi di vetro.
Nel corso delle sue ricerche, ha condotto molti esperimenti, alcuni dei quali vengono condotti ancora oggi in forma invariata. La principale era la seguente: lo scienziato fece un piccolo foro nell'otturatore di una stanza buia e mise un prisma di vetro nel percorso del raggio di luce. Il risultato è stato un riflesso sotto forma di strisce colorate sulla parete opposta.
Newton ha estratto dalla riflessione il rosso, l'arancione, il giallo, il verde, il blu, l'azzurro e il violetto. Cioè lo spettro nel suo senso classico. Ma se si guarda più da vicino e si isola lo spettro con attrezzature moderne, si ottengono tre zone principali: rosso, giallo-verde e blu-violetto. Gli altri occupano le aree insignificanti nel mezzo.
Dove si verifica
La dispersione può essere vista molto più spesso di quanto non appaia a prima vista. Devi solo prestare attenzione:
- Arcobaleno - è l'esempio più noto di dispersione. La luce viene rifratta dalle gocce d'acqua, dando luogo a un arcobaleno, che gli esperti chiamano arcobaleno primario. Ma a volte la luce viene rifratta due volte e appare un raro fenomeno naturale: un doppio arcobaleno. In questo caso l'interno dell'arco è più luminoso e con un ordine standard di colori, mentre l'esterno è sfocato e le tonalità vanno in ordine inverso.
- Tramontiche può essere rosso, arancione o anche multicolore. In questo caso l'oggetto che rifrange i raggi è l'atmosfera terrestre. Poiché l'aria è composta da una particolare miscela di gas, l'effetto è diverso e può essere diverso.
- Se guardate attentamente il sul fondo di un acquario o di una grande massa d'acqua con acqua limpida e chiara, si può vedere chiaramente il riflesso iridescente. Ciò è dovuto al fatto che lo spettro solare si diffonde in tutto lo spettro dei colori per diffusione.
- Pietre preziose con diamanti taglio gioiello brillano anche. Se li ruotate delicatamente, noterete come ogni sfaccettatura emana una tonalità diversa. Questo fenomeno può essere visto nei diamanti, nel cristallo, negli zirconi e anche negli oggetti di vetro con una buona qualità di taglio.
- Prismi di vetro e qualsiasi altro elemento trasparente produrrà anche un effetto quando la luce li attraversa. Soprattutto se c'è una differenza di luce.
Per mostrare ai bambini il fenomeno della dispersione, si possono usare normali bolle di sapone. Versare la soluzione di sapone in un contenitore e poi far cadere in un qualsiasi telaio di filo metallico di dimensioni adeguate. Una volta rimosso, si possono osservare dei trabocchi iridescenti.
La decomposizione della luce spettrale è anche facile da fare con una torcia per smartphone. In questo caso, sono necessari un prisma di vetro e un foglio di carta bianca. Il prisma deve essere posto su un tavolo in una stanza buia, con un fascio di luce da un lato e un pezzo di carta dall'altro, con strisce colorate. I bambini amano questa semplice esperienza.
Come l'occhio conosce i colori
La visione umana è un sistema molto complesso capace di discernere parti dello spettro elettromagnetico. L'occhio umano riconosce le lunghezze d'onda tra 390 e 700 nm. La radiazione elettromagnetica nella gamma visibile è chiamata luce visibile o semplicemente luce.
I colori sono differenziati dalle cellule a bastoncello e dalle cellule a bulbo nella retina. Il primo tipo è molto sensibile ma può discriminare solo l'intensità della luce. Il secondo distingue bene i colori, ma funziona meglio sotto una luce intensa.
Le cellule coniche sono di tre tipi, a seconda che siano più sensibili alle lunghezze d'onda corte, medie o lunghe. Attraverso la combinazione dei segnali di tutti i tipi di cellule coniche, l'occhio è in grado di distinguere la gamma di colori disponibile.
Ogni tipo di cellula nell'occhio può percepire non un solo colore, ma diverse sfumature in una vasta gamma di lunghezze d'onda. È per questo che la vista è in grado di distinguere i più piccoli dettagli e vedere la diversità del mondo che ci circonda.
La dispersione della luce ha dimostrato una volta che il bianco è una combinazione dello spettro. Ma questo può essere visto solo dopo la sua riflessione attraverso certe superfici e materiali.