ko parasti dēvē par gaismas dispersiju
Šo parādību 1672. gadā atklāja Īzaks Ņūtons. Līdz tam cilvēki nevarēja izskaidrot, kāpēc krāsas refrakcijas laikā ir noteiktā secībā. Gaismas dispersija palīdzēja pierādīt gaismas viļņveida dabu, taču, lai labāk izprastu šo jautājumu, ir jāizprot visi aspekti.
Definīcija
Gaismas dispersijas (jeb izkliedes) parādību izraisa tas, ka refrakcijas koeficients ir tieši saistīts ar viļņa garumu. Dispersiju pirmais atklāja Ņūtons, taču lielu daļu teorētisko pamatojumu izstrādāja vēlāki zinātnieki.
Pateicoties dispersijai, izdevās pierādīt, ka baltā gaisma sastāv no daudzām sastāvdaļām. Vienkārši izskaidrojot, bezkrāsains saules staru kūlis, šķērsojot caur caurspīdīgu vielu (kristālu, ūdeni, stiklu utt.), sadalās varavīksnes krāsās, no kurām tas sastāv.
Gaismai pārejot no vienas vielas uz otru, tā maina virzienu, ko sauc par refrakciju. Baltā krāsā ir vesela krāsu gamma, taču tā nav pamanāma, kamēr tā netiek pakļauta dispersijai. Katrai no saliktajām krāsām ir atšķirīgs viļņa garums, tāpēc refrakcijas leņķis ir atšķirīgs.
Starp citu! Katras spektra krāsas viļņa garums ir nemainīgs, tāpēc, izejot caur caurspīdīgu vielu, to toņi vienmēr sakārtojas vienā un tajā pašā secībā.
Ņūtona atklājuma vēsture un secinājumi
Vēsture vēsta, ka zinātnieks pirmo reizi pamanīja, ka attēla malas objektīvā ir krāsainas, kad viņš nodarbojās ar teleskopu konstrukcijas uzlabošanu. Tas viņu ļoti ieinteresēja, un viņš nolēma atklāt krāsaino svītru izskatu.
Tajā laikā Lielbritānijā bija mēra epidēmija, tāpēc Ņūtons nolēma doties uz dzīvi savā ciematā Vulsthorpā, lai ierobežotu savu sabiedrības loku. Un vienlaikus veikt eksperimentus, lai noskaidrotu, no kurienes rodas dažādi toņi. Lai to izdarītu, viņš paņēma dažas stikla prizmas.
Savu pētījumu laikā viņš veica daudzus eksperimentus, no kuriem daži nemainītā formā tiek veikti vēl šodien. Galvenais no tiem bija šāds: zinātnieks izveidoja nelielu caurumu tumšas istabas slēģī un gaismas staru ceļā novietoja stikla prizmu. Rezultātā uz pretējās sienas radās atspulgs krāsainu svītru veidā.
Ņūtons no atspulga ieguva sarkano, oranžo, dzelteno, zaļo, zilo, zilo un violeto krāsu. Tas ir, spektrs tā klasiskajā izpratnē. Taču, ja ar mūsdienīgu aprīkojumu aplūkojat spektru tuvāk un izolējat to, redzēsiet trīs galvenās zonas: sarkano, dzelteni zaļo un zili violeto. Pārējie aizņem nenozīmīgas zonas starp tām.
Kur tas notiek
Dispersiju var novērot daudz biežāk, nekā šķiet sākumā. Jums tikai jāpievērš uzmanība:
- Rainbow - ir vislabāk zināmais dispersijas piemērs. Ūdens pilieni lauž gaismu, tādējādi veidojot varavīksni, ko speciālisti dēvē par primāro varavīksni. Taču reizēm gaisma tiek lauzta divreiz, un rodas reta dabas parādība - dubultā varavīksne. Šādā gadījumā loks ir spilgtāks un ar standarta krāsu secību iekšpusē, bet ārpusē tas ir izplūdis un toņi ir apgriezti.
- Saulrietikas var būt sarkani, oranži vai pat daudzkrāsaini. Šajā gadījumā objekts, kas lauž starus, ir Zemes atmosfēra. Tā kā gaisu veido īpašs gāzu maisījums, ietekme ir atšķirīga un var būt atšķirīga.
- Ja uzmanīgi aplūkojat akvārija vai lielas ūdenstilpes dibenā. ar dzidru dzidru ūdeni, jūs varat skaidri redzēt mirdzošus atspīdumus. Tas ir saistīts ar to, ka saules spektrs izkliedes rezultātā izplatās visā krāsu spektrā.
- Dārgakmeņi mirdz arī ar dārgakmeņu briljantiem. Ja tos viegli pagriezīsiet, pamanīsiet, ka katra šķautne piešķir atšķirīgu nokrāsu. Šo parādību var novērot dimantos, kristālā, kubiskajā cirkonijā un pat stikla izstrādājumos ar labu griezuma kvalitāti.
- Stikla prizmas un jebkuri citi caurspīdīgi elementi arī radīs efektu, kad caur tiem izplūdīs gaisma. Īpaši, ja ir atšķirīga gaisma.
Lai parādītu bērniem dispersijas parādību, var izmantot parastus ziepju burbuļus. Ielejiet ziepju šķīdumu traukā un pēc tam ievietojiet atbilstoša izmēra stiepļu karkasu. Pēc noņemšanas var novērot pārklāšanos ar mirdzošām pārplūdēm.
Spektrālās gaismas dekompozīciju ir viegli veikt arī ar viedtālruņa lukturīti. Šajā gadījumā ir nepieciešama stikla prizma un balta papīra lapa. Prizma jānovieto uz galda tumšā telpā, no vienas puses uz tās jānovieto gaismas staru kūlis, bet no otras - papīra lapa ar krāsainām svītrām. Bērniem patīk šī vienkāršā pieredze.
Kā acs atpazīst krāsas
Cilvēka redze ir ļoti sarežģīta sistēma, kas spēj atšķirt elektromagnētiskā spektra daļas. Cilvēka acs atpazīst viļņu garumu no 390 līdz 700 nm. Elektromagnētisko starojumu redzamajā diapazonā sauc par redzamo gaismu vai vienkārši par gaismu.
Krāsas tiek diferencētas, pateicoties tīklenes nūjiņu un sīpolu šūnām. Pirmais tips ir ļoti jutīgs, bet spēj atšķirt tikai gaismas intensitāti. Otrais labi atšķir krāsas, taču vislabāk darbojas spilgtā apgaismojumā.
Čiekurveida šūnas ir trīs tipi atkarībā no tā, vai tās ir jutīgākas pret īsiem, vidējiem vai gariem viļņu garumiem. Apvienojot signālus no visu veidu konusveida šūnām, acs spēj atšķirt pieejamo krāsu gammu.
Katrs acs šūnu tips spēj uztvert nevis vienu krāsu, bet gan dažādus toņus plašā viļņu garuma diapazonā. Tāpēc redze spēj atšķirt vissīkākās detaļas un saskatīt apkārtējās pasaules daudzveidību.
Gaismas dispersija reiz parādīja, ka baltā krāsa ir spektra kombinācija. Taču to var redzēt tikai pēc tam, kad tas atspoguļojas caur noteiktām virsmām un materiāliem.