Čo sa bežne označuje ako rozptyl svetla
Tento jav objavil v roku 1672 Isaac Newton. Dovtedy ľudia nevedeli vysvetliť, prečo sú farby pri lome v určitom poradí. Rozptyl svetla pomohol dokázať vlnovú povahu svetla, ale na lepšie pochopenie tejto otázky je potrebné porozumieť všetkým aspektom.
Definícia
Fenomén disperzie svetla (alebo rozptylu) je spôsobený tým, že index lomu priamo súvisí s vlnovou dĺžkou. Disperziu ako prvý objavil Newton, ale väčšinu teoretických základov vypracovali vedci neskôr.
Vďaka disperzii sa podarilo dokázať, že biele svetlo sa skladá z mnohých zložiek. Jednoducho povedané, bezfarebný slnečný lúč prechádza cez priehľadnú látku (kryštál, vodu, sklo atď.) a rozkladá sa na farby dúhy, z ktorých sa skladá.
Pri prechode svetla z jednej látky do druhej sa mení jeho smer, čo sa nazýva lom svetla. Biela farba obsahuje celú škálu farieb, ktoré sú však nepostrehnuteľné, kým sa nerozptýlia. Každá zo zložených farieb má inú vlnovú dĺžku, takže uhol lomu je iný.
Mimochodom! Vlnová dĺžka každej farby spektra je konštantná, takže pri prechode priehľadnou látkou sa odtiene vždy zoradia v rovnakom poradí.
História Newtonovho objavu a závery
História hovorí, že vedec si prvýkrát všimol, že okraje obrazu v objektíve sú farebné v období, keď sa zaoberal zdokonaľovaním konštrukcie ďalekohľadov. Veľmi ho to zaujalo a rozhodol sa zistiť podstatu vzhľadu farebných pruhov.
V tom čase bola v Británii morová epidémia, preto sa Newton rozhodol odísť do svojej dediny Woolsthorpe, aby obmedzil svoj spoločenský okruh. A zároveň vykonávať experimenty, aby sme zistili, odkiaľ pochádzajú rôzne odtiene. Na tento účel vzal niekoľko sklenených hranolov.
Počas svojho výskumu uskutočnil mnoho experimentov, z ktorých niektoré sa v nezmenenej podobe vykonávajú dodnes. Hlavný z nich bol nasledovný: vedec urobil malý otvor v okenici tmavej miestnosti a do cesty svetelného lúča umiestnil sklenený hranol. Výsledkom bol odraz v podobe farebných pruhov na protiľahlej stene.
Newton z odrazu získal červenú, oranžovú, žltú, zelenú, modrú, modrú a fialovú farbu. Teda spektrum v jeho klasickom zmysle. Ak sa však na spektrum pozriete bližšie a izolujete ho pomocou moderného zariadenia, zistíte, že ide o tri hlavné zóny: červenú, žltozelenú a modrofialovú. Ostatní zaberajú bezvýznamné oblasti medzi nimi.
Kde sa vyskytuje
Rozptyl sa môže vyskytovať oveľa častejšie, ako sa na prvý pohľad zdá. Musíte len dávať pozor:
- Dúha - je najznámejším príkladom rozptylu. Svetlo sa láme na kvapkách vody, čo vedie k vzniku dúhy, ktorú odborníci nazývajú primárna dúha. Niekedy sa však svetlo láme dvakrát a vzniká vzácny prírodný úkaz - dvojitá dúha. V takom prípade je oblúk jasnejší a so štandardným poradím farieb vo vnútri a rozmazaný a odtiene sú obrátené zvonka.
- Západy slnkaktoré môžu byť červené, oranžové alebo dokonca viacfarebné. V tomto prípade je objektom, ktorý láme lúče, zemská atmosféra. Keďže vzduch sa skladá z určitej zmesi plynov, účinok je odlišný a môže byť rôzny.
- Ak sa pozorne pozriete na na dne akvária alebo veľkej vodnej nádrže s priezračne čistou vodou môžete jasne vidieť dúhové odlesky. Je to spôsobené tým, že slnečné spektrum sa difúziou šíri do celého farebného spektra.
- Drahé kamene s diamantmi s drahokamovým brusom sa tiež trblietajú. Ak ich budete jemne otáčať, všimnete si, že každá hrana má iný odtieň. Tento jav možno pozorovať u diamantov, krištáľu, kubického zirkónu a dokonca aj u skla s dobrou kvalitou brúsenia.
- Sklenené hranoly a všetky ostatné priehľadné prvky budú tiež vytvárať efekt, keď cez ne bude prechádzať svetlo. Najmä ak je rozdiel vo svetle.
Na to, aby ste deťom ukázali jav disperzie, môžete použiť obyčajné mydlové bubliny. Nalejte mydlový roztok do nádoby a potom do nej vložte akýkoľvek drôtený rám vhodnej veľkosti. Po odstránení možno pozorovať dúhové prelivy.
Spektrálny rozklad svetla sa dá ľahko vykonať aj pomocou baterky smartfónu. V tomto prípade je potrebný sklenený hranol a list bieleho papiera. Hranol by mal byť umiestnený na stole v tmavej miestnosti, pričom na jednej strane by mal byť svetelný lúč a na druhej strane by mal byť kúsok papiera s farebnými pruhmi. Deti tento jednoduchý zážitok milujú.
Ako oko pozná farby
Ľudský zrak je veľmi zložitý systém, ktorý dokáže rozoznávať časti elektromagnetického spektra. Ľudské oko rozoznáva vlnové dĺžky od 390 do 700 nm. Elektromagnetické žiarenie vo viditeľnom rozsahu sa nazýva viditeľné svetlo alebo jednoducho svetlo.
Farby sa rozlišujú vďaka tyčinkovým a cibuľovým bunkám v sietnici. Prvý typ je veľmi citlivý, ale dokáže rozlíšiť len intenzitu svetla. Druhý dobre rozlišuje farby, ale najlepšie funguje pri jasnom svetle.
Čapíkové bunky sú troch typov podľa toho, či sú citlivejšie na krátke, stredné alebo dlhé vlnové dĺžky. Vďaka kombinácii signálov zo všetkých typov čapíkových buniek je oko schopné rozlíšiť dostupnú škálu farieb.
Každý typ buniek v oku dokáže vnímať nie jednu farbu, ale rôzne odtiene v širokom rozsahu vlnových dĺžok. Preto je zrak schopný rozlišovať najmenšie detaily a vidieť rozmanitosť sveta okolo nás.
Rozptyl svetla raz ukázal, že biela farba je kombináciou spektra. To však možno vidieť až po jeho odraze od určitých povrchov a materiálov.