Dispersia luminii
Dispersia luminii ( descompunerea luminii; dispersia luminii [1] ) este un ansamblu de fenomene cauzate de dependența indicelui absolut de refracție al unei substanțe de frecvența (sau lungimea de undă ) luminii (dispersia de frecvență) sau, care este același, dependența vitezei de fază a luminii într-o substanță de frecvență (sau lungime de undă). Descoperit experimental de Isaac Newton în jurul anului 1672 , deși teoretic bine explicat mult mai târziu [2] .
Dispersia spațială este dependența tensorului de permitivitate dielectric al unui mediu de vectorul de undă . Această dependență provoacă o serie de fenomene numite efecte de polarizare spațială.
Proprietăți și manifestări
Unul dintre cele mai ilustrative exemple de dispersie este descompunerea luminii albe pe măsură ce trece printr-o prismă (experimentul lui Newton). Esența fenomenului de dispersie este diferența dintre vitezele de fază de propagare a razelor de lumină cu lungimi de undă diferite într-o substanță transparentă - un mediu optic (în timp ce în vid viteza luminii este întotdeauna aceeași, indiferent de lungimea de undă și, prin urmare, , culoare). De obicei, cu cât lungimea de undă a luminii este mai mică, cu atât este mai mare indicele de refracție al mediului pentru acesta și cu atât viteza de fază a undei în mediu este mai mică:
- pentru lumina roșie, viteza de fază de propagare în mediu este maximă, iar gradul de refracție este minim;
- pentru lumina violetă, viteza de fază de propagare în mediu este minimă, iar gradul de refracție este maxim.
Cu toate acestea, în unele substanțe (de exemplu, în vapori de iod ), se observă un efect de dispersie anormal , în care razele albastre sunt refractate mai puțin decât cele roșii, iar alte raze sunt absorbite de substanță și scapă de observație. Strict vorbind, dispersia anormală este larg răspândită, de exemplu, se observă în aproape toate gazele la frecvențe apropiate liniilor de absorbție, dar în vaporii de iod este destul de convenabil pentru observare în domeniul optic, unde absorb lumina foarte puternic.
Dispersia luminii a făcut posibil pentru prima dată să se arate destul de convingător natura compozită a luminii albe.
Lumina albă se descompune într-un spectru ca urmare a trecerii printr-un rețele de difracție sau reflectării din acesta (acest lucru nu are legătură cu fenomenul de dispersie, dar se explică prin natura difracției). Spectrele de difracție și prismatice sunt oarecum diferite: spectrul prismatic este comprimat în partea roșie și întins în violet și este aranjat în ordinea descrescătoare a lungimii de undă: de la roșu la violet; spectrul normal (difracție) este uniform în toate zonele și este aranjat în ordinea crescătoare a lungimilor de undă: de la violet la roșu.
Prin analogie cu dispersia luminii, fenomenele similare ale dependenței propagării undelor de orice altă natură de lungimea de undă (sau frecvența) sunt numite și dispersie. Din acest motiv, de exemplu, termenul de lege de dispersie , aplicat ca denumirea unei relații cantitative care raportează frecvența și numărul de undă , se aplică nu numai unei unde electromagnetice , ci și oricărui proces de undă.
Dispersia explică faptul că curcubeul apare după ploaie (mai precis, faptul că curcubeul este multicolor, nu alb).
Dispersia este cauza aberațiilor cromatice - una dintre aberațiile sistemelor optice , inclusiv a obiectivelor fotografice și video .
Augustin Cauchy a propus o formulă empirică pentru aproximarea dependenței indicelui de refracție al unui mediu de lungimea de undă:
,
unde este lungimea de undă în vid; a , b , c sunt constante ale căror valori pentru fiecare material trebuie determinate în experiment. În cele mai multe cazuri, vă puteți limita la primii doi termeni ai formulei Cauchy. Ulterior, au fost propuse și alte formule de aproximare mai precise, dar în același timp mai complexe.
Dispersia luminii în natură și artă
- Curcubeul , ale cărui culori se datorează dispersării, este una dintre imaginile cheie ale culturii și artei.
- Datorită dispersării luminii, se poate observa „jocul de lumină” de culoare pe fațetele unui diamant și a altor obiecte sau materiale fațetate transparente.
- Într-o oarecare măsură, efectele irizate se găsesc destul de des atunci când lumina trece prin aproape orice obiect transparent. În artă, ele pot fi special îmbunătățite și/sau accentuate.
- Descompunerea luminii într-un spectru (datorită dispersiei) în timpul refracției într-o prismă este un subiect destul de comun în artele vizuale. De exemplu, coperta albumului lui Pink Floyd The Dark Side of the Moon descrie refracția luminii într-o prismă cu descompunere într-un spectru.
Vezi și
Note
- ↑ Egorov N. G. Light scattering // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
- ↑ Marea Enciclopedie Rusă : [în 35 de volume] / cap. ed. Yu. S. Osipov . - M . : Marea Enciclopedie Rusă, 2004-2017.
Literatură
- Yashtold-Govorko V.A. Fotografie și procesare. Shot, formule, termeni, retete. - Ed. a 4-a, abr. - M. : Art, 1977.
Link -uri
- Dispersia luminii - articol din Marea Enciclopedie Sovietică .
- K. I. Tarasov. Instrumente spectrale .
- Vysloukh V.A. Dispersia luminii // Enciclopedia fizică : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Enciclopedia Sovietică , 1988. - T. 1: Aharonov - Efectul Bohm - Rânduri lungi. - S. 650-652. — 707 p. — 100.000 de exemplare.
 Dicționare și enciclopedii |
|
|---|---|
| În cataloagele bibliografice |