Это явление было открыто в 1672 году Исааком Ньютоном. До этого люди не могли объяснить, почему цвета располагаются в определенном порядке при преломлении. Дисперсия света в свое время помогла доказать его волновую природу, но чтобы разобраться в вопросе получше, надо понимать все аспекты.
Определение
Явление дисперсии света (или разложения) обусловлено тем, что показатель преломления напрямую зависит от длины волны. Впервые дисперсию открыл Ньютон, но большая часть теоретической базы была разработана учеными в более поздний период.
Благодаря дисперсии удалось доказать, что белый свет состоит из множества составляющих. Если объяснять просто, то бесцветный солнечный луч при прохождении через прозрачные вещества (хрусталь, вода, стекло и т.д.) раскладывается на цвета радуги, из которых он состоит.
В результате попадания света из одного вещества в другое он меняет направление движения, что и получило название преломления. Белый цвет содержит в себе весь ряд цветов, но это незаметно до тех пор, пока он не подвергается дисперсии. У каждого из составных цветов разная длина волны, поэтому и угол преломления отличается.
Кстати! Длина волны у каждого из цветов спектра постоянна, поэтому при прохождении через прозрачное вещество оттенки всегда выстраиваются в одинаковом порядке.
История открытия и выводы Ньютона
История рассказывает о том, что ученый впервые обратил внимание на то, что края изображения в объективе цветные в период, когда занимался усовершенствованием конструкции телескопов. Это его сильно заинтересовала и он задался целью выявить природу появления цветных полос.
В тот период в Великобритании была эпидемия чумы, поэтому Ньютон решил уехать в свою деревню Вулсторп, чтобы ограничить круг общения. И заодно проводить эксперименты, чтобы выяснить, откуда появляются разные оттенки. Для этого он захватил несколько стеклянных призм.
За период исследований он провел множество экспериментов, некоторые из которых проводятся в неизменном виде до сих пор. Основной выглядел так: ученый сделал небольшое отверстие в ставне темной комнаты и поместил на пути луча света призму из стекла. В результате на противоположной стене получилось отражение в виде цветных полосок.
Ньютон выделил из отражения красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. То есть, спектр в его классическом понятии. Но если разобраться подробнее и выделить спектр современным оборудованием, то получается три основных зоны: красная, желто-зеленая и сине-фиолетовая. Остальные занимают незначительные участки между ними.
Где встречается
Дисперсию можно увидеть намного чаще, чем кажется на первый взгляд. Нужно просто обращать внимание:
- Радуга – самый известный пример дисперсии. Свет преломляется в капельках воды, в результате возникает радуга, которую специалисты называют первичной. Но иногда свет преломляется дважды и появляется редкое природное явление – двойная радуга. В этом случае внутри дуга более яркая и со стандартным порядком цветов, а снаружи – размытая и оттенки идут в обратном порядке.
- Закаты солнца, которые могут быть красными, оранжевыми или даже многоцветными. В этом случае объектом, преломляющим лучи, является атмосфера Земли. Ввиду того, что воздух состоит из определенной смеси газов, эффект отличается и может быть разным.
- Если внимательно посмотреть на дно аквариума или большого водоема с чистой прозрачной водой, то можно явно различить радужные блики. Это происходит из-за того, что солнечный диапазон вследствие диффузии раскладывается на весь цветовой спектр.
- Драгоценные камни с ювелирной огранкой тоже переливаются. Если аккуратно вращать их, можно заметить, как каждая грань дает свой оттенок. Это явление заметно на бриллиантах, хрустале, фианитах и даже на изделиях из стекла с хорошим качеством огранки.
- Стеклянные призмы и любые другие прозрачные элементы при прохождении через них света также дают эффект. Особенно, если есть перепад освещения.
Чтобы показать детям явление дисперсии, можно использовать обычные мыльные пузыри. Мыльный раствор надо налить в емкость, а потом опустить любую рамку из проволоки подходящего размера. После извлечения можно наблюдать радужные переливы.
Разложение света в спектр несложно сделать и с помощью фонарика смартфона. В этом случае понадобится стеклянная призма и лист белой бумаги. Призму нужно поставить на стол в темном помещении, с одной стороны направить на нее луч света, а с другой поставить листок бумаги, на нем будут цветные полосы. Такой простой опыт очень нравится детям.
Как глаз различает цвета
Человеческое зрение – очень сложная система, способная различать часть электромагнитного спектра. Глаз человека различает волны длиной от 390 до 700 нм. Электромагнитное излучение в видимом диапазоне и называется видимым светом или просто светом.
Цвета различаются благодаря клеткам-палочкам и клеткам-колбочкам в сетчатке глаз. Первый тип имеет высокую чувствительность, но способен различать только интенсивность света. Второй хорошо различает цвета, но лучше всего действует при ярком освещении.
При этом клетки-колбочки делятся на три вида, в зависимости от того, к каким волнам они более чувствительны – коротким, средним или длинным. Благодаря сочетанию сигналов, поступающих от всех типов колбочек зрение и может различать доступный ему диапазон цвета.
Каждый тип клеток в глазу может воспринимать не отдельный цвет, а разные оттенки в большом диапазоне волн. Поэтому зрение и позволяет выделять мельчайшие детали и видеть все многообразие окружающего мира.
Дисперсия света в свое время показала, что белый цвет это сочетание спектра. Но увидеть это можно только после его отражения через определенные поверхности и материалы.
Видеоуроки по теме: Дисперсия света
