A minket körülvevő jelenségekre és természetre vonatkozó tényszerű információk nagy részét az ember szerezte meg az észlelés révén, a látás érzékelő szervei által, amelyeket a fény hoz létre. A fény jelenségeit, amelyeket a fizikában tanulmányoznak, az optika részben tárgyaljuk..
A fény természeténél fogva elektromágneses jelenség, amely mind a hullám (interferencia, diffrakció, diszperzió), mind a kvantum tulajdonságok (fotoelektromos hatás, lumineszcencia) egyidejű megnyilvánulásáról beszél..
Vegye figyelembe a fény két fontos hullámtulajdonságát: a diffrakciót és a diszperziót.
A fény diffrakciója
A fénysugár fogalmát széles körben használják a geometriai optikában. Egy ilyen jelenséget keskeny fényszórónak tekintünk, amely egyenes vonalban terjed. Számunkra a fény ilyen homogén közegben történő terjedése olyan szokásosnak tűnik, hogy nyilvánvalónak tekintik. E törvény kellően meggyőző megerősítése lehet egy árnyék kialakulása, amely a fény útjában álló átlátszatlan akadály mögött jelenik meg. És a fényt viszont egy pontforrás bocsátja ki.
A jelenség, amely a fény terjedése során kifejezetten inhomogén közegben terjed, a fény diffrakciója.
A fény diffrakciója
Tehát a diffrakció egy olyan jelenségkészlet, amelyet az útjukban álló akadályok fénysugarak általi burkolása okoz (széles értelemben: bármilyen eltérés a geometriai optika törvényeitől a hullámok terjedésekor, és egy geometriai árnyék részekbe való beillesztésekor)..A diffrakció egyértelműen akkor mutatkozik meg, ha az inhomogenitási paraméterek (rácsvágások) arányosak a hosszú hullámhosszal. Ha a méretek túl nagyok, akkor csak az inhomogenitástól jelentős távolságra lehet megfigyelni.
Az inhomogenitások burkolásakor a fénysugár spektrumra bomlik. Az ezzel a jelenséggel kapott bomlás-spektrumot diffrakciós spektrumnak nevezzük. A diffrakciós spektrumot rácsnak is nevezik.
Könnyű diszperzió
A közeg különböző abszolút törési mutatói megfelelnek a hullámterjedés különböző sebességeinek. Newton kutatásaiból következik, hogy az abszolút törésmutató növekszik a fény gyakoriságának növekedésével. Az idő múlásával a tudósok megállapították, hogy amikor a fényt hullámnak tekintik, az egyes színeket hozzá kell kapcsolni a hullámhosszhoz. Fontos, hogy ezek a hullámhosszok folyamatosan változjanak, válaszul az egyes színek különböző árnyalataira.
Ha egy vékony napfény sugara üvegprizmába irányul, akkor a refrakció után megfigyelhető a fehér fény (a fehér fény különböző hullámhosszúságú elektromágneses hullámok kombinációja) bomlása többszínű spektrumba: hét elsődleges szín - piros, narancs, sárga, zöld, kék, Kék és lila színek. Ezek a színek tökéletesen beleolvadnak egymásba. A vörös sugarak kisebb mértékben eltérnek a kezdeti iránytól, a lila sugarak nagyobb mértékben.
Könnyű diszperzió
Ez megmagyarázhatja az objektumok különböző színekkel történő színezését, mivel a fehér fény a különböző színek kombinációja. Például a növények leveleinek színe, különösen a zöld szín, annak a ténynek köszönhető, hogy a zöld szín kivételével minden szín felszívódik a levelek felületén. Ezt látjuk.A diszperzió tehát egy olyan jelenség, amely jellemzi az anyag refrakciójának a hullámhosszon való függését. Ha a fényhullámokról beszélünk, akkor a szórást úgy nevezzük, hogy szétszóródik a fénysebesség (valamint az anyag által a fény törésmutatója) függése a fénynyaláb hosszától (frekvenciájától). A diszperzió miatt a fehér fény bomlik a spektrumba, miközben áthalad az üvegprizmán. Ez az oka annak, hogy a kapott spektrumot hasonló módon diszpergálónak nevezzük. A prizma kijáratánál kiterjesztett fénycsíkot kapunk, amelynek színe folyamatosan változik (simán). A diszperziós spektrumot prizmatikusnak is nevezik.
Diffrakciós és diszperziós spektrumok
Megvizsgáltuk a diffrakciós és diszperziós jelenségeket, valamint azok következményeit - a diffrakciós és diszperziós spektrumok megszerzésével. Most külön figyelmet kell fordítani a különbségekre.
Spektrumok meghatározásának módszerei:
- Diffrakciós spektrum: gyakran az úgynevezett diffrakciós rács felhasználásával nyerik. Átlátszó és átlátszatlan szalagokból (vagy fényvisszaverő és nem tükröződésből) áll. Ezek a sávok váltakoznak egy olyan periódussal, amelynek értéke a hullámhossztól függ. Amikor eléri a rácsot, a fény fel van osztva gerendákra, amelyeknél megfigyelhető a diffrakciós jelenség és a fény bomlása a spektrumba..
- Diszperziós spektrum: ellentétben a diffrakciós spektrummal, amelyet egy fényhullámnak az anyagon való áthatolása eredményeként nyernek (prizma). Az áthaladás eredményeként a monokróm hullámok refrakción mennek keresztül, és a refrakciós szög eltérő lesz.
A színek eloszlása és jellege a spektrumokban:
- Diffrakciós spektrum: az elsőtől az utolsóig a színek egyenletesen oszlanak el. És lila és vörös között jelennek meg, nevezetesen növekvő sorrendben.
- Diszperziós spektrum: a spektrum piros részében tömörítve, a lila részben pedig meg van nyújtva. A színek vöröstől lilaig terjednek, azaz csökkenő sorrendben, szemben a diffrakciós spektrum növekedésével.
Végső információk
Tehát a figyelembe vett jellemzők azt mutatják, hogy a diffrakciós mintázat jelentősen függ az akadályt körülvevő fény hullámhosszától. Ezért ha a fény nem monokromatikus (például a figyelembe vett fehér fény), akkor a különféle hullámhosszok diffrakciós intenzitásának maximumai egyszerűen eltérnek, és diffrakciós spektrumokat képeznek. Jelentős előnyt élveznek azokkal a spektrumokkal szemben, amelyek a prizmán áthaladó sugarak szétszóródásával járnak. A színek kölcsönös elrendezése számukra nem az anyagok tulajdonságaitól függ, amelyekből a rácsok és rések rácsai készülnek, hanem egyedileg csak az eszköz hullámhosszaival és geometriájával (például prizmákkal) határozzák meg, és kizárólag geometriai megfontolások alapján számíthatók ki..
