Większość faktycznych informacji o otaczających nas zjawiskach i naturze została uzyskana przez człowieka za pomocą percepcji za pomocą organów percepcji wzrokowej, które są tworzone przez światło. Zjawiska światła badane w fizyce są omówione w rozdziale Optyka..
Ze swej natury światło jest zjawiskiem elektromagnetycznym, a to wskazuje na jednoczesną manifestację zarówno fali (interferencja, dyfrakcja, dyspersja), jak i właściwości kwantowych (efekt fotoelektryczny, luminescencja).
Rozważ dwie ważne właściwości falowe światła: dyfrakcję i dyspersję.
Dyfrakcja światła
Pojęcie wiązki światła jest szeroko stosowane w optyce geometrycznej. Takie zjawisko jest uważane za wąską wiązkę światła, która rozchodzi się prostoliniowo. Dla nas takie rozprzestrzenianie się światła w jednorodnym medium wydaje się tak zwyczajne, że uznaje się je za oczywiste. Wystarczająco przekonującym potwierdzeniem tego prawa może być tworzenie się cienia, który pojawia się za nieprzezroczystą przeszkodą stojącą na drodze światła. Z kolei światło jest emitowane przez źródło punktowe.
Zjawiska zachodzące podczas propagacji światła w ośrodku o wyraźnych niejednorodnościach to dyfrakcja światła.
Dyfrakcja światła
Tak więc dyfrakcja jest zbiorem zjawisk powodowanych przez otaczanie przez promienie świetlne przeszkód, które spotykają się na ich drodze (w szerokim znaczeniu: wszelkie odchylenie od praw optyki geometrycznej podczas propagacji fal i umieszczania ich w częściach geometrycznego cienia).Dyfrakcja wyraźnie przejawia się w przypadku, gdy parametry niejednorodności (cięcia siatki) są proporcjonalne do długiej fali. Jeśli wymiary są zbyt duże, obserwuje się je tylko w znacznych odległościach od niejednorodności.
Podczas otaczania niejednorodności wiązka światła rozkłada się na widmo. Widmo rozkładu uzyskane za pomocą tego zjawiska nazywa się widmem dyfrakcyjnym. Widmo dyfrakcyjne jest również nazywane siecią.
Dyspersja światła
Różne bezwzględne współczynniki załamania światła ośrodka odpowiadają różnym prędkościom propagacji fali. Z badań Newtona wynika, że bezwzględny współczynnik załamania światła rośnie wraz ze wzrostem częstotliwości światła. Z czasem naukowcy ustalili, że rozważając światło jako falę, każdy kolor musi być powiązany z długością fali. Ważne jest, aby te długości fal zmieniały się w sposób ciągły, reagując na różne odcienie każdego koloru.
Jeśli cienka wiązka światła słonecznego jest kierowana na szklany pryzmat, wówczas po załamaniu światła można zaobserwować rozkład białego światła (białe światło jest kombinacją fal elektromagnetycznych o różnych długościach fal) na widmo wielokolorowe: siedem podstawowych kolorów - czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, Kolory niebieski i fioletowy. Wszystkie te kolory płynnie się ze sobą łączą. Promienie czerwone odchodzą w mniejszym stopniu od początkowego kierunku, a promienie fioletowe w większym stopniu.
Dyspersja światła
To może tłumaczyć występowanie obiektów barwiących o różnych kolorach, ponieważ białe światło jest kombinacją różnych kolorów. Na przykład kolor liści roślin, w szczególności kolor zielony, wynika z faktu, że absorpcja wszystkich kolorów oprócz koloru zielonego występuje na powierzchni liści. Oto co widzimy.Dyspersja jest więc zjawiskiem, które charakteryzuje zależność załamania substancji od długości fali. Jeśli mówimy o falach świetlnych, wówczas dyspersję nazywa się dyspersją zjawiska zależności prędkości światła (a także współczynnika załamania światła przez substancję) od długości (częstotliwości) wiązki światła. Ze względu na dyspersję białe światło rozkłada się na widmo, gdy przechodzi przez szklany pryzmat. Dlatego w podobny sposób widmo wynikowe nazywane jest dyspersyjnym. Na wyjściu z pryzmatu otrzymujemy rozszerzony pasek światła o kolorze, który zmienia się w sposób ciągły (płynnie). Spektrum dyspersji jest również nazywane pryzmatycznym.
Widma dyfrakcyjne i dyspersyjne
Zbadaliśmy zjawiska dyfrakcji i dyspersji, a także ich konsekwencje - uzyskanie widm dyfrakcji i dyspersji. Teraz zwróć szczególną uwagę na ich różnice.
Metody uzyskiwania widm:
- Widmo dyfrakcyjne: często uzyskiwane za pomocą tak zwanej siatki dyfrakcyjnej. Składa się z przezroczystych i nieprzezroczystych pasków (lub odblaskowych i nieodblaskowych). Pasma te występują naprzemiennie z okresem, którego wartość zależy od długości fali. Kiedy uderza w siatkę, światło jest dzielone na wiązki, dla których obserwuje się zjawisko dyfrakcji i rozkład światła na widmo.
- Widmo dyspersyjne: w przeciwieństwie do widma dyfrakcyjnego, uzyskane w wyniku penetracji fali świetlnej przez substancję (pryzmat). W wyniku przejścia fale monochromatyczne ulegają załamaniu, a kąt załamania będzie inny.
Rozkład i charakter kolorów w widmach:
- Widmo dyfrakcyjne: od pierwszego do ostatniego w widmie kolory są równomiernie rozłożone. I pojawiają się od fioletowego do czerwonego, a mianowicie w porządku rosnącym.
- Widmo dyspersji: w czerwonej części widma jest skompresowane, aw części fioletowej jest rozciągnięte. Kolory wahają się od czerwonego do fioletowego, to znaczy w malejącej kolejności, w przeciwieństwie do wzrostu w widmie dyfrakcyjnym.
Informacje końcowe
Rozważane cechy pokazują więc, że wzór dyfrakcji zależy w znacznym stopniu od długości fali światła otaczającego przeszkodę. Dlatego jeśli światło jest niemonochromatyczne (na przykład rozważane białe światło), maksima natężenia dyfrakcji dla różnych długości fal po prostu się rozchodzą i tworzą widma dyfrakcyjne. Mają znaczną przewagę nad widmami powstającymi z powodu rozproszenia promieni przechodzących przez pryzmat. Wzajemne ułożenie kolorów dla nich nie zależy od właściwości materiałów, z których wykonane są ekrany i szczeliny siatki, ale jest określane jednoznacznie tylko na podstawie długości fal i geometrii urządzenia (na przykład pryzmatów) i można je obliczyć wyłącznie na podstawie rozważań geometrycznych.
