История открытия явления дисперсии света. Причины возникновения радуги, призматического или дисперсионного спектра. Проведение Ньютоном опытов со скрещенными призмами, создание теории основных цветов. Определение показателя оптического преломления среды.
Аннотация к работе
На первый взгляд радуга это что-то простое, на самом деле при возникновении радуги происходят сложные физические процессы. Дисперсия света позволила впервые вполне убедительно показать составную природу белого света. Особенности преломления света на границе раздела двух сред свидетельствуют о том, что скорость света при переходе из одной среды в другую изменяется. Дисперсией света называется явление, обусловленное зависимостью показателя преломления вещества от длины световой волны или ее частоты (n=n(?), n=n(?)).Проходя через призму, луч солнечного света не только преломляется, но и разлагается на различные цвета. На рис.1 показан световой луч, проходящий через призму с преломляющим углом q и показателем преломления n; показатель преломления окружающей среды (воздуха) примем равным единице.-В яркий солнечный день закроем окно в комнате плотной шторой, в которой сделаем маленькое отверстие. Если на пути луча поставить стеклянную призму, то пятно на стене превратится в разноцветную полоску, в которой будут представлены все цвета радуги-от фиолетового до красного (рис. Для веществ, прозрачных в данной области спектра, n увеличивается с увеличением f (уменьшением l), чему и соответствует распределение цветов в спектре, такая зависимость n от f называется нормальной дисперсией света. Уже в I в. н. э. было известно, что большие монокристаллы (шестиугольные призмы, изготовленные самой природой) обладают свойством разлагать свет на цвета. Первые исследования дисперсии света в опытах со стеклянной треугольной призмой выполнил англичанин Хариот (1560-1621).Великий английский ученый Исаак Ньютон выполнил целый комплекс оптических экспериментов с призмами, подробно описав их в «Оптике», «Новой теории света и цветов», а также в «Лекциях по оптике». Ньютон показал, что белый свет не является основным, его надо рассматривать как составной (по Ньютону, «неоднородный»; по современной терминологии, «немонохроматический»); основными же являются различные цвета («однородные» лучи или, иначе, «монохроматические» лучи). Возникновение цветов в опытах с призмами есть результат разложения составного (белого) света на основные составляющие (на различные цвета). Затем поместим между рассматриваемой призмой я экраном еще одну такую же призму, но при этом преломляющее ребро второй призмы должно быть ориентировано вертикально, т. е. перпендикулярно к преломляющему ребру первой призмы. Ньютон приходит к выводу: если опыт с одиночной призмой позволяет утверждать, что лучам с разной степенью преломляемости соответствуют разные цвета, то опыт со скрещенными призмами доказывает также и обратное положение - лучи разного цвета обладают разной степенью преломляемости.Прежде всего заметим, что радуга может наблюдаться только в стороне, противоположной Солнцу. Если встать лицом к радуге, то Солнце окажется сзади. Радуга возникает, когда Солнце освещает завесу дождя. Для наблюдателя, находящегося на относительно ровной земной поверхности, радуга появляется при условии, что угловая высота Солнца над горизонтом не превышает примерно 42°. Радуга может рассматриваться как гигантское колесо, которое как на ось надето на воображаемую прямую линию, проходящую через Солнце и наблюдателя.В заключении я хочу сказать, что в целом поставленная цель об изучении, более глубоком понимании такого явления как дисперсия света в итоге достигнута.
План
Содержание
Введение
1. Дисперсия света
1.1 Преломление светового луча в призме
1.2 Открытие явления дисперсии
1.3 Первые опыты с призмами. Представления о причинах возникновения цветов до Ньютона
1.4 Опыты Ньютона с призмами. Ньютоновская теория возникновения цветов