Дисперсiя свiтла

представлена на рис. 4.10, де 1 - скляна призма, а 2 - призма,заповнена  розчином ціаніна. Скляна призма дає  нормальну дисперсію.  
Так як її заломлюючої ребро орієнтовано вниз, то ось довжин хвиль дляпучка променів, що виходять з даної призми, також спрямована вниз (вісь (наекрані). Уздовж перпендикулярного направлення на екрані (уздовж осі n)відкладаються значення показника заломлення речовини, що заповнює другупризму. На екрані спостерігається досить специфічна картина спектру,якісно відрізняється від тієї, яку спостерігав у своїх дослідах Ньютон.  
Видно, що n ((1)<="" p="">

Подальші дослідження  аномальної дисперсії світла показали, щонайцікавіші експериментальні результати виходять, коли замістьдвох схрещених  призм використовується, наприклад, призма і інтерферометр. Такаекспериментальна методика була застосована відомим  російським фізиком Д. С.  
Різдвяних на початку XX ст. Рис. 4.11, відтворений з фотографії,отриманої Д. С. Різдвяних, демонструє явище аномальної дисперсіїв парах натрію. Внісши в використовувану методику істотніудосконалення, вчений розробив так званий «метод гаків», широкозастосовується у сучасної експериментальної оптиці.

Рис. 4.11

Відповідно до сучасних уявлень і нормальна, і аномальнадисперсії розглядаються як явища єдиної природи, що описуються в рамкахєдиної теорії. Ця теорія грунтується на електромагнітноїтеорії світла, з одного боку, і на електронній  теорії речовини, - зінший. Строго кажучи, термін «аномальна дисперсія» зберігає сьогодні лишеісторичний сенс. З сьогоднішніх позицій, нормальна дисперсія - цедисперсія  далеко від довжин хвиль, при яких відбувається поглинання

Рис. 4.12світла даною  речовиною, тоді як аномальна дисперсія - це дисперсія вобласті смуг поглинання світла речовиною. На рис. 4.12 показана характерназалежність показника заломлення від довжини хвилі світла для  деякогоречовини, сильно поглинає поблизу (о. У незаштріхованной областіспостерігається нормальна дисперсія, а в заштріхованной - аномальна.

Цю призму називають  призмою лові. Ми говорили, що в даній  призмірозкладання світла на кольори  не спостерігається на практиці внаслідок  того, щовсі промені виходять з  призми паралельно один одному і вихідний пучок маєдеяку ширину.

Глава II

2.1. РАДУГА

Веселка - це оптичне  явище, пов'язане з заломленням  світловихпроменів на численних  крапельках дощу. Однак далеко не всі  знають, яксаме заломлення світла на крапельках дощу призводить до виникнення нанебосхилі  гігантської багатобарвної дуги. Тому корисно докладнішезупинитися на фізичному поясненні цього  ефектного оптичного явища.

Радуга очима  уважного спостерігача. Насамперед зазначимо, щовеселка може спостерігатися тільки осторонь, протилежною Сонцю. Якщовстати особою до радуге, то Сонце опиниться  позаду. Радуга виникає, коли  
Сонце висвітлює завісу дощу. У міру того, як дощ вщухає, а потімприпиняється, веселка блідне і поступово зникає. Спостерігаються в радугекольору чергуються в такій же послідовності, як і в спектрі, одержуваномупри пропущенні пучка сонячних променів через призму. При цьому внутрішня  
(звернена до поверхні Землі) крайня область веселки пофарбована вфіолетовий колір, а зовнішня крайня область - в червоний. Нерідко надосновний веселкою виникає ще одна (вторинна) веселка - більш широка ірозмита. Кольори у вторинній радуге чергуються у зворотному порядку: відчервоного (крайня внутрішня область дуги) до фіолетового (крайня зовнішняобласть).

Для спостерігача, що знаходиться на відносно рівній земноїповерхні, веселка з'являється за умови, що кутова висота Сонця надгоризонтом  не перевищує приблизно 42 °. Чим нижче  Сонце, тим більше кутовависота вершини  веселки і тим, отже, більше спостерігається  ділянкавеселки. Вторинна веселка може спостерігатися, якщо висота Сонця  надгоризонтом не перевищує приблизно 52.

Радуга може розглядатися як гігантське колесо, яке як на вісьодягнута уявну пряму лінію, що проходить  через Сонце і спостерігача.  
На рис. 5.1.

ця пряма позначена  як пряма OO1; O - спостерігач, ОСD --площину  земної поверхні, (AOO1 = (- кутова висота Сонця надгоризонтом. Щоб знайти tg ((), досить розділити зростання  спостерігача надовжину відкидаємо їм тіні. Точка O1 називається протисонячному точкою,вона знаходиться нижче лінії  горизонту СD. З малюнка видно, що веселкаявляє собою коло підстави конуса, вісь якого є ОO1; (--кут, що складається віссю конуса з будь-якою з його утворюють (кут розчинуконуса). Зрозуміло, спостерігач бачить не всю  зазначену навколо, атільки ту частину  її (на малюнку ділянку СВD), яка  знаходиться над лінієюгоризонту. Зауважимо, що (АОВ = Ф є кут, під  яким спостерігач бачитьвершину  веселки, а (АОD = (- кут, під яким спостерігач  бачить кожне зпідстав веселки (де, з англійської повір'ям, закопаний  горщик із золотом).  
Очевидно, що

Ф + (= ( 
(2.1)

Таким чином, положення  веселки по відношенню до навколишнього  ландшафтузалежить від положення  спостерігача по відношенню до Сонця, а кутові розміривеселки визначаються висотою Сонця над горизонтом. Спостерігач є вершинаконуса, вісь якого спрямована по лінії, що сполучає спостерігача з  
Сонцем. Радуга є що знаходиться над лінією горизонту частина окружностізаснування цього конуса. При пересування спостерігача вказаний конус, азначить, і веселка, відповідним чином потрапляють, тому марнополювати за обіцяним горщиком золота.

Тут необхідно зробити  два пояснення. По-перше, коли ми говоримо пропрямій лінії, що сполучає спостерігача з Сонцем, то маємо на увазі неістинне, а що спостерігається направлення  на Сонце. Воно відрізняється від  істинногона кут рефракції. По-друге, коли ми говоримо про радуге над  лінієюгоризонту, то маємо на увазі  щодо далеку веселку - коли завіса дощувіддалена  від нас на кілька кілометрів. Можна  спостерігати також і близькувеселку, на приклад, веселку, яка виникає  на тлі великого фонтану. У цьомувипадку кінці веселки як би йдуть у  землю. Ступінь віддаленості від  веселкиспостерігача не впливає, очевидно, на її кутові розміри.

З (2.1) випливає, що Ф = (- (. Для основної веселки кут  у рівнийприблизно 42 ° (для жовтого  ділянки веселки) а для вторинної  цей кутстановить 52 °. Звідси зрозуміло, чому земний спостерігач не може милуватисяосновний веселкою, якщо висота Сонця над  горизонтом перевищує 42 °, і непобачить вторинну веселку при висоті Сонця, що перевищує 52 °. Якщоспостерігач знаходиться  в літаку, то зауваження щодо висоти Сонцявимагають перегляду; до речі кажучи, спостерігач в літаку може побачитивеселку  у вигляді повної окружності.

Проте де б не знаходився спостерігач (на поверхні Землі або  наднею), він завжди є центр орієнтованого  на Сонце конуса з кутомрозчину 42 ° (для основної веселки) і 52 ° (для  вторинної).

Глава III

Експериментальна  установка для спостереження  змішування кольорів

3.1. Опис установки

Ньютон провів звичайний  досвід зі скляною призмою і помітив  розкладання світла на спектр. (рис. 1)

Рис.1

Направивши промінь  денного світла на призму, він побачив  на екрані різнікольори веселки. Після  побаченого він виділив з них  сім основних кольорів. Цебули такі кольори: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій іфіолетовий (кожен мисливець бажає знати  де сидить фазан). Ньютон вибравлише сім  кольорів з тієї причини, що були найбільш яскраві, він також говорив,що в  музиці всього сім нот, але поєднання  їх, різні варіації дозволяютьодержати абсолютно різні мелодії. Провівши зворотний досвід, тобтоотриманий спектр він направив на межу іншої призми і в результаті досвіду  
Ньютон знову отримав білий світ. На основі цих простих дослідів Ньютонуприйшла в голову думка про створення кола складається із семи секторів ізафарбованих певними квітами в результаті обертання якого відбудетьсяїх змішання і ми отримаємо білу розфарбовування цього кола. Надалі цейколо стали називати колом Ньютона.

Спробуємо повторити  досвід Ньютона. Візьмемо банку з  під кави і,попередньо її обробивши, закріпити в ній двигун і понижуючийнапруга  трансформатор.

Рис.2

Трансформатор і  мотор сполучений за схемою:

М - мотор, VD - випрямних  діод, Т - понижуючий трансформатор

В результаті при  включенні двигуна в розетку  мережі живленнясемиколірний коло, закріплений  на валу двигуна, почне обертатися, і мипобачимо сірувату забарвлення  кола. Забарвлення кола при обертанні  сіра за двомапричин:

1) швидкість обертання  кола дуже низька в порівнянні  зі швидкістюсвітла;

2) коло пофарбований  з різкими кольоровими переходами, якщо порівнювати зспектром розкладання  білого світла.

3.2. Пристрій експериментальної  установки

Трансформатор.  
Напруга первинної обмотки: змінна напруга 220 V.  
Напруга вторинної обмотки: змінна напруга 12 V.  
Мотор.  
Робоча напруга: постійна напруга 9 - 15 вольт.  
Частота обертання: 1200 об/хв.  
Діод.  
Кремнієвий діод КД216.

Висновок.  
У висновку я хочу сказати, що в цілому поставлена мета про вивчення,більш глибокому розумінні такого явища як дисперсія світла в підсумкудосягнута. Для досягнення цієї мети довелося постаратися. Тепер, побачившивеселку або гало, ми можемо не тільки милуватися цим гарним явищем, а йпояснити причину їх виникнення на "фізичному" мовою, а не простоповерхневе розуміння. Для того щоб глибше зрозуміти таку властивість світлаяк дисперсія, була вивчена додаткова література з світловим явищ,був виготовлений коло Ньютона, а також установка для обертання даного кола зпевною швидкістю. В результаті проведених дослідів і експериментів уданій роботі були виявлені два види дисперсії (нормальна та аномальна) іявище змішування кольорів, були розглянуті основні причини виникненнявеселки. Таким чином, за допомогою теоретичного вивчення даної теми та їїпрактичного підтвердження і було досягнуто основної мети.

Література: