ما يسمى تشتت الضوء
اكتشف إسحاق نيوتن هذه الظاهرة عام 1672. حتى ذلك الحين ، لم يتمكن الناس من تفسير سبب ترتيب الألوان بترتيب معين عند الانكسار. ساعد تشتت الضوء في وقت واحد على إثبات طبيعته الموجية ، ولكن لفهم المشكلة بشكل أفضل ، تحتاج إلى فهم جميع الجوانب.
تعريف
ترجع ظاهرة تشتت الضوء (أو التحلل) إلى حقيقة أن معامل الانكسار يعتمد بشكل مباشر على طول الموجة. كان نيوتن أول من اكتشف التشتت ، ولكن تم تطوير معظم القاعدة النظرية من قبل العلماء في فترة لاحقة.
بفضل التشتت ، كان من الممكن إثبات أن الضوء الأبيض يتكون من العديد من المكونات. ببساطة ، شعاع الشمس عديم اللون ، عند المرور عبر مواد شفافة (الكريستال ، الماء ، الزجاج ، إلخ) ، يتحلل إلى ألوان قوس قزح الذي يتكون منه.
نتيجة لدخول الضوء من مادة إلى أخرى ، فإنه يغير اتجاه الحركة ، وهو ما يسمى الانكسار.يحتوي اللون الأبيض على مجموعة كاملة من الألوان ، لكنه لا يمكن ملاحظته حتى يتعرض للتشتت. كل لون من الألوان المركبة له طول موجي مختلف ، وبالتالي فإن زاوية الانكسار مختلفة.
على فكرة! الطول الموجي لكل لون من ألوان الطيف ثابت ، لذلك ، عند المرور عبر مادة شفافة ، تصطف الظلال دائمًا بنفس الترتيب.
تاريخ اكتشاف واستنتاجات نيوتن
تروي القصة أن العالم لاحظ لأول مرة أن حواف الصورة في العدسة ملونة خلال الفترة التي كان يعمل فيها على تحسين تصميم التلسكوبات. أثار ذلك اهتمامه بشكل كبير وشرع في الكشف عن طبيعة ظهور العصابات الملونة.
في ذلك الوقت ، كان هناك وباء من الطاعون في بريطانيا العظمى ، لذلك قرر نيوتن المغادرة إلى قريته وولشتورب من أجل الحد من دائرته الاجتماعية. وفي نفس الوقت إجراء تجارب لمعرفة مصدر الظلال المختلفة. للقيام بذلك ، التقط العديد من المناشير الزجاجية.
خلال فترة البحث ، أجرى العديد من التجارب ، بعضها لا يزال قيد التنفيذ دون تغيير. بدا الشيء الرئيسي على هذا النحو: صنع العالم ثقبًا صغيرًا في مصراع غرفة مظلمة ووضع منشورًا زجاجيًا في مسار شعاع الضوء. نتيجة لذلك ، تم الحصول على انعكاس على شكل خطوط ملونة على الجدار المقابل.
حدد نيوتن الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والسماوي والنيلي والبنفسجي من الانعكاس. هذا هو ، الطيف في مفهومه الكلاسيكي. ولكن إذا نظرت بمزيد من التفصيل وسلطت الضوء على مجموعة المعدات الحديثة ، ستحصل على ثلاث مناطق رئيسية: الأحمر والأصفر والأخضر والأزرق البنفسجي.البقية تحتل مساحات صغيرة بينهما.
أين يوجد
يمكن رؤية التشتت في كثير من الأحيان أكثر مما يبدو للوهلة الأولى. ما عليك سوى الانتباه:
- قوس المطر هو أشهر مثال على التشتت. ينكسر الضوء في قطرات الماء ، مما ينتج عنه قوس قزح ، والذي يسميه الخبراء أساسيًا. لكن في بعض الأحيان ينكسر الضوء مرتين وتظهر ظاهرة طبيعية نادرة - قوس قزح مزدوج. في هذه الحالة ، يكون داخل القوس أكثر إشراقًا وبترتيب الألوان القياسي ، وفي الخارج يكون ضبابيًا وتنتقل الظلال بترتيب عكسي.
- غروب الشمس، والتي يمكن أن تكون حمراء أو برتقالية أو حتى متعددة الألوان. في هذه الحالة ، الجسم الذي ينكسر الأشعة هو الغلاف الجوي للأرض. نظرًا لحقيقة أن الهواء يتكون من خليط معين من الغازات ، فإن التأثير مختلف ويمكن أن يكون مختلفًا.
- إذا نظرت عن كثب في قاع حوض السمك أو جسم مائي كبير باستخدام المياه الشفافة الصافية ، يمكنك التمييز بوضوح بين النقاط البارزة المتقزحة. هذا يرجع إلى حقيقة أن النطاق الشمسي ، بسبب الانتشار ، يتحلل إلى طيف الألوان بأكمله.
- الجواهر مع قطع المجوهرات وميض أيضا. إذا قمت بتدويرها بلطف ، يمكنك أن ترى كيف يعطي كل وجه ظلًا مختلفًا. هذه الظاهرة ملحوظة على الماس ، والكريستال ، والزركونيا المكعبة ، وحتى على الأواني الزجاجية ذات جودة التقطيع الجيدة.
- مناشير زجاجية وأي عناصر شفافة أخرى ، عندما يمر الضوء من خلالها ، يكون لها تأثير أيضًا. خاصة إذا كان هناك اختلاف في الإضاءة.
لإظهار ظاهرة التشتت للأطفال ، يمكن استخدام فقاعات الصابون العادية.يجب سكب محلول الصابون في وعاء ، وبعد ذلك يجب خفض أي إطار مصنوع من الأسلاك ذات الحجم المناسب. بعد الاستخراج ، يمكن ملاحظة فيضان قزحي الألوان.
من السهل القيام بتحليل الضوء إلى طيف بمساعدة مصباح يدوي للهاتف الذكي. في هذه الحالة ، ستحتاج إلى منشور زجاجي وورقة بيضاء. يجب وضع المنشور على طاولة في غرفة مظلمة ، من ناحية ، قم بتوجيه شعاع من الضوء إليها ، ومن ناحية أخرى ، ضع قطعة من الورق ، وستكون هناك خطوط ملونة عليها. تحظى هذه التجربة البسيطة بشعبية كبيرة لدى الأطفال.
كيف تميز العين الألوان
الرؤية البشرية هي نظام معقد للغاية قادر على تمييز جزء من الطيف الكهرومغناطيسي. تميز العين البشرية الأطوال الموجية من 390 إلى 700 نانومتر. الإشعاع الكهرومغناطيسي في النطاق المرئي يسمى الضوء المرئي أو الضوء ببساطة.
تتميز الألوان بخلايا قضيب وخلايا مخروطية في شبكية العين. النوع الأول ذو حساسية عالية ، ولكنه قادر على التمييز بين شدة الضوء فقط. والثاني يميز الألوان جيدًا ، ولكنه يعمل بشكل أفضل في الضوء الساطع.
في الوقت نفسه ، تنقسم الخلايا المخروطية إلى ثلاثة أنواع ، اعتمادًا على الموجات الأكثر حساسية لها - قصيرة أو متوسطة أو طويلة. بسبب مجموعة الإشارات القادمة من جميع أنواع المخاريط ، يمكن للرؤية تمييز نطاق الألوان المتاح لها.
لا يمكن لكل نوع من الخلايا في العين إدراك لون واحد ، بل ظلال مختلفة في نطاق واسع من الأطوال الموجية. لذلك ، تتيح لك الرؤية إبراز أصغر التفاصيل ورؤية كل تنوع العالم المحيط.
أظهر تشتت الضوء في وقت واحد أن الأبيض هو مزيج من الطيف.لكن لا يمكنك رؤيته إلا بعد أن ينعكس من خلال أسطح ومواد معينة.