Сэр Исаак Ньютон позволил белому солнечному свету проникнуть в темную комнату через небольшое отверстие в окне и поместил стеклянную призму на пути световых лучей. Свет, выходящий из призмы, попадал на белый экран. Он заметил, что на экране образовалось цветное пятно, похожее на радугу. Этот участок был назван спектром. Начиная со стороны основания призмы цвета в спектре на экране располагаются в следующем порядке:
фиолетовый, индиго, синий, зеленый, желтый, оранжевый и красный.
Спектр — это цветная полоса, получаемая на экране при прохождении белого света через призму. Для этого эксперимента Ньютон пришел к выводу, что белый свет представляет собой смесь семи цветов. Призма не производит цвета, а просто разделяет цвета, которые уже существуют в белом свете. Итак, когда белый свет проходит через призму, он расщепляется на разные цвета. Расщепление белого света на разные цвета называется дисперсией света.
1. Рассеивание света происходит только на первой поверхности призмы. 2. Преломление световых лучей происходит на обеих поверхностях призмы. 3. Призма не производит цвета, она только расщепляет различные цвета, присутствующие в падающем на нее свете. 4. В спектре каждый цвет смешивается с другим цветом, т.е. нет резкой границы, разделяющей цвета. На диаграмме цвета показаны далеко друг от друга только для ясности. Суммарный разброс цветов намного меньше, чем показано на диаграмме. Разные цвета имеют разную ширину на экране. 5. В спектре белого света красный цвет имеет наибольшую длину волны 8000 Å (или 8 × 10-7 м) или наименьшую частоту 3,74 × 10 14 Гц, а фиолетовый цвет имеет наименьшую длину волны 4000 Å. (или 4 X 10 -7 м ) или максимальная частота 7,5 X 10 14 Гц. От фиолетового конца к красному концу спектра длина волны увеличивается, а частота уменьшается. |
Белый свет солнца состоит из семи ярких цветов, а именно фиолетового, индиго, синего, зеленого, желтого, оранжевого и красного. Скорость света всех цветов в воздухе или вакууме одинакова, но отличается в прозрачной среде, такой как стекло или вода. Скорость фиолетового света минимальна, а красного максимальна, поэтому показатель преломления прозрачной среды различен для разных цветов.
Поскольку µ = (скорость света в воздухе) ∕ (скорость света в среде)
Таким образом, показатель преломления среды максимален для фиолетового света и минимален для красного света. Поэтому, когда белый свет попадает в призму, он расщепляется на составляющие его цвета с преломлением на первой поверхности призмы. Когда эти лучи падают на поверхность второй призмы, они преломляются дальше, и эти цвета отдаляются друг от друга дальше.
Когда солнечный свет попадает в атмосферу Земли, он рассеивается (то есть свет распространяется во всех направлениях) частицами пыли и молекулами воздуха, присутствующими в земной атмосфере. Рассеяние света впервые изучал ученый Рэлей.
Рассеяние – это процесс поглощения, а затем переизлучения световой энергии частицами пыли и молекулами воздуха, присутствующими в атмосфере.
Молекулы воздуха размером меньше длины волны падающего света поглощают энергию падающего света, а затем переизлучают ее без изменения длины волны. Рассеяние света не одинаково для всех длин волн падающего света. Интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны света \(I \propto 1/_{\lambda^4}\) .
Поскольку длина волны фиолетового света наименьшая, а красного света наибольшая, фиолетовый свет рассеивается больше всего, а красный свет рассеивается меньше всего ( фиолетовый свет рассеивается почти в 16 раз больше, чем красный свет) . Это означает, что свет от солнца при достижении земной поверхности имеет меньшую интенсивность света фиолетового конца и большую интенсивность света красного конца. Молекула воздуха размером больше, чем длина волны падающего света, в одинаковой степени рассеивает свет всех длин волн белого света.
Солнечному свету приходится преодолевать большое расстояние от земной атмосферы, прежде чем он достигнет земной поверхности. Когда свет проходит через атмосферу, он рассеивается в разных направлениях молекулами воздуха. Синий или фиолетовый свет из-за его более короткой длины волны рассеивается сильнее, чем другие цвета света. Свет, попадающий в наш глаз непосредственно от солнца, имеет насыщенный красный цвет, в то время как свет, попадающий в наш глаз со всех других направлений, в основном представляет собой синий свет. Поэтому небо в направлении, отличном от направления на солнце, кажется голубым.
Образование радуги является естественным примером рассеивания белого света. После дождя в воздухе остается большое количество капель воды. Каждая капля действует как призма. Когда солнечный свет падает на эти капли, они распадаются на семь цветов. Рассеянный свет от большого количества капель образует радугу.
Использование красного света для сигнала опасности
Так как длина волны красного света самая большая, то свет меньше всего рассеивается молекулами воздуха атмосферы. Поэтому свет красного цвета по сравнению со светом других цветов может проникать на большее расстояние, не ослабевая. Поэтому красный свет используется для сигналов опасности, чтобы сигнал был виден с большого расстояния даже в тумане и т. д.
Возьмите круглый диск из картона и разделите его на семь секторов. Затем раскрасьте сектора семью цветами: фиолетовым, индиго, синим, зеленым, желтым, оранжевым и красным.
Быстро вращая диск, вы заметите, что диск стал белым!
Это показывает, что фиолетовый, индиго, синий, зеленый, желтый, оранжевый и красный являются семью составными цветами белого света и при их сочетании создают эффект белого.
