Жарықтың дисперсиясы

Жарық сәулесі, үшбұрышты призма арқылы өтіп, призманың сыну бұрышына қарама-қарсы тұрған бір адамға ауытқиды. Алайда, егер ол ақ жарықтың сәулесі болса, онда ол призмадан өтіп кеткеннен кейін ғана ауытқып қана қоймай, сонымен қатар түсті бөренелерге де ыдырайды. Бұл құбылыс жарықтың дисперсиясы деп аталады. Алғаш рет 1666 жылы Исаак Ньютон оқыды бірқатар тамаша эксперименттер.

Ньютон эксперименттеріндегі жарық көзі Күн сәулелерінің жанып тұрған терезесінің қақпағындағы шағын дөңгелек шұңқыр болды. Призма тесік алдында орнатылса, Ньютон спектрі деп аталатын дөңгелек орынның орнына қабырғаға түсті жолақ пайда болды. Бұл спектр жеті басты түстен тұрады: қызыл, қызғылт, сары, жасыл, көк, көк және күлгін, біртіндеп өзгерді. Олардың әрқайсысы спектрде әртүрлі көлемдегі кеңістікке ие. Ең ұзын - күлгін топ, ең кіші - қызыл.

Келесі эксперимент призма арқылы алынған түсті сәулелердің кең жарықшысынан, кішкене саңылауы бар экранды және екінші призмаға бағытталған тар бөренелердің пайда болуынан тұрды.

Призмасы оларды бұрмалайтын бұл сәулелердің түсін өзгертпейді. Мұндай сәулелер қарапайым немесе монохроматикалық (монохроматикалық) деп аталады.

Тәжірибе көрсеткендей, қызыл сәулелер күлгін түстерге қарағанда кішігірім ауытқуларды байқайды. Түрлі түстердің сәулелері призмамен теңдестірілмейді.

Призмадан пайда болатын түрлі-түсті сәулелердің линзаларын жинап, Ньютон түспен жолақ орнына ақ экрандағы тесіктің ақ түсті бейнесін алды.

Нортон жүргізген барлық эксперименттердің ішінде келесі қорытындылар жасалды:

• Табиғаты бойынша ақ жарық - түрлі-түсті сәулелерден тұратын күрделі жарық;
• Түрлі хроматизмнің жарық сәулелері материяның әр түрлі сыну көрсеткіштеріне ие; Нәтижесінде, ақ жарық пучка призмамен ауытқып, ол спектрге айналады;
• Егер спектрдің түрлі-түсті сәулелерін біріктірсеңіз, сіз қайтадан ақ жарыққа ие боласыз.

Осылайша, жарықтың дисперсиясы толқын ұзындығындағы (немесе жиілікте) заттардың сыну индексінің тәуелділігінен туындаған құбылыс.

Жарықтың дисперсиясы жарық жарықпен өтетін кезде ғана емес, сондай-ақ жарықтың сынуының басқа жағдайларында да байқалады . Осылайша, атап айтқанда, судың тамшыларында күн сәулесінің сынуы оның түрлі түсті сәулелеріне ыдырауымен бірге жүреді, бұл радуга түзілуін түсіндіреді.

Ньютон спектрді бағыттаушы шеңбердегі дөңгелек тесік арқылы бағыттау үшін өте кең цилиндрлік күн сәулесінен пайдаланды.

Осы жолмен алынған спектр, бір-біріне ішінара сәйкес келетін дөңгелек тесіктердің түрлі-түсті суреттер сериясы. Таза спектрді алу үшін, жарық дисперсия құбылысын зерттегенде, Ньютон, дөңгелек тесік емес, призманың сыну шетіне параллель тар тарылтуды қолдануды ұсынды. Линзаны пайдаланып, экранда кескіннің айқын бейнесі алынады, содан кейін линзаның артында призмасы орнатылған, бұл спектрді береді.

Ең таза және жарқын спектрлер арнайы құралдар - спектроскоптар мен спектрографтар көмегімен алынады.

Жарықтың абсорбциясы - жарық арқылы толқынның энергиясы зат арқылы өтетін құбылыс. Бұл жарық толқынының энергиясын қайталама радиацияның энергиясына немесе басқаша айтқанда спектральды құрамы мен таратудың басқа бағыттары бар заттың ішкі энергиясына айналуына байланысты.

Жарықтың сіңірілуі материяның қызуына, иондалуына немесе молекулалардың немесе атомдардың қозуының, фотохимиялық реакциялардың, сондай-ақ заттан басқа процестердің пайда болуына себеп болуы мүмкін.