Lys spredning

Lysspredning ( lysnedbrydning ; lysspredning [ 1] ) er et sæt fænomener forårsaget af afhængigheden af et stofs absolutte brydningsindeks af lysets frekvens (eller bølgelængde ) (frekvensspredning), eller, som er den samme, afhængigheden af lysets fasehastighed i et stof af frekvens (eller bølgelængde). Opdaget eksperimentelt af Isaac Newton omkring 1672 , skønt teoretisk godt forklaret meget senere [2] .

Rumlig spredning er afhængigheden af den dielektriske permittivitetstensor af et medium på bølgevektoren . Denne afhængighed forårsager en række fænomener kaldet rumlige polarisationseffekter.

Egenskaber og manifestationer

Et af de mest illustrative eksempler på spredning er nedbrydningen af hvidt lys, når det passerer gennem et prisme (Newtons eksperiment). Essensen af fænomenet spredning er forskellen i fasehastighederne for udbredelse af lysstråler med forskellige bølgelængder i et gennemsigtigt stof - et optisk medium (hvorimod lyshastigheden i vakuum altid er den samme, uanset bølgelængden og derfor , farve). Normalt, jo kortere lysets bølgelængde er, jo større er brydningsindekset for mediet for det og jo lavere fasehastighed af bølgen i mediet:

for rødt lys er faseudbredelseshastigheden i mediet maksimal, og brydningsgraden er minimum,
for violet lys er fasehastigheden af udbredelsen i mediet minimal, og brydningsgraden er maksimal.

Men i nogle stoffer (for eksempel i joddamp ) observeres en unormal spredningseffekt , hvor blå stråler brydes mindre end røde, og andre stråler absorberes af stoffet og undslipper observation. Strengt taget er unormal spredning udbredt, for eksempel observeres den i næsten alle gasser ved frekvenser nær absorptionslinjerne, men i joddamp er den ret praktisk til observation i det optiske område, hvor de absorberer lys meget stærkt.

Spredningen af lys gjorde det muligt for første gang ganske overbevisende at vise hvidt lyss sammensatte natur.

Hvidt lys nedbrydes til et spektrum som et resultat af at passere gennem et diffraktionsgitter eller reflektere fra det (dette er ikke relateret til fænomenet spredning, men forklares af diffraktionens natur). Diffraktions- og prismatiske spektre er noget forskellige: det prismatiske spektrum er komprimeret i den røde del og strakt i den violette og er arrangeret i faldende rækkefølge af bølgelængde: fra rød til violet; det normale (diffraktion) spektrum er ensartet i alle områder og er arrangeret i stigende rækkefølge af bølgelængder: fra violet til rødt.

I analogi med spredningen af lys kaldes lignende fænomener af afhængigheden af udbredelsen af bølger af enhver anden art på bølgelængden (eller frekvensen) også spredning. Af denne grund gælder for eksempel udtrykket spredningslov , anvendt som navnet på et kvantitativt forhold vedrørende frekvens og bølgetal , ikke kun for en elektromagnetisk bølge , men for enhver bølgeproces.

Dispersion forklarer det faktum, at regnbuen dukker op efter regnen (mere præcist, det faktum, at regnbuen er flerfarvet, ikke hvid).

Dispersion er årsagen til kromatiske aberrationer - en af afvigelserne i optiske systemer , herunder fotografiske og videolinser .

Augustin Cauchy foreslog en empirisk formel til at tilnærme afhængigheden af et mediums brydningsindeks på bølgelængden:

n=a+b/\lambda ^{2}+c/\lambda ^{4}

hvor er bølgelængden i vakuum; a , b , c er konstanter, hvis værdier for hvert materiale skal bestemmes i forsøget. I de fleste tilfælde kan du begrænse dig til de to første led i Cauchy-formlen. Efterfølgende blev andre mere præcise, men samtidig mere komplekse, tilnærmelsesformler foreslået. $\lambda$

Spredning af lys i naturen og kunsten

Rainbow , hvis farver skyldes spredning, er et af nøglebillederne for kultur og kunst.
Takket være spredningen af lys kan man observere farven "lysspil" på facetterne af en diamant og andre gennemsigtige facetterede genstande eller materialer.
Til en vis grad ses iriserende effekter ret ofte, når lys passerer gennem næsten enhver gennemsigtig genstand. I kunsten kan de særligt forstærkes og/eller fremhæves.
Nedbrydning af lys til et spektrum (på grund af spredning) under brydning i et prisme er et ret almindeligt emne i billedkunsten. For eksempel viser coveret på Pink Floyds album The Dark Side of the Moon lysets brydning i et prisme med nedbrydning til et spektrum.

Se også

Noter

↑ Egorov N. G. Lysspredning // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
↑ Great Russian Encyclopedia : [i 35 bind] / kap. udg. Yu. S. Osipov . - M . : Great Russian Encyclopedia, 2004-2017.

Litteratur

Yashtold-Govorko V.A. Fotografering og forarbejdning. Skydning, formler, udtryk, opskrifter. - Ed. 4., forkortelse. - M . : Kunst, 1977.

Links

Spredning af lys - artikel fra Great Soviet Encyclopedia .
K. I. Tarasov. Spektralinstrumenter .
Vysloukh V.A. Dispersion of light // Physical Encyclopedia : [i 5 bind] / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohm-effekt - Lange linjer. - S. 650-652. — 707 s. — 100.000 eksemplarer.

Ordbøger og encyklopædier	stor kinesisk Stor russer Brockhaus og Efron Lille Brockhaus og Efron Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 4150202-4