Väčšina faktických informácií o javoch a prírode, ktorá nás obklopuje, bola získaná človekom pomocou vnímania prostredníctvom orgánov vizuálneho vnímania, ktoré sú vytvárané svetlom. Fenomény svetla, ktoré sa študujú vo fyzike, sa zvažujú v časti Optika..
Svetlo je svojou podstatou elektromagnetickým javom, ktorý hovorí o súčasnom prejave vln (interferencia, difrakcia, disperzia) a kvantových vlastností (fotoelektrický efekt, luminiscencia)..
Zvážte dve dôležité vlnové vlastnosti svetla: difrakcia a disperzia.
Difrakcia svetla
Pojem svetelný lúč sa v geometrickej optike často používa. Tento jav sa považuje za úzky lúč svetla, ktorý sa šíri priamočiaro. Pre nás sa také šírenie svetla v homogénnom prostredí javí tak bežné, že je akceptované ako zrejmé. Dostatočne presvedčivým potvrdením tohto zákona môže byť vytvorenie tieňa, ktorý sa objaví za nepriehľadnou prekážkou stojacou v ceste svetlu. A svetlo je zase vyžarované bodovým zdrojom.
Fenoménmi, ktoré sa vyskytujú pri šírení svetla v médiu s výraznými nehomogenitami, sú difrakcia svetla.
Difrakcia svetla
Difrakcia je súbor javov, ktoré sú zapríčinené obalením prekážok, ktoré sa stretávajú v ich ceste (v širšom zmysle: akákoľvek odchýlka od zákonov geometrickej optiky počas šírenia vĺn a ich zavádzanie do častí geometrického tieňa)..Difrakcia sa jasne prejavuje v prípade, keď sú parametre nehomogenity (mriežkové rezy) úmerné dlhej vlnovej dĺžke. Ak sú rozmery príliš veľké, pozoruje sa to iba vo významných vzdialenostiach od nehomogenity.
Pri zakrytí nehomogenít sa svetelný lúč rozloží na spektrum. Rozkladné spektrum získané s týmto javom sa nazýva difrakčné spektrum. Difrakčné spektrum sa tiež nazýva mriežka.
Ľahká disperzia
Rôzne absolútne indexy lomu média zodpovedajú rôznym rýchlostiam šírenia vĺn. Z Newtonovho výskumu vyplýva, že absolútny index lomu sa zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou svetla. V priebehu času vedci preukázali skutočnosť, že pri posudzovaní svetla ako vlny musí byť každá farba spojená s vlnovou dĺžkou. Je dôležité, aby sa tieto vlnové dĺžky priebežne menili a reagovali na rôzne odtiene každej farby.
Ak je tenký lúč slnečného svetla nasmerovaný na sklenený hranol, potom je možné po lome pozorovať rozklad bieleho svetla (biele svetlo je kombináciou elektromagnetických vĺn s rôznymi vlnovými dĺžkami) na viacfarebné spektrum: sedem základných farieb - červená, oranžová, žltá, zelená, modrá, Modré a fialové farby. Všetky tieto farby hladko zapadajú do seba. Červené lúče sa líšia v menšej miere od pôvodného smeru a fialové lúče vo väčšej miere.
Ľahká disperzia
To môže vysvetliť výskyt sfarbenia objektov rôznymi farbami, pretože biele svetlo je kombináciou rôznych farieb. Napríklad farba listov rastlín, najmä zelená farba, je spôsobená skutočnosťou, že absorpcia všetkých farieb okrem zelenej farby sa vyskytuje na povrchu listov. To je to, čo vidíme.Disperzia je jav, ktorý charakterizuje závislosť lomu látky od vlnovej dĺžky. Ak hovoríme o svetelných vlnách, disperzia sa nazýva disperzia fenoménu závislosti rýchlosti svetla (ako aj indexu lomu svetla látkou) od dĺžky (frekvencie) svetelného lúča. V dôsledku rozptylu sa biele svetlo rozpadá do spektra, keď prechádza cez sklenený hranol. Preto sa podobné spektrum nazýva disperzívne. Na výstupe z hranolu dostaneme rozšírený svetelný pás s farbou, ktorá sa plynulo (plynulo mení). Rozptylové spektrum sa tiež nazýva prizmatické.
Difrakčné a disperzné spektrá
Skúmali sme fenomény difrakcie a disperzie, ako aj ich dôsledky - získanie difrakčných a disperzných spektier. Teraz venujte osobitnú pozornosť ich rozdielom.
Metódy získavania spektier:
- Difrakčné spektrum: často sa získava pomocou tzv. Difrakčnej mriežky. Skladá sa z priehľadných a nepriehľadných pásov (alebo reflexných a nereflexných). Tieto pásma sa striedajú s obdobím, ktorého hodnota závisí od vlnovej dĺžky. Keď zasiahne mriežku, svetlo sa rozdelí na lúče, pri ktorých sa pozoruje difrakčný jav a rozklad svetla na spektrum..
- Disperzné spektrum: na rozdiel od difrakčného spektra, získané ako výsledok prieniku svetelnej vlny látkou (hranol). V dôsledku priechodu sa monochromatické vlny podrobia lomu a uhol lomu sa bude líšiť..
Rozloženie a povaha farieb v spektrách:
- Difrakčné spektrum: od prvého do posledného v spektre sú farby rovnomerne rozložené. A objavujú sa od fialovej po červenú, a to vzostupne.
- Disperzné spektrum: v červenej časti spektra je skomprimované a vo fialovej časti je roztiahnuté. Farby sa pohybujú od červenej po fialovú, to znamená v klesajúcom poradí, na rozdiel od zvyšovania difrakčného spektra.
Záverečné informácie
Zvažované charakteristiky teda ukazujú, že difrakčný obrazec významne závisí od vlnovej dĺžky svetla, ktorá obklopuje prekážku. Preto, ak svetlo nie je monochromatické (napríklad biele svetlo, ktoré zvažujeme), potom sa maximá difrakčnej intenzity pre rôzne vlnové dĺžky jednoducho odkláňajú a vytvárajú difrakčné spektrá. Majú významnú výhodu oproti spektrom, ktoré vznikajú v dôsledku rozptylu lúčov prechádzajúcich hranolom. Vzájomné usporiadanie farieb pre nich nezávisí od vlastností materiálov, z ktorých sa vyrábajú mriežky a štrbiny mriežky, ale je jedinečne určená iba vlnovými dĺžkami a geometriou zariadenia (napríklad hranoly) a dá sa vypočítať iba z geometrických hľadísk.
