Človek je večino dejanskih informacij o pojavih in naravi, ki nas obdaja, pridobil s pomočjo zaznavanja s pomočjo organov vidnega zaznavanja, ki jih ustvari svetloba. Pojavi svetlobe, ki jih preučujemo v fiziki, so obravnavani v poglavju Optika..
Svetloba je po svoji naravi elektromagnetni pojav, kar kaže na hkratno manifestacijo tako valov (interferenca, difrakcija, disperzija) kot kvantnih lastnosti (fotoelektrični učinek, luminiscenca).
Razmislimo o dveh pomembnih lastnostih svetlobe: difrakciji in disperziji.
Difrakcija svetlobe
Koncept svetlobnega žarka se široko uporablja v geometrijski optiki. Tak pojav se šteje za ozek svetlobni žarek, ki se razmnožuje pravokotno. Za nas se takšno širjenje svetlobe v homogenem mediju zdi tako običajno, da je sprejeto kot očitno. Dovolj prepričljiva potrditev tega zakona je lahko oblikovanje sence, ki se pojavi za nepregledno oviro, ki stoji na poti svetlobe. In svetlobo po vrsti oddaja točkovni vir.
Pojavi, ki se pojavijo med širjenjem svetlobe v mediju z izrazitimi nehomogenostmi, so difrakcija svetlobe.
Difrakcija svetlobe
Torej, difrakcija je skupek pojavov, ki jih povzročajo oviranje s svetlobnimi žarki ovir, ki se srečujejo na njihovi poti (v širšem pomenu: vsako odstopanje od zakonov geometrijske optike med širjenjem valov in njihovo pridobivanje v dele geometrijske sence).Difrakcija se jasno kaže v primeru, ko so parametri nehomogenosti (rešetkasti rezi) sorazmerni z dolgo valovno dolžino. Če so dimenzije prevelike, jih opazimo le na pomembnih razdaljah od nehomogenosti.
Pri zavijanju nehomogenosti se svetlobni žarek razkroji v spekter. Spekter razkroja, pridobljen s tem pojavom, se imenuje difrakcijski spekter. Difrakcijski spekter imenujemo tudi rešetka.
Razpršitev svetlobe
Različni absolutni indeksi lomljivosti medija ustrezajo različnim hitrostim širjenja valov. Iz Newtonovih raziskav izhaja, da se absolutni indeks loma povečuje z naraščajočo frekvenco svetlobe. Znanstveniki so sčasoma ugotovili dejstvo, da mora biti pri barvi svetlobe vsaka barva povezana z valovno dolžino. Pomembno je, da se te valovne dolžine neprestano spreminjajo in se odzivajo na različne odtenke vsake barve.
Če je tanek žarek sončne svetlobe usmerjen v stekleno prizmo, potem je po lomljenju mogoče opaziti razkroj bele svetlobe (bela svetloba je kombinacija elektromagnetnih valov z različnimi valovnimi dolžinami) v večbarven spekter: sedem osnovnih barv - rdeča, oranžna, rumena, zelena, modra, Modre in vijolične barve. Vse te barve se neopazno zlijejo med seboj. Rdeči žarki v manjši meri odstopajo od začetne smeri, vijolični pa v večji meri.
Razpršitev svetlobe
To lahko pojasni pojav obarvanih predmetov z različnimi barvami, saj je bela svetloba kombinacija različnih barv. Na primer, barva listov rastlin, zlasti zelena barva, je posledica dejstva, da se absorpcija vseh barv razen zelene barve pojavi na površini listov. To je tisto, kar vidimo.Torej, disperzija je pojav, ki označuje odvisnost loma snovi od valovne dolžine. Če govorimo o svetlobnih valovih, potem disperzijo imenujemo disperzija pojava odvisnosti hitrosti svetlobe (pa tudi indeksa loma svetlobe snovjo) od dolžine (frekvence) svetlobnega žarka. Zaradi razpršenosti se bela svetloba razgradi v spektru, ko prehaja skozi stekleno prizmo. Zato se na podoben način dobljeni spekter imenuje disperziven. Na izhodu prizme dobimo razširjen svetlobni trak z barvo, ki se neprestano (gladko) spreminja. Disperzijski spekter se imenuje tudi prizmatičen.
Difrakcijski in disperzijski spektri
Preučili smo pojave difrakcije in disperzije ter njihove posledice - pridobivanje difrakcijskih in disperzijskih spektrov. Zdaj bodite posebno pozorni na njihove razlike.
Metode za pridobivanje spektra:
- Difrakcijski spekter: pogosto dobljen z uporabo tako imenovane difrakcijske rešetke. Sestavljen je iz prozornih in neprozornih pasov (ali odsevnih in ne odsevnih). Ti pasovi se izmenjujejo z obdobjem, katerega vrednost je odvisna od valovne dolžine. Ko zadene rešetko, se svetloba razdeli na snope, za katere opazimo pojav difrakcije in razkroj svetlobe v spekter..
- Disperzijski spekter: za razliko od difrakcijskega spektra, dobljenega kot posledica prodiranja svetlobnega vala skozi snov (prizma). Kot rezultat prehoda monokromatski valovi podvržejo refrakcijo in kot loma.
Porazdelitev in narava barv v spektrih:
- Difrakcijski spekter: od prvega do zadnjega v spektru so barve enakomerno razporejene. In se pojavljajo od vijolične do rdeče, in sicer v naraščajočem vrstnem redu.
- Disperzijski spekter: v rdečem delu spektra je stisnjen, v vijoličnem delu pa raztegnjen. Barve segajo od rdeče do vijolične, torej v padajočem zaporedju, v nasprotju s povečanjem v difrakcijskem spektru.
Končne informacije
Torej, obravnavane značilnosti kažejo, da je difrakcijski vzorec bistveno odvisen od valovne dolžine svetlobe, ki obdaja oviro. Če je torej svetloba nemonohromatska (na primer bela svetloba, ki jo razmislimo), potem maksimi difrakcijske intenzitete za različne valovne dolžine preprosto odstopajo in tvorijo difrakcijske spektre. Imajo pomembno prednost pred spektri, ki nastanejo zaradi razpršitve žarkov, ki prehajajo skozi prizmo. Medsebojna razporeditev barv zanje ni odvisna od lastnosti materialov, iz katerih so izdelani zasloni in reže rešetke, temveč je edinstveno določena le z valovnimi dolžinami in geometrijo naprave (na primer prizme) in jo je mogoče izračunati izključno iz geometrijskih vidikov.
