СВЕТЛИНА ДИСПЕРСИЯ

Ангажиране с подобряването на телескопи. Нютон обръща внимание на факта, че изображението, дадено от лещата, е цветно по краищата.Той се интересува от това и е първият, който "изследва разнообразието от светлинни лъчи и произтичащите от тях цветови характеристики, които никой дори не е подозирал преди" (думи от надписа върху надгробния камък на Нютон). Преливащият се цвят на изображението, дадено от лещата, се наблюдава, разбира се, преди нея. Също така е наблюдавано, че преливащи се ръбове имат обекти, гледани през призма. Сноп от светлинни лъчи, преминаващ през призма, е оцветен по краищата.

Основният експеримент на Нютон беше гениално прост. Нютон се досети да изпрати светлинен лъч с малко напречно сечение към призма. Слънчев лъч навлизаше в затъмнената стая през малка дупка на капака. Падайки върху стъклена призма, тя се пречупваше и даваше на отсрещната стена продълговато изображение с преливащо редуване на цветовете. На фигурата е показано стилизирано изображение на опита на Нютон. Следвайки вековна традиция, според която дъгата се смяташе за съставена от седем основни цвята. Нютон също идентифицира седем цвята: лилаво, синьо, циан, зелено, жълто, оранжево и червено. Нютон нарича самата дъгова ивица спектър.

Затваряне на дупката с червено стъкло. Нютон наблюдава само червено петно на стената, покривайки го със синьо стъкло, той наблюдава синьо петно и т.н. От това следва, че не призмата е оцветила бялата светлина, както се предполагаше по-рано. Призмата не променя светлината, а само я разлага на съставните части.

На фигурата: Схематична диаграма на разлагането на бяла светлина с помощта на призма. Различните цветове отговарят на различни дължини на вълната. Няма специфична дължина на вълната за бялата светлина.

Схема на разлагане на бяла светлина с помощта на призма.Различните цветове отговарят на различни дължини на вълната. Няма конкретна дължина на вълната за бялата светлина.

Бялата светлина има сложна структура. От него е възможно да се различат лъчи с различни цветове и само съвместното им действие ни създава впечатлението за бял цвят. Наистина, ако с помощта на втора призма, завъртяна на 180 ° спрямо първата, се съберат всички лъчи на спектъра, тогава отново ще се получи бяла светлина. Ако отделим някоя част от спектъра, например зелено, и принудим светлината да премине през друга призма, вече няма да получим допълнителна промяна в цвета.

На снимката: Разлагане и синтез на бяла светлина с помощта на призми.

Друг важен извод, до който стига Нютон, е формулиран от него в неговия трактат по "Оптика" по следния начин: "Светлинните лъчи, които се различават по цвят, се различават по степента на пречупване" (за тях стъклото има различни показатели на пречупване). Виолетовите лъчи са най-силно пречупени, червените лъчи са по-малко от останалите. Нютон нарича зависимостта на индекса на пречупване на светлината от нейната цветова дисперсия.

Коефициентът на пречупване зависи от скоростта на светлината u в веществото. Абсолютен индекс на пречупване

Червеният лъч се пречупва по-малко поради факта, че червената светлина има най-висока скорост в материята, а виолетовият лъч е по-голям, тъй като скоростта на виолетовата светлина е най-ниска. Ето защо призмата разлага светлината. Във вакуум скоростите на светлината от различни цветове са еднакви. Ако не беше така, тогава, например, спътникът на Юпитер Йо, който Рьомер наблюдаваше, би изглеждал червен в момента на излизане от сянката. Но това не се наблюдава.

Впоследствие беше изяснена зависимостта на цвета от физическите характеристики на светлинната вълна: честотата на трептенията или дължината на вълната. Следователно е възможно да се даде по-дълбоко определениевариация от това, което Нютон измисли. Дисперсията е зависимостта на индекса на пречупване на светлината от честотата на трептене (или дължината на вълната).

Като се знае, че бялата светлина има сложна структура, може да се обясни удивителното разнообразие от цветове в природата. Ако обект, като например лист хартия, отразява всички лъчи от различни цветове, падащи върху него, тогава той ще изглежда бял. Покривайки хартията със слой червена боя, ние не създаваме светлина от нов цвят, а запазваме част от съществуващата върху листа. Сега ще се отразяват само червени лъчи, докато останалите ще бъдат погълнати от слой боя. Тревата и листата на дърветата ни изглеждат зелени, защото всички слънчеви лъчи, които падат върху тях, отразяват само зелените, а останалите поглъщат. Ако погледнете тревата през червено стъкло, което пропуска само червени лъчи, тя ще изглежда почти черна.

Феноменът на дисперсията, открит от Нютон, е първата стъпка към разбирането на природата на цвета. Дълбочината на разбиране на дисперсията дойде, след като беше изяснена зависимостта на цвета от честотата (или дължината) на светлинната вълна.