Većinu činjeničnih podataka o pojavama i prirodi koja nas okružuje čovjek je dobio pomoću percepcije pomoću organa vidne percepcije koji stvaraju svjetlost. Pojavi svjetla koji se proučavaju u fizici razmatraju se u odjeljku Optika..
Po svojoj prirodi svjetlost je elektromagnetski fenomen, a to ukazuje na istodobnu manifestaciju i valnih (interferencija, difrakcija, disperzija) i kvantnih svojstava (fotoelektrični učinak, luminiscencija).
Razmotrite dva važna valna svojstva svjetla: difrakciju i disperziju.
Difrakcija svjetlosti
Koncept zrake svjetlosti široko se koristi u geometrijskoj optici. Takav se fenomen smatra uskim snopom svjetlosti koji se širi pravocrtno. Za nas se takvo širenje svjetlosti u homogenom mediju čini toliko običnim da je prihvaćeno kao očito. Dovoljno uvjerljiva potvrda ovog zakona može biti stvaranje sjene koja se pojavljuje iza neprozirne prepreke koja stoji na putu svjetlosti. A svjetlost zauzvrat emitira točkasti izvor.
Pojavi koje se javljaju tijekom širenja svjetlosti u mediju s izraženim nehomogenostima su difrakcija svjetlosti.
Difrakcija svjetlosti
Dakle, difrakcija je skup pojava koje nastaju omotavanjem svjetlosnih zraka prepreka koje se susreću na njihovom putu (u širokom smislu: svako odstupanje od zakona geometrijske optike tijekom širenja valova i njihovo ubacivanje u dijelove geometrijske sjene).Difrakcija se jasno očituje u slučaju kada su parametri nehomogenosti (rešetkasti rezovi) proporcionalni dugoj valnoj duljini. Ako su dimenzije prevelike, tada se to promatra samo na značajnim udaljenostima od nehomogenosti.
Prilikom omotavanja nehomogenosti, svjetlosni snop se raspada na spektar. Spektar raspadanja dobiven ovom pojavom naziva se difrakcijski spektar. Difrakcijski spektar također se naziva rešetka.
Raspršivanje svjetla
Različiti indeksi apsolutne lomljivosti medija odgovaraju različitim brzinama širenja vala. Iz Newtonovog istraživanja proizlazi da se apsolutni indeks loma povećava sa povećanjem frekvencije svjetlosti. S vremenom su znanstvenici utvrdili činjenicu da kada razmatraju svjetlost kao val, svaka boja mora biti povezana s valnom duljinom. Važno je da se te valne duljine neprekidno mijenjaju, reagirajući na različite nijanse svake boje.
Ako se tanka zraka sunčeve svjetlosti usmjeri prema staklenoj prizmi, tada se nakon refrakcije može promatrati raspadanje bijele svjetlosti (bijela svjetlost je kombinacija elektromagnetskih valova različite valne duljine) u raznobojni spektar: sedam primarnih boja - crvena, narančasta, žuta, zelena, plava, Plava i ljubičasta boja. Sve se te boje neprimjetno miješaju jedna s drugom. Crvene zrake odstupaju u manjoj mjeri od početnog smjera, a ljubičaste zrake u većoj mjeri.
Raspršivanje svjetla
To može objasniti pojavu obojenja predmeta različitim bojama, budući da je bijela svjetlost kombinacija različitih boja. Na primjer, boja lišća biljaka, posebice zelena boja, nastaje zbog činjenice da se apsorpcija svih boja osim zelene boje događa na površini lišća. To je ono što vidimo.Dakle, disperzija je fenomen koji karakterizira ovisnost loma tvari o valnoj duljini. Ako govorimo o svjetlosnim valovima, tada se disperzija naziva disperzija fenomena ovisnosti brzine svjetlosti (kao i indeksa loma svjetlosti tvari) o duljini (frekvenciji) zrake svjetlosti. Zbog disperzije bijela svjetlost se razgrađuje u spektru dok prolazi kroz staklenu prizmu. Zato se na sličan način rezultirajući spektar naziva disperzivni. Na izlazu iz prizme dobivamo proširenu svjetlosnu traku s bojom koja se neprekidno (glatko) mijenja. Disperzijski spektar naziva se i prizmatičan.
Difrakcijski i disperzni spektri
Ispitali smo pojave difrakcije i disperzije, kao i njihove posljedice - dobivanje difrakcijskih i disperzijskih spektra. Sada obratite posebnu pozornost na njihove razlike.
Metode dobivanja spektra:
- Difrakcijski spektar: često dobiven upotrebom takozvane difrakcijske rešetke. Sastoji se od prozirnih i neprozirnih traka (ili reflektivnih i ne refleksnih). Ti se pojasevi izmjenjuju s razdobljem čija vrijednost ovisi o valnoj duljini. Kad pogodi rešetku, svjetlost se dijeli na zrake za koje se opaža fenomen difrakcije i raspadanje svjetlosti u spektru..
- Disperzijski spektar: za razliku od difrakcijskog spektra, dobivenog kao rezultat prodora svjetlosnog vala kroz tvar (prizmu). Kao rezultat prolaska, monokromatski valovi prolaze refrakciju, a kut loma će biti različit.
Raspodjela i priroda boja u spektrima:
- Difrakcijski spektar: od prvog do posljednjeg u spektru, boje su ravnomjerno raspoređene. I pojavljuju se od ljubičaste do crvene boje, naime uzlaznim redoslijedom.
- Raspon disperzije: u crvenom dijelu spektra je komprimiran, a u ljubičastom dijelu se proteže. Boje se kreću od crvene do ljubičaste, to jest opadajućim redoslijedom, za razliku od difrakcijskog spektra.
Konačne informacije
Dakle, razmatrane karakteristike pokazuju da difrakcijski uzorak značajno ovisi o valnoj duljini svjetlosti koja okružuje prepreku. Stoga, ako je svjetlost nemonohromatska (na primjer, bijela svjetlost koju razmatramo), tada se maksimumi intenziteta difrakcije za različite valne duljine jednostavno razilaze i oni tvore difrakcijski spektar. Imaju značajnu prednost u odnosu na spektre koji nastaju usljed disperzije zraka koje prolaze kroz prizmu. Međusobni raspored boja za njih ne ovisi o svojstvima materijala od kojih su izrađeni zasloni i prorez rešetke, već se jedinstveno određuje samo valnim duljinama i geometrijom uređaja (na primjer, prizmama) i može se izračunati isključivo iz geometrijskih razmatranja.
