घटना की प्रकाश स्थितियों का फैलाव। प्रकाश फैलाव

(या प्रकाश की तरंग दैर्ध्य) (आवृत्ति फैलाव), या, वही बात, तरंग दैर्ध्य (या आवृत्ति) पर पदार्थ में प्रकाश की चरण गति की निर्भरता। प्रयोगात्मक रूप से न्यूटन द्वारा 1672 के आसपास खोजा गया, हालाँकि सैद्धांतिक रूप से इसे बहुत बाद में अच्छी तरह समझाया गया।

• स्थानिक फैलाव तरंग वेक्टर पर एक माध्यम के ढांकता हुआ स्थिरांक टेंसर की निर्भरता है। यह निर्भरता कई घटनाओं का कारण बनती है जिन्हें स्थानिक ध्रुवीकरण प्रभाव कहा जाता है।

सबसे ज्यादा उदाहरणात्मक उदाहरणफैलाव - प्रिज्म से गुजरने पर सफेद प्रकाश का अपघटन (न्यूटन का प्रयोग)। फैलाव घटना का सार एक पारदर्शी पदार्थ में विभिन्न तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश किरणों के प्रसार की असमान गति है - एक ऑप्टिकल माध्यम (जबकि निर्वात में प्रकाश की गति हमेशा समान होती है, तरंग दैर्ध्य और इसलिए रंग की परवाह किए बिना)। आमतौर पर, तरंग की आवृत्ति जितनी अधिक होती है, माध्यम का अपवर्तनांक उतना ही अधिक होता है और उसमें प्रकाश की गति कम होती है:

• लाल अधिकतम गतिमाध्यम में और अपवर्तन की न्यूनतम डिग्री,
• पर बैंगनीकिसी माध्यम में प्रकाश की न्यूनतम गति और अपवर्तन की अधिकतम डिग्री।

हालाँकि, कुछ पदार्थों (उदाहरण के लिए, आयोडीन वाष्प) में, एक असामान्य फैलाव प्रभाव देखा जाता है, जिसमें नीली किरणें लाल किरणों की तुलना में कम अपवर्तित होती हैं, जबकि अन्य किरणें पदार्थ द्वारा अवशोषित हो जाती हैं और अवलोकन से बच जाती हैं। अधिक सख्ती से कहें तो, विसंगतिपूर्ण फैलाव व्यापक है, उदाहरण के लिए, यह अवशोषण रेखाओं के निकट आवृत्तियों पर लगभग सभी गैसों में देखा जाता है, लेकिन आयोडीन वाष्प में यह ऑप्टिकल रेंज में अवलोकन के लिए काफी सुविधाजनक है, जहां वे प्रकाश को बहुत दृढ़ता से अवशोषित करते हैं।

प्रकाश फैलाव ने पहली बार श्वेत प्रकाश की समग्र प्रकृति को काफी ठोस रूप से प्रदर्शित करना संभव बना दिया।

• विवर्तन झंझरी से गुजरने या उससे परावर्तन के परिणामस्वरूप सफेद प्रकाश एक स्पेक्ट्रम में विघटित हो जाता है (यह फैलाव की घटना से संबंधित नहीं है, लेकिन विवर्तन की प्रकृति द्वारा समझाया गया है)। विवर्तन और प्रिज्मीय स्पेक्ट्रा कुछ अलग हैं: प्रिज्मीय स्पेक्ट्रम लाल भाग में संकुचित होता है और बैंगनी रंग में फैला होता है और तरंग दैर्ध्य के अवरोही क्रम में व्यवस्थित होता है: लाल से बैंगनी तक; सामान्य (विवर्तन) स्पेक्ट्रम सभी क्षेत्रों में एक समान होता है और बढ़ती तरंग दैर्ध्य के क्रम में व्यवस्थित होता है: बैंगनी से लाल तक।

प्रकाश के फैलाव के अनुरूप, तरंग दैर्ध्य (या आवृत्ति) पर किसी अन्य प्रकृति की तरंगों के प्रसार की निर्भरता की समान घटना को फैलाव भी कहा जाता है। इस कारण से, उदाहरण के लिए, फैलाव कानून शब्द, जिसका उपयोग आवृत्ति और तरंग संख्या से संबंधित मात्रात्मक संबंध के नाम के रूप में किया जाता है, न केवल विद्युत चुम्बकीय तरंग पर, बल्कि किसी भी तरंग प्रक्रिया पर लागू होता है।

फैलाव इस तथ्य की व्याख्या करता है कि इंद्रधनुष बारिश के बाद दिखाई देता है (अधिक सटीक रूप से, तथ्य यह है कि इंद्रधनुष बहुरंगी होता है और सफेद नहीं)।

फैलाव रंगीन विपथन का कारण है - फोटोग्राफिक और वीडियो लेंस सहित ऑप्टिकल सिस्टम के विपथन में से एक।

कॉची ने तरंग दैर्ध्य पर किसी माध्यम के अपवर्तनांक की निर्भरता को व्यक्त करने वाला एक सूत्र प्रस्तुत किया:

…,

प्रकृति एवं कला में प्रकाश का प्रकीर्णन

फैलाव के कारण इसका अवलोकन किया जा सकता है विभिन्न रंग.

• इंद्रधनुष, जिसके रंग बिखराव के कारण होते हैं, संस्कृति और कला की प्रमुख छवियों में से एक है।
• प्रकाश फैलाव के लिए धन्यवाद, हीरे और अन्य पारदर्शी पहलू वाली वस्तुओं या सामग्रियों के पहलुओं पर रंगीन "प्रकाश का खेल" देखना संभव है।
• किसी न किसी हद तक, इंद्रधनुष प्रभाव अक्सर तब पाए जाते हैं जब प्रकाश लगभग किसी भी पारदर्शी वस्तु से होकर गुजरता है। कला में उन्हें विशेष रूप से गहन और बल दिया जा सकता है।
• प्रिज्म में अपवर्तित होने पर प्रकाश का स्पेक्ट्रम में अपघटन (फैलाव के कारण) काफी सामान्य विषय है ललित कला. उदाहरण के लिए, पिंक फ़्लॉइड के एल्बम डार्क साइड ऑफ़ द मून का कवर एक प्रिज्म में प्रकाश के अपवर्तन को एक स्पेक्ट्रम में अपघटन के साथ दर्शाता है।

यह भी देखें

साहित्य

• यशटोल्ड-गोवोरको वी. ए.फोटोग्राफी और प्रसंस्करण. फोटोग्राफी, सूत्र, शर्तें, व्यंजन विधि। - एड. चौथा, संक्षेप। - एम.: कला, 1977।

लिंक

विकिमीडिया फाउंडेशन.

2010.

देखें अन्य शब्दकोशों में "प्रकाश फैलाव" क्या है: वीए में अपवर्तक सूचकांक एन की प्रकाश की आवृत्ति एन (तरंग दैर्ध्य एल) पर निर्भरता या उनकी आवृत्ति पर प्रकाश तरंगों की चरण गति की निर्भरता। परिणाम डी. एस. प्रिज्म से गुजरने पर सफेद प्रकाश की किरण के स्पेक्ट्रम में अपघटन (स्पेक्ट्रा देखें... ...

भौतिक विश्वकोशप्रकाश फैलाव - प्रकाश कंपन की आवृत्ति पर प्रकाश प्रसार की गति की निर्भरता के कारण होने वाली घटना। [अनुशंसित शर्तों का संग्रह. अंक 79. भौतिक प्रकाशिकी। यूएसएसआर की विज्ञान अकादमी। वैज्ञानिक एवं तकनीकी शब्दावली समिति। 1970] विषय……

भौतिक विश्वकोश- स्वीसोस स्काएडा स्टेटसस टी स्रिटिस रेडियोइलेक्ट्रॉनिका एटिटिकमेनिस: अंग्रेजी। प्रकाश का फैलाव वोक. लिक्टडिस्परेशन, एफ; ज़ेर्टेइलुंग डेस लिचटेस, एफ रस। प्रकाश फैलाव, एफ प्रैंक। फैलाव डे ला लुमिएरे, एफ… Radioelektronikos टर्मिनस žodynas

भौतिक विश्वकोश- šviesos dispersija statusas T sritis fizika atitikmenys: अंग्रेजी। प्रकाश का फैलाव वोक. लिक्टडिस्परेशन, एफ; ज़ेरलेगंग डेस लिचटेस, एफ रस। प्रकाश फैलाव, एफ प्रैंक। फैलाव डे ला ल्यूमियर, एफ ... फ़िज़िको टर्मिनस लॉडिनास

प्रकाश की आवृत्ति ν (तरंग दैर्ध्य λ) पर किसी पदार्थ के अपवर्तक सूचकांक n की निर्भरता या आवृत्ति पर प्रकाश तरंगों की चरण गति (चरण गति देखें) की निर्भरता। परिणाम डी. एस. गुजरते समय सफेद प्रकाश की किरण के स्पेक्ट्रम में अपघटन... ... महान सोवियत विश्वकोश

प्रकाश v की आवृत्ति पर va में अपवर्तनांक n की निर्भरता। क्षेत्र में प्रकाश की आवृत्तियाँ, जिसके लिए v पारदर्शी है, v सामान्य d.s बढ़ने के साथ n बढ़ती है। क्षेत्र में क्षेत्र में प्रकाश के तीव्र अवशोषण के बैंड के अनुरूप आवृत्तियाँ, n के साथ घटती हैं... ... बिग इनसाइक्लोपीडिक पॉलिटेक्निक डिक्शनरी

किसी पदार्थ के निरपेक्ष अपवर्तनांक की प्रकाश की तरंगदैर्घ्य पर निर्भरता... खगोलीय शब्दकोश

आप इस लेख में क्या सुधार करना चाहेंगे?: चित्र जोड़ें। फ़ुटनोट के रूप में आधिकारिक स्रोतों के लिंक ढूंढें और व्यवस्थित करें जो लिखे जाने की पुष्टि करते हैं। एक टेम्प्लेट कार्ड नीचे रखें जो है...विकिपीडिया

किसी माध्यम में हार्मोनिक तरंगों के चरण वेग की उनके दोलनों की आवृत्ति पर निर्भरता। किसी भी प्रकृति की तरंगों के लिए तरंग फैलाव देखा जाता है। तरंग फैलाव की उपस्थिति किसी माध्यम में प्रसारित होने पर सिग्नल आकार (उदाहरण के लिए, एक ध्वनि पल्स) के विरूपण की ओर ले जाती है... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

त्रिकोणीय प्रिज्म से गुजरने वाली प्रकाश की किरण प्रिज्म के अपवर्तन कोण के विपरीत सतह की ओर विक्षेपित हो जाती है। हालाँकि, यदि यह सफेद प्रकाश की किरण है, तो प्रिज्म से गुजरने के बाद, यह न केवल विक्षेपित हो जाएगी, बल्कि रंगीन किरणों में भी विघटित हो जाएगी। इस घटना को प्रकाश प्रकीर्णन कहते हैं। उल्लेखनीय प्रयोगों की एक श्रृंखला में इसका पहली बार अध्ययन किया गया।

न्यूटन के प्रयोगों में प्रकाश स्रोत सूर्य की किरणों से प्रकाशित खिड़की के शटर में स्थित एक छोटा गोल छेद था। जब छेद के सामने प्रिज्म लगाया गया तो दीवार पर गोल धब्बे की जगह एक रंगीन पट्टी दिखाई दी, जिसे न्यूटन ने स्पेक्ट्रम कहा। इस तरह के स्पेक्ट्रम में सात मुख्य रंग होते हैं: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, नीला और बैंगनी, जो धीरे-धीरे एक दूसरे में बदल गए। उनमें से प्रत्येक स्पेक्ट्रम में एक अलग आकार का स्थान घेरता है। बैंगनी पट्टी की लंबाई सबसे अधिक होती है, लाल पट्टी सबसे छोटी होती है।

अगले प्रयोग में यह तथ्य शामिल था कि एक प्रिज्म का उपयोग करके प्राप्त रंगीन किरणों की एक विस्तृत किरण से, एक निश्चित रंग की संकीर्ण किरणों को एक छोटे छेद वाली स्क्रीन द्वारा अलग किया गया और दूसरे प्रिज्म की ओर निर्देशित किया गया।

प्रिज्म, उन्हें विक्षेपित करते हुए, इन किरणों का रंग नहीं बदलता है। ऐसी किरणों को सरल या मोनोक्रोमैटिक (एक रंग) कहा जाता है।

अनुभव से पता चलता है कि लाल किरणें बैंगनी किरणों की तुलना में कम विक्षेपण का अनुभव करती हैं, अर्थात। एक प्रिज्म द्वारा भिन्न-भिन्न रंगों की किरणें भिन्न-भिन्न प्रकार से अपवर्तित होती हैं।

प्रिज्म से निकलने वाली किरणों की किरणों को इकट्ठा करके, न्यूटन को एक रंगीन पट्टी के बजाय एक सफेद स्क्रीन पर एक छेद की सफेद छवि प्राप्त हुई।

अपने सभी प्रयोगों से न्यूटन ने निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले:

• श्वेत प्रकाश अपनी प्रकृति से एक जटिल प्रकाश है जिसमें रंगीन किरणें होती हैं;
• विभिन्न रंगों की प्रकाश किरणों के लिए, पदार्थ के अपवर्तनांक भी भिन्न-भिन्न होते हैं; इसके परिणामस्वरूप, जब श्वेत प्रकाश की किरण को प्रिज्म द्वारा विक्षेपित किया जाता है, तो यह एक स्पेक्ट्रम में विघटित हो जाता है;
• यदि आप स्पेक्ट्रम की रंगीन किरणों को मिला दें तो आपको फिर से सफेद रोशनी मिलेगी।

इस प्रकार, प्रकाश फैलाव एक ऐसी घटना है जो तरंग दैर्ध्य (या आवृत्ति) पर पदार्थ की निर्भरता के कारण होती है।

प्रकाश का फैलाव न केवल तब देखा जाता है जब प्रकाश किसी प्रिज्म से होकर गुजरता है, बल्कि प्रकाश के अपवर्तन के विभिन्न अन्य मामलों में भी देखा जाता है। इस प्रकार, विशेष रूप से, पानी की बूंदों में सूर्य के प्रकाश का अपवर्तन इसके बहु-रंगीन किरणों में अपघटन के साथ होता है, जो इंद्रधनुष के निर्माण की व्याख्या करता है।

एक स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, न्यूटन ने शटर में बने एक गोल छेद के माध्यम से एक प्रिज्म पर सूरज की रोशनी की एक काफी चौड़ी बेलनाकार किरण को निर्देशित किया।

इस तरह से प्राप्त स्पेक्ट्रम एक गोल छेद की बहुरंगी छवियों की एक श्रृंखला है, जो आंशिक रूप से एक दूसरे को ओवरलैप करती है। एक स्वच्छ स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, प्रकाश के फैलाव जैसी घटना का अध्ययन करते समय, न्यूटन ने एक गोल छेद का नहीं, बल्कि प्रिज्म के अपवर्तक किनारे के समानांतर एक संकीर्ण भट्ठा का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा। लेंस का उपयोग करके स्क्रीन पर स्लिट की स्पष्ट छवि प्राप्त की जाती है, जिसके बाद लेंस के पीछे एक प्रिज्म स्थापित किया जाता है, जो एक स्पेक्ट्रम उत्पन्न करता है।

सबसे शुद्ध और चमकदार स्पेक्ट्रा विशेष उपकरणों - स्पेक्ट्रोस्कोप और स्पेक्ट्रोग्राफ का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।

प्रकाश अवशोषण एक ऐसी घटना है जिसमें पदार्थ से गुजरने पर प्रकाश तरंग की ऊर्जा कम हो जाती है। यह प्रकाश तरंग की ऊर्जा को द्वितीयक विकिरण की ऊर्जा में परिवर्तित करने के कारण होता है, या दूसरे शब्दों में, एक पदार्थ जिसकी वर्णक्रमीय संरचना और प्रसार की अन्य दिशाएँ भिन्न होती हैं।

प्रकाश के अवशोषण से किसी पदार्थ का गर्म होना, अणुओं या परमाणुओं का आयनीकरण या उत्तेजना, फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाएं, साथ ही पदार्थ में अन्य प्रक्रियाएं हो सकती हैं।

परिभाषा

प्रकाश फैलावनिर्वात में प्रकाश की आवृत्ति () या तरंग दैर्ध्य () पर किसी पदार्थ (एन) के अपवर्तक सूचकांक की निर्भरता को कॉल करें (अक्सर सूचकांक 0 छोड़ा जाता है):

कभी-कभी फैलाव को आवृत्ति पर प्रकाश तरंगों के चरण वेग (v) की निर्भरता के रूप में परिभाषित किया जाता है।

प्रिज्म से गुजरने पर श्वेत प्रकाश का स्पेक्ट्रम में विघटित होना प्रकीर्णन का सुप्रसिद्ध परिणाम है। I. न्यूटन प्रकाश फैलाव के अपने अवलोकनों को रिकॉर्ड करने वाले पहले व्यक्ति थे। फैलाव आवृत्ति पर परमाणुओं के ध्रुवीकरण की निर्भरता का परिणाम है।

आवृत्ति (या तरंग दैर्ध्य) पर अपवर्तक सूचकांक की ग्राफिक निर्भरता - फैलाव वक्र।

फैलाव इलेक्ट्रॉनों और आयनों के कंपन के परिणामस्वरूप होता है।

प्रिज्म में प्रकाश का प्रकीर्णन

यदि प्रकाश की एक मोनोक्रोमैटिक किरण एक प्रिज्म से टकराती है, जिसका अपवर्तनांक n के बराबर है, एक कोण पर (चित्र 1), तो दोहरे अपवर्तन के बाद किरण एक कोण से मूल दिशा से विचलित हो जाती है:

यदि कोण A छोटे हैं, तो सूत्र (2) में अन्य सभी कोण छोटे हैं। इस मामले में, अपवर्तन का नियम इन कोणों की ज्याओं के माध्यम से नहीं, बल्कि सीधे रेडियन में कोणों के मानों के माध्यम से लिखा जा सकता है:

यह जानते हुए, हमारे पास है:

नतीजतन, प्रिज्म का उपयोग करके किरणों के विक्षेपण का कोण प्रिज्म के अपवर्तक कोण के मान के सीधे आनुपातिक होता है:

और आकार पर निर्भर करता है. और हम जानते हैं कि अपवर्तनांक तरंगदैर्घ्य का एक फलन है। यह पता चला है कि किरणें हैं अलग-अलग लंबाईप्रिज्म से गुजरने के बाद तरंगें विभिन्न कोणों पर विक्षेपित हो जाती हैं। यह स्पष्ट हो जाता है कि सफेद प्रकाश की किरण एक स्पेक्ट्रम में क्यों विघटित हो जाएगी।

किसी पदार्थ का फैलाव

मान (डी) के बराबर:

बुलाया पदार्थ का फैलाव. यह तरंग दैर्ध्य के आधार पर अपवर्तक सूचकांक के परिवर्तन की दर को दर्शाता है।

पारदर्शी पदार्थों का अपवर्तनांक घटते तरंगदैर्घ्य के साथ एकाकार रूप से बढ़ता है, जिसका अर्थ है कि डी का परिमाण घटती तरंगदैर्घ्य के साथ बढ़ता है। इस फैलाव को सामान्य कहा जाता है। सामान्य फैलाव की घटना प्रिज्म स्पेक्ट्रोग्राफ के संचालन का आधार है, जिसका उपयोग अध्ययन के लिए किया जा सकता है वर्णक्रमीय रचनास्वेता।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

व्यायाम

विवर्तन और प्रिज्मीय स्पेक्ट्रा में मुख्य अंतर क्या हैं?

समाधान

एक विवर्तन झंझरी प्रकाश को तरंग दैर्ध्य में क्रमबद्ध करती है। प्राप्त और मापे गए कोणों से संबंधित मैक्सिमा की दिशाओं तक, तरंग दैर्ध्य की गणना की जा सकती है। विवर्तन झंझरी के विपरीत, एक प्रिज्म प्रकाश को अपवर्तक सूचकांक मानों के अनुसार क्रमबद्ध करता है, इसलिए, प्रकाश की तरंग दैर्ध्य ज्ञात करने के लिए निर्भरता का होना आवश्यक है। उपरोक्त के अलावा, विवर्तन के परिणामस्वरूप प्राप्त स्पेक्ट्रम में रंग और प्रिज्मीय स्पेक्ट्रम अलग-अलग स्थित होते हैं। विवर्तन झंझरी के लिए, यह पाया गया कि विक्षेपण कोण की ज्या तरंग दैर्ध्य के समानुपाती होती है। इसका मतलब यह है कि विवर्तन झंझरी बैंगनी किरणों की तुलना में लाल किरणों को अधिक अस्वीकार करती है। प्रिज्म अपवर्तक सूचकांक के अनुसार किरणों को अलग करता है, और सभी पारदर्शी पदार्थों के लिए यह बढ़ती तरंग दैर्ध्य के साथ नीरस रूप से घटता है। इससे पता चलता है कि लाल किरणें, जिनका अपवर्तनांक कम होता है, बैंगनी किरणों की तुलना में प्रिज्म द्वारा कम विक्षेपित होंगी (चित्र 2)।

उदाहरण 2

व्यायाम	कांच के प्रिज्म द्वारा किरण का विक्षेपण () कोण क्या होगा यदि किरण सामान्यतः इसके मुख पर गिरती है? प्रिज्म पदार्थ का अपवर्तनांक n=1.5 है। प्रिज्म का अपवर्तनांक तीस डिग्री () है।
समाधान	समस्या को हल करते समय, आप चित्र का उपयोग कर सकते हैं। लेख के सैद्धांतिक भाग में 1. इस बात पे ध्यान दिया जाना चाहिए कि। चित्र 1 से यह पता चलता है अपवर्तन के नियम के अनुसार हम लिखते हैं: चूँकि, हमें वह मिल गया है। सूत्र (2.1) से हमें यह प्राप्त होता है:

हर शिकारी जानना चाहता है कि तीतर कहां बैठा है. जैसा कि हमें याद है, इस वाक्यांश का अर्थ स्पेक्ट्रम के रंगों का क्रम है: लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, नीला और बैंगनी। वो किसने दिखाया सफ़ेदयह सभी रंगों की समग्रता है, इंद्रधनुष, सुंदर सूर्यास्त और सूर्योदय, चमक का इससे क्या लेना-देना है कीमती पत्थर? इन सभी प्रश्नों का उत्तर हमारे पाठ में दिया गया है, जिसका विषय है: "प्रकाश का विक्षेपण।"

17वीं शताब्दी के उत्तरार्ध तक यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं था कि रंग कौन सा था। कुछ वैज्ञानिकों ने कहा कि यह शरीर का ही एक गुण है, कुछ ने कहा कि ये प्रकाश और अंधेरे के विभिन्न संयोजन हैं, जिससे रंग और रोशनी की अवधारणाएं भ्रमित हो जाती हैं। इस तरह की रंग अराजकता तब तक कायम रही जब तक आइजैक न्यूटन ने प्रिज्म के माध्यम से प्रकाश संचारित करने पर एक प्रयोग नहीं किया (चित्र 1)।

चावल। 1. प्रिज्म में किरणों का पथ ()

आइए याद रखें कि प्रिज्म से गुजरने वाली किरण हवा से कांच में जाने पर अपवर्तन से गुजरती है और फिर एक और अपवर्तन - कांच से हवा में जाती है। किरण के प्रक्षेपवक्र को अपवर्तन के नियम द्वारा वर्णित किया गया है, और विचलन की डिग्री को अपवर्तक सूचकांक द्वारा वर्णित किया गया है। इन घटनाओं का वर्णन करने वाले सूत्र:

चावल। 2. न्यूटन का प्रयोग ()

एक अंधेरे कमरे में, सूरज की रोशनी की एक संकीर्ण किरण शटर के माध्यम से प्रवेश करती है; न्यूटन ने उसके रास्ते में एक कांच का त्रिकोणीय प्रिज्म रखा। प्रिज्म से गुजरने वाली प्रकाश की किरण इसमें अपवर्तित हो गई, और प्रिज्म के पीछे स्क्रीन पर एक बहु-रंगीन पट्टी दिखाई दी, जिसे न्यूटन ने स्पेक्ट्रम कहा (लैटिन "स्पेक्ट्रम" - "दृष्टि")। सफ़ेद रंग एक ही बार में सभी रंगों में बदल गया (चित्र 2)। न्यूटन ने क्या निष्कर्ष निकाला?

1. प्रकाश की एक जटिल संरचना होती है (बोलना)। आधुनिक भाषा- सफेद रोशनी शामिल है विद्युत चुम्बकीय तरंगेंविभिन्न आवृत्तियाँ)।

2. विभिन्न रंगों का प्रकाश अपवर्तन की डिग्री में भिन्न होता है (विशेषता द्वारा)। विभिन्न संकेतककिसी दिए गए माध्यम में अपवर्तन)।

3. प्रकाश की गति माध्यम पर निर्भर करती है।

न्यूटन ने अपने प्रसिद्ध ग्रंथ "ऑप्टिक्स" में इन निष्कर्षों को रेखांकित किया। स्पेक्ट्रम में प्रकाश के इस अपघटन का क्या कारण है?

जैसा कि न्यूटन के प्रयोग से पता चला, लाल सबसे कमजोर अपवर्तित था, और बैंगनी सबसे मजबूत था। याद रखें कि प्रकाश किरणों के अपवर्तन की डिग्री अपवर्तक सूचकांक एन द्वारा विशेषता है। लाल रंग की आवृत्ति बैंगनी से भिन्न होती है; लाल रंग की आवृत्ति बैंगनी से कम होती है। चूँकि जैसे-जैसे हम स्पेक्ट्रम के लाल सिरे से बैंगनी सिरे की ओर बढ़ते हैं, अपवर्तनांक बढ़ता जाता है, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि जैसे-जैसे प्रकाश की आवृत्ति बढ़ती है, कांच का अपवर्तनांक बढ़ता जाता है। यही फैलाव की घटना का सार है.

आइए याद रखें कि अपवर्तक सूचकांक प्रकाश की गति से कैसे संबंधित है:

एन ~ ν; वी ~ => ν =

एन - अपवर्तनांक

सी - निर्वात में प्रकाश की गति

V - माध्यम में प्रकाश की गति

ν - प्रकाश की आवृत्ति

इसका मतलब यह है कि प्रकाश की आवृत्ति जितनी अधिक होगी, कांच में प्रकाश के प्रसार की गति उतनी ही कम होगी उच्चतम गतिकांच के अंदर प्रिज्म लाल है, और सबसे कम गति- बैंगनी।

प्रकाश की गति में अंतर विभिन्न रंगकेवल एक माध्यम की उपस्थिति में किया जाता है, स्वाभाविक रूप से, निर्वात में, किसी भी रंग की प्रकाश की किरण एक ही गति से फैलती है। इस प्रकार, हमने पाया कि स्पेक्ट्रम में सफेद रंग के अपघटन का कारण फैलाव की घटना है।

फैलाव- किसी माध्यम में प्रकाश प्रसार की गति की उसकी आवृत्ति पर निर्भरता।

न्यूटन द्वारा खोजी और अध्ययन की गई फैलाव की घटना, 200 से अधिक वर्षों तक इसकी व्याख्या की प्रतीक्षा करती रही, केवल 19वीं शताब्दी में, डच वैज्ञानिक लॉरेंस ने फैलाव का शास्त्रीय सिद्धांत प्रस्तावित किया;

इस घटना का कारण बाहरी की परस्पर क्रिया है विद्युत चुम्बकीय विकिरण, अर्थात्, माध्यम के साथ प्रकाश: इस विकिरण की आवृत्ति जितनी अधिक होगी, अंतःक्रिया उतनी ही मजबूत होगी, जिसका अर्थ है कि किरण उतनी ही अधिक विचलित होगी।

जिस प्रकीर्णन की हमने बात की उसे सामान्य कहा जाता है अर्थात विद्युत चुम्बकीय विकिरण की आवृत्ति बढ़ने पर आवृत्ति सूचक बढ़ जाता है।

कुछ दुर्लभ मीडिया में, असामान्य फैलाव संभव है, अर्थात, आवृत्ति कम होने पर माध्यम का अपवर्तनांक बढ़ जाता है।

हमने देखा कि प्रत्येक रंग एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति से मेल खाता है। में एक ही रंग के अनुरूप तरंग विभिन्न वातावरणइसकी आवृत्ति समान है लेकिन तरंगदैर्घ्य भिन्न-भिन्न है। अक्सर, जब एक निश्चित रंग के अनुरूप तरंग दैर्ध्य के बारे में बात की जाती है, तो उनका मतलब निर्वात या वायु में तरंग दैर्ध्य से होता है। प्रत्येक रंग के अनुरूप प्रकाश एकवर्णी होता है। "मोनो" का अर्थ है एक, "क्रोमोज़" का अर्थ है रंग।

चावल। 3. हवा में तरंग दैर्ध्य के अनुसार स्पेक्ट्रम में रंगों की व्यवस्था ()

सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य लाल है (तरंग दैर्ध्य - 620 से 760 एनएम तक), सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य बैंगनी है (380 से 450 एनएम तक) और संबंधित आवृत्तियाँ (चित्र 3)। जैसा कि आप देख सकते हैं, तालिका में कोई सफेद रंग नहीं है, सफेद रंग सभी रंगों का योग है, यह रंग किसी भी कड़ाई से परिभाषित तरंग दैर्ध्य के अनुरूप नहीं है।

हमारे चारों ओर मौजूद शरीरों के रंग क्या बताते हैं? उन्हें शरीर की प्रतिबिंबित करने की क्षमता, यानी उस पर पड़ने वाले विकिरण को बिखेरने की क्षमता से समझाया जाता है। उदाहरण के लिए, सफेद रंग, जो सभी रंगों का योग है, किसी पिंड पर पड़ता है, लेकिन यह पिंड लाल रंग को सबसे अच्छी तरह परावर्तित करता है, और अन्य रंगों को अवशोषित करता है, तो वह हमें बिल्कुल लाल लगेगा। जो शरीर नीले रंग को सबसे अच्छी तरह प्रतिबिंबित करेगा वह दिखाई देगा नीलाऔर इसी तरह। यदि शरीर सभी रंगों को प्रतिबिंबित करता है, तो यह अंततः सफेद दिखाई देगा।

यह प्रकाश का फैलाव है, यानी तरंग आवृत्ति पर अपवर्तक सूचकांक की निर्भरता, जो प्रकृति की सुंदर घटना - इंद्रधनुष (छवि 4) की व्याख्या करती है।

चावल। 4. इंद्रधनुष की घटना ()

इंद्रधनुष तब घटित होता है जब सूर्य का प्रकाश अपवर्तित होता है और वायुमंडल में तैरती पानी, बारिश या कोहरे की बूंदों से परावर्तित होता है। ये बूंदें अलग-अलग रंगों के प्रकाश को अलग-अलग तरीकों से विक्षेपित करती हैं, परिणामस्वरूप, सफेद रंग एक स्पेक्ट्रम में विघटित हो जाता है, यानी फैलाव होता है, एक पर्यवेक्षक जो प्रकाश स्रोत की ओर पीठ करके खड़ा होता है, उसे अंतरिक्ष से निकलने वाली एक बहुरंगी चमक दिखाई देती है; संकेंद्रित चापों के अनुदिश.

फैलाव कीमती पत्थरों के पहलुओं पर रंग के उल्लेखनीय खेल की भी व्याख्या करता है।

1. विद्युत चुम्बकीय विकिरण की आवृत्ति, यानी प्रकाश की आवृत्ति पर अपवर्तक सूचकांक की निर्भरता के कारण, फैलाव की घटना एक स्पेक्ट्रम में प्रकाश का अपघटन है। 2. शरीर का रंग शरीर की विद्युत चुम्बकीय विकिरण की एक विशेष आवृत्ति को प्रतिबिंबित करने या बिखेरने की क्षमता से निर्धारित होता है।

संदर्भ

1. तिखोमीरोवा एस.ए., यावोर्स्की बी.एम. भौतिक विज्ञान ( बुनियादी स्तर) - एम.: मेनेमोसिन, 2012।
2. गेंडेनशेटिन एल.ई., डिक यू.आई. भौतिक विज्ञान 10वीं कक्षा। - एम.: मेनेमोसिन, 2014।
3. किकोइन आई.के., किकोइन ए.के. भौतिकी - 9, मॉस्को, शिक्षा, 1990।

गृहकार्य

1. प्रिज्म के साथ अपने प्रयोग के बाद न्यूटन ने क्या निष्कर्ष निकाला?
2. फैलाव को परिभाषित करें.
3. शरीर का रंग क्या निर्धारित करता है?

1. इंटरनेट पोर्टल B -i-o-n.ru ()।
2. इंटरनेट पोर्टल Sfiz.ru ()।
3. इंटरनेट पोर्टल Femto.com.ua ()।

प्रकाश फैलाव

हम में से प्रत्येक ने कभी देखा है कि कटे हुए कांच के उत्पादों पर या, उदाहरण के लिए, हीरे पर किरणें कैसे चमकती हैं। इसे प्रकाश फैलाव नामक घटना के कारण देखा जा सकता है। यह एक ऐसा प्रभाव है जो इस वस्तु से गुजरने वाली प्रकाश तरंग की लंबाई (आवृत्ति) पर किसी वस्तु (पदार्थ, माध्यम) के अपवर्तनांक की निर्भरता को दर्शाता है। इस निर्भरता का परिणाम किरण का रंग स्पेक्ट्रम में अपघटन है, उदाहरण के लिए, जब एक प्रिज्म से गुज़रना।

प्रकाश फैलाव निम्नलिखित समानता द्वारा व्यक्त किया गया है:

जहां n अपवर्तक सूचकांक है, ɛ आवृत्ति है, और ˒ तरंग दैर्ध्य है। बढ़ती आवृत्ति और घटती तरंग दैर्ध्य के साथ अपवर्तक सूचकांक बढ़ता है। हम अक्सर प्रकृति में फैलाव देखते हैं।

इसकी सबसे सुंदर अभिव्यक्ति इंद्रधनुष है, जो फैलाव के कारण बनता है सूरज की किरणेंजब अनगिनत बारिश की बूंदों से गुज़रते हैं.

खोज और अनुसंधान का इतिहास.

1665-1667 में, इंग्लैंड में प्लेग की महामारी फैल गई और युवा आइजैक न्यूटन ने अपने मूल वूलस्टोर्प में इससे बचने के लिए शरण लेने का फैसला किया। गाँव जाने से पहले, उन्होंने "फूलों की प्रसिद्ध घटनाओं के साथ प्रयोग करने" के लिए कांच के प्रिज्म खरीदे।

पहले से ही पहली शताब्दी में नया युगयह ज्ञात था कि हेक्सागोनल प्रिज्म के आकार के पारदर्शी एकल क्रिस्टल से गुजरने पर, सूरज की रोशनी एक रंगीन पट्टी - एक स्पेक्ट्रम में विघटित हो जाती है। इससे भी पहले, चौथी शताब्दी ईसा पूर्व में, प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक अरस्तू ने रंगों के बारे में अपना सिद्धांत सामने रखा था। उनका मानना ​​था कि मुख्य चीज़ सूर्य का प्रकाश (सफ़ेद) है और बाकी सभी रंग इसी में मिल कर प्राप्त होते हैं विभिन्न मात्राएँतेज रोशनी। प्रकाश का यह विचार 17वीं शताब्दी तक विज्ञान पर हावी रहा, इस तथ्य के बावजूद कि कांच के प्रिज्म का उपयोग करके सूर्य के प्रकाश के अपघटन पर कई प्रयोग किए गए थे।

फूलों की प्रकृति की खोज करते समय, न्यूटन विभिन्न ऑप्टिकल प्रयोगों की एक पूरी श्रृंखला लेकर आए और उनका प्रदर्शन किया। उनमें से कुछ, कार्यप्रणाली में महत्वपूर्ण बदलाव के बिना, अभी भी भौतिकी प्रयोगशालाओं में उपयोग किए जाते हैं।

फैलाव पर पहला प्रयोग पारंपरिक था। एक अँधेरे कमरे की खिड़की के शटर में एक छोटा सा छेद करके, न्यूटन ने इस छेद से गुजरने वाली किरणों की किरण के मार्ग में एक कांच का प्रिज्म रखा। विपरीत दीवार पर उन्हें बारी-बारी से रंगों की एक पट्टी के रूप में एक छवि मिली। इस प्रकार प्राप्त सूर्य के प्रकाश के स्पेक्ट्रम को न्यूटन ने इंद्रधनुष के सात रंगों में विभाजित किया - लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, आसमानी, बैंगनी।

स्पेक्ट्रम के बिल्कुल सात प्राथमिक रंगों की स्थापना कुछ हद तक मनमानी है: न्यूटन ने सूर्य के प्रकाश के स्पेक्ट्रम और संगीतमय ध्वनि के बीच एक सादृश्य बनाने की कोशिश की। यदि हम ऐसे पूर्वाग्रह के बिना स्पेक्ट्रम पर विचार करें तो फैलाव के कारण उत्पन्न होने वाला स्पेक्ट्रम बैंड तीन मुख्य भागों में टूट जाता है - लाल, पीला-हरा और नीला-बैंगनी। शेष रंग इन मूल रंगों के बीच अपेक्षाकृत संकीर्ण क्षेत्रों पर कब्जा करते हैं। सामान्य तौर पर, मानव आँख सूर्य के प्रकाश के स्पेक्ट्रम में 160 विभिन्न रंगों के रंगों को पहचानने में सक्षम है।

बाद के प्रकीर्णन प्रयोगों में, न्यूटन रंगीन किरणों को सफेद प्रकाश में संयोजित करने में सफल रहे।

अपने शोध के परिणामस्वरूप, न्यूटन, अरस्तू के विपरीत, इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि जब "सफेद और काले को मिलाया जाता है, तो कोई रंग उत्पन्न नहीं होता है..."। स्पेक्ट्रम के सभी रंग इसमें समाहित हैं सूरज की रोशनी, और एक कांच का प्रिज्म ही उन्हें अलग करता है, क्योंकि कांच द्वारा अलग-अलग रंग अलग-अलग तरीके से अपवर्तित होते हैं। बैंगनी किरणें सबसे अधिक तीव्रता से अपवर्तित होती हैं, लाल किरणें सबसे कमजोर अपवर्तित होती हैं।

इसके बाद, वैज्ञानिकों ने इस तथ्य को स्थापित किया कि, प्रकाश को एक तरंग मानते हुए, प्रत्येक रंग को अपनी स्वयं की तरंग दैर्ध्य से जोड़ा जाना चाहिए। यह बहुत महत्वपूर्ण है कि ये तरंग दैर्ध्य प्रत्येक रंग के विभिन्न रंगों के अनुरूप निरंतर तरीके से बदलते रहें।

किसी माध्यम में फैलने वाली तरंग की लंबाई के आधार पर उसके अपवर्तनांक में परिवर्तन को फैलाव कहा जाता है (लैटिन क्रिया से "तितर बितर करना")। दृश्य प्रकाश की सभी तरंग दैर्ध्य के लिए साधारण कांच का अपवर्तनांक 1.5 के करीब होता है।

न्यूटन और अन्य वैज्ञानिकों के प्रयोगों से पता चला कि जैसे-जैसे प्रकाश की तरंग दैर्ध्य बढ़ती है, अध्ययन के तहत पदार्थों का अपवर्तनांक नीरस रूप से कम हो जाता है। हालाँकि, 1860 में, आयोडीन वाष्प के अपवर्तक सूचकांक को मापते समय, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी लेरौक्स ने पाया कि लाल किरणें नीले रंग की तुलना में इस पदार्थ द्वारा अधिक दृढ़ता से अपवर्तित होती हैं। उन्होंने इस घटना को प्रकाश का असामान्य फैलाव कहा। इसके बाद, कई अन्य पदार्थों में विसंगतिपूर्ण फैलाव की खोज की गई।

आधुनिक भौतिकी में, प्रकाश के सामान्य और विषम दोनों प्रकीर्णन को एक ही तरीके से समझाया गया है। सामान्य और असामान्य फैलाव के बीच अंतर इस प्रकार है। सामान्य फैलाव प्रकाश किरणों के साथ होता है जिनकी तरंग दैर्ध्य उस क्षेत्र से दूर होती है जहां तरंगें पदार्थ द्वारा अवशोषित होती हैं। विषम फैलाव केवल अवशोषण क्षेत्र में देखा जाता है।

यदि आप प्रकाश के फैलाव को करीब से देखें, तो आप विद्युत चुम्बकीय विकिरण की भेदन क्षमता के साथ इसका संबंध खोज सकते हैं। दरअसल, विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरंग दैर्ध्य जितनी कम होगी, परमाणुओं के बीच की जगह में पदार्थ के माध्यम से विकिरण के प्रवेश की संभावना उतनी ही अधिक होगी। इसीलिए एक्स-रे और गामा विकिरण की भेदन शक्ति बहुत अधिक होती है।

प्रकृति एवं कला में प्रकाश का प्रकीर्णन

प्रकीर्णन के कारण प्रकाश के विभिन्न रंग देखे जा सकते हैं।

इंद्रधनुष, जिसके रंग फैलाव के कारण होते हैं, संस्कृति और कला की प्रमुख छवियों में से एक है।

प्रकाश फैलाव के लिए धन्यवाद, हीरे और अन्य पारदर्शी पहलू वाली वस्तुओं या सामग्रियों के पहलुओं पर रंगीन "प्रकाश का खेल" देखना संभव है।

किसी न किसी हद तक, इंद्रधनुष प्रभाव अक्सर तब पाए जाते हैं जब प्रकाश लगभग किसी भी पारदर्शी वस्तु से होकर गुजरता है। कला में उन्हें विशेष रूप से गहन और बल दिया जा सकता है।

प्रिज्म में अपवर्तित होने पर प्रकाश का स्पेक्ट्रम में अपघटन (फैलाव के कारण) दृश्य कला में एक काफी सामान्य विषय है। उदाहरण के लिए, पिंक फ़्लॉइड के एल्बम डार्क साइड ऑफ़ द मून का कवर एक प्रिज्म में प्रकाश के अपवर्तन को एक स्पेक्ट्रम में अपघटन के साथ दर्शाता है।

विज्ञान के इतिहास में प्रकीर्णन की खोज बहुत महत्वपूर्ण थी। वैज्ञानिक की समाधि पर निम्नलिखित शब्दों वाला एक शिलालेख है: " यहां सर आइजैक न्यूटन, वह महान व्यक्ति हैं, जिन्होंने... गणित की मशाल से, ग्रहों की चाल, धूमकेतुओं के पथ और महासागरों के ज्वार को समझाने वाले पहले व्यक्ति थे।

उन्होंने प्रकाश किरणों में अंतर और स्वयं प्रकट होने वाले रंगों के विभिन्न गुणों की जांच की, जिस पर पहले किसी को संदेह नहीं था। ...नश्वर लोगों को आनन्दित होना चाहिए कि मानव जाति का ऐसा अलंकरण अस्तित्व में है।''