Dispersione delle condizioni luminose di accadimento. Dispersione della luce

(o lunghezza d'onda) della luce (dispersione di frequenza), o, la stessa cosa, la dipendenza della velocità di fase della luce nella materia dalla lunghezza d'onda (o frequenza). Scoperto sperimentalmente da Newton intorno al 1672, anche se teoricamente spiegato abbastanza bene molto più tardi.

• La dispersione spaziale è la dipendenza del tensore della costante dielettrica di un mezzo dal vettore d'onda. Questa dipendenza provoca una serie di fenomeni chiamati effetti di polarizzazione spaziale.

Uno dei più esempi illustrativi dispersione: la decomposizione della luce bianca quando passa attraverso un prisma (esperimento di Newton). L'essenza del fenomeno della dispersione è la velocità disuguale di propagazione dei raggi luminosi con diverse lunghezze d'onda in una sostanza trasparente - un mezzo ottico (mentre nel vuoto la velocità della luce è sempre la stessa, indipendentemente dalla lunghezza d'onda e quindi dal colore). Tipicamente, maggiore è la frequenza dell'onda, maggiore è l'indice di rifrazione del mezzo e minore è la velocità della luce al suo interno:

• in rosso velocità massima nel grado medio e minimo di rifrazione,
• A viola la velocità minima della luce in un mezzo e il massimo grado di rifrazione.

Tuttavia in alcune sostanze (ad esempio i vapori di iodio) si osserva un effetto di dispersione anomalo, in cui i raggi blu vengono rifratti meno di quelli rossi, mentre altri raggi vengono assorbiti dalla sostanza e sfuggono all'osservazione. Più strettamente parlando, la dispersione anomala è diffusa, ad esempio si osserva in quasi tutti i gas a frequenze vicine alle linee di assorbimento, ma nei vapori di iodio è abbastanza conveniente per l'osservazione nel campo ottico, dove assorbono la luce in modo molto forte.

La dispersione della luce ha permesso per la prima volta di dimostrare in modo abbastanza convincente la natura composita della luce bianca.

• La luce bianca viene scomposta in uno spettro come risultato del passaggio attraverso un reticolo di diffrazione o della riflessione da esso (questo non è correlato al fenomeno della dispersione, ma è spiegato dalla natura della diffrazione). La diffrazione e gli spettri prismatici sono un po' diversi: lo spettro prismatico è compresso nella parte rossa e allungato nel viola ed è disposto in ordine decrescente di lunghezza d'onda: dal rosso al viola; lo spettro normale (diffrazione) è uniforme in tutte le aree ed è disposto in ordine di lunghezze d'onda crescenti: dal viola al rosso.

Per analogia con la dispersione della luce, vengono chiamati anche fenomeni simili di dipendenza della propagazione di onde di qualsiasi altra natura dalla lunghezza d'onda (o frequenza). Per questo motivo, ad esempio, il termine legge di dispersione, usato come nome di una relazione quantitativa tra frequenza e numero d'onda, si applica non solo a un'onda elettromagnetica, ma a qualsiasi processo ondulatorio.

La dispersione spiega il fatto che l'arcobaleno appare dopo la pioggia (più precisamente, il fatto che l'arcobaleno è multicolore e non bianco).

La dispersione è la causa delle aberrazioni cromatiche, una delle aberrazioni dei sistemi ottici, compresi gli obiettivi fotografici e video.

Cauchy inventò una formula che esprime la dipendenza dell'indice di rifrazione di un mezzo dalla lunghezza d'onda:

…,

Dispersione della luce nella natura e nell'arte

A causa della dispersione può essere osservato colori diversi.

• L'arcobaleno, i cui colori sono dovuti alla dispersione, è una delle immagini chiave della cultura e dell'arte.
• Grazie alla dispersione della luce è possibile osservare i “giochi di luce” colorati sulle faccette di un diamante e di altri oggetti o materiali sfaccettati trasparenti.
• In un modo o nell'altro, gli effetti arcobaleno si riscontrano abbastanza spesso quando la luce passa attraverso quasi tutti gli oggetti trasparenti. Nell'arte possono essere specificatamente intensificati ed enfatizzati.
• La scomposizione della luce in uno spettro (a causa della dispersione) quando rifratta in un prisma è un argomento abbastanza comune in belle arti. Ad esempio, la copertina dell'album Dark Side Of The Moon dei Pink Floyd raffigura la rifrazione della luce in un prisma con la scomposizione in uno spettro.

Vedi anche

Letteratura

• Yashtold-Govorko V. A. Fotografia ed elaborazione. Fotografia, formule, termini, ricette. -Ed. 4°, abbr. - M.: Arte, 1977.

Collegamenti

Fondazione Wikimedia.

2010.

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La dipendenza dell'indice di rifrazione n di una sostanza dalla frequenza ν (lunghezza d'onda λ) della luce o la dipendenza della velocità di fase (Vedi Velocità di fase) delle onde luminose dalla frequenza. Conseguenza D.s. scomposizione nello spettro di un raggio di luce bianca al passaggio... ... Grande Enciclopedia Sovietica

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Un raggio di luce che passa attraverso un prisma triangolare viene deviato verso la faccia opposta all'angolo di rifrazione del prisma. Tuttavia, se si tratta di un raggio di luce bianca, dopo aver attraversato il prisma, non solo verrà deviato, ma si decomporrà anche in raggi colorati. Questo fenomeno è chiamato dispersione della luce. Fu studiato per la prima volta in una serie di notevoli esperimenti.

La sorgente luminosa negli esperimenti di Newton era un piccolo foro rotondo situato nell'imposta di una finestra illuminata dai raggi del sole. Quando un prisma fu installato davanti al foro, invece di un punto rotondo, sul muro apparve una striscia colorata, che Newton chiamò spettro. Tale spettro è composto da sette colori principali: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola, che gradualmente si trasformano l'uno nell'altro. Ognuno di essi occupa uno spazio di dimensioni diverse nello spettro. La striscia viola è quella più lunga, quella rossa quella più corta.

L'esperimento successivo consisteva nell'usare uno schermo con un piccolo foro per separare i fasci stretti di un certo colore da un fascio largo di raggi colorati ottenuto utilizzando un prisma e dirigerli verso un secondo prisma.

Il prisma, deviandoli, non cambia il colore di questi raggi. Tali raggi sono chiamati semplici o monocromatici (monocolore).

L'esperienza dimostra che i raggi rossi subiscono una deflessione minore rispetto ai raggi viola, cioè I raggi di diversi colori vengono rifratti diversamente da un prisma.

Raccogliendo i fasci di raggi che emergono dal prisma, Newton ricevette l'immagine bianca di un foro su uno schermo bianco invece di una striscia colorata.

Da tutti i suoi esperimenti, Newton trasse le seguenti conclusioni:

• la luce bianca per sua natura è una luce complessa costituita da raggi colorati;
• Per raggi di luce di colore diverso sono diversi anche gli indici di rifrazione della sostanza; di conseguenza, quando un raggio di luce bianca viene deviato da un prisma, viene scomposto in uno spettro;
• Se combini i raggi colorati dello spettro, otterrai nuovamente la luce bianca.

Pertanto, la dispersione della luce è un fenomeno dovuto alla dipendenza della sostanza dalla lunghezza d'onda (o frequenza).

La dispersione della luce si nota non solo quando la luce passa attraverso un prisma, ma anche in vari altri casi di rifrazione della luce. Pertanto, in particolare, la rifrazione della luce solare nelle gocce d'acqua è accompagnata dalla sua decomposizione in raggi multicolori, il che spiega la formazione di un arcobaleno.

Per ottenere uno spettro, Newton diresse un raggio cilindrico di luce solare abbastanza ampio su un prisma attraverso un foro rotondo praticato in un otturatore.

Lo spettro ottenuto in questo modo è una serie di immagini multicolori di un foro rotondo, parzialmente sovrapposte tra loro. Per ottenere uno spettro più pulito, studiando un fenomeno come la dispersione della luce, Newton propose di utilizzare non un foro rotondo, ma una stretta fessura parallela al bordo rifrattivo del prisma. Utilizzando una lente, sullo schermo si ottiene un'immagine chiara della fessura, dopo di che dietro la lente viene installato un prisma, che produce uno spettro.

Gli spettri più puri e luminosi si ottengono utilizzando strumenti speciali: spettroscopi e spettrografi.

L'assorbimento della luce è un fenomeno in cui l'energia di un'onda luminosa diminuisce mentre attraversa la materia. Ciò avviene a causa della conversione dell'energia di un'onda luminosa nell'energia della radiazione secondaria o, in altre parole, di una sostanza che ha una diversa composizione spettrale e altre direzioni di propagazione.

L'assorbimento della luce può causare il riscaldamento di una sostanza, la ionizzazione o l'eccitazione di molecole o atomi, reazioni fotochimiche e altri processi nella sostanza.

DEFINIZIONE

Dispersione della luce chiamare la dipendenza dell'indice di rifrazione di una sostanza (n) dalla frequenza () o dalla lunghezza d'onda () della luce nel vuoto (spesso l'indice 0 viene omesso):

Talvolta la dispersione è definita come la dipendenza della velocità di fase (v) delle onde luminose dalla frequenza.

La ben nota conseguenza della dispersione è la decomposizione della luce bianca in uno spettro quando passa attraverso un prisma. I. Newton fu il primo a registrare le sue osservazioni sulla dispersione della luce. La dispersione è una conseguenza della dipendenza della polarizzazione degli atomi dalla frequenza.

Dipendenza grafica dell'indice di rifrazione dalla frequenza (o lunghezza d'onda) - curva di dispersione.

La dispersione avviene a causa delle vibrazioni di elettroni e ioni.

Dispersione della luce in un prisma

Se un raggio di luce monocromatico colpisce un prisma, il cui indice di rifrazione è uguale a n, ad angolo (Fig. 1), dopo la doppia rifrazione il raggio devia dalla direzione originale di un angolo:

Se gli angoli A sono piccoli, allora tutti gli altri angoli nella formula (2) sono piccoli. In questo caso la legge della rifrazione può essere scritta non attraverso i seni di questi angoli, ma direttamente attraverso i valori degli angoli stessi in radianti:

Sapendo ciò, abbiamo:

Di conseguenza, l'angolo di deflessione dei raggi utilizzando un prisma è direttamente proporzionale al valore dell'angolo di rifrazione del prisma:

e dipende dalla dimensione. E sappiamo che l'indice di rifrazione è una funzione della lunghezza d'onda. Si scopre che i raggi hanno lunghezze diverse Dopo aver attraversato il prisma, le onde vengono deviate con angoli diversi. Diventa chiaro il motivo per cui un raggio di luce bianca si decomporrà in uno spettro.

Dispersione di una sostanza

Valore (D) pari a:

chiamato dispersione della materia. Mostra la velocità di variazione dell'indice di rifrazione in base alla lunghezza d'onda.

L'indice di rifrazione per le sostanze trasparenti aumenta monotonicamente al diminuire della lunghezza d'onda, il che significa che la grandezza di D aumenta al diminuire della lunghezza d'onda. Questa dispersione è chiamata normale. Il fenomeno della dispersione normale è la base per il funzionamento degli spettrografi a prisma, che possono essere utilizzati per studiare composizione spettrale Sveta.

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

Esercizio

Quali sono le principali differenze nella diffrazione e negli spettri prismatici?

Soluzione

Un reticolo di diffrazione suddivide la luce in lunghezze d'onda. Dagli angoli ottenuti e misurati alle direzioni dei massimi corrispondenti, è possibile calcolare la lunghezza d'onda. A differenza di un reticolo di diffrazione, un prisma ordina la luce in base ai valori dell'indice di rifrazione, quindi per trovare la lunghezza d'onda della luce è necessario avere una dipendenza. Oltre a quanto sopra, i colori nello spettro ottenuto come risultato della diffrazione e nello spettro prismatico si trovano in modo diverso. Per un reticolo di diffrazione si è riscontrato che il seno dell'angolo di deflessione è proporzionale alla lunghezza d'onda. Ciò significa che il reticolo di diffrazione respinge i raggi rossi più dei raggi viola. Il prisma separa i raggi in base all'indice di rifrazione e per tutte le sostanze trasparenti diminuisce monotonicamente all'aumentare della lunghezza d'onda. Si scopre che i raggi rossi, che hanno un indice di rifrazione inferiore, verranno deviati dal prisma meno dei raggi viola (Fig. 2).

ESEMPIO 2

Esercizio	Quale sarà l'angolo di deflessione () del raggio da parte di un prisma di vetro se cade normalmente sulla sua faccia? L'indice di rifrazione della sostanza del prisma è n=1,5. L'angolo di rifrazione del prisma è di trenta gradi ().
Soluzione	Per risolvere il problema è possibile utilizzare la Fig. 1 nella parte teorica dell'articolo. Va notato che. Dalla Fig. 1 ne consegue che Secondo la legge della rifrazione scriviamo: Da allora, lo capiamo. Dalla formula (2.1) otteniamo che:

Ogni cacciatore vuole sapere dove si trova il fagiano. Come ricordiamo, con questa frase si intende la sequenza dei colori dello spettro: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola. Chi lo ha mostrato bianco questa è la totalità di tutti i colori, cosa c'entrano un arcobaleno, bellissimi tramonti e albe, risplendono con questo pietre preziose? A tutte queste domande risponde la nostra lezione, il cui argomento è: “Dispersione della luce”.

Fino alla seconda metà del XVII secolo non era del tutto chiaro quale fosse il colore. Alcuni scienziati hanno affermato che questa è una proprietà del corpo stesso, altri hanno affermato che si tratta di diverse combinazioni di luce e oscurità, confondendo così i concetti di colore e illuminazione. Tale caos cromatico regnò finché Isaac Newton non condusse un esperimento sulla trasmissione della luce attraverso un prisma (Fig. 1).

Riso. 1. Percorso dei raggi in un prisma ()

Ricordiamo che un raggio che passa attraverso un prisma subisce una rifrazione quando passa dall'aria al vetro e poi un'altra rifrazione - dal vetro all'aria. La traiettoria del raggio è descritta dalla legge della rifrazione e il grado di deviazione è caratterizzato dall'indice di rifrazione. Formule che descrivono questi fenomeni:

Riso. 2. Esperimento di Newton ()

In una stanza buia, uno stretto raggio di luce solare penetra attraverso le persiane. Newton pose sul suo cammino un prisma triangolare di vetro; Un raggio di luce che passava attraverso un prisma veniva rifratto al suo interno e sullo schermo dietro il prisma appariva una striscia multicolore, che Newton chiamava spettro (dal latino "spettro" - "visione"). Il colore bianco si è trasformato in tutti i colori contemporaneamente (Fig. 2). Quali conclusioni trasse Newton?

1. La luce ha una struttura complessa (parlando linguaggio moderno- La luce bianca contiene onde elettromagnetiche frequenze diverse).

2. La luce di diversi colori differisce nel grado di rifrazione (caratterizzato da indicatori diversi rifrazione in un dato mezzo).

3. La velocità della luce dipende dal mezzo.

Newton delineò queste conclusioni nel suo famoso trattato “Ottica”. Qual è la ragione di questa scomposizione della luce in uno spettro?

Come dimostrò l'esperimento di Newton, il rosso era il colore rifratto più debole e il viola quello più rifratto. Ricordiamo che il grado di rifrazione dei raggi luminosi è caratterizzato dall'indice di rifrazione n. Il colore rosso differisce dal viola in frequenza; il rosso ha una frequenza inferiore al viola. Poiché l'indice di rifrazione aumenta man mano che ci spostiamo dall'estremità rossa dello spettro a quella viola, possiamo concludere che l'indice di rifrazione del vetro aumenta all'aumentare della frequenza della luce. Questa è l'essenza del fenomeno della dispersione.

Ricordiamo come l'indice di rifrazione è correlato alla velocità della luce:

n~ν; V~ => ν =

n - indice di rifrazione

C - velocità della luce nel vuoto

V - velocità della luce nel mezzo

ν - frequenza della luce

Ciò significa che maggiore è la frequenza della luce, minore è la velocità della luce che si propaga nel vetro velocità più alta all'interno del prisma di vetro è rosso, e velocità più bassa- Viola.

La differenza nella velocità della luce per colori diversi si effettua solo in presenza di un mezzo; naturalmente, nel vuoto, qualsiasi raggio di luce, di qualsiasi colore, si propaga alla stessa velocità m/s. Pertanto, abbiamo scoperto che la ragione della decomposizione del colore bianco nello spettro è il fenomeno della dispersione.

Dispersione- dipendenza della velocità di propagazione della luce in un mezzo dalla sua frequenza.

Il fenomeno della dispersione, scoperto e studiato da Newton, attese la sua spiegazione per più di 200 anni solo nel XIX secolo, lo scienziato olandese Lawrence propose la teoria classica della dispersione;

La ragione di questo fenomeno è l'interazione dell'esterno radiazione elettromagnetica, cioè la luce con il mezzo: maggiore è la frequenza di questa radiazione, più forte è l'interazione, e quindi maggiore sarà la deviazione del raggio.

La dispersione di cui abbiamo parlato si chiama normale, cioè l'indicatore di frequenza aumenta se aumenta la frequenza della radiazione elettromagnetica.

In alcuni mezzi rari è possibile una dispersione anomala, ovvero l'indice di rifrazione del mezzo aumenta al diminuire della frequenza.

Abbiamo visto che ogni colore corrisponde ad una specifica lunghezza d'onda e frequenza. Onda corrispondente allo stesso colore ambienti diversi ha la stessa frequenza ma lunghezze d'onda diverse. Molto spesso, quando si parla della lunghezza d'onda corrispondente a un determinato colore, si intende la lunghezza d'onda nel vuoto o nell'aria. La luce corrispondente a ciascun colore è monocromatica. “Mono” significa uno, “chromos” significa colore.

Riso. 3. Disposizione dei colori nello spettro in base alle lunghezze d'onda nell'aria ()

La lunghezza d'onda più lunga è rossa (lunghezza d'onda - da 620 a 760 nm), la lunghezza d'onda più corta è viola (da 380 a 450 nm) e le frequenze corrispondenti (Fig. 3). Come puoi vedere, nella tabella non esiste il colore bianco, il colore bianco è la somma di tutti i colori, questo colore non corrisponde ad alcuna lunghezza d'onda rigorosamente definita.

Cosa spiega i colori dei corpi che ci circondano? Sono spiegati dalla capacità del corpo di riflettere, cioè di diffondere le radiazioni che lo colpiscono. Ad esempio, il colore bianco, che è la somma di tutti i colori, cade su un corpo, ma questo corpo riflette meglio il colore rosso e assorbe altri colori, quindi ci apparirà rosso. Apparirà il corpo che riflette meglio il blu blu e così via. Se il corpo riflette tutti i colori, finirà per apparire bianco.

È la dispersione della luce, cioè la dipendenza dell'indice di rifrazione dalla frequenza delle onde, che spiega il bellissimo fenomeno della natura: l'arcobaleno (Fig. 4).

Riso. 4. Il fenomeno dell'arcobaleno ()

Gli arcobaleni si verificano quando la luce solare viene rifratta e riflessa da goccioline d'acqua, pioggia o nebbia che fluttuano nell'atmosfera. Queste goccioline deviano la luce di diversi colori in modi diversi, di conseguenza, il colore bianco viene scomposto in uno spettro, cioè si verifica una dispersione un osservatore che sta con le spalle alla sorgente luminosa vede un bagliore multicolore che emana dallo spazio; lungo archi concentrici.

La dispersione spiega anche il notevole gioco di colori sulle sfaccettature delle pietre preziose.

1. Il fenomeno della dispersione è la scomposizione della luce in uno spettro, dovuta alla dipendenza dell'indice di rifrazione dalla frequenza della radiazione elettromagnetica, cioè dalla frequenza della luce. 2. Il colore del corpo è determinato dalla capacità del corpo di riflettere o diffondere una particolare frequenza della radiazione elettromagnetica.

Riferimenti

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fisica ( livello base) - M.: Mnemosyne, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fisica 10° grado. - M.: Mnemosine, 2014.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fisica - 9, Mosca, Istruzione, 1990.

Compiti a casa

1. Quali conclusioni trasse Newton dopo il suo esperimento con un prisma?
2. Definire la dispersione.
3. Cosa determina il colore del corpo?

1. Portale Internet B -i-o-n.ru ().
2. Portale Internet Sfiz.ru ().
3. Portale Internet Femto.com.ua ().

Dispersione della luce

Ognuno di noi ha mai visto come i raggi brillano sui prodotti in vetro tagliato o, ad esempio, sui diamanti. Ciò può essere osservato a causa di un fenomeno chiamato dispersione della luce. Questo è un effetto che riflette la dipendenza dell'indice di rifrazione di un oggetto (sostanza, mezzo) dalla lunghezza (frequenza) dell'onda luminosa che attraversa questo oggetto. La conseguenza di questa dipendenza è la scomposizione del raggio in uno spettro di colori, ad esempio, quando passa attraverso un prisma.

La dispersione della luce è espressa dalla seguente uguaglianza:

dove n è l'indice di rifrazione, ƛ è la frequenza e ƒ è la lunghezza d'onda. L'indice di rifrazione aumenta all'aumentare della frequenza e al diminuire della lunghezza d'onda. Spesso osserviamo la dispersione in natura.

La sua manifestazione più bella è l'arcobaleno, che si forma per dispersione raggi del sole quando si attraversano numerose gocce di pioggia.

Storia della scoperta e della ricerca.

Nel 1665-1667, un'epidemia di peste imperversò in Inghilterra e il giovane Isaac Newton decise di rifugiarsi nella sua nativa Woolsthorpe. Prima di partire per il villaggio acquistò prismi di vetro per “effettuare esperimenti sui famosi fenomeni dei fiori”.

Già nel I secolo nuova era Era noto che quando passa attraverso un singolo cristallo trasparente a forma di prisma esagonale, la luce solare viene scomposta in una striscia colorata: uno spettro. Ancor prima, nel IV secolo a.C., l'antico scienziato greco Aristotele avanzò la sua teoria dei colori. Credeva che la cosa principale fosse la luce solare (bianca), e tutti gli altri colori si ottengono da essa aggiungendovi varie quantità luce oscura. Questa idea della luce dominò la scienza fino al XVII secolo, nonostante fossero stati condotti numerosi esperimenti sulla scomposizione della luce solare utilizzando prismi di vetro.

Mentre esplorava la natura dei fiori, Newton inventò ed eseguì tutta una serie di diversi esperimenti ottici. Alcuni di essi, senza cambiamenti significativi nella metodologia, sono ancora utilizzati nei laboratori di fisica.

Il primo esperimento sulla dispersione era tradizionale. Avendo praticato un piccolo foro nell'imposta della finestra di una stanza buia, Newton pose un prisma di vetro nel percorso del raggio di raggi che passava attraverso questo foro. Sulla parete opposta ricevette un'immagine sotto forma di una striscia di colori alternati. Newton ha diviso lo spettro della luce solare ottenuto in questo modo in sette colori dell'arcobaleno: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco, viola.

La determinazione di esattamente sette colori primari dello spettro è in una certa misura arbitraria: Newton cercò di tracciare un'analogia tra lo spettro della luce solare e il suono musicale. Se consideriamo lo spettro senza tale pregiudizio, la banda dello spettro che si forma a causa della dispersione si divide in tre parti principali: rosso, giallo-verde e blu-viola. I restanti colori occupano aree relativamente ristrette tra questi colori base. In generale, l'occhio umano è in grado di distinguere fino a 160 diverse tonalità di colore nello spettro della luce solare.

Nei successivi esperimenti di dispersione, Newton riuscì a combinare i raggi colorati in luce bianca.

Come risultato delle sue ricerche, Newton, a differenza di Aristotele, arrivò alla conclusione che quando “il bianco e il nero si mescolano, non nasce alcun colore...”. Tutti i colori dello spettro sono contenuti nel luce solare, e un prisma di vetro li separa solo, poiché i diversi colori vengono rifratti diversamente dal vetro. I raggi viola vengono rifratti più fortemente, i raggi rossi si rifrangono più debole.

Successivamente, gli scienziati hanno stabilito il fatto che, considerando la luce come un'onda, ogni colore dovrebbe essere associato alla propria lunghezza d'onda. È molto importante che queste lunghezze d'onda cambino in maniera continua, in corrispondenza delle diverse sfumature di ciascun colore.

La variazione dell'indice di rifrazione di un mezzo in funzione della lunghezza dell'onda che si propaga in esso si chiama dispersione (dal verbo latino “spargere”). L'indice di rifrazione del vetro comune è vicino a 1,5 per tutte le lunghezze d'onda della luce visibile.

Gli esperimenti di Newton e di altri scienziati hanno dimostrato che all'aumentare della lunghezza d'onda della luce, l'indice di rifrazione delle sostanze studiate diminuisce monotonicamente. Tuttavia, nel 1860, misurando l'indice di rifrazione dei vapori di iodio, il fisico francese Leroux scoprì che i raggi rossi vengono rifratti da questa sostanza più fortemente di quelli blu. Chiamò questo fenomeno dispersione anomala della luce. Successivamente furono scoperte dispersioni anomale in molte altre sostanze.

Nella fisica moderna, sia la dispersione normale che quella anomala della luce vengono spiegate allo stesso modo. La differenza tra dispersione normale e anomala è la seguente. La dispersione normale avviene con raggi luminosi la cui lunghezza d'onda è lontana dalla regione in cui le onde vengono assorbite dalla sostanza. Dispersione anomala si osserva solo nella regione di assorbimento.

Se osservate attentamente la dispersione della luce, potrete scoprire il suo legame con la capacità di penetrazione delle radiazioni elettromagnetiche. Infatti, quanto più corta è la lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica, tanto maggiore è la possibilità che la radiazione penetri attraverso la materia, nello spazio tra gli atomi. Ecco perché i raggi X e le radiazioni gamma hanno un potere di penetrazione molto elevato.

Dispersione della luce nella natura e nell'arte

A causa della dispersione si possono osservare diversi colori di luce.

L'arcobaleno, i cui colori sono dovuti alla dispersione, è una delle immagini chiave della cultura e dell'arte.

Grazie alla dispersione della luce è possibile osservare i “giochi di luce” colorati sulle faccette di un diamante e di altri oggetti o materiali sfaccettati trasparenti.

In un modo o nell'altro, gli effetti arcobaleno si riscontrano abbastanza spesso quando la luce passa attraverso quasi tutti gli oggetti trasparenti. Nell'arte possono essere specificatamente intensificati ed enfatizzati.

La scomposizione della luce in uno spettro (a causa della dispersione) quando rifratta in un prisma è un argomento abbastanza comune nelle arti visive. Ad esempio, la copertina dell'album Dark Side Of The Moon dei Pink Floyd raffigura la rifrazione della luce in un prisma con la scomposizione in uno spettro.

La scoperta della dispersione è stata molto significativa nella storia della scienza. Sulla lapide dello scienziato c’è un’iscrizione con le seguenti parole: “ Qui giace Sir Isaac Newton, il nobile che... fu il primo a spiegare, con la fiaccola della matematica, i movimenti dei pianeti, i percorsi delle comete e le maree degli oceani.

Ha studiato la differenza nei raggi luminosi e le varie proprietà dei colori che appaiono in questo processo, di cui nessuno aveva sospettato prima. …Si rallegrino i mortali che sia esistito un tale ornamento del genere umano.”