Verden fylt med millioner av forskjellige nyanser. Takket være lysets egenskaper har hver gjenstand og gjenstand rundt oss en viss farge, oppfattet menneskesyn. Studiet av lysbølger og deres egenskaper har gjort det mulig for folk å ta en dypere titt på lysets natur og fenomenene knyttet til det. I dag skal vi snakke om variasjon.

Lysets natur

MED fysisk poeng lys er en kombinasjon av elektromagnetiske bølger Med forskjellige betydninger lengde og frekvens. Det menneskelige øyet oppfatter ikke noe lys, men bare det hvis bølgelengde varierer fra 380 til 760 nm. De resterende variantene forblir usynlige for oss. Disse inkluderer for eksempel infrarød og ultrafiolett stråling. Den berømte vitenskapsmannen Isaac Newton så for seg lys som en rettet strøm av de fleste fine partikler. Det var først senere at det ble bevist at det er en bølge i naturen. Newton hadde imidlertid fortsatt delvis rett. Faktum er at lys ikke bare har bølgeegenskaper, men også korpuskulære egenskaper. Dette bekreftes av det velkjente fenomenet fotoelektrisk effekt. Det viser seg at lysstrømmen har en dobbel natur.

Fargespekter

Hvitt lys, tilgjengelig for menneskelig syn, er en kombinasjon av flere bølger, som hver er preget av en viss frekvens og sin egen energi av fotoner. Følgelig kan den deles inn i bølger med forskjellige farger. Hver av dem kalles monokromatisk, og en viss farge tilsvarer sitt eget lengdeområde, bølgefrekvens og fotonenergi. Med andre ord, energien som sendes ut av et stoff (eller absorbert) er fordelt i henhold til indikatorene ovenfor. Dette forklarer eksistensen av lysspekteret. For eksempel tilsvarer den grønne fargen på spekteret frekvenser fra 530 til 600 THz, og fiolett fra 680 til 790 THz.

Hver av oss har noen gang sett hvordan stråler skimrer på kuttede glassprodukter eller for eksempel på diamanter. Dette kan observeres på grunn av et fenomen som kalles lysspredning. Dette er en effekt som reflekterer avhengigheten av brytningsindeksen til et objekt (stoff, medium) av lengden (frekvensen) av lysbølgen som passerer gjennom dette objektet. Konsekvensen av denne avhengigheten er dekomponeringen av strålen til et fargespekter, for eksempel når den passerer gjennom et prisme. Lysspredning uttrykkes ved følgende likhet:

hvor n er brytningsindeksen, ƛ er frekvensen og ƒ er bølgelengden. Brytningsindeksen øker med økende frekvens og avtagende bølgelengde. Vi observerer ofte spredning i naturen. Dens vakreste manifestasjon er regnbuen, som dannes på grunn av spredning av sollys når den passerer gjennom mange regndråper.

De første skrittene mot oppdagelsen av varians

Som nevnt ovenfor, blir lysstrømmen, når den passerer gjennom et prisme, dekomponert til et fargespekter, som Isaac Newton studerte i tilstrekkelig detalj i sin tid. Resultatet av hans forskning var oppdagelsen av fenomenet spredning i 1672. Vitenskapelig interesse for lysets egenskaper dukket opp før vår tidsregning. Den berømte Aristoteles la allerede merke til at sollys kan ha forskjellige nyanser. Forskeren hevdet at fargens natur avhenger av "mengden av mørke" som er tilstede i hvitt lys. Hvis det er mye av det, vises en lilla farge, og hvis det er lite, så rød. Stor tenker sa også at hovedfargen på lysstråler er hvit.

Forskning på Newtons forgjengere

Aristoteles teori om samspillet mellom mørke og lys ble ikke tilbakevist av forskere på 1500- og 1600-tallet. Både den tsjekkiske forskeren Marzi og den engelske fysikeren Hariot utførte uavhengig eksperimenter med et prisme og var fast overbevist om at årsaken til utseendet til forskjellige nyanser av spekteret nettopp var blandingen av lysstrømmen med mørket når de passerte gjennom prismet. Ved første øyekast kan forskernes konklusjoner kalles logiske. Men eksperimentene deres var ganske overfladiske, og de klarte ikke å støtte dem med ytterligere forskning. Det var helt til Isaac Newton begynte å jobbe.

Newtons oppdagelse

Takket være det nysgjerrige sinnet til denne fremragende vitenskapsmannen, ble det bevist at hvitt lys ikke er det viktigste, og at andre farger ikke oppstår i det hele tatt som et resultat av samspillet mellom lys og mørke i forskjellige forhold. Newton tilbakeviste disse troene og viste at hvitt lys er sammensatt i sin struktur, det er dannet av alle fargene i lysspekteret, kalt monokromatisk. Som et resultat av passasjen av en lysstråle gjennom et prisme, dannes en rekke farger på grunn av nedbrytningen av hvitt lys i dets bølgestrømmer. Slike bølger med forskjellige frekvenser og lengder brytes i mediet på forskjellige måter, og danner en bestemt farge. Newton utførte eksperimenter som fortsatt brukes i fysikk i dag. For eksempel eksperimenter med kryssede prismer, ved å bruke to prismer og et speil, og å sende lys gjennom prismer og en perforert skjerm. Vi vet nå at dekomponeringen av lys til et fargespekter skjer på grunn av de forskjellige hastighetene som bølger av forskjellige lengder og frekvenser passerer gjennom et gjennomsiktig stoff. Som et resultat forlater noen bølger prismet tidligere, andre litt senere, andre enda senere, og så videre. Slik brytes lysstrømmen ned.

Unormal spredning

Deretter gjorde fysikere fra forrige århundre en annen oppdagelse angående spredning. Franskmannen Leroux oppdaget at i noen medier (spesielt i joddamp) blir avhengigheten som uttrykker spredningsfenomenet krenket. Fysikeren Kundt, som bodde i Tyskland, tok opp studiet av dette problemet. For sin forskning lånte han en av Newtons metoder, nemlig et eksperiment med to kryssede prismer. Den eneste forskjellen var at i stedet for en av dem brukte Kundt et prismatisk kar med en cyaninløsning. Det viste seg at brytningsindeksen når lys passerer gjennom slike prismer øker, og ikke avtar, slik det skjedde i Newtons eksperimenter med vanlige prismer. Den tyske forskeren fant at dette paradokset er observert på grunn av et fenomen som absorbering av lys av materie. I det beskrevne Kundt-eksperimentet var det absorberende mediet en cyaninløsning, og spredningen av lys for slike tilfeller ble kalt anomal. I moderne fysikk brukes dette begrepet praktisk talt ikke. I dag blir den normale spredningen oppdaget av Newton og den unormale spredningen oppdaget senere betraktet som to fenomener relatert til den samme læren og som har en felles natur.

Linser med lav spredning

I fotografisk teknologi regnes lysspredning som et uønsket fenomen. Det forårsaker såkalt kromatisk aberrasjon, der farger vises forvrengt i bilder. Nyansene på fotografiet samsvarer ikke med nyansene til motivet som fotograferes. Denne effekten blir spesielt ubehagelig for profesjonelle fotografer. På grunn av spredning i fotografier blir ikke bare farger forvrengt, men kanter er ofte uskarpe, eller omvendt vises en altfor definert kant. Globale produsenter av fotoutstyr takler konsekvensene av dette optisk fenomen ved hjelp av spesialdesignede linser med lav spredning. Glasset de er laget av har den utmerkede egenskapen å bryte bølger av forskjellige lengder og frekvenser likt. Linser der lavspredningslinser er installert kalles achromater.

Leksjonens mål:

• Pedagogisk:
  • introdusere begrepene spektrum, lysspredning;
  • Å gjøre elevene kjent med historien til oppdagelsen av dette fenomenet.
  • tydelig demonstrere prosessen med dekomponering av en smal lysstråle til komponenter i forskjellige fargenyanser.
  • identifisere forskjellene mellom disse elementene i lysstrålen.
  • fortsette å danne studentenes vitenskapelige verdensbilde.
• Utviklingsmessig:
  • utvikling av oppmerksomhet, fantasifull og logisk tenkning, minne når du studerer dette emnet.
  • stimulere kognitiv motivasjon hos elevene.
  • utvikling av kritisk tenkning.
• Pedagogisk:
  • pleie interesse for emnet;
  • pleie en følelse av skjønnhet, skjønnheten i den omkringliggende verden.

Leksjonstype: en leksjon i å studere og i første omgang konsolidere ny kunnskap.

Læringsmetoder: samtale, historie, forklaring, eksperiment. (Informasjon og utvikling)

Krav til grunnleggende nivå forberedelse: kunne beskrive og forklare spredningsfenomenet.

Utstyr og materialer: datamaskin, fargekort, planparallelle plater

Timeplan:

	Leksjonstrinn	Tid, min	Teknikker og metoder
1.	Fargemaleri	5 min (før timen, i friminuttene)	Velge et fargekort som passer til stemningen for hver elev før timen i friminuttene.
2.	Motivasjon	2 minutter.	Lærerens historie
3.	Organisatorisk øyeblikk	3 min.	Leser et dikt av en elev
4.	Lære nytt stoff	19 min.	Lærerens historie. Demonstrasjon av eksperimenter. Samtale om problemstillinger. Notater i notatbøker.
5.	Konsolidering Sinkwine	12 min.	Lærerkonsultasjon. Observasjon. Eleven svarer. Kompilere en syncwine
6.	Oppsummering. Fargemaleri	3 min.	Oppsummering av materialet som er studert. Hver elev velger et fargekort som passer til humøret deres på slutten av leksjonen.
7.	Hjemmelekser	1 minutt.	Skriver på tavlen. Lærerens kommentar.

Før leksjonen starter, i friminuttene, utfør diagnostikken "Klassefargedesign". Hver elev som kommer inn i klasserommet, velger et kort med en bestemt farge som passer til humøret hans, og et "Klassefargekart" lages i begynnelsen av leksjonen.

• Gul farge er bra
• Oransje – veldig godt
• Rød – gledelig
• Grønn – rolig
• Blå – trist
• Brun – alarmerende
• Svart – dårlig
• Hvit – likegyldig

Epigraf for leksjonen:

Naturen kan ikke fanges slurvete og halvnaken hun er alltid vakker.

R. Emerson (amerikansk filosof på 1800-tallet)

UNDER KLASSENE

1. Motivasjon

Sollys har alltid vært og forblir for en person et symbol på glede, evig ungdom, alt det gode, det beste som kan være i livet:

«La det alltid være solen.
Måtte det alltid være himmel..." -

Slike ord er i den berømte sangen skrevet av Lev Oshanin.
Til og med en fysiker. Vant til å forholde seg til fakta, med nøyaktig registrering av fenomener, føles noen ganger vanskelig når man sier at lys er elektromagnetiske bølger med en viss bølgelengde og ingenting mer.
Lysets bølgelengde er veldig kort. Tenk deg gjennomsnittet havbølge, som ville øke så mye at det ville okkupere hele Atlanterhavet alene - fra Amerika til Lisboa i Europa. Bølgelengden til lys ved samme forstørrelse ville bare litt overskride bredden på en bokside.
Spørsmål:
– Hvor kommer disse elektromagnetiske bølgene fra?
Svar:
– Kilden deres er solen.
Sammen med synlig stråling sender solen oss termisk stråling, infrarød og ultrafiolett. Varme Solen er hovedårsaken til fødselen av disse elektromagnetiske bølgene.

2. Organisatorisk øyeblikk

Formulering av tema og mål for leksjonen.

Temaet for leksjonen vår er "Spredning av lys". I dag trenger vi:

• Introduser begrepet "spektrum", "spredning av lys";
• Identifiser egenskapene til dette fenomenet - lysspredning;
• Bli kjent med historien til oppdagelsen av dette fenomenet.

Aktivering av mental aktivitet:

En elev leser et dikt

Duften av solen

Lukten av sol? For noe tull!
Nei, ikke tull.
Lyder og drømmer i solen,
Dufter og blomster,
Alle smeltet sammen til et konsonantkor,
Alt er vevd inn i ett mønster.
Solen lukter urter,
Friske bad,
I den våkne våren
Og harpiksholdig furu,
Delikat lettvevd
Beruset av liljekonvaller,
Det som blomstret seirende
I den skarpe lukten av jord.
Solen skinner med bjeller,
Grønne blader
Puster ute syngende fugler,
Pust med latteren fra unge ansikter.
Så si dette til alle blinde:
Det vil være for deg!
Du vil ikke se himmelens porter,
Solen har en duft
Søtt forståelig bare for oss,
Synlig for fugler og blomster!
A. Balmont

3. Lære nytt stoff

Litt historie

Når vi snakker om disse ideene, bør vi starte med Aristoteles' fargeteori (IV århundre f.Kr.). Aristoteles hevdet at forskjellen i farge bestemmes av forskjellen i mengden mørke "blandet" med sollys (hvitt) lys. Fiolett farge, ifølge Aristoteles, oppstår med størst tillegg av mørke til lys, og rød - med minst. Dermed er regnbuens farger komplekse farger, og den viktigste er hvitt lys. Det er interessant at utseendet til glassprismer og de første eksperimentene med å observere dekomponering av lys med prismer ikke ga opphav til tvil om riktigheten av Aristoteles teori om utseendet til farger. Både Hariot og Marzi forble tilhengere av denne teorien. Dette burde ikke være overraskende, siden dekomponeringen av lys av et prisme i forskjellige farger ved første øyekast så ut til å bekrefte ideen om at farge oppstår som et resultat av blanding av lys og mørke. Regnbuestripen vises nettopp ved overgangen fra skyggestripen til den opplyste stripen, det vil si på grensen til mørke og hvitt lys. Fra det faktum at den fiolette strålen går den lengste veien inne i prismet sammenlignet med andre fargede stråler, er det ikke overraskende å konkludere med at den fiolette fargen oppstår når hvitt lys mister sin "hvithet" mest når det passerer gjennom prismet. Med andre ord, på den lengste veien skjer den største blandingen av mørke og hvitt lys. Det var ikke vanskelig å bevise falskheten til slike konklusjoner ved å utføre tilsvarende eksperimenter med de samme prismene. Ingen hadde imidlertid gjort dette før Newton.

Sollys har mange hemmeligheter. En av dem - spredningsfenomen. Den store engelske fysikeren var den første som oppdaget det Isaac Newton i 1666 mens du forbedrer teleskopet.

Lys spredning(dekomponering av lys) er et fenomen forårsaket av avhengigheten av den absolutte brytningsindeksen til et stoff av frekvensen (eller bølgelengden) til lys (frekvensspredning), eller, det samme, avhengigheten av lysets fasehastighet i en substans på bølgelengden (eller frekvensen).

Spredningen av lys ble oppdaget eksperimentelt av I. Newton rundt 1672, selv om det teoretisk sett ble ganske godt forklart mye senere.
En av de mest illustrerende eksempler dispersjon - nedbrytning av hvitt lys når det passerer gjennom et prisme (Newtons eksperiment). Essensen av spredningsfenomenet er den ulik hastighet for forplantning av lysstråler med forskjellige bølgelengder i et gjennomsiktig stoff - et optisk medium (mens i et vakuum er lyshastigheten alltid den samme, uavhengig av bølgelengden og derfor fargen). Vanligvis, jo høyere frekvensen til bølgen er, jo høyere er brytningsindeksen til mediet og jo lavere er lyshastigheten i det:

• i rødt topphastighet i middels og minimumsgraden av brytning,
• på lilla minimum lyshastighet i et medium og maksimal brytningsgrad.

Lysspredning gjorde det for første gang mulig å demonstrere ganske overbevisende den sammensatte naturen til hvitt lys.

Hvitt lys dekomponeres til et spektrum som et resultat av å passere gjennom et diffraksjonsgitter eller refleksjon fra det (dette er ikke relatert til fenomenet spredning, men forklares av diffraksjonens natur).

Diffraksjons- og prismatiske spektra er noe forskjellige: det prismatiske spekteret er komprimert i den røde delen og strukket i den fiolette, og er ordnet i synkende rekkefølge av bølgelengde: fra rød til fiolett; normal (diffraksjon) spektrum er ensartet i alle områder og er ordnet i rekkefølge med økende bølgelengder: fra fiolett til rødt.

Når vi vet at hvitt lys har en kompleks struktur, kan vi forklare den fantastiske variasjonen av farger i naturen. Hvis en gjenstand, for eksempel et stykke papir, reflekterer alle strålene i forskjellige farger som faller på den, vil den virke hvit. Ved å dekke papiret med et lag rød maling skaper vi ikke en ny lysfarge, men beholder noe av det eksisterende lyset på arket. Nå vil bare røde stråler reflekteres, resten vil bli absorbert av malingslaget. Gress og treblader virker grønne for oss på grunn av alle solstrålene som faller på dem, de reflekterer bare grønne og absorberer resten. Hvis du ser på gresset gjennom rødt glass, som bare overfører røde stråler, vil det virke nesten svart.

Dispersjonsfenomenet, oppdaget av Newton, er det første skrittet mot å forstå fargens natur. Dybden av forståelse av spredning kom etter at fargens avhengighet av lysets frekvens (eller bølgelengde) ble avklart.

Thomas Young (1773-1829) var den første som målte bølgelengdene til forskjellige farger i 1802.

Etter oppdagelsen av lysspredning ble bølgelengden hovedmengden som bestemmer lysets farge. Hovedfargereseptoren er netthinnen.

Farge- det er en følelse som oppstår i netthinnen i øyet når det blir opphisset av en lysbølge av en viss lengde. Når du kjenner bølgelengden til det utsendte lyset og forholdene for dets forplantning, er det mulig å forutsi på forhånd med høy grad av nøyaktighet hvilken farge øyet vil se.

Det kan være at netthinnen i øyet oppfatter en av primærfargene dårlig eller ikke reagerer på den i det hele tatt, da er denne personens fargeoppfatning svekket. Denne mangelen på syn kalles fargeblindhet.

God fargeoppfatning er svært viktig for en rekke yrker: sjømenn, piloter, jernbanearbeidere, kirurger, kunstnere. Spesielle enheter har blitt opprettet - anomaloskoper for studiet av fargesynsforstyrrelser.

Dispersion forklarer det faktum at en regnbue dukker opp etter regn (mer presist, det faktum at regnbuen er flerfarget og ikke hvit).
Første forsøk på å forklare regnbue som et naturfenomen ble laget i 1611 av erkebiskop Antonio Dominis.

1637 – vitenskapelig forklaring Regnbuer ble først gitt av Rene Descartes. Han forklarte regnbuen basert på lovene om brytning og refleksjon sollys i regndråpene. Fenomenet spredning var ennå ikke oppdaget, og det er grunnen til at Descartes' regnbue viste seg å være hvit.

30 år senere Isaac Newton kompletterte Descartes teori og forklarte hvordan fargede stråler brytes i regndråper.

"Descartes hengte regnbuen på rett sted på himmelen, og Newton farget den med alle fargene i spekteret."

Den amerikanske vitenskapsmannen A. Fraser

Regnbue er et optisk fenomen assosiert med brytning av lysstråler av mange regndråper. Imidlertid vet ikke alle nøyaktig hvordan lysbrytningen på regndråper fører til utseendet til en gigantisk flerfarget bue på himmelen. Derfor er det nyttig å dvele mer detaljert ved den fysiske forklaringen av dette spektakulære optiske fenomenet.

Regnbue gjennom øynene til en oppmerksom observatør. For det første kan en regnbue bare observeres i motsatt retning av solen. Hvis du står vendt mot regnbuen, vil solen være bak deg. En regnbue oppstår når solen lyser opp et regngardin. Når regnet avtar og deretter stopper, blekner regnbuen og forsvinner gradvis. Fargene observert i en regnbue veksler i samme sekvens som i spekteret oppnådd ved å sende en stråle av sollys gjennom et prisme. I dette tilfellet er den indre (som vender mot jordens overflate) ekstreme region av regnbuen farget fiolett, og den ytre ekstreme regionen er rød. Ofte vises en annen (sekundær) regnbue over hovedregnbuen - bredere og uskarkere. Fargene i den sekundære regnbuen veksler i omvendt rekkefølge: fra rød (ekstrem indre område bue) til fiolett (det ytterste området).

For en observatør som står relativt flatt jordens overflate, vises en regnbue forutsatt at vinkelhøyden til solen over horisonten ikke overstiger omtrent 42°. Jo lavere solen er, desto større er vinkelhøyden på toppen av regnbuen, og derfor desto større er den observerte delen av regnbuen. En sekundær regnbue kan observeres hvis solens høyde over horisonten ikke overstiger omtrent 52.

Regnbuen kan betraktes som et gigantisk hjul, som, som en aksel, er montert på en tenkt rett linje som går gjennom solen og observatøren.

Dispersjon er årsaken til kromatiske aberrasjoner - en av aberrasjonene til optiske systemer, inkludert fotografiske og videolinser.

Spredning av lys i natur og kunst

• På grunn av spredning kan det observeres forskjellige farger Sveta.
• Regnbuen, hvis farger skyldes spredning, er et av nøkkelbildene til kultur og kunst.
• Takket være lysspredning er det mulig å observere det fargede "lysspillet" på fasettene til en diamant og andre gjennomsiktige fasetterte gjenstander eller materialer.
• I en eller annen grad finner man regnbueeffekter ganske ofte når lys passerer gjennom nesten hvilken som helst gjennomsiktig gjenstand. I kunsten kan de spesifikt intensiveres og fremheves.
• Dekomponering av lys til et spektrum (på grunn av spredning) når det brytes i et prisme er et ganske vanlig tema i kunst. For eksempel skildrer coveret til albumet Dark Side Of The Moon av Pink Floyd lysbrytningen i et prisme med dekomponering til et spektrum.

Oppdagelsen av spredning var veldig viktig i vitenskapens historie. På vitenskapsmannens gravstein er det en inskripsjon med følgende ord: «Her ligger Sir Isaac Newton, adelsmannen som ... var den første med matematikkens fakkel som forklarte bevegelsene til planetene, banene til kometer og tidevannet til havene.

Han undersøkte forskjellen i lysstråler og de ulike egenskapene til farger som manifesterer seg, som ingen tidligere hadde mistenkt. …La dødelige glede seg over at en slik utsmykning av menneskeslekten fantes.»

4. Konsolidering

• Svar på spørsmål om emnet du studerer.
• Kategori "Tenk ..."
• Spørsmål: Hvorfor er en regnbue rund?
• Samling av "Sinquain" om emnet "Variance"

5. Oppsummering av leksjonen

På slutten av leksjonen utfører du «Klassefarging»-diagnostikken på nytt. Finn ut hvordan stemningen var på slutten av leksjonen, på grunnlag av dette tegnes et "Klassefarging"-diagram og resultatet sammenlignes, hvilket humør elevene var i begynnelsen av leksjonen og på slutten.

6. Lekser:§66

Litteratur:

1. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B. Fysikk: Lærebok for 11. klasse på videregående. – M.: Utdanning, 2006.
2. Rymkevich A.P. Samling av problemer i fysikk for klasse 9-11 på videregående skole. – M.: Utdanning, 2006.
3. Leser om fysikk: Opplæringen for elever i 8.-10. klasse på ungdomsskolen / Utg. B.I.
4. Spassky. – M.: Utdanning, 1987.

Tidsskrift "Fysikk i skolen" nr. 1/1998

Lysets natur

Verden rundt oss er fylt med millioner av forskjellige nyanser. Takket være lysets egenskaper har hver gjenstand og gjenstand rundt oss en viss farge som oppfattes av menneskelig syn. Studiet av lysbølger og deres egenskaper har gjort det mulig for folk å ta en dypere titt på lysets natur og fenomenene knyttet til det. I dag skal vi snakke om variasjon. Fra et fysisk synspunkt er lys en kombinasjon av elektromagnetiske bølger med forskjellige lengder og frekvenser. Det menneskelige øyet oppfatter ikke noe lys, men bare det hvis bølgelengde varierer fra 380 til 760 nm. De resterende variantene forblir usynlige for oss. Disse inkluderer for eksempel infrarød og ultrafiolett stråling

0 0

. Den berømte vitenskapsmannen Isaac Newton forestilte seg lys som en rettet strøm av de minste partiklene. Det var først senere at det ble bevist at det er en bølge i naturen. Newton hadde imidlertid fortsatt delvis rett. Faktum er at lys ikke bare har bølger, men også korpuskulært...

Lysspredning (lysdekomponering) er et fenomen forårsaket av avhengigheten av den absolutte brytningsindeksen til et stoff av frekvensen (eller bølgelengden) til lys (frekvensspredning), eller, det samme, avhengigheten av lysets fasehastighet i et stoff på bølgelengden (eller frekvensen). Det ble oppdaget eksperimentelt av Newton rundt 1672, selv om det teoretisk sett var ganske godt forklart mye senere.

Et av de mest åpenbare eksemplene på spredning er nedbrytningen av hvitt lys når det passerer gjennom et prisme (Newtons eksperiment). Essensen av spredningsfenomenet er den ulik hastighet for forplantning av lysstråler med forskjellige bølgelengder i et gjennomsiktig stoff - et optisk medium (mens i et vakuum er lyshastigheten alltid den samme, uavhengig av bølgelengden og derfor fargen). Vanligvis, jo høyere frekvensen på bølgen er, jo høyere brytningsindeks...

0 0

Newtons eksperimenter

Newton gjorde de første eksperimentene med dispersiv dekomponering av lys. Han rettet en vanlig solstråle mot et prisme og fikk det mange i dag ser hver dag – prismet splittet lysstrålen i mange forskjellige farger – fra rødt til fiolett. Etter en rekke andre eksperimenter med linser og prismer, konkluderte Newton med at et prisme ikke endrer sollys, men bare bryter det ned i dets komponenter. Men hvordan skjer dette?

Faktum er at lyset har en viss hastighet. Som erfaringen har vist, består en lysstråle av mange farger, og det er hastigheten som er forskjellig. Det vil si at hver farge i spekteret har sin egen bevegelseshastighet og sin egen bølgelengde. Graden av brytning av fargestråler viste seg også å være forskjellig. Husk hvordan det ser ut...

0 0

Kapittel 1. Lysbølger - Leksjon 5. Spredning av lys
Gå tilbake til innholdet
Leksjon 5. SPREDNING AV LYS

Brytningsindeksen avhenger ikke av lysstrålens innfallsvinkel, men den avhenger av fargen. Dette ble oppdaget av Newton.

Forbedring av teleskoper. Newton la merke til dette. at bildet som produseres av linsen er farget i kantene. Han ble interessert i dette og var den første som "undersøkte variasjonen av lysstråler og de resulterende egenskapene til farger, som ingen engang hadde mistenkt før" (ord fra inskripsjonen på gravstein Newton). Regnbuefargingen av bildet produsert av linsen hadde selvfølgelig blitt observert før ham. Det har også blitt observert at regnbuekanter har gjenstander sett gjennom et prisme. En stråle av lysstråler som passerer gjennom et prisme er farget langs kantene.

Newtons grunnleggende eksperiment var strålende enkelt. Newton gjettet å rette en lysstråle med lite tverrsnitt til et prisme. En stråle av sollys gikk over i en mørklagt...

0 0

Gymnasium nr. 26 DISPERSION OF LIGHT Fullført av: elev av klasse 11 B Shelepov Dmitry Veileder: Pylkova L.V. Tomsk-2011 På 1600-tallet begynte ideen om lysets bølgenatur å utvikle seg. Den første oppdagelsen som indikerer lysets bølgenatur ble gjort av den italienske forskeren Francesco Grimaldi. Han la merke til at hvis en gjenstand er plassert i banen til en veldig smal lysstråle, så vises ikke en skarp skygge på skjermen. Kantene på skyggen er uskarpe og fargestriper vises langs skyggen. Grimaldi kalte det oppdagede fenomenet diffraksjon, men klarte ikke å forklare det riktig. Han forsto at fenomenet han observerte var i konflikt med den korpuskulære teorien om lys, men turte ikke helt å forlate denne teorien. Riktig forklaring åpent fenomen assosiert med teorien om fargesyn, hvis grunnlag ble lagt av den bemerkelsesverdige engelske vitenskapsmannen Isaac Newton. Lysspredning (lysdekomponering) er fenomenet med avhengigheten av den absolutte brytningsindeksen til et stoff av lysets bølgelengde ...

0 0

Lysspredning (lysdekomponering) er fenomenet med avhengigheten av den absolutte brytningsindeksen til et stoff av bølgelengden til lys (frekvensspredning), så vel som av koordinaten (romlig spredning), eller, som er den samme, avhengigheten av fasehastigheten til lys i et stoff på lengdebølgene (eller frekvensene). Det ble oppdaget eksperimentelt av Newton rundt 1672, selv om det teoretisk sett var ganske godt forklart mye senere.

Et av de mest åpenbare eksemplene på spredning er nedbrytningen av hvitt lys når det passerer gjennom et prisme (Newtons eksperiment). Essensen av spredningsfenomenet er ulik forplantningshastighet av lysstråler med forskjellige bølgelengder i et gjennomsiktig stoff - et optisk medium (mens i et vakuum er lyshastigheten alltid den samme, uavhengig av bølgelengde og derfor farge). Vanligvis, jo høyere frekvensen til bølgen er, jo høyere er brytningsindeksen til mediet og jo lavere er lyshastigheten i det:

rød farge har maksimal hastighet i medium og minimum brytningsgrad,...

0 0

Fysikktime "Spredning av lys"

Seksjoner: Fysikk

Leksjonens mål:

Pedagogisk: introduser begrepene spektrum, lysspredning; Å gjøre elevene kjent med historien til oppdagelsen av dette fenomenet. tydelig demonstrere prosessen med dekomponering av en smal lysstråle til komponenter i forskjellige fargenyanser. identifisere forskjellene mellom disse elementene i lysstrålen. fortsette dannelsen vitenskapelig verdensbilde studenter. Utviklingsmessig: utvikling av oppmerksomhet, figurativ og logisk tenkning, minne når du studerer dette emnet. stimulere kognitiv motivasjon hos elevene. utvikling av kritisk tenkning. Pedagogisk: fremme interesse for faget; pleie en følelse av skjønnhet, skjønnheten i den omkringliggende verden.

Leksjonstype: leksjon om å studere og innledningsvis konsolidere ny kunnskap.

Undervisningsformer: samtale, historie, forklaring, eksperiment. (Informasjon og utvikling)

Krav til...

0 0

Ukrainas vitenskaps- og utdanningsdepartement

Ukrainsk ingeniør- og pedagogisk akademi

Rapport om temaet:

Lys spredning

Fullført av student gr. DRE-S5-1

Fesenko A.V.

Kharkov 2006

Spredningsfenomen

Spredning av lys. På en lys solrik dag lukker vi vinduet i rommet med et tykt gardin, der vi lager et lite hull. Gjennom dette hullet vil en smal stråle av sollys trenge inn i rommet og danne en lys flekk på den motsatte veggen. Hvis du legger i banen til strålen

glassprisme, da vil flekken på veggen bli til en flerfarget stripe, der alle fargene på buen vil være representert - fra fiolett til rød (fig. 1, f - fiolett, C - blå, G - blå , 3 - grønn, F - gul, O - oransje, K - rød).

Lysspredning er avhengigheten av brytningsindeksen n til et stoff av frekvensen f (bølgelengden) til lys eller avhengigheten ...

0 0

Lysbilde 1
Ordet "varians" kommer fra latinsk ord dispersio, som bokstavelig talt betyr "spredning, spredning". Spredning av lys Arbeidet ble utført av en elev i klasse 11 "E" Adelshina Ilvira

Lysbilde 2
Oppdagelseshistorie Definisjon Newtons eksperiment Trekk ved passasje av en lysstråle gjennom et prisme Hovedegenskaper Konsekvenser Forutsetninger for utseendet til en regnbue Spørsmål Konklusjoner Innhold

Lysbilde 3
Når man passerer gjennom et prisme, blir en lysstrøm dekomponert til et fargespekter, som Isaac Newton studerte i tilstrekkelig detalj i sin tid. Resultatet av hans forskning var oppdagelsen av fenomenet spredning i 1672. De første skrittene mot oppdagelsen av varians

Lysbilde 4
For rundt 300 år siden bommet Isaac Newton solstråler gjennom prismet. Det er ikke for ingenting at på gravsteinen hans, reist i 1731 og dekorert med figurer av unge menn som holder emblemene til hans viktigste funn i hendene, holder en figur et prisme, og inskripsjonen på monumentet inneholder ordene: " Han...

0 0

10

Studerer lysspredning i 11. klasse

Tishkova Svetlana Anatolyevna, fysikklærer

Artikkelen tilhører seksjonen: Undervisning i fysikk

Denne leksjonen blir undervist på slutten av å studere emnet "lysets bølgeegenskaper" i fysikk- og matematikktimer.

A. Studentene bør lære:

En stråle av hvitt lys, når den passerer gjennom et stoff som har en brytningsvinkel, dekomponeres til stråler med forskjellige farger. Dette fenomenet kalles lysspredning.

Når du faller på grensesnittet mellom to medier, brytes lysstråler i forskjellige farger annerledes: røde - mindre og fiolette - mer.

En objektiv karakteristikk av farge er frekvensen til en elektromagnetisk bølge.

B. Studentene bør lære:

Lag konseptet "spredning av lys".

Gjenkjenne lysspredning blant andre fenomener.

Gjengi lysspredning i en spesifikk situasjon.

0 0

11

Spredning av lys betraktes som et resultat av samspillet mellom elektromagnetiske bølger og ladede partikler som er en del av stoffer. Materiepartikler utfører tvangssvingninger i det vekslende elektromagnetiske feltet til bølgen.

Lysspredning er avhengigheten av den absolutte brytningsindeksen til et stoff n av frekvensen...

0 0

12

Observasjon av fenomenet lysspredningslaboratorium
I fysikk er lysspredning avhengigheten av brytningsindeksen til et stoff av lysets bølgelengde. Fenomenet lysspredning er tydeligst demonstrert ved dets nedbrytning under påvirkning av en slags prisme.

1.3. Første forsøk med prismer. Ideer om opprinnelsen til farger før Newton.
1.4. Newtons eksperimenter med prismer. Newtons teori om opprinnelsen til farger
1.5. Oppdagelse av unormal spredning av lys. Kundts eksperimenter
Kapittel II. Spredning i naturen
2.1. Regnbue
Kapittel III. Eksperimentelt oppsett for å observere fargeblanding
3.1. Beskrivelse av installasjonen
3.2. Eksperimentelt oppsett
Konklusjon
Litteratur
Introduksjon.
Spredning av lys. Vi kommer alltid over dette fenomenet i livet, men vi legger ikke alltid merke til det. Men hvis du er forsiktig, omgir spredningsfenomenet oss alltid. Et slikt fenomen er en vanlig regnbue. Det er nok ingen som ikke gjør det...

0 0

13

MAOU " videregående skole nr. 28 oppkalt etter G. F. Kirdishchev"

Petropavlovsk-Kamchatsky urbane distrikt

Spredning av lys og farge på kroppen

Leksjonsnotater i fysikk i 11. klasse

Leksjon med å lære nytt materiale, konsolidering og kontroll

Fysiklærer ved MAOU "Secondary School No. 28 oppkalt etter G. F. Kirdishchev" Yuryeva O. L.

Sergey Yesenin

Jeg angrer ikke, ikke ring, ikke gråt,
Alt vil passere som røyk fra hvite epletrær.
Visnet i gull,
Jeg vil ikke være ung lenger.

Nå vil du ikke kjempe så mye,
Et hjerte berørt av en frysning,
Og landet av bjørkekintz
Det vil ikke friste deg til å vandre rundt barbeint.

Den vandrende ånden! du er sjeldnere og sjeldnere
Du vekker flammen på leppene dine
Å min tapte friskhet
Et opprør av øyne og en flom av følelser!

Jeg har nå blitt gjerrigere i mine ønsker,
Mitt liv, drømte jeg om deg?
Som om jeg var en blomstrende tidlig vår
Han red på en rosa hest.

Alle av oss, alle av oss i denne verden er forgjengelige,
Det flyter stille...

0 0

14

Hvilke bølger kalles koherente?

bølger med samme frekvens

bølger med samme amplitude

bølger med samme frekvens og konstant faseforskjell

Polarisering av lys beviser at lys er
nøytral partikkelfluks
tverrgående bølge
langsgående bølger

Hva er diffraksjon av lys?
dekomponering av hvitt lys til et spektrum ved hjelp av et glassprisme
forsterkning eller demping av lys når to koherente bølger er overlagret
bøye lys rundt hindringer

Fargene på spekteret (rød - k, oransje - o, blå - s, gul - g, blå - g, grønn - z, fiolett - f) i rekkefølge av avtagende bølgelengde er korrekt angitt i svaret:
1.f, s, g, z, g, o, k
k, o, g, h, g, s, f
f, g, h, s, g, o, k

Regnbuefargingen av tynne filmer av petroleumsprodukter i sølepytter er forårsaket av fenomenet
diffraksjon
avvik
innblanding

Klaringen av linsene er forklart med...

0 0

15

Sammendrag: Leksjonsemne: "Lys er en strøm av partikler"
Lærer Pylkova L.V., Kommunal utdanningsinstitusjon Gymnasium nr. 26

Leksjonsemne: "Lys er en strøm av partikler"

Leksjonstype: Modifisert debatt

Organiseringen av "modifiserte" debatter åpner for noen endringer i reglene, antall spillere i lag kan økes eller reduseres; Spørsmål fra publikum er akseptable, det organiseres støttegrupper som lagene kan kontakte under kampen, en gruppe eksperter utfører dommerfunksjoner og utvikler en kompromissløsning når det er nødvendig for å oppnå pedagogiske mål. Hovedstadiene i organisasjonen pedagogisk prosess basert på bruk av debattteknikker er: orientering (valg av tema); forberedelse til arrangementet; holde debatter; diskusjon av spillet.

^Leksjonens mål:

Generalisering og systematisering av kunnskap

) lys (frekvensspredning), eller, det samme, avhengigheten av lysets fasehastighet i et stoff av frekvens (eller bølgelengde). Oppdaget eksperimentelt av Newton rundt 1672, selv om det teoretisk sett er ganske godt forklart mye senere.

Romlig spredning er avhengigheten av den dielektriske konstanttensoren til et medium på bølgevektoren. Denne avhengigheten forårsaker en rekke fenomener kalt romlige polarisasjonseffekter.

Encyklopedisk YouTube

1 / 3

Spredning og lysspekter

Lysspredning og kroppsfarge

Spredning av lys. Kroppsfarger

Undertekster

Egenskaper og manifestasjoner

Et av de mest åpenbare eksemplene på spredning er nedbrytningen av hvitt lys når det passerer gjennom et prisme (Newtons eksperiment). Essensen av spredningsfenomenet er forskjellen i fasehastighetene for forplantning av lysstråler med forskjellige bølgelengder i et gjennomsiktig stoff - et optisk medium (mens i et vakuum er lyshastigheten alltid den samme, uavhengig av bølgelengden og derfor fargen ). Vanligvis, jo kortere lysbølgelengden er, jo større er brytningsindeksen til mediet for det og jo lavere fasehastigheten til bølgen i mediet:

• rødt lys har en maksimal fasehastighet for forplantning i mediet og en minimumsgrad av brytning,
• For fiolett lys er fasehastigheten for forplantning i mediet minimal, og brytningsgraden er maksimal.

I noen stoffer (for eksempel joddamp) observeres imidlertid en uregelmessig spredningseffekt, der blå stråler brytes mindre enn røde, mens andre stråler absorberes av stoffet og unngår observasjon. Mer strengt tatt er unormal spredning utbredt, for eksempel observeres den i nesten alle gasser ved frekvenser nær absorpsjonslinjer, men i joddamp er det ganske praktisk for observasjon i det optiske området, hvor de absorberer lys veldig sterkt.

Lysspredning gjorde det for første gang mulig å demonstrere ganske overbevisende den sammensatte naturen til hvitt lys.

Augustin Cauchy foreslo en empirisk formel for å tilnærme avhengigheten av brytningsindeksen til et medium på bølgelengden:

n = a + b / λ 2 + c / λ 4 (\displaystyle n=a+b/\lambda ^(2)+c/\lambda ^(4)),

Hvor λ (\displaystyle \lambda)- bølgelengde i vakuum; en, b, c- konstanter, hvis verdier for hvert materiale må bestemmes eksperimentelt. I de fleste tilfeller kan du begrense deg til de to første leddene i Cauchy-formelen. Deretter ble andre mer nøyaktige, men samtidig mer komplekse, tilnærmingsformler foreslått.

3. Frie vibrasjoner i lc-kretsen. Fridempede svingninger. Differensialligning av dempede svingninger og løsningen av den.

4. Tvungede elektriske svingninger. Differensialligning for tvangssvingninger og dens løsning.

5. Spenningsresonans og strømresonans.

Grunnleggende om Maxwells teori for det elektromagnetiske feltet.

6. Generelle kjennetegn ved Maxwells teori. Vortex magnetfelt. Bias gjeldende.

7.Maxwells ligninger i integralform.

Elektromagnetiske bølger

8. Eksperimentell produksjon av elektromagnetiske bølger. Plan elektromagnetisk bølge. Bølgeligning for det elektromagnetiske feltet. Energi av elektromagnetiske bølger. Trykk av elektromagnetiske bølger.

Geometrisk optikk

9. Grunnleggende lover for geometrisk optikk. Fotometriske mengder og deres enheter.

10. Bryting av lys på sfæriske overflater. Tynne linser. Formelen for en tynn linse og konstruksjon av bilder av objekter ved hjelp av en tynn linse.

11. Lysbølger

12. Interferens av lys når det reflekteres fra tynne plater. Strimler med lik tykkelse og lik helling.

13. Newtons ringer. Anvendelse av interferensfenomenet. Interferometre. Opplysende optikk.

14.Diffraksjon av lys

15. Diffraksjon av lys på en rund skjerm og et rundt hull.

16.Diffraksjon av lys med en spalte. Diffraksjonsgitter.

17. 18. Interaksjon av lys med materie. Spredning og absorpsjon av lys. Normal og unormal spredning. Bouguer-Lambert lov.

19.Polarisering av lys. Naturlig og polarisert lys. Grad av polarisering. Malus lov.

20. Polarisering av lys under refleksjon og brytning. Brewsters lov. Dobbeltbrytning. Anisotropi av krystaller.

21. Dopplereffekt for lysbølger.

22. Termisk stråling. Egenskaper for termisk likevektsstråling. Helt svart kropp. Energifordeling i spekteret til en helt svart kropp. Laws of Kirchhoff, Stefan-Boltzmann, Wien.

23. Elementer i den spesielle relativitetsteorien Postulater av den spesielle relativitetsteorien. Lorentz transformasjoner.

2. Varighet av hendelser i ulike referansesystemer.

24. Grunnleggende lover for relativistisk dynamikk. Loven om forholdet mellom masse og energi.

17. 18. Interaksjon av lys med materie. Spredning og absorpsjon av lys. Normal og unormal spredning. Bouguer-Lambert lov.

Lys spredning kall fenomenet avhengighet av den absolutte brytningsindeksen til et stoff n av frekvensen til lys ω (eller bølgelengden λ):

Konsekvensen av lysspredning er dekomponering til et spektrum av en stråle av hvitt lys når den passerer gjennom et prisme. Den første eksperimentelle studien av lysspredning i et glassprisme ble utført av I. Newton i 1672.

Lys spredning kalt normal hvis brytningsindeksen øker monotont med økende frekvens (minker med økende bølgelengde); ellers kalles variansen unormal, Figur 1.

Omfanget

kalt spredning av materie og karakteriserer endringshastigheten i brytningsindeksen med en endring i bølgelengde.

Normal lysspredning observeres langt fra båndene eller linjene for absorpsjon av lys av et stoff, unormalt - innenfor båndene eller absorpsjonslinjene.

La oss se på spredningen av lys i et prisme, fig. 2.

La en monokromatisk lysstråle falle på et gjennomsiktig prisme med en brytningsvinkel θ og brytningsindeks n i en vinkel α 1. Etter en dobbel avbøyning (på venstre og høyre side av prismet), viser det seg at strålen er avviket fra den opprinnelige retningen med en vinkel φ. Fra geometriske transformasjoner følger det at

de. Avbøyningsvinkelen for stråler av et prisme er større, jo større brytningsvinkelen og brytningsindeksen til prismestoffet. Siden n = f(λ), så er strålene forskjellige lengder bølger etter å ha passert prismet vil avbøyes i forskjellige vinkler, dvs. en stråle av hvitt lys som faller inn på et prisme, bak prismet, dekomponeres til et spektrum, som først ble observert av Newton. Dette betyr at ved hjelp av et prisme, så vel som ved hjelp av et diffraksjonsgitter, ved å dekomponere lys til et spektrum, er det mulig å bestemme dets spektrale sammensetning.

Det bør huskes at komponentfargene i diffraksjons- og prismatiske spektra er plassert annerledes. I diffraksjonsspekteret er sinusen til avbøyningsvinkelen proporsjonal med bølgelengden, derfor har røde stråler lengre lengde bølger avbøyes sterkere av diffraksjonsgitteret enn fiolette bølger. I et prisme, for alle transparente stoffer med normal spredning, synker brytningsindeksen n med økende bølgelengde, så røde stråler avbøyes av prismet mindre enn fiolette stråler.

På utseendet normal spredning handlingsbasert prismespektrometre, mye brukt i spektralanalyse. Dette forklares med at det er mye lettere å lage et prisme enn et diffraksjonsgitter. Prismespektrometre har også et høyt blenderforhold.

Elektronisk teori om lysspredning. Fra Maxwells makroskopiske elektromagnetiske teori følger det det

men i det optiske området av spekteret for alle stoffer μ ≈ 1, derfor

n= ε. (1)

Formel (1) motsier erfaring, fordi størrelsen n, som er en variabel n = f(λ), er samtidig lik en viss konstant ε (konstant i Maxwells teori). I tillegg stemmer ikke verdiene til n fra dette uttrykket med de eksperimentelle dataene.

For å forklare spredningen av lys ble det foreslått elektronisk Lorentz teori, der spredningen av lys betraktes som et resultat av samspillet mellom elektromagnetiske bølger og ladede partikler som er en del av stoffet og utfører tvangssvingninger i det vekslende elektromagnetiske feltet til bølgen.

La oss bli kjent med denne teorien ved å bruke eksemplet på et homogent isotropisk dielektrisk, formelt anta at spredningen av lys er en konsekvens av avhengigheten til ε av frekvensen ω av lysbølger. Den dielektriske konstanten til stoffet er

ε = 1 + χ = 1 + P/(ε 0 E),

hvor χ er den dielektriske susceptibiliteten til mediet, ε 0 er den elektriske konstanten, P er den øyeblikkelige verdien av polarisasjonen (indusert dipolmoment per volumenhet av dielektrikumet i bølgefeltet med intensitet E). Deretter

n 2 = 1 + P/(ε 0 E), (2)

de. avhenger av R. For synlig lys frekvensen ω~10 15 Hz er så høy at bare tvungne vibrasjoner av de ytre (svakest bundne) elektronene til atomer, molekyler eller ioner under påvirkning av den elektriske komponenten i bølgefeltet er signifikante, og det vil ikke være noen orienteringspolarisering av molekyler med en slik frekvens. Disse elektronene kalles optiske elektroner.

For enkelhets skyld, la oss vurdere vibrasjonene til ett optisk elektron i et molekyl. Det induserte dipolmomentet til et elektron som utfører tvangssvingninger er lik p = ex, hvor e er ladningen til elektronet, x er forskyvningen av elektronet fra likevektsposisjonen under påvirkning av lysbølgens elektriske felt. La n 0 være konsentrasjonen av atomer i dielektrikumet, da

P = p n 0 = n 0 e x. (3)

Å erstatte (3) med (2) får vi

n 2 = 1 + n 0 e x /(ε 0 E), (4)

de. problemet kommer ned til å bestemme forskyvningen x av elektronet under påvirkning av en ekstern elektrisk felt E = E 0 cos ωt.

Ligning av tvungne oscillasjoner av et elektron for det enkleste tilfellet

d 2 x/dt 2 +ω 0 2 x = (F 0 /m)cos ωt = (e/ m) E 0 cos ωt, (5)

hvor F 0 = еE 0 er amplitudeverdien til kraften som virker på elektronet fra bølgefeltet, ω 0 = √k/m er den naturlige frekvensen til elektronsvingninger, m er massen til elektronet. Etter å ha løst ligning (5), finner vi ε = n 2 avhengig av atomkonstantene (e, m, ω 0) og frekvensen til det ytre feltet ω, dvs. La oss løse spredningsproblemet.

Løsningen på (5) er

Х = А cos ωt, (6)

A = eE 0 /m(ω 0 2 – ω 2). (7)

Bytt inn (6) og (7) i (4) og få

n 2 = 1 + n 0 e 2 /ε 0 m(ω 0 2 – ω 2). (8)

Fra (8) er det klart at brytningsindeksen til et stoff avhenger av frekvensen ω til det ytre feltet, og at i frekvensområdet fra ω = 0 til ω = ω 0 er verdien av n 2 større enn 1 og øker med økende frekvens ω ( normal varians). Ved ω = ω 0 er verdien n 2 = ± ∞; i frekvensområdet fra ω = ω 0 til ω = ∞, er verdien av n 2 mindre enn 1 og øker fra - ∞ til 1 (normal spredning). Går vi fra n 2 til n får vi en graf med n = n(ω), Fig. 1. Område AB – område unormal spredning. Studie av unormal spredning – D.S. Jul.

Absorpsjon av lys– kalles en reduksjon i energien til en lysbølge under dens forplantning i materie på grunn av omdannelsen av bølgeenergi til andre typer energi.

Fra et synspunkt av elektronisk teori er samspillet mellom lys og materie redusert til samspillet mellom det elektromagnetiske feltet til en lysbølge med atomer og materiemolekyler. Elektronene som utgjør atomer kan vibrere under påvirkning av det vekslende elektriske feltet til en lysbølge. En del av energien til lysbølgen brukes på spennende elektronsvingninger. En del av energien til elektronsvingninger blir igjen til energien til lysstråling, og blir også til andre former for energi, for eksempel til energien til termisk stråling.

Absorpsjonen av lysstråling kan beskrives i generelle termer fra et energisynspunkt, uten å gå inn på detaljer om mekanismen for interaksjon av lysbølger med atomer og molekyler av det absorberende stoffet.

En formell beskrivelse av absorpsjon av lys av materie er gitt Booger, som etablerte et forhold mellom intensiteten av lys som passerer gjennom et siste lag av absorberende stoff og intensiteten av lys som faller inn på det

Jeg lλ = jeg 0λ e -K l (1)

hvor I 0 λ er intensiteten av lysstråling med bølgelengde λ som faller inn på det absorberende laget; Jeg lλ- intensiteten av lysstråling som passerer gjennom et absorberende lag av stoff tykt l; K λ – absorpsjonskoeffisient avhengig av λ, dvs. K λ = f(λ).

Hvis absorberen er et stoff i løsning, er absorpsjonen av lys større, jo flere molekyler av det oppløste stoffet lyset møter på sin vei. Derfor avhenger absorpsjonskoeffisienten av konsentrasjonen C. I tilfelle av svake løsninger, når interaksjonen mellom molekylene til det oppløste stoffet kan neglisjeres, er absorpsjonskoeffisienten proporsjonal med C:

K λ = c λ С (2)

hvor c λ er proporsjonalitetskoeffisienten, som også avhenger av λ. Med hensyn til (2), kan Bouguers lov (1) skrives om som:

I λ = I 0λ e - c C l (3)

c λ er indikatoren for lysabsorpsjon per enhetskonsentrasjon av stoffet. Hvis konsentrasjonen av et oppløst stoff uttrykkes i [mol/liter], kalles c λ molar absorpsjonskoeffisient.

Relasjon (3) kalles Bouguer-Lambert-Beer-loven. Forholdet mellom størrelsen på lysstrømmen som kommer fra lag I lλ, til den angitte I kalles 0λ koeffisient for optisk (eller lys) transmittans av laget T:

T = I lλ/I 0 λ = e - c C l (4)

eller i prosent

T = I lλ/I 0λ 100%. (5)

Absorpsjonen av laget er lik forholdet

L
ogaritmen til verdien 1/T kalles lag optisk tetthet D

D = log 1/T = log I 0 λ /I l λ = 0,43c λ C l (6)

de. Optisk tetthet karakteriserer absorpsjonen av lys av et medium. Relasjon (6) kan brukes både for å bestemme konsentrasjonen av løsninger og for å karakterisere absorpsjonsspektra til stoffer.

Avhengigheten av optisk tetthet av bølgelengden D = f(λ) er en spektral karakteristikk av absorpsjonen av et gitt stoff, og kurven som uttrykker denne avhengigheten kalles absorpsjonsspektrum. Absorpsjonsspektra, som emisjonsspektre, kan være foret, stripete og kontinuerlige, fig. 3. I følge Bohr-atommodellen sendes og absorberes lyskvanter under overgangen til et system (atom) fra en energitilstand til en annen. Hvis i dette tilfellet bare den elektroniske energien til systemet endres i optiske overganger, slik tilfellet er i atomer, vil absorpsjonslinjen i spekteret være skarp.

Fig. 3.a) linjeabsorpsjonsspektrum, b) stripet absorpsjonsspektrum, c) kontinuerlig absorpsjonsspektrum.

For komplekse molekyler, hvis energi er sammensatt av elektronisk E el, vibrasjons E coll og rotasjons E vr energi (E = E el + E coll + E vr), når lys absorberes, endres ikke bare den elektroniske energien, men også vibrasjons- og rotasjonsenergien. Dessuten, siden ∆E el >>∆E teller >>∆E vr, som et resultat av dette, ser settet med linjer som tilsvarer den elektroniske overgangen i absorpsjonsspekteret av løsninger ut som et absorpsjonsbånd.

Absorpsjonskoeffisienten for dielektrikum er liten (ca. 10 -3 – 10 -5 cm -1), brede absorpsjonsbånd observeres for dem, dvs. dielektriske stoffer har et kontinuerlig absorpsjonsspektrum. Dette skyldes det faktum at det ikke er frie elektroner i dielektrikum, og absorpsjonen av lys skyldes fenomenet resonans tvungne vibrasjoner elektroner i atomer og atomer i dielektriske molekyler.

Absorpsjonskoeffisienten for metaller har store verdier (omtrent 10 3 - 10 5 cm -1) og derfor er metaller ugjennomsiktige for lys. I metaller, på grunn av tilstedeværelsen av frie elektroner som beveger seg under påvirkning av det elektriske feltet til en lysbølge, oppstår det raskt vekselstrømmer, ledsaget av frigjøring av Joule-varme. Derfor avtar energien til lysbølgen raskt, og blir til metallets indre energi. Jo høyere ledningsevne et metall har, jo mer lys absorberer det. I fig. Figur 1 viser en typisk avhengighet av lysabsorpsjonskoeffisienten av frekvens i området av absorpsjonsbåndet. Det kan sees at en uregelmessig dispersjon observeres inne i absorpsjonsbåndet. Imidlertid må absorpsjonen av lys av et stoff være betydelig for å påvirke løpet av brytningsindeksen.

Absorpsjonskoeffisientens avhengighet av bølgelengden (frekvensen) forklarer fargen på de absorberende legemene. For eksempel vil glass som svakt absorberer røde og oransje stråler og sterkt absorberer grønne og blå stråler virke rødt når det belyses med hvitt lys. Hvis grønt og blått lys rettes mot slikt glass, vil glasset virke svart på grunn av den sterke absorpsjonen av disse bølgelengdene. Dette fenomenet brukes i produksjonen lysfiltre, som avhengig av kjemikaliet Glasskomposisjoner overfører lys bare ved visse bølgelengder, og absorberer andre.