Дисперсія - це веселка?
У житті ми постійно стикаємося з дисперсією, але далеко не завжди помічаємо це або навіть деколи не знаємо, що це таке. Зараз ми постараємося більш детально розглянути, що являє собою дисперсія. Першим яскравим її прикладом є звичайна веселка. Навряд чи знайдеться людина, яка б ніколи не захоплювався цим красивим явищем. За старовинним повір'ям, біля підніжжя веселки можна відшукати горщик, повний золота. Ми настільки звикли бачити веселку, що нам вона здається буденною, і ми не вникаємо в її природу. Насправді кожна її поява супроводжується складними фізичними процесами, з якими ми і постараємося розібратися в цій статті.
У найзагальнішому сенсі дисперсія - це заломлення світла. Проходячи крізь призму, промінь світла заломлюється і розпадається на різні кольори. Це можна легко перевірити в домашніх умовах. Проведемо невеликий досвід. У сонячний день необхідно закрити вікно щільною завісою і зробити в ній невеликий отвір, через яке до кімнати буде проникати вузький промінець. На протилежній від вікна стіні від цього променя буде утворюватися світла пляма. Поставимо на шляху променя скляну призму. Тепер ми можемо переконатися, що дисперсія - це умова появи веселки, адже пляма на стіні стало різнобарвним. У ньому можна побачити всі кольори веселки, від червоного до фіолетового.
Таким чином, дисперсія - це оптичні явища, обумовлені залежністю показника заломлення речовини від частоти світла (довжини хвилі) або залежністю фазової швидкості хвиль світла від його частоти або довжини хвилі. Наслідком дисперсії є розкладання пучка світла в спектр при проходженні через скляну призму. Дисперсія світла була відкрита в 1672 році Ньютоном, який займався активним вивченням спектра.
Ньютон не першим проводив подібні досліди. Вже на початку нашої ери було відомо про розкладання світла на спектр при проходженні його через великі монокристали. Першими дослідниками заломлення світла були англійський вчений Т. Харіот і чеський природодослідник Й. Марци, проте саме Ньютон почав серйозно аналізувати цей процес.
Ньютон провів цілий комплекс дослідів і експериментів з призмами. Результати його досліджень було детально описані в «Лекціях з оптики», «Оптиці» і «Теорії світла і кольорів». Ньютон зміг довести, що біле світло зовсім не основною для всіх інших, а навпаки - він є неоднорідним. Різні види дисперсії, тобто розкладання білого світла на його складові частини, з'являються при проходженні променя крізь різні призми і групи призм. Розкладання світла відбувається тому, що кожному кольору властива певна ступінь преломляемості. У кожного кольору є свої певні властивості. Дисперсії наочно показують їх відмінність. Виконані вченим дослідження становлять для сучасних фізиків величезний інтерес з точки зору не тільки результатів, але й методології. Починаючи свої дослідження, Ньютон ставив завдання не висувати гіпотези, а пояснювати властивості світла фактами і міркуваннями. Вчений ставив безліч експериментів, відзначаючи, що «велика кількість дослідів не заважає».
Направивши промінь світла на скляну призму, Ньютон зміг побачити на екрані свого роду веселку. Вчений виділили сім основних кольорів, які ми всі зараз добре знаємо. Чому саме сім? Саме сім кольорів були найбільш яскравими. Крім того, в музиці теж всього сім нот, зате їх варіації дозволяють створювати справжні витвори мистецтва, несхожі один на одного. Потім він провів зворотний досвід, направивши спектр на грань інший скляної призми. При цьому знову вийшов білий світ. В результаті Ньютону прийшла ідея створити коло з сімома секторами різних кольорів, в ході обертання якого знову буде виходити білий світ.
Таким чином, дисперсія - це складний фізичний процес, обумовлений властивостями світла і кольору. І саме завдяки цьому процесу ми можемо спостерігати після грози веселку. Тепер ви маєте уявлення з наукової точки зору про причини появи веселки.
