Поляризація світла. Дисперсія світла План

1.ДИСПЕРСІЯ

2.ПОЛЯРИЗАЦІЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ

1.Дисперсія

Поширюючись у речовині, електромагнітна хвиля взаємодіє з нею. Внаслідок цього речовина впливає на поширення електромагнітної хвилі. Зокрема, швидкість хвилі змінюється в разі переходу з однієї речовини в іншу.

Як уже встановлено, наслідком залежності швидкості електромагнітної хвилі, зокрема видимого світла, від природи речовини є явище його заломлення на межі двох середовищ. Показник заломлення визначають відношенням швидкостей хвилі в кожній із речовин. Зокрема, для випадку, коли хвиля переходить із вакууму в речовину, показник заломлення визначається за формулою:

Таку залежність можна записати лише для певної довжини хвилі. Експериментальні дослідження засвідчують, що хвилі різних довжин (частот) поширюються в певному середовищі з різними швидкостями. Це пояснюють тим, що хвилі різної довжини зазнають різних впливів з боку речовини. Наслідком залежності швидкості поширення електромагнітної хвилі від її частоти є залежність показника заломлення від довжини хвилі:

Явище залежності показника заломлення від довжини хвилі називають дисперсією.

У лабораторних умовах спостерігати дисперсію найкраще на прикладі видимого світла. Якщо на межу поділу двох середовищ із показниками заломлення n₁ і n₂, причому n₁ < n₂ (мал. 4.64), спрямувати під певним кутом  > 0 пучок світла червоного кольору ( = 700 нм), то він зазнає заломлення, і в другому середовищі поширюватиметься під кутом γ₁< .

Якщо під таким самим кутом  > 0 спрямувати на межу поділу двох середовищ пучок світла зеленого кольору (= 400 нм ), то він також зазнає заломлення, але кут заломлення γ₂ буде меншим від кута заломлення пучка світла червоного кольору (мал. 4.65): γ₂ < γ₁.

Подібну закономірність спостерігатимемо і в разі заломлення пучка світла синього кольору: γ_З <γ₂ < γ₁. Скориставшись означенням показника заломлення, за яким  (мал. 4.66), можна дійти висновку, що результати дослідів узагальнюються таким чином: n₁ < n₂ < n₃, тобто показник заломлення світла найменший для світла червоного кольору і найбільший для світла синього кольору. Графічну залежність показника заломлення від довжини хвилі для деяких речовин наведено на мал. 4.67.

З аналізу графіка залежності n =fвипливає, що вона має нелінійний характер, і зі збільшенням довжини хвилі показник заломлення зменшується. Короткі хвилі заломлюються сильніше, ніж довгі. Інакше кажучи, зі збільшенням частоти хвилі світла показник заломлення зростає.

Перше ґрунтовне дослідження прояву явища дисперсії провів у 1666 р. видатний англійський фізик І. Ньютон. Свої дослідження він розпочав на установці, основною частиною якої була трикутна призма. Він розмістив її на підставці у затемненій кімнаті і спрямував на неї пучок білого сонячного світла, яке проходило крізь малий отвір у віконниці.  На білому екрані, розміщеному за призмою, з явилася різнобарвна стрічка, названа І. Ньютоном спектром. В одержаному спектрі спостерігалися всі кольори — від червоного до фіолетового. Чому ж призма розкладає біле світло на складові частини? Окремі хвилі з різною довжиною зазнають різного заломлення внаслідок явища дисперсії. Тому пучок білого світла розкладається на окремі кольори. Процес повторюється і на грані призми ВС. Отже, паралельний пучок білого світла, пройшовши крізь трикутну призму, стає розбіжним. Складові хвилі в ньому поширюються в різних напрямках. Потрапивши на білий екран, вони забарвлюють його в різні кольори. Послідовність цих кольорів така: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, голубий, синій, фіолетовий. Спектр, одержаний у разі проходження білого світла крізь призму,  називають суцільним. У ньому всі кольори плавно переходять один в інший.

Спектрографи є в багатьох наукових лабораторіях. Вони допомагають вивчати різні фізичні та хімічні процеси в речовині. За складом спектра можна судити про властивості речовини, яка випромінює світло. З цією метою використовують прилади, названі спектрографами. Основною частиною такого приладу є трикутна призма, яка розкладає вузький пучок світла, що проходить крізь об'єктив, на спектр, який залишає слід на фотоплівці.