Спектр солнечного света.

Рукопись Ньютона, освещенная радугой из основных цветов, составляющих солнечный свет.

Тайну превращения белого сол­нечного света в цветную радугу раскрыл Исаак Ньютон.

Какое физическое свойство позволяет свету создавать столь прекрасные ощущения цвета? Ньютон получил основной ответ на этот вопрос в своих опытах с призмами в 1666 г.

Ньютон был очарован цветами спектра, создаваемого купленной им призмой, и провел несколько простых опы­тов с ней в своем доме. Другие люди тоже видели такие спектры и большинство людей того времени верили, что призма так или иначе окрашивает белый свет и что цвет — это что-то такое, что можно добавить к белизне.

Ньютон пропустил луч солнечного света через не­большое отверстие в ставнях окна в темную комнату и наблюдал создаваемый призмой спектр на расположенном напротив экране. Его весьма удивило то, что длина спектра была примерно в пять раз больше его ширины. Ньютон, по-видимому, ожидал, что он будет круглым или что-нибудь вроде того.

Получив после прохождения света через призму семь основных цветов — фиолетовый, синий, го­лубой, зеленый, желтый, оранже­вый, красный,— Ньютон поставил на пути разноцветной полосы вто­рую призму. За второй призмой он увидел пучок белого света. Солнечный луч возник вновь!

Ф и г. 13. Схема опыта Ньютона, в котором было ус­тановлено, что отдельный цвет в спектре не разлагает­ся далее при прохождении через вторую призму.

Фиг. 14. Схема опыта Ньютона, показавшего, что сложение цве­тов спектра снова дает белый свет, который можно затем опять разложить в спектр.

Ньютон сделал то, что он назвал решающим экспериментом.

Он получил спектр на экране с отверстием и, пропустив через это отверстие на другую призму только часть спектра, обнаружил, что вторая призма уже не разворачивала пучок (фиг. 13).

Таким образом, Ньютон показал, что существование спектра является свойством не призмы, а белого света.

Отсюда он заключил, что белый свет состоит из набора семи основных цветов с различной способностью к преломлению. Он доказал это, собрав расходящийся разложенный в спектр пучок с помощью линзы (фиг. 14): получившаяся комбинация имела белый цвет.

Измерения длин волн отдельных спектральных линий, выполненных Ньютоном, с большой точностью совпали с современны­ми данными. Фиолетовые лучи, на­пример, имеют длину волны около 0,4 микрона (микрон — тысячная доля миллиметра), зеленые — 0,55 микрона, красные — около 0,75 микрона.

Принцип Гюйгенса

Принцип Гюйгенса, объясняющий явление отражения, прелом­ления и двойного лучепреломления света с позиций волновой теории, сформулирован в «Трактате о свете» (Х.Гюйгенс, 1678).

Суть принципа в следующем (рис. 3.5): когда волновой фронт про­ходит через отверстия, каждый элемент фронта ведет себя так, как если бы стал источником излучения.

Рис. 3.5. Схема принципа Гюйгенса (если ширина щели велика по срав­нению с длиной падающей волны, то она проходит через нее без искажений; влияние дифракции больше заметно у краев щели)