Жарық дисперсиясы. Физика, 11 сынып, қосымша материал.

https://www.toppr.com/guides/physics/human-eye-and-the-colorful-world/refraction-and-dispersion-of-light/

Жарықтың сынуы және дисперсиясы

Кемпірқосақтар әлемдегі ең керемет табиғи құбылыс емес пе? Бұл өте керемет көрінеді! Солай емес пе? Сіз кейде призмалар мен кристалдардан кемпірқосақ тәрізді құбылыстарды көруге болатындығын байқадыңыз ба? Бұл қалай болады? Рефракциямен қатар «Жарықтың дисперсиясы» деген құбылыстың салдарынан болады . Бұл туралы төменде толығырақ зерттейік.

Жарықтың дисперсиясы дегеніміз не?

Жоғарыдағы сурет өте әдемі көрінеді, иә? Сонымен бұл не? Бұл жерде не болып жатыр?

«Жарықтың дисперсиясы» деп шыны призмадан оның түстердің спектріне (мысалы, күлгін, индиго, көк, жасыл, сары, қызғылт сары және қызыл) өткен кезде ақ жарықтың бөлінуі деп анықтауға болады. Дисперсия бейнелі мағынада «тарату» дегенді білдіреді, демек жоғарыдағы суретте дәл осылай болады. Ақ жарық өзінің құрамдас түстеріне әртүрлі жиіліктерде және түрлі бұрыштарда шашырайды.

Призма

Призма - бұл кейбір бұрыштарда көлбеу бес жазықтықтың бетімен шектелген мөлдір сыну құрылғысы. Ол жарықты екі рет бүгеді және пайда болған сәулелер оқиға орнына сәуле түсіреді.

Ауытқу бұрышы:

Ауытқу бұрышы (δ) - пайда болған сәулелер мен оқиғалар сәулесінің арасындағы бұрыш.

Бір сыну беті үшін  δ = | i - r |

Призма үшін  δ = ( i ₁ + i ₂ ) - ( r ₁ + r ₂ ) 

δ = i ₁ + i ₂ - A

Мұндағы А - призманың бұрышы. Минималды ауытқу бұрышы үшін  δ  минимум, ал  i ₁ = i ₂ = i

δ _мин=2мен- А

Шағын үшін  А  ,  δ = ( μ - 1 ) A

Ақ жарықтың призмамен таралуы

Рефракция дегеніміз - бір ортадан екіншісіне ауысқанда жарық жолындағы иілу. Рефракцияның пайда болу дәрежесі жарықтың толқын ұзындығына байланысты. Әрбір жарық толқынының толқын ұзындығы әр түрлі, сондықтан әр түрлі болады. Ақ жарық әр түрлі толқындардың (түстердің) жарығынан тұрады, яғни күлгін, индиго, көк, жасыл, сары және қызыл. Қызыл ең жоғары толқын ұзындығына ие, ал шегіргүл ең аз.

Толқын ұзындығы жарық жолындағы ауытқуға кері пропорционал. Қызыл жарық ең аз ауытқуға және күлгінге ең аз зардап шегеді. Ақ жарық призмадан өту үшін жеті түстің спектрін қалыптастыру пайда болады, бұл ақ жарық - бұл жеті бөлек түстердің комбинациясы.

Призм тек жеті түстен жасалған жарықтың таралуы үшін орта ретінде әрекет етеді. Жарық призмаға түскенде рефракция пайда болады. Бұл ауытқып тұрған түстердің толқын ұзындығы мен жиілігі әр түрлі, олар призманың жылдамдық айырмашылығына байланысты әртүрлі бұрыштарда әр түрлі болады. Сондықтан қызыл түс ең аз ауытқады, өйткені оның толқын ұзындығы максимум болады, ал күлгін түсті ең аз толқын ұзындығымен ерекшеленеді.

Адамның көзімен және түрлі-түсті әлемдегі тақырыптарды қараңыз

• Адамның көзі және оның кемшіліктері
• Жарықтың сынуы және дисперсиясы
• Атмосфералық рефракция және жарықтың шашырауы

Жарықтың сынуы және шашырауы туралы көбірек біліңіз 

Шыны призмадан жарықтың сынуы

Шыны призмада 3 тікбұрышты бүйір беткейлер және екі үшбұрышты негіз бар, олардың бәрі көлбеу. Бұл бұрыш «призманың бұрышы» деп аталады . Үшбұрышты призманы оған кіретін жарық сәулесімен алайық.

Суретте D - призманың бұрышы.

Снелл заңы бойынша, неғұрлым сирек ортадан неғұрлым тығыз ортаға ауысқанда, жарық қалыптыға еңкейіп, неғұрлым тығыз ортадан сирек ортаға өткенде қалыптыдан ауытқып кетеді. Мұнда әйнек ауадан тығызырақ, сондықтан жарық сәулесі призманың бетіне түскенде жарық сәулесі қалыптыға қарай иіледі. Демек, суретке сәйкес, JP сәулесі призманың бетіне түскенде, ол қалыпты ЖП-ға қарай еңкейеді.

Пайда болған сәуле әйнектен ауаға ауысқанда, ол қалыптыдан төмендейді. Ауытқу бұрышы, ∠XFN бізге пайда болған сәуленің оқиға сәулесінен ауытқу дәрежесін береді. Ауытқу анагласы ең аз, егер түсу бұрышы пайда болу бұрышына тең болса. Берілген диаграммада ∠JPG = ∠YPN және ∠XFN - ең аз болатын ауытқу бұрышы. Бұл жағдайда РФ сәулесі EF жағына параллель болады.

Призмадан өткен кезде жарықтың ақ түсуі (ақ жарық) жеті құрама түстерге бөлінген кезде пайда болады. Әр түрлі толқын ұзындығындағы әртүрлі түстер ауытқудың әр түрлі дәрежесін сезінеді, сондықтан сыну кезінде ақ жарық өзінің құрайтын түстеріне бөлінеді.

Призма арқылы сыну туралы толығырақ осы жерде шешілген мысалдармен біліңіз

Жарық пен кемпірқосақтың дисперсиясы

Дереккөз: Inters.org

Жаңбыр жауғанда кемпірқосақ пайда болады және бір мезгілде күн сәулесі болады. Әрбір жаңбыр тамыры әйнек призмасына қарағанда әр түрлі формада жасалады және консистенциясы әртүрлі болады, дегенмен ол жарыққа ұқсас түрде әсер етеді. Ақ жарық (күн сәулесі) жаңбыр тамшыларының топтамасына өте төмен бұрышта тиген кезде, жеті құрамды түстерді (қызыл, қызғылт сары, сары, жасыл, көк, индиго және күлгін) көруге болады.

Ақ күн сәулесі ауадан су тамшысына өткенде, жарықтың құрамды түстері әртүрлі жылдамдық пен жиілікке дейін баяулайды. Күлгін сәуле жаңбыр тамшысына кіргенде ол біршама өткір бұрышта бүгіледі. Содан кейін жарықтың бір бөлігі қайта ауаға өтеді, ал қалғаны кері шағылысады. Бұл шағылысқан жарықтың бір бөлігі тамшыдан қайтадан ауаға ауысқанда иіледі.

Осылайша әр жаңбыр тамшылары күн сәулесінің ақ сәулесін өзінің құрамдас түстеріне таратады. Біз әр түрлі жаңбырлы аудандар әр түрлі түстерді шашыратқандай, түрлі түсті диапазондарды көреміз, өйткені әр жаңбырдан тек бір түсті көреміз.

Кейде біз сондай-ақ қос кемпірқосақты, оның үстінде фейнерлік кемпірқосақты өткір кемпірқосақты көреміз. Кемпірқосақ кемпірқосақ неғұрлым өткір кемпірқосақ күйінде болады, бірақ мұнда жарық бір рет шағылысудың орнына жаңбыр тамыры ішінде екі рет шағылысады. Осы қосарланған шағылыстың арқасында жарық жаңбыр тамшыларынан әртүрлі бұрыштарда шығады, сондықтан біз оны өткір кемпірқосақтың үстінде көреміз. Егер мұқият байқасаңыз, қайталама кемпірқосақтың түстері бастапқы кемпірқосақтың кері тәртіпте болатындығын байқайсыз.

Адамның көзі және оның көру кемшіліктері туралы мына жерден оқыңыз

Сіз үшін шешілген мысал

Төмендегілердің қайсысына байланысты кемпірқосақ пайда болды?

а. Күн сәулесінің таралуы арқылы

ә. Күн сәулесінің шашырауы арқылы

б. Күн сәулесінің шағылысуымен

д. Жоғарғының ешқайсысы емес

Сол: а. Атмосферада болатын су тамшылары арқылы күн сәулесінің таралуы арқылы

Кемпірқосақ - бұл метеорологиялық құбылыс, бұл су тамшыларындағы жарықтың шағылысуы және таралуы нәтижесінде пайда болады, нәтижесінде аспанда жарықтың спектрі пайда болады. Ол көп түсті доға түрінде болады. Күн сәулесінен туындаған кемпірқосақтар әрдайым аспанның күнге қарама-қарсы бағытында пайда болады.