Дисперсия света
Презентация предназначена для урока физики в 9 классе по теме дисперсия света.
Содержимое разработки
1) Лучи падающий, преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости;
2) Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред
Относительный показатель преломления второй среды относительно первой – физическая величина, равная отношению синуса угла падения луча к синусу угла преломления
При изменении угла падения будет соответственно
Если луч переходит в какую-либо среду из вакуума
Абсолютный показатель преломления – физическая величина, равная отношению синуса угла падения луча к синусу угла преломления при переходе луча из вакуума в эту среду
Таблица абсолютных показателей преломления для твердых, жидких и газообразных веществ
Закон преломления открыт в 1621 г. Виллебордом Снеллиусом
Еще один вариант формулировки закона преломления света:
Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная отношению скоростей света в этих средах
при его переходе их одной среды в другую, n – при
Скорость света в среде и абсолютный показатель преломления определяются свойствами этой среды
Абсолютный показатель преломления стекла n , из
которого изготовлена призма, зависит не только от
свойств стекла, но и от частоты (от цвета) проходящего
Скорость распространения синих лучей в стекле меньше скорости красных
вещества и скорости света в нем от частоты световой
Мираж. Образуется в результате преломления солнечного света
1. В повести В.Катаева «Белеет парус одинокий» есть такие слова: «Ладони у Гаврика приятно горели. Весло, опущенное в прозрачную воду, казалось сломанным» .Почему весло казалось сломанным?
2. Почему маринованные фрукты и овощи, находящиеся в закрытой банке, выглядят крупнее, чем на самом деле?
- Дайте определение относительного и абсолютного показателя преломления
- Чему равен абсолютный показатель преломления вакуума?
- Какое из двух веществ называется оптически более плотным?
- Как определяются показатели преломления через скорость света в средах? Где свет распространяется с наибольшей скоростью?
- Какова физическая причина уменьшения скорости света при его переходе из вакуума в среду или из среды с меньшей оптической плотностью в среду с большей?
Дисперсия света: нормальная и аномальная..
Дисперсия Света Это Зависимость Показателя Преломления
Значение показателя преломления среды определяется в основном свойствами этой среды; однако в некоторой мере оно зависит еще от длины волны (или от частоты) света, так как световые волны различной длины распространяются в данной среде с различной скоростью. Поэтому одна и та же среда по-разному преломляет различные монохроматические лучи.
Зависимость показателя преломления среды от длины волны света носит название дисперсии света. В более широком смысле дисперсией света называют разложение света в спектр, происходящее при его преломлении, интерференции или дифракции.
Дисперсия называется нормальной, если показатель преломления возрастает с уменьшением длины световой волны. В противном случае дисперсия называется аномальной. Бесцветные прозрачные среды (т. е. среды, слабо поглощающие свет) обладают нормальной дисперсией; они наиболее сильно преломляют фиолетовые (коротковолновые) лучи. У окрашенных сред может иметь место аномальная дисперсия.
Благодаря дисперсии луч белого света, проходящий через преломляющую среду, оказывается разложенным на различные монохроматические лучи. Попадая на экран, эти лучи образуют дисперсионный спектр — совокупность разноцветных полос.
Наиболее отчетливо дисперсионный спектр обнаруживается при преломлении света в веществе, имеющем клинообразную форму, например в призме. На рис. 287 показан случай дисперсии света в стеклянной призме. Так как стекло обладает нормальной дисперсией, то угол отклонения для фиолетового луча больше, чем для красного
Угол между лучами, соответствующими крайним цветам дисперсионного спектра, называется углом дисперсии; от него зависит ширина спектра. Из формулы (6) и рис. 287 следует, что
где показатели преломления призмы для фиолетового и красного цвета. Разность обычно служит количественной характеристикой дисперсии вещества. Вообще же мерой дисперсии является отношение изменения показателя преломления к соответствующему изменению длины световой волны т. е. величина
Призмы применяются в спектрометрах и спектрографах для получения дисперсионных спектров.
Внешний вид спектров может быть весьма разнообразным в зависимости от свойств источника света. Различают три основных типа спектров: сплошные, линейчатые и полосатые.
В сплошном спектре представлены все цвета (длины волн), причем переход от одного цвета к другому совершается постепенно (непрерывно), как это видно на форзаце в конце книги (поз. а).
Линейчатые спектры излучаются отдельными (не взаимодействующими друг с другом) возбужденными атомами. Излучение обусловлено переходами связанных электронов на более низкие энергетические уровни (орбиты).
Полосатые спектры излучаются отдельными возбужденными молекулами» Излучение вызвано как электронными переходами в атомах, так и колебательными движениями самих атомов в молекуле.
Сплошные спектры излучаются совокупностями многих взаимодействующих между собой молекулярных и атомных ионов. Основную роль в излучении играет хаотическое движение этих частиц (колебательное и вращательное), обусловленное высокой температурой.
Дисперсия (оптика) — Dispersion (optics).
Дисперсия света: нормальная и аномальная.
Дисперсия называется аномальной, если
т.е. с ростом частоты ν показатель преломления n уменьшается. Аномальная дисперсия наблюдается в областях частот, соответствующих полосам интенсивного поглощения света в данной среде. Например, у обычного стекла в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра наблюдается аномальная дисперсия.
Зависимости n от ν и λ показаны на рис. 10.4 и 10.5.
В зависимости от характера дисперсии групповая скорость u в веществе может быть как больше, так и меньше фазовой скорости υ (в недиспергирующей среде u=V).
Групповая скорость u связана с циклической частотой ω и волновым числом k соотношением: , где ω=2πv, . Тогда
Дисперсиейсвета называется зависимость фазовой скорости света в среде от его частоты v.
Так как v=с/n, то дисперсией света можно назвать также зависимость показателя преломления n среды от частоты v световой волны.
Наиболее отчетливо дисперсия света проявляется при прохождении белого света через призму. За призмой лучи белого света окажутся разложенными на составляющие цвета — в спектр. Полученный спектр называют призматическим, в отличии от дифракционного спектра, даваемого дифракционной решеткой.
Согласно электронной теории дисперсии луч белого света «раскачивает» электроны в атомах, причем сильнее всего «раскачивает» в том случае, когда частота световой волны близка к собственной частоте колебаний электрона в среде v0, т.е.в случае резонанса.
Степень взаимодействия света с веществом, а, следовательно, и скорость распространения света зависит от близости к резонансу, т.е. от v — v0, а также от параметра b — характеризующего затухание свободных колебаний электрона.
Согласно электронной теории дисперсии справедлива следующая приближенная формула для показателя преломления
где A=2pNe 2 /m, где N — концентрация атомов, e, m заряд и масса электрона.
На рис. 2 приведен график зависимости n от v при b =0 (штриховая линия) и с учетом b (сплошная линия). Области А и С для которых с увеличением частоты v показатель преломления возрастает, называются областями нормальной дисперсии, т.е. для них
Область В, для которой с увеличением частоты v показатель преломления уменьшается называется областью аномальной дисперсии, т.е. для нее
В области аномальной дисперсии поглощение света очень велико.
Фиксированная амплитуда А будет удовлетворять условию:
Взяв полный дифференциал от этого выражения, получим (независимые координаты у нас x и t):
Скорость распространения фиксированной амплитуды в несинусоидальной волне получается следующей:
Эта скорость называется ГРУППОВОЙ СКОРОСТЬЮ волны. Она в общем случае отличается от фазовой скорости n:
