Šviesos dispersija

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.

Šviesos dispersija prizmėje
Enlarge
Šviesos dispersija prizmėje

Šviesos dispersija vadinamas baltos šviesos susiskaidymas į sudedamąsias spalvas arba baltos šviesos skirtingo ilgio bangų atsiskyrimas viena nuo kitos, joms nevienodai lūžtant dviejų aplinkų riboje. Kitas apibrėžimas - šviesos lūžio rodiklio priklausomybė nuo bangos ilgio.

Turinys

[taisyti] Veikimas (Niutono eksperimentas)

Siauras baltas šviesos spindulių pluoštas, kritęs į stiklinės prizmės briauną lūžta į prizmės pagrindą ir susiskaido į spektro spalvas. Praeidami prizmės briauną, šviesos spinduliai dar kartą lūžta į prizmės pagrindą. Gauname septynias spektro spalvas: raudoną, oranžinę, geltoną, žalią, žydrą, mėlyną, violetinę, palaipsniui pereinančias vienas į kitą. Šį eksperimentą pirmąsyk atliko ir aprašė Izaokas Niutonas.

[taisyti] Dispersijos dydžiai

Mažiausiai lūžta raudoni spinduliai: nuo pirmykščio krypties jų nukrypimo kampas lygus δr = (nr-1)α, čia nr – raudonos spalvos spindulio lūžimo rodiklis, o α – prizmės laužiamasis kampas. Daugiausiai lūžta violetiniai, jų nukrypimo kampas δv= (nv - 1)α. Skirtingų spalvų šviesos spinduliai skiriasi ne tik skirtingais lūžio rodikliais, bet ir bangų ilgiais (λ = 0,75 – 0,4μ). Tarp spektro kraštinių spalvų spindulių esantį kampą vadiname dispersijos kampu δ. Dispersijos kampas nusako spektro plotį:

δ = δ v − δ Γ = (nv - Γ)× α

Lūžimo rodiklių skirtumas nv - nΓ kiekybiškai ir apibūdina medžiagos dispersiją. Tačiau medžiagos dispersijos matu yra priimta laikyti medžiagos lūžimo rodiklio pasikeitimo Δλ santykį: Δn/Δλ. Šis santykis nusako vidutinę medžiagos dispersinę reikšmę, o tikrąją medžiagos dispersijos reikšmę nusakome dydžiu: dn santykis iš dλ.

[taisyti] Normalioji ir anomalioji dispersija

Normali dispersija yra tada, kai didėjant šviesos bangos ilgiui, lūžio rodiklis mažėja:

\frac {dn} {d \lambda}<0

Priešingu atveju (\frac {dn} {d \lambda}>0) dipersija vadinama anomalia. Anomali dispersija būna tik labai siaurame bangų intervale (gali apskritai nebūti, arba būti keli intervalai).

[taisyti] Šviesos dispersijos elektroninė teorija

Tai teorija, paaiškinanti dispersijos priežastis. Pagrindiniai teiginiai yra tokie.

Medžiagos elektronai ar jonai, veikiami šviesos (t.y. elektromagnetinės bangos), virpa dažniu ω (lygiu bangos sklidimo dažniui). Teorijoje įrodoma, kad šviesos lūžio rodiklis gali būti aprašomas tokia formule:

n=1+\sum_{i}\frac {n_0 e^2}{\epsilon_0 m \left ( \omega^2-\omega^2_{0,i} \right )},

kur ω0,i - savųjų medžiagos virpesių dažniai, priklausantis nuo medžiagos, e - elektrono krūvis, n0,i - elektringųjų dalelių koncentracija. Kai ω artėja prie ω0i, yra anomalioji dispersija.