Теория:
Опыты Ньютона
В \(1666\) году Исаак Ньютон, занимаясь усовершенствованием телескопов, обратил внимание на то, что изображение, получаемое с помощью объектива телескопа, окрашено по краям. Чтобы проверить предположение о роли преломления света в появлении разноцветных световых полос, учёный использовал щель в ставне в качестве источника света. На пути полученного узкого пучка разместил стеклянную призму.
Из опыта Ньютона следовал важный вывод.
Белый свет является сложным: пройдя через призму, он разлагается на различные цвета.
Гипотеза Ньютона была настолько необычной для его современников: что вызвала сильное волнение и вопросы среди учёных Ньютон доказал справедливость своей теории: разложил одной призмой белый свет на спектр и поставил вторую перевёрнутую призму, собрав спектр обратно в белый луч.
Преломлённый белый свет превратился в радугу из семи цветных полос, которую Ньютон назвал спектром. В спектре Ньютон выделил семь цветов: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.
Оптический спектр (от лат. spectrum — «видение», «изображение») — распределение оптического излучения по длинам волн.
Явление разложения света призмой на разноцветные полосы Ньютон назвал дисперсией.
Дисперсия (от лат. dispersio — «рассеяние») — разложение света на спектральные цвета при прохождении через оптически плотное вещество вследствие зависимости показателя преломления и скорости света в веществе от частоты (или длины) световой волны.
Различным цветам соответствуют различные показатели преломления: лучи красного цвета отклоняются на меньший угол, наибольший угол отклонения у лучей фиолетового цвета.
В трактате «Оптика» Ньютон написал:
Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости.
Как известно, показатель преломления среды \(n\) зависит от скорости света \(\upsilon\) в веществе:
, где \(c\) — скорость света в вакууме.
Чем оптически плотнее среда, тем больше показатель преломления, тем меньше скорость света в веществе. Поэтому лучи фиолетовой части спектра преломляются сильнее (отклоняются на больший угол) по сравнению с лучами красного света, которые имеют большую длину волны (меньшую частоту).
Дисперсия света — зависимость показателя преломления от длины волны света.
Дисперсией объясняется радуга. В каплях воды солнечные лучи преломляются и образуют спектр.
При прохождении белого света через две призмы (рис.) на выходе наблюдается только «одноцветный» свет, который называется монохроматическим (происхождение термина от др.-греч. «один цвет»).
Свет каждого цвета располагается в достаточно узком интервале частот. Например, частота красного света соответствует интервалу 405-480 ТГц. Обычно для характеристики монохроматического цвета используют только одну определённую частоту.
Цвет тела
Формирование у человека цветового восприятия физических тел является сложным физиологическим процессом. С точки зрения электромагнитной природы света окрашенность тел определяется зависимостью «поглощательной» способности тела от длины волны падающего света.
Данная зависимость используется в светофильтрах, которые в зависимости от вещества светофильтра поглощают свет конкретных длин волн (например, пленка со свойством сильно поглощать сине-зеленые лучи видимого спектра при освещении светом с такой же длиной волны будет казаться черной).