Φυσική (Γ Λυκείου Θετικών Σπουδών) - Βιβλίο Μαθητή
Σχ. 2.36 Μεταβολή του δείκτη διάθλασης ορισμένων υλικών σε συνάρτηση με το μήκος κύματος. Τα υλικά είναι: (1) πυριτική μολυβδύαλος (κρύσταλλο) (2) βορική μολυβδύαλος (κρύσταλλο) (3) χαλαζίας (4) πυριτική στεφανύαλος (5) τηγμένος χαλαζίας (6) φθορίτης.
|
2-11 ΔΙΑΣΚΕΔΑΣΜΟΣ - ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ
Στο κενό η ταχύτητα του φωτός είναι ίδια για όλα τα μήκη κύματος Μέσα στην ύλη, όμως, η ταχύτητα διάδοσης του φωτός εξαρτάται από το μήκος κύματος. Η εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας ονομάζεται διασκεδασμός. Στο σχήμα 2.36 βλέπουμε την εξάρτηση του δείκτη διάθλασης έξι διαφορετικών υλικών, από το μήκος του κύματος. Η τιμή του συνήθως μειώνεται , όταν αυξάνεται το μήκος κύματος. Ο δείκτης διάθλασης είναι μεγαλύτερος για το ιώδες φως και μικρότερος για το ερυθρό. Έστω ότι μια μονοχρωματική ακτίνα φωτός, προσπίπτει πάνω σ' ένα πρίσμα, όπως στο σχήμα 2.37. Η ακτίνα διαθλάται κατά την είσοδο της στο πρίσμα, αλλά και κατά την έξοδό της με αποτέλεσμα να εκτρέπεται από την αρχική της διεύθυνση κατά μια γωνία δ, που ονομάζεται γωνία εκτροπής. |
Ας δούμε τώρα τι θα συμβεί όταν μια δέσμη λευκού φωτός πέσει πάνω σε ένα πρίσμα. Το λευκό φως προέρχεται από την ανάμιξη όλων των χρωμάτων που αποτελούν το ορατό φως. Επομένως αποτελείται από πολλά μήκη κύματος. Ο δείκτης διάθλασης του πρίσματος δεν είναι ίδιος για τα διάφορα χρώματα από τα οποία αποτελείται το λευκό φως. Η εκτροπή που προκαλεί το πρίσμα αυξάνεται όταν αυξάνεται ο δείκτης διάθλασης. Ο δείκτης διάθλασης είναι μεγαλύτερος στα μικρότερα μήκη κύματος που αντιστοιχούν στο ιώδες χρώμα. Έτσι το ιώδες υφίσταται τη μέγιστη εκτροπή, το ερυθρό την ελάχιστη. Η γωνία εκτροπής για τα άλλα χρώματα κυμαίνεται ανάμεσα στις τιμές που αντιστοιχούν στο ερυθρό και το ιώδες. Όταν το φως αναδυθεί από το πρίσμα, δεν αποτελεί πια μια παράλληλη δέσμη (επειδή η εκτροπή των χρωμάτων που το συνθέτουν είναι διαφορετική), αλλά διασκορπίζεται σε μια δέσμη σχήματος βεντάλιας (σχ.2.39) στην οποία το λευκό φως έχει αναλυθεί σε μια συνεχή ταινία από διάφορα χρώματα, που αποτελούν το φάσμα του λευκού φωτός. Σχ. 2.39 Ο Newton, μελετώντας το φαινόμενο της ανάλυσης του λευκού φωτός από ένα πρίσμα, διατύπωσε για πρώτη φορά την άποψη ότι το λευκό φως αποτελεί τη σύνθεση πολλών χρωμάτων, των χρωμάτων στα οποία αναλύεται με το πρίσμα. Τα χρώματα αυτά ο Newton τα ονόμασε «απλά» γιατί δεν αναλύονται με το πρίσμα. Το ουράνιο τόξο, το οποίο δημιουργείται μετά από βροχή αν η θέση του Ήλιου είναι κατάλληλη, οφείλεται σε συνδυασμό των φαινομένων του διασκεδασμού και της ολικής ανάκλασης.
|
Σχ. 2.37 Μία ακτίνα μονοχρωματικού φωτός εκτρέπεται από την αρχική πορεία της όταν περνάει από ένα πρίσμα.
 Σχ. 2.38 Η ανάλυση που υφίσταται το λευκό φως, όταν περνά από ένα πρίσμα, κάνει ορατά τα διάφορα χρώματα από τα οποία αποτελείται. Σχ. 2.40 (α) Οι σταγόνες του νερού αναλύουν το λευκό φως στο φάσμα του. Ο παρατηρητής βλέπει ταυτόχρονα πολλές σταγόνες. Τις σταγόνες που βρίσκονται ψηλότερα στο πεδίο της όρασής του τις βλέπει κόκκινες γιατί από τα χρώματα στα οποία αναλύουν το φως μόνο το κόκκινο πέφτει στα μάτια του. Τις σταγόνες που βρίσκονται χαμηλότερα τις βλέπει ιώδεις για τον ίδιο λόγο. Τις ενδιάμεσες σταγόνες τις βλέπει να παίρνουν ανάλογα με τη θέση τους διαδοχικά όλα τα χρώματα του φάσματος ξεκινώντας από το κόκκινο και καταλήγοντας στο ιώδες, (β) Σχηματισμός ανεστραμμένου ουράνιου τόξου. |
|
