Дисперсия света – это разложение света на составляющие его части. Экспериментально это явление открыл в 1672 году Ньютон. С тех пор все пытались понять: с чего это по-разному ломаются цветовые лучи? И умные головы додумались – у каждого цвета различная фазовая скорость.
А что такое фазовая скорость? Как пишет Википедия:
“Фазовая скорость – скорость перемещения точки, обладающей постоянной фазой колебательного движения в пространстве, вдоль заданного направления”.
Вы что-нибудь поняли? Где эта точка? На максимуме волны, на минимуме волны, где-то в промежутке или где-то в непостижимом уму месте? Как бы, то не было, но эта точка – это какой-то элемент волны. Если не сходить с ума, то это следует признать. А теперь представьте, что вся волна движется со скоростью света, а какая-то ее точка движется с меньшей скоростью. Долго она будет так двигаться? Не оторвется ли она от волны? Такая точка может быть в волне, но если она замедлилась на какое-то время, то в следующий период ее скорость должна быть больше скорости волны, то есть средняя скорость точки должна быть равна скорости волны. Рассмотрим рисунок 1
Волна движется со скоростью v, а точка К пересечения волны и оси OX движется вдоль оси со скоростью V. Чем меньше угол между волной и осью, тем быстрее движется точка К. Эта скорость может быть любой, в том числе и больше скорости света. Но ведь ни один элемент волны не движется вдоль оси OX. Все элементы просто пересекают ось. Сущность фазовой скорости сыграла злую шутку с Эйнштейном, когда он предположил, что свет распространяется вдоль осей Y и Z со скоростью.
В результате этого в него шар при изменении скорости превратился в эллипсоид, что противоречит всему, чему только можно.
Физическая скорость элементов одинакова и в красном, и в зеленом, и в ультрафиолетовом, и в любом другом потоке излучения. Все они движутся с одной и той же скоростью относительно вакуума. Воздух тоже обладает определенным коэффициентом преломления, то есть задерживает составляющие света. Причем разные составляющие задерживаются по-разному.
Но почему все лучи вдруг на границе сред поменяли свое направление вообще, не зависимо от частоты? Можно конечно представить волну как некоторую гребенку с зубьями сверху и снизу, которую под углом запихивают в дыру, и она нижними зубьями цепляется за другую среду раньше, чем верхними и в результате этого изменят направление движения. А когда и верхние зубья дойдут до другой среды, то движение этой гребенки будет прямолинейным. Все это было бы так, если бы не выход лучей из призмы. На выходе призма давит на нижние зубья гребенки, а на верхние нет и поэтому гребенка должна изменить поворот на противоположный. Опыт показывает, что это не так. Это видно на рисунке 2. Механистическое предположение не верно. Тем более это очевидно, если посмотреть на инфракрасное излучение. Рис. 2.
Что будут показывать датчики измерения излучения, расположенные в точках 1-7? Пусть каждый датчик может регистрировать все виды излучений. Датчик 1 будет регистрировать ультрафиолет, но не будет реагировать на видимый спектр. Датчик 2 будет регистрировать видимый спектр, но будет безразличен к ультрафиолету. Датчик 3 будет показывать сигналы инфракрасного спектра, другие излучения на него просто не попадают. Это же будут показывать датчики 4-6. Датчик 7 будет показывать видимый спектр и инфракрасный спектр. Если точнее, то инфракрасное излучение будут показывать все датчики. А почему же это так?
Да потому что для инфракрасного излучения вступают законы томпсоновского рассеяния. А томпсоновское рассеяние характеризуется почти круговой диаграммой рассеяния. Можно это показать как-то по проще? Да. Если вместо датчиков излучения поставить термометры, то увидим, что при подаче не призму луча, они изменят свои показания. Почему так? Призма нагрелась инфракрасными фотонами и начала ретранслировать инфракрасные фотоны во все стороны. Теперь предположенные гребенки разворачивались во все стороны, что невозможно. Надо искать другую модель взаимодействия фотона и вещества.