Вывод:
- Плоскопараллельная пластина размывает изображение на величину, зависящую от показателя преломления n для разных монохромных цветов.
- По краям изображения наблюдается цветная аура.
- Невозможно корректно синтезировать спектр двумя одинаковыми треугольными призмами на большом расстоянии.
Призма - это многогранник с двумя равными параллельными основаниями и боковыми гранями являющимися параллелограммами.
Дисперсия – это зависимость показателя преломления n от частоты, возникающая в следствие изменения скорости распространения электромагнитных волн v.
Согласно теории преломления света, существует Закон Снеллиуса (Снела) (Willebrord Snel van Royen): луч, преломляется при переходе из одной среды в другую. Степень отклонения характеризуется показателем преломления n.
Угол преломления зависит от изменения скорости при переходе из одной среды в другую, и преломление происходит на границе этих сред. Скорость света связана с частотой ν и длиной волны λ соотношением v=λν. Относительный показатель преломления n=v1/v2 равен отношению скоростей света в данных средах. Абсолютные показатели преломления определяются как п1=с/v1 и n2=с/v2, тогда относительный показатель преломления n=n2/n1 - это отношение скорости света c в вакууме к скорости v в среде.
Преломления луча через две треугольные призмы.
Утверждают, что Исаак Ньютон (Isaac Newton) разложил "белый" солнечный свет на составные цвета, и синтезировал его обратно в белый свет.
В 1666 году учёный провёл эксперимент, в ходе которого направил луч солнечного света через стеклянную призму в затемнённой комнате. Он наблюдал, как белый свет разлагается на непрерывный спектр — полосу из семи цветов: красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего и фиолетового.
Ключевым доказательством гипотезы стал опыт со второй призмой: собрав разложенные цветовые лучи, Ньютон вновь получил единый белый луч.
Возьмём две одинаковые треугольные призмы и одну из них повернём на 180° и расположим параллельно сторонами K1M1 и M2K2 на расстоянии h (Рис.2), В этом случае стороны K1G1 и G2K2 также будут параллельны. Тогда луч A преломится так, что отрезки BC и DE , а также отрезки AB и EF будут параллельны между собой. Если соединим две треугольные призмы, так, что h=0, мы получим классическое прохождение луча A сквозь плоскопараллельную пластину K1G1K2G2.
Луч света A, представляющий собой совокупность электромагнитных волн (или фотонов, согласно корпускулярно-волновому дуализму) с различными частотами, образует спектр. При попадании луча A на границу раздела двух сред возникает зависимость показателя преломления n от частоты (или длины волны) каждого монохроматического компонента (см. табл. 1). В результате чего, каждый компонент спектра с определенной частотой будет распространяться по своему уникальному пути. - рис. 3.
Исаак Ньютон спорил с Робертом Гуком (Robert Hooke) по поводу дисперсии света. Ниже будет представлена теория Ньютона (из школьной физики), то есть каждый монохроматический свет движется по своему уникальному пути.
Рассмотрим ситуацию с двумя идентичными треугольными призмами. Вторая призма ориентирована противоположно первой (инвертирована) (см. рис. 2). Согласно закону Снеллиуса (рис. 4), монохроматические лучи выходящие из второй призмы (точка E) будут параллельны входящему лучу A (рис. 2).
При соединении сторон K1M1 и M2K2 треугольные призмы превратятся в плоскопараллельную пластину , где стороны K1G1 и G2K2 параллельны.. Парадоксально, но в этом случае мы не наблюдаем спектр. Возникает вопрос: каким образом спектр "определяет", когда необходимо снова преломиться, чтобы "синтезироваться" в белый свет?
Йохан Хендрик Каспар Керн, в своей работе "Разгадка вечных тайн природы", предположил, что разложение света на спектральные компоненты происходит непосредственно на выходной поверхности призмы (рис. 5 и рис. 6). В каждой точке этой поверхности возникают расходящиеся лучи разных цветов.
Йохан Керн утверждал, что если дисперсия подчиняется законам преломления (рис. 3), то частичное перекрытие спектра (шторка L на рис. 6) должно приводить к исчезновению соответствующих цветов. Однако, на практике наблюдается лишь общее снижение яркости спектра (рис. 6).
Моя личная гипотеза.
ВНИМАНИЕ!
Далее представлена гипотеза, не подтвержденная экспериментальными данными или математическими выкладками.
Монохроматический луч, бесконечно длинный (длительность луча связана со временем t опыта), в любой среде движется, расширяясь (угол γ° рассеивания) и/или подавляюсь в ней (см. рис. 7, а также лекции Ричарда Фейнмана «КЭД — странная теория света и вещества») При входе из одной среды в другую, луч преломляется на угол β° (ζ° и ξ°) (с учетом показателя преломления n) и рассеивается (углы γ°, ς° и ι°) в каждой точке входного пятна.
Рассмотрим луч с четырьмя монохроматическими цветами: "Красный", "Желтый", "Голубой" и "Фиолетовый" (см. рис. 8).
Пучок света A пересекает треугольную призму в точке B. При прохождении в среде между точками B и C луч A частично рассеивается — каждый монохроматический луч пучка свата А углом преломления и со своим углом рассеивания. Между точками B и C остаются в основном (края луча могут изменить цвет) цвета исходного луча A из-за бесконечно малого угла дисперсии.
При прохождении пучка света A через призму (между точками B и C на рис. 8), каждый монохроматический компонент рассеивается под своим углом преломления (β°, ζ° и ξ°) и углом рассеивания (углы γ°, ς° и ι°). Поскольку угол дисперсии мал, между точками B и C сохраняются преимущественно цвета исходного луча A.
При выходе из призмы (точка C) луч еще раз поворачивается луч в ту же сторону, что и в точке B, что приводит к увеличению угла рассеяния и пространственному разделению спектральных компонент. Для наблюдения четкого спектра необходимо определенное расстояние от призмы из-за перекрытия компонент вблизи точки C.
Возникает вопрос: действительно ли все цвета в спектре являются строго монохроматическими?
Тогда, если перевернуть вторую призму, то белый цвет, "разложив" в первой призме, можно "синтезировать" снова в белый цвет при очень близком расстоянии этих призм друг от друга.
В плоскопараллельной пластине K1G1K2G2 луч поворачивается сначала в одну сторону, потом в другую, тем самым рассеивание и расслоение происходят незначительно.
Вывод согласного школьной теории:
- плоскопараллельная пластина размывает изображение на разницу показателя преломления n монохромных цветов;
- по краям изображения цветная аура;
- невозможно синтезировать спектр двумя одинаковыми треугольными призмами на большем расстоянии.
Попробуйте провести опыты и проверить гипотезу.
P.S. Данная статья была написана, вдохновившись первой картинкой из этой статьи, взятой из интернета.
Я в школе считал, что спектр образуется из смеси двух цветов - красного и фиолетового, смешивая краски на уроке "изо".
Но думаю, что я не намного ошибся: мир - это синтез всех монохромных волн в определённых пропорциях.
Спасибо, что дочитали до конца – лайк, комментарий и донат – отличный способ поддержать канал и автора 👍