Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Сегодняшняя лекция - это последняя лекция в разделе световые явления. И давайте для себя напомним те темы которые мы с вами прошли...и так мы с вами познакомились, что такое свет, источники света и распространением света, поговорили о законе прямолинейного распространения света и следствии из этого закона, порешали задачи на закон прямолинейного распространения света, поговорили об отражении света и его законах, порешали задачи на законы отражения света, поговорили о построении изображения в плоском зеркале, порешали задачи на эту тему, узнали о преломлении света и его законах, порешали задачи на законы преломления света в двух частях (1 часть, 2 часть), поговорили о прохождении света через плоскопараллельную пластинку и призму, узнали о полном отражении и предельном угле полного отражения, узнали как определяется показатель преломления материала плоскопараллельной пластины, порешали задачи на тему распространения, отражения и преломления света, узнали о сферических линзах и основных определениях связанных с ними, поговорили о построении изображений с помощью линз, порешали задачи на эту тему, узнали о формуле тонкой линзы, поговорили о линейном увеличении линзы, порешали задачи на формулу тонкой линзы, узнали о строении глаза, зрении и восприятии цветов и так же подробнее еще поговорили о восприятии цветов, дополнительно порешали задачи на формулу тонкой линзы и узнали как экспериментально определить фокусное расстояние собирающей линзы.
На сегодняшней лекции мы узнаем кое-что новое и этот материал очень интересен, а после этой лекции перейдем к следующему разделу, который будет называться "физика атомного ядра". И так о чем пойдем речь на этой лекции. Мы будем говорить о дисперсии света. Мы рассмотрим как само это явление, а так же где оно используется и как оно себя проявляет. Почему драгоценные камни такие красивые, особенно те камни, которые не имеют окраски и тем не менее они очень красивые? Взять тот же ограненный алмаз - бриллиант. Если его рассматривая поворачивать, то он блестит, а во-вторых даже если его освещать белым светом, то в нем можно заметить цветные блики. Откуда берутся эти блики? Ответить на этот вопрос сумел английский ученый Исаак Ньютон. И для того, чтобы поставить этот опыт ему понадобилось...
И первый вывод, который мы делаем: белый свет состоит из всех цветов радуги или если точнее, то из всех спектральных цветов.
А теперь давайте выясним, чем, например, отличается красный цвет от фиолетового? Не по восприятию, а физически. И оказывается, что он отличается длинной волны и что свет это волновой процесс - это электромагнитная волна. Подробности этого процесса мы будем изучать на более поздних лекциях и мы на опыте с вами докажем, что свет - это волна, причем это опыты достаточно простые для проведения их без создания специальных условий, которые доказывают, что свет волна, потому что, наверное, у каждого есть лазерный диск дома. Так вот, излучение разного цвета имеют разную длину волны. И давайте полученный нами спектр мы сопоставим с длинами волн.
Что такое чистый спектральный цвет? Такой цвет еще называют монохроматическим. Это излучение с определенной длиной волны. Значит, давайте будем помнить вот о чем...наш глаз можно обмануть. Если, например, направить в глаз свет с длиной волны 590 нм - это монохроматический, одноцветный, в переводе на русский язык цвет, то мы увидим желтый цвет. Но такой же желтый мы увидим, если одновременно направить на глаз красный и зеленый цвета. Т.е это связано с особенностями нашего зрения. И сейчас мы будем говорить о чистых спектральных цветах, которые имеют строго определенную длину волны. И вот оказывается, что длина волны света "лямбда" лежит в пределах от 380 нм до 760 нм. Т.е это длина волн фиолетового и красного цветов. С правой стороны от красного цвета есть еще излучения с большей длиной волны и такое излучение называется инфракрасным или тепловым излучением. Более коротковолновый свет с длиной волны менее, чем 380 нм называется ультрафиолетовым и мы его свойства будем изучать на более поздних лекциях. А пока что давайте воспроизведем правило, которое позволяет запомнить последовательность цветов, входящих в спектр.
Но эти мнемонические правила - это еще не физика, а физика состоит вот в чем. Излучение разного цвета отклоняется призмой на разные углы, а от чего зависит угол отклонения светового пучка призмой? Он зависит от преломляющего угла, от скорости света и показателя преломления. Значит что получается? Значит угол отклонения зависит от преломляющего угла и от материала призмы, точнее от ее угла преломления. И раз мы видим, что у лучей выходящих из призмы разный угол преломления при одних и тех же геометрических характеристиках призмы. Разный угол отклонения. Это значит, что разный показатель преломления n зависит от цвета, а цвет определяется длиной волны излучения. Т.е это зависимость "эн" от "лямбда". Показатель преломления вещества из которого сделана призма зависит от длины волны, и эта зависимость называется дисперсией света. Давайте запишем строгое определение.
Дисперсия света - это зависимость показателя преломления вещества от длины световой волны.
Для какого излучения n максимально? Для красного или для фиолетового? Какой луч сильнее всего отклонялся? Сильнее всего отклоняется фиолетовый. Значит, для фиолетового цвета показатель преломления самый большой и для красного показатель преломления минимальный. Вот в чем состоит явление дисперсии света. А теперь давайте подумаем как его можно использовать?
Белый свет...белый свет - это свет, который к нам приходит на Землю от Солнца. Мы видим этот белый свет после разложения призмой в виде радужной полоски. В этой радужной полоске нет никаких перерывов, поэтому такой спектр называется сплошным спектром. Солнечный спектр - это сплошной спектр, в котором нет никаких прерываний. На самом деле, если посмотреть на Солнечный спектр в более серьезные приборы, то оказывается, что он не совсем сплошной, но фон у него сплошной. Непрерывный или сплошной спектр изучают накаленные тела. А вот такой вопрос: как вы думаете если мы на пути белого света поставим красный светофильтр, то как будет выглядеть спектр? Из всей многоцветной полоски останется только красная полоска. Если мы на пути белого света поставим синий фильтр, исчезнут все цвета спектра, кроме синий полоски.
А нельзя ли дисперсию света использовать в таком случае для того, чтобы исследовать излучение какой длины волны входит в состав света? Оказывается можно и это очень мощный метод, который называется спектральный анализ. И далее мы узнаем о приборе, который позволяет определять с большой точностью излучение каких длин волн входит в состав света. Для чего это нужно? Оказывается атомы разных сортов, не накаленные твердые тела, а разряженные газы, например, испускают свет строго определенных длин волн. И если мы с помощью дисперсии света научимся определять длины этих волн, то мы сможем распознать вещество по свету, которое испускает это вещество. Еще раз повторим, что такой метод называется спектральным анализом. Спектральный анализ делается специальными спектральными приборами, которых существует три вида:
- спектроскопы - это прибор для визуального наблюдения спектра;
- спектрографы - это прибор для записи на фотопластинку или фоточувствительный материал;
- спектрометры - это приборы для измерений распределения энергии внутри спектра.
Далее давайте нашу систему немного усложним...
А теперь давайте добавим призму...
И так мы посмотрели наиболее упрощенные схемы спектрометров с различным количеством линз. И вот, есть такая история: химики заметили, что если пламя газовой горелки посыпать какой-нибудь солью, например солью натрия, то пламя окраситься при этом в ярко-желтый цвет. Этот опыт можно повторить в домашних условиях. Достаточно включить газ, набрать соли из солонки и посолить газовое пламя и оно окрасится в ярко-желтый цвет. Это, оказывается, связано с тем, что атомы натрия, входящие в состав кухонной соли при высокой температуре начинают испускать свет, причем, строго определенных длин волн. Другие химические соединения, если их поместить в те же условия, испускают свет другого цвета. И вот ученый-химик Бунзен и ученый-физик Кирхгоф из старой подзорной трубы и коробки из под сигар сделали устройство похожее, на приведенное нами в последнем видеоролике. Единственная разница состояла в том, что они не использовали экран и вторую плоско-выпуклую линзу, а вместо нее использовали хрусталик глаза, а вместо экрана использовали сетчатку. Т.е последняя часть нашей схемы заменялась глазом.
А теперь давайте вернемся к Бунзену и Кирхгофу...в 50-е годы XIX столетия они создали спектроскоп и рассматривали в спектроскоп пламя, которое окрашивалось разными солями и обнаружили, что у каждого сорта атомов свой набор спектральных линий. Т.е свой набор длин волн, на которых они излучают свет.
Спектры, которые мы с вами увидели называются линейчатыми спектрами, потому что они состоят из отдельных линий, но мы будем помнить, что каждая линия - это изображение щели. Есть и другие виды спектров: полосатые спектры, спектры поглощения - все эти виды спектров мы будем изучать на дальнейших лекциях, а сейчас для нас важно лишь то, что располагая спектральным прибором мы можем анализировать вещества с помощью физического метода анализа - спектрального анализа. Такие измерения проводятся в тишине, в лаборатории, очень аккуратно и все это очень строгая наука. А вот дисперсию света может наблюдать каждый из нас и в куда более приятной для обычного человека обстановки, хотя может быть кому-то и нравиться больше сидеть в лаборатории...после лаборатории очень хорошо выйти на улицу...прошел дождь...светит Солнце и та же самая дисперсия света проявляет себя в совершенно другом явлении, которое называется радугой.
И еще...
И так то что мы с вами проговорили выше - это все предельно упрощенные схемы радуги. Ведь, когда мы с вами видели отражение луча и его преломление...мы поступили следующим образом...
На этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.