Методическая разработка "Дисперсия света"

Д и с п е р с и я с в е т а

Исаак Ньютон – английский физик и математик

сделал первый шаг к разгадке цвета. В 1666 году он обратил внимание на радужную окраску изображений звезд в телескопе, заинтересовался этим явлением и поставил опыт.

(1643 -1727)

Опыт Ньютона

Ньютон направил на призму световой пучок малого поперечного сечения. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в ставне.

Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов.

Эту радужную полоску Ньютон назвал спектром  (от лат. слова spectrum - “вuдение”).

Волна одного цвета –

монохроматическая

Закрыв отверстие синим стеклом, Ньютон наблюдал на стене только синее пятно

Волна одного цвета –

монохроматическая

Закрыв отверстие красным стеклом, Ньютон наблюдал на стене только красное пятно.

Отсюда следует, что не призма окрашивает белый свет, как предполагалось раньше.

Призма не изменяет свет, а лишь разлагает его на составные части.

Явление разложения белого света на составляющие Ньютон назвал дисперсией (от латинского слова «рассеяние»).

Проделав опыт, Ньютон сделал вывод, что  белый свет состоит из семи цветов .  Их совместное действие дает нам ощущение белого света, а после прохождения через призму эти цвета разделяются. Ньютон доказал это, направив эту радужную полосу на вторую призму и получив опять белый свет. 

В спектре Ньютон выделил следующие цвета: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный.

Последовательность цветов в спектре легко запоминается:

каждый

охотник

желает

знать

где

сидит

фазан

Когда пучок белого света проходит сквозь призму, составляющие его лучи преломляются по-разному: сильнее всего преломляются фиолетовые лучи, а слабее – красные. В результате и получается цветной спектр.

Каждой цветности соответствует своя длина и частота волны

Разная степень преломляемости связана с разной скоростью распространения света разных частот в данной среде.

Зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны) называется дисперсией .

Вследствие различной степени преломляемости разных монохроматических цветов пучок белого света разлагается призмой в спектр.

Белый свет падает на

Непрозрачный объект

Прозрачный объект

Полное поглощение света

Полное пропускание света

Полное отражение света

Частичное поглощение и отражение света

Частичное поглощение и пропускание света

Томас Юнг

Красный

+

Зеленый

+

Голубой

=

Белый свет

1807 год

Краткая справка об ученом. Можно заранее дать задание одному из учащихся.

Длина волны полосы

Энергия,

поглощения, нм

400 – 435

435 – 480

кДж/моль

299 – 274

Цвет поглощенного

274 – 249

480 – 490

Фиолетовый

света

Цвет вещества

249 – 244

Голубой

490 – 500

Желто-зеленый

244 – 238

Желтый

500 – 560

Зеленовато-голубой

560 – 580

238 – 214

Голубовато-зеленый

Оранжевый

580 – 595

214 – 206

Зеленый

Красный

206 – 200

595 – 605

Пурпурный

Желто-зеленый

Фиолетовый

200 – 198

Желтый

605 – 750

198 – 149

Голубой

Оранжевый

Красный

Зеленовато-голубой

Голубовато-зеленый

АДДИТИВНОЕ СМЕШЕНИЕ ЦВЕТОВ

БЕЛОЕ ЧЕРНОЕ СЕРОЕ

Каждый цвет спектра является монохроматическим. Монохроматический свет – одноцветный свет.

Длины волн монохроматического света

760 –

620

620 –

590

590 –

нм

560

560 –

нм

500

500 –

нм

нм

480

480 –

450

450 –

нм

нм

380

нм

Объяснение явления дисперсии

Разная степень преломляемости связана с разной скоростью распространения света разных частот в данной среде.

Выводы из опытов Ньютона:

призма не изменяет свет, а лишь разлагает его на составные части;

белый свет как электромагнитная волна состоит из семи монохроматических волн;

световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости;

наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других - красные ;

красный свет имеет наибольшую скорость в среде, а фиолетовый - наименьшую, поэтому призма и разлагает свет.

Окружающий мир играет красками: нас радует и волнует голубизна неба, зелень травы и деревьев, красное зарево заката, семицветная дуга радуги.

Как можно объяснить удивительное

многообразие красок в природе?

Дисперсией объясняются многие явления природы:

- радуга

- цвета непрозрачных тел

- цвета прозрачных тел

- игра драгоценных камней

Р а д у г а

• Радуга – это спектр солнечного света
• Он образован разложением белого света в каплях дождя
• Наблюдатель, находясь вне зоны дождя, видит радугу на фоне облаков, освещаемых солнцем, на расстоянии 1 – 2 км

Условия возникновения

радуги:

1. Радуга появляется, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной солнцу. 2. Радуга возникает, когда солнце освещает завесу дождя. 3. Радуга появляется при условии, что угловая высота солнца над горизонтом не превышает 42º.

Г а л о

Именно дисперсия объясняет возникновение такого явления, как гало.

Это явление можно наблюдать зимой в виде кругов, столбов, крестов вокруг Солнца и Луны.

Здесь дисперсия наблюдается в ледяных кристалликах .

Цвет непрозрачных предметов

• При взаимодействии с различными телами лучи света разного цвета по-разному отражаются и поглощаются этими телами.

• Тела, окрашенные в белый цвет, отражают лучи света разных частот одинаково хорошо.

• Тела, окрашенные в черный цвет, поглощают лучи света разных частот одинаково хорошо.
• Непрозрачные тела окрашиваются в тот цвет, лучи света которого они хорошо отражают.

Бумагу разного цвета освещаем белым светом, но видим различные цвета.

Пучок света

Бумага

белый

красный

Видимый цвет

белый

Причина

красный

зеленый

красный отражается, остальные поглощаются

зеленый

Зеленый отражается,

Остальные поглощаются

Цвет прозрачных тел

Цвет прозрачного тела определяется составом того света, который проходит через него.

Если прозрачное тело равномерно поглощает лучи всех цветов, то в проходящем белом свете оно бесцветно, а при цветном освещении имеет цвет тех лучей, которыми освещено.

ОТФИЛЬТРОВАННЫЙ ЦВЕТ

Цвета непрозрачных тел

Если предмет отражает все падающие на него лучи различных цветов, то он будет казаться белым.

Покрывая бумагу слоем красной краски мы задерживаем на листе некоторую часть имеющегося. отражаться будут только красные лучи, остальные поглотятся слоем краски.

Трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, поглощая остальные.

Игра драгоценных камней

Явлением дисперсии при многократном преломлении света объясняется игра драгоценных камней.

Драгоценные камни нам кажутся цветными, так как содержащиеся в них примеси поглощают некоторые составляющие белого света.

Выводы:

• Дисперсия – явление разложения белого света в спектр.
• Белый свет – сложный, состоит из семи монохроматических цветов.
• Показатель преломления среды зависит от цвета света.
• Свет с разными длинами волн распространяется в среде с разными скоростями: фиолетовый с наименьшей, красный – наибольшей.