Вы уже знаете, что абсолютный показатель преломления среды зависит от её свойств. Являются ли свойства среды единственным фактором, определяющим показатель преломления, или существуют какие-либо другие причины, от которых он зависит? Для ответа на этот вопрос проделаем опыт, изображённый на рисунке 184. Разместим около объектива осветителя О диафрагму Дс горизонтальной щелью (расположенной перпендикулярно плоскости чертежа) и синий светофильтр Ф (т. e. синее стекло). На экране напротив щели диафрагмы получится её изображение С, синего цвета (рис. 184, а). Заменим синий фильтр на красный - и на том же месте вместо синего изображения щели увидим красное К1 Теперь на пути красного светового пучка поставим треугольную стеклянную призму NEM (рис. 184, б; объёмное изображение призмы - на рис. 184, г). Проходя через призму, луч отклоняется в сторону более широкой её части NM, в результате чего красное изображение щели смещается вниз в положение К2. Проделаем тот же опыт, предварительно заменив красный светофильтр на синий (рис. 184, в). Мы обнаружим, что изображение щели С2, полученное в синих лучах, окажется смещённым в том же направлении, что и красное, но на большее расстояние. Проведённый опыт свидетельствует о том, что лучи синего цвета, имеющие большую частоту, чем красные, преломились сильнее красных. Это означает, что абсолютный показатель преломления стекла, из которого изготовлена призма, зависит не только от свойств стекла, но и от частоты (от цвета) проходящего через него света. Преломление красных и синих лучей в призме показано на рисунке 184, д. На грани NE призмы при одном и том же угле падения синий луч преломился сильнее красного: Y c sin a/sin Yк, т.е. nc>nе Следовательно, так как для синих лучей показатель преломления стекла больше, чем для красных, то скорость их распространения в стекле меньше скорости красных, поскольку скорость обратно пропорциональна показателю преломления: v =с/n Зависимость показателя преломления вещества и скорости света в нём от частоты световой волны называют дисперсией света. Слово «дисперсия» происходит от латинского dispersio и означает «рассеяние, развеи- вание». Теперь, убрав с осветителя фильтр, пропустим через призму пучок белого света (рис. 185). Мы увидим, что этот пучок не только отклонился к более широкой части призмы, но и разложился в радужную полоску, которую называют спектром1. В нём семь цветов - красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый (как в радуге) - плавно переходят друг в друга. Это наводит на мысль, что белый свет является сложным, состоящим из световых волн разных цветов (и соответственно разных частот). Синий и красный лучи, выделенные в предыдущем опыте из белого света с помощью фильтров, при прохождении через призму не разлагались в спектр. Такие цветные лучи являются простыми, или, как их ещё называют, монохроматическими (от греч. монос - один, единственный и хроматикос - цветной, окрашенный). Свет каждого цвета представлен волнами настолько узкого интервала частот, что обычно его характеризуют одной определённой частотой. Чтобы удостовериться, что призма не окрашивает, а именно разлагает белый свет, поставим на пути вышедшего из призмы и разложившегося в спектр пуска собирающую линзу ( рис.186). Мы увидим, что после преломления в линзе разноцветные лучи, пересекаясь в точке А, «складываются», приобретая белый цвет. Сложить спектральные цвета и получить белый цвет можно и на более простом опыте. Возьмём картонный диск с изображёнными на нём секторами разных цветов и укрепим его на валу центробежной машины (рис. 187). При быстром вращении диска создаётся впечатление, что он белый. Если направить на экран два монохромати- ческих световых пучка, то при их наложении появятся новые цвета. Например, при наложении жёлтого и красного возникает оранжевый, оранжевого и зелёного - жёлтый. При сложении красного, синего и фиолетового цветов получим пурпурный цвет. Существуют такие пары цветов, результат наложения которых человек воспринимает как белый цвет. Такие цвета называют дополнительными. Примерами дополнительных цветов являются синий и жёлтый, оранжевый и голубой, зелёный и пурпурный. Зададимся вопросом, почему окружающие нас тела, освещённые одним и тем же солнечным светом, имеют разные цвета. В чём заключается физическая причина такого различия? Чтобы выяснить это, проделаем опыт, схема которого приведена на рисунке 188. Получим на белом экране спектр, изображённый на рисунке 189, а. Закроем правую часть спектра широкой бумажной полоской, например зелёного цвета. Мы увидим, что цвет полоски остаётся ярко-зелёным и не меняет оттенка только в той области, где на неё падают зелёные лучи. А при освещении лучами других цветов она либо меняет оттенок (в жёлтой части спектра), либо выглядит тёмной (рис. 189, б). Рис. 1 устро вид ( спект Значит, покрывающая полоску краска обладает способностью отражать только зелёный свет и поглощать свет всех остальных цветов. Итак, окраска непрозрачного тела определяется составом света, который данное тело отражает. Если тело весь падающий свет поглощает, то оно выглядит чёрным. Если тело отражает весь падающий солнечный свет, то оно выглядит белым. В настоящее время для получения чётких и ярких спектров используют специальные оптические приборы. На рисунке 190 показано устройство и внешний вид одного из таких приборов - двухтруб- ного спектроскопа. Рассмотрим принцип действия спектроскопа. В трубе К (рис. 190, а), называемой коллиматором, имеется узкая щель S. Через эту щель исследуемый свет входит в прибор и расширяющимся пучком падает на линзу Л1. Щель S расположена в фокальной плоскости линзы, поэтому свет выходит из линзы параллельным пучком, а затем падает на призму П. Так как волны разных цветов (т. е. разных частот) отклоняются призмой на разные углы, то параллельные пучки разных цветов выходят из призмы в разных направлениях (на рисунке показаны крайние лучи только двух пучков - красного и фиолетового). Эти пучки, преломившись в линзе Л,, образуют в её фокальной плоскости ЭЭ1 изображения щели S. Причём изображения, соответствующие волнам разных частот, приходятся на разные места плоскости ЭЭ1. Если на щель падает белый свет, то все изображения щели сливаются в цветную полосу, в которой представлены все цвета. Если же исследуемый свет представляет собой смесь нескольких монохроматических цветов, то спектр получится в виде узких линий соответствующих цветов, разделённых тёмными промежутками. В спектроскопе в плоскости ЭЭ, находится матовое стекло, чтобы образующийся на нём спектр можно было наблюдать глазом, увеличив изображение с помощью линзы. Если же в плоскости ЭЭ, помещается фотопластинка, на которой получается фотография спектра, то прибор называют спектрографом. написать короткий конспект