Вы уже знаете, что абсолютный показатель преломления среды зависит от её свойств. Являются ли свойства среды единственным фактором, определяющим показатель преломления, или…
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 Д с горизонтальной щелью (расположенной перпендикулярно плоскости чертежа) и синий светофильтр Ф (т. е. 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 К. 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 а синий луч преломился сильнее красного: Ye Yк? значит,>, т. е. sin Yc sin Yк n.>n 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
Давайте разберёмся с описанным экспериментом и обсудим, как свойства среды влияют на показатель преломления, а также рассмотрим, какие другие факторы могут на него влиять.
Опыт с призмой и светофильтрами
Описание эксперимента:
- Вы используете два светофильтра: синий и красный.
- Лучи проходили через призм, и при использовании синих фильтров изображение щели смещается больше, чем при использовании красных. Это указывает на то, что синий свет преломляется сильнее, чем красный.
Что мы наблюдаем?:
- Когда вы заменяете синий фильтр на красный и наоборот, заметно, как изменяется положение изображений. Это важно, поскольку указывает на различия в показателе преломления для разных длин волн света (красный и синий).
Показатель преломления
Определение: Показатель преломления среды (n) — это величина, показывающая, во сколько раз скорость света в вакууме больше, чем скорость света в данной среде.
Формула: \( n = \frac{c}{v} \), где \( c \) — скорость света в вакууме, а \( v \) — скорость света в среде.
Зависимость показателя преломления от свойств среды
Свойства среды:
- Основными свойствами, которые влияют на показатель преломления, являются состав материала (например, стекло, вода), его плотность и молекулярная структура.
Частота света:
- Как вы заметили в опыте, различные цвета (длины волн) света преломляются по-разному. Это связано с тем, что показатель преломления зависит от частоты света, называемого эффектом «дисперсии».
Дисперсия света
- Дисперсия — это явление, при котором световые лучи с различными частотами преломляются по-разному.
- Это явление объясняется тем, что электроны в молекулах среды реагируют на световые волны — на различные частоты света они реагируют с различной силой, что и приводит к изменению показателя преломления.
Итоговые выводы
Показатель преломления не является постоянной величиной для одной и той же среды; он изменяется в зависимости от частоты света.
Другие факторы, влияющие на показатель преломления, включают:
- Температуру среды.
- Влажность (в случае газов).
- Примеси в материале.
Таким образом, можно сделать вывод, что кроме свойств среды, показатель преломления также зависит от частоты (или цвета) проходящего через неё света, что и произошло в вашем опыте с призмой.
