A speciális relativitáselmélet rendelkezései. Röviden a Speciális Relativitáselmélet (STR) lényege

a fény (vagy hullámhossza) (frekvencia diszperzió), vagy ugyanez, a fény fázissebességének az anyagban való függése a hullámhossztól (vagy frekvenciától). Newton fedezte fel kísérletileg 1672 körül, bár elméletileg elég jól elmagyarázta jóval később.

• A térbeli diszperzió egy közeg dielektromos állandó tenzorának a hullámvektortól való függése. Ez a függőség számos jelenséget okoz, amelyeket térbeli polarizációs hatásoknak nevezünk.

Az egyik legtöbb szemléltető példák diszperzió - a fehér fény bomlása prizmán áthaladva (Newton kísérlete). A diszperziós jelenség lényege a különböző hullámhosszú fénysugarak egyenlőtlen terjedési sebessége egy átlátszó anyagban - optikai környezet(miközben vákuumban a fény sebessége mindig azonos, függetlenül a hullámhossztól és így a színtől). Általában minél nagyobb a hullám frekvenciája, annál nagyobb a közeg törésmutatója és annál kisebb a fénysebessége benne:

• pirosban maximális sebesség közepes és minimális törési fokon,
• nál nél lila a legkisebb fénysebesség közegben és a maximális fénytörés mértéke.

Egyes anyagokban (például jódgőzben) azonban rendellenes diszperziós hatás figyelhető meg, amelyben a kék sugarak kevésbé törnek meg, mint a vörösek, míg más sugarakat az anyag elnyeli, és elkerüli a megfigyelést. Szigorúbb értelemben az anomális diszperzió széles körben elterjedt, például szinte minden gázban megfigyelhető az abszorpciós vonalak közelében, de jódgőzben meglehetősen kényelmes megfigyelni; optikai tartomány ahol nagyon erősen elnyelik a fényt.

A fényszórás először tette lehetővé a fehér fény összetett természetének eléggé meggyőző bemutatását.

• A fehér fény egy diffrakciós rácson való áthaladás vagy a róla való visszaverődés hatására spektrummá bomlik (ez nem a diszperzió jelenségével függ össze, hanem a diffrakció természetével magyarázható). A diffrakciós és a prizmás spektrum némileg eltér: a prizmatikus spektrum a vörös részben össze van nyomva, az ibolya színben pedig megnyúlik, és hullámhossz szerint csökkenő sorrendbe rendeződik: vöröstől liláig; A normál (diffrakciós) spektrum minden területen egyenletes, és növekvő hullámhosszak szerint van elrendezve: az ibolyától a vörösig.

A fényszóródással analóg módon a bármilyen más jellegű hullámok terjedésének a hullámhossztól (vagy frekvenciától) való függésének hasonló jelenségeit diszperziónak is nevezik. Emiatt például a diszperziós törvény kifejezést használják névként mennyiségi arány, amely a frekvenciára és a hullámszámra vonatkozik, nemcsak elektromágneses hullámra vonatkozik, hanem minden hullámfolyamatra.

A diszperzió magyarázza azt a tényt, hogy a szivárvány eső után jelenik meg (pontosabban az, hogy a szivárvány többszínű és nem fehér).

A diszperzió okozza a kromatikus aberrációkat – az optikai rendszerek egyik aberrációját, beleértve a fényképészeti és videoobjektíveket is.

Cauchy egy képletet dolgozott ki, amely kifejezi egy közeg törésmutatójának a hullámhossztól való függését:

A fény szórása a természetben és a művészetben

A diszperzió miatt különböző színek figyelhetők meg.

• A szivárvány, amelynek színei a diszperziónak köszönhetőek, az egyik kulcsfontosságú képek kultúra és művészet.
• A fényeloszlásnak köszönhetően megfigyelhető a színes „fényjáték” a gyémánt és más átlátszó csiszolt tárgyak vagy anyagok lapjain.
• Bizonyos fokig a szivárványhatások gyakran előfordulnak, amikor a fény szinte minden átlátszó tárgyon áthalad. A művészetben ezek kifejezetten felerősíthetők és hangsúlyozhatók.
• A fény spektrummá bomlása (a diszperzió miatt) prizmában megtörve meglehetősen gyakori téma a világban. képzőművészet. Például a Pink Floyd Dark Side Of The Moon című albumának borítója a fény fénytörését ábrázolja prizmában, spektrummá bomlásával.

Lásd még

Irodalom

• Yashtold-Govorko V. A. Fényképezés és feldolgozás. Fényképezés, képletek, kifejezések, receptek. - Szerk. 4., röv. - M.: Művészet, 1977.

Linkek

Wikimédia Alapítvány. 2010.

Nézze meg, mi a „Fényszórás” más szótárakban:

Az n törésmutató VA-ban való függése a fény n frekvenciájától (l hullámhossz) vagy a fényhullámok fázissebességének függése a frekvenciájuktól. Következmény D. s. fehér fénynyaláb spektrumává bomlás, amikor áthalad egy prizmán (lásd SPEKTRA... ... Fizikai enciklopédia

könnyű diszperzió- A fény terjedési sebességének a fényrezgések frekvenciájától való függése által okozott jelenségek. [Ajánlott kifejezések gyűjteménye. 79. szám. Fizikai optika. A Szovjetunió Tudományos Akadémia. Tudományos és Műszaki Terminológiai Bizottság. 1970] Témák… … Műszaki fordítói útmutató

könnyű diszperzió- šviesos skaida statusas T terület radioelektronika atitikmenys: engl. fényszóródás vok. Lichtdiszperzió, f; Zerteilung des Lichtes, f rus. fényszórás, f pranc. dispersion de la lumière, f… Radioelektronikos terminų žodynas

könnyű diszperzió- šviesos dispersija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. fényszóródás vok. Lichtdiszperzió, f; Zerlegung des Lichtes, f rus. fényszórás, f pranc. dispersion de la lumière, f … Fizikos terminų žodynas

Egy anyag n törésmutatójának függősége a fény ν frekvenciájától (λ hullámhossz), vagy a fényhullámok fázissebességének (lásd Fázissebesség) függése a frekvenciától. Következmény D. s. fehér fénynyaláb spektrumává bomlás elhaladáskor... Nagy szovjet enciklopédia

A va-ban lévő n törésmutató függése a v fényfrekvenciától. A régióban fényfrekvenciák, amelyekre v átlátszó, n növekszik v normál d.s növekedésével. A régióban az intenzív fényelnyelési sávoknak megfelelő frekvenciák a mezőben, n csökken... ... Nagy enciklopédikus politechnikai szótár

Függőség abszolút mutató az anyag megtörése a fény hullámhosszától... Csillagászati ​​szótár

Mivel szeretné javítani ezt a cikket?: Illusztrációk hozzáadása. Keresse meg és lábjegyzetek formájában rendezze el a hiteles forrásokra mutató hivatkozásokat, amelyek megerősítik a leírtakat. Helyezzen el egy sablonkártyát, amely... Wikipédia

A közegben lévő harmonikus hullámok fázissebességének függése rezgésük frekvenciájától. hullámdiszperzió bármilyen jellegű hullám esetén megfigyelhető. A hullámdiszperzió jelenléte a jel alakjának torzulásához vezet (például egy hangimpulzus), amikor közegben terjed... Nagy enciklopédikus szótár

Néha, amikor egy heves felhőszakadás után ismét kisüt a nap, szivárványt láthatunk. Ez azért történik, mert a levegő apró vízporral telített. A levegőben lévő víz minden cseppje apró prizmaként működik, és a fényt különböző színekre osztja.

Körülbelül 300 évvel ezelőtt I. Newton kimaradt napsugarak a prizmán keresztül. Azt fedezte fel fehér fény a „színek csodálatos keveréke”.

Ez érdekes… Miért csak 7 szín van a fehér fény spektrumában?

Például Arisztotelész csak a szivárvány három színét jelölte meg: piros, zöld, lila. Newton először öt, majd később tíz színt azonosított a szivárványban. Később azonban hét szín mellett döntött. A választást nagy valószínűséggel az magyarázza, hogy a hetes számot „varázslatosnak” tartották (a világ hét csodája, hét hét stb.).

A fény diszperzióját először Newton fedezte fel kísérletileg 1666-ban, amikor egy keskeny sugáron áthaladt. napfényüvegprizmán keresztül. A kapott fehér fény spektrumában hét színt azonosított: ebből a kísérletből Newton arra a következtetésre jutott, hogy „a színükben eltérő fénysugarak a törés mértékében különböznek”. Az ibolya sugarak törnek meg leginkább, a vörösek a legkevésbé.

A fehér fény hullámokból álló összetett fény különféle hosszúságok(frekvenciák). Minden színnek megvan a maga hullámhossza és frekvenciája: piros, narancssárga, zöld, kék, indigó, ibolya – ezt a fénybomlást spektrumnak nevezik.

A különböző színű hullámok eltérően törnek meg egy prizmában: kevésbé vörös, több lila. A prizma különböző színű hullámokat terel be különböző szögekből . Ezt a viselkedést az magyarázza, hogy amikor a fényhullámok a levegőből egy üvegprizmába jutnak, a „vörös” hullámok sebessége kevésbé változik, mint a „ibolyáé”. Így, mint rövidebb hossza hullámok (minél magasabb a frekvencia), annál nagyobb a közeg törésmutatója az ilyen hullámokhoz.

A diszperzió a fény törésmutatójának a rezgési frekvenciától (vagy hullámhossztól) való függése.

Különböző színű hullámok esetén a törésmutatók ennek az anyagnak különböző; Ennek eredményeként, ha egy prizma eltéríti, a fehér fény felbomlik hatótávolság.

Amikor egy monokromatikus fényhullám a levegőből anyagba kerül, a fény hullámhossza csökken, az oszcillációs frekvencia változatlan marad. A szín változatlan marad.

Ha a spektrum összes színét egymásra helyezzük, fehér fény képződik.

Miért látunk színes tárgyakat? A festék nem hoz létre színt, szelektíven elnyeli vagy visszaveri a fényt.

Alap összefoglaló:

Kérdések az önkontrollhoz a „Fény szórása” témában

1. Mit nevezünk fénydiszperziónak?
2. Rajzoljon diagramokat a fehér fény spektrumának meghatározásához üvegprizmával.
3. Miért hoz létre spektrumot a fehér fény, amikor áthalad egy prizmán?
4. Hasonlítsa össze a vörös és lila fény törésmutatóit.
5. Milyen fény utazik egy prizmában nagyobb sebesség- piros vagy lila?
6. Hogyan magyarázható a természet színeinek változatossága a hullámoptika szemszögéből?
7. Milyen színűek lesznek a környező tárgyak egy piros szűrőn keresztül? Miért?

Áthaladó fénysugár háromszög prizma, eltér a prizma törésszögével ellentétes oldal felé. Ha azonban fehér fénysugárról van szó, akkor a prizmán való áthaladás után nem csak elhajlik, hanem színes sugárnyalábokra is bomlik. Ezt a jelenséget fénydiszperziónak nevezik. Először figyelemreméltó kísérletek sorozatában tanulmányozták.

Newton kísérleteiben a fényforrás egy kis kerek lyuk volt, amely a Nap sugaraival megvilágított ablak redőnyében helyezkedett el. Amikor a lyuk elé prizmát telepítettek, egy kerek folt helyett egy színes csík jelent meg a falon, amit Newton spektrumnak nevezett. Egy ilyen spektrum hét fő színből áll: piros, narancs, sárga, zöld, kék, indigó és ibolya, amelyek fokozatosan átalakulnak egymásba. Mindegyik más-más méretű helyet foglal el a spektrumban. Leghosszabb hossz lila csíkos, a legkisebb piros.

A következő kísérletben egy kis lyukkal ellátott képernyőt használtak, hogy elválasztsák egy bizonyos színű keskeny nyalábokat a prizmával kapott színes sugarak széles nyalábjától, és egy második prizmára irányítsák őket.

A prizma, amely eltéríti őket, nem változtatja meg e sugarak színét. Az ilyen sugarakat egyszerűnek vagy monokromatikusnak (egyszínűnek) nevezik.

A tapasztalat azt mutatja, hogy a vörös sugarak kisebb elhajlást tapasztalnak, mint az ibolya sugarak, azaz. A különböző színű sugarakat egy prizma eltérően töri meg.

A prizmából kilépő sugárnyalábok összegyűjtése, Newton egy fehér képernyőn kapott színes csík helyett fehér kép lyukakat.

Minden kísérletéből Newton a következő következtetéseket vonta le:

• a fehér fény természeténél fogva összetett fény, amely színes sugarakból áll;
• A különböző színű fénysugaraknál az anyag törésmutatói is eltérőek; ennek eredményeként, ha egy fehér fénysugarat egy prizma eltérít, az spektrummá bomlik;
• Ha kombinálja a spektrum színes sugarait, ismét fehér fényt kap.

A fényszórás tehát egy olyan jelenség, amely az anyagnak a hullámhossztól (vagy frekvenciától) való függésének köszönhető.

A fény diszperziója nemcsak akkor figyelhető meg, amikor a fény áthalad egy prizmán, hanem a fénytörés más eseteiben is. Így különösen a napfény törését a vízcseppekben kíséri annak többszínű sugarakra való bomlása, ami megmagyarázza a szivárvány kialakulását.

A spektrum megszerzéséhez Newton egy meglehetősen széles, hengeres napsugarat egy prizmára irányított egy zsaluban kialakított kerek lyukon keresztül.

Az így kapott spektrum egy kerek lyuk többszínű képeinek sorozata, amelyek részben átfedik egymást. A tisztább spektrum elérése érdekében egy olyan jelenség tanulmányozásakor, mint a fény diszperziója, Newton azt javasolta, hogy ne kerek lyukat, hanem szűk rés, párhuzamos a prizma törésélével. Egy objektív segítségével tiszta képet kapunk a résről a képernyőn, majd a lencse mögé egy prizmát helyeznek el, amely spektrumot állít elő.

A legtisztább és legfényesebb spektrumokat speciális műszerek - spektroszkópok és spektrográfok - segítségével nyerik.

A fényelnyelés olyan jelenség, amelyben a fényhullám energiája csökken, ahogy áthalad az anyagon. Ez annak köszönhető, hogy egy fényhullám energiája másodlagos sugárzás energiájává alakul, vagy más szóval olyan anyaggá, amelynek spektrális összetétele és más terjedési iránya van.

A fény abszorpciója egy anyag felmelegedését, ionizációt vagy molekulák vagy atomok gerjesztését okozhatja, fotokémiai reakciók, valamint egyéb folyamatok az anyagban.

) fény (frekvencia diszperzió), vagy ugyanez, az anyagban lévő fény fázissebességének a frekvenciától (vagy hullámhossztól) való függése. Newton fedezte fel kísérletileg 1672 körül, bár elméletileg elég jól elmagyarázta jóval később.

A térbeli diszperzió egy közeg dielektromos állandó tenzorának a hullámvektortól való függése. Ez a függőség számos jelenséget okoz, amelyeket térbeli polarizációs hatásoknak nevezünk.

Enciklopédiai YouTube

1 / 3

A fény diszperziója és spektruma

Fényszórás és testszín

A fény szórása. Testszínek

Feliratok

Tulajdonságok és megnyilvánulások

A diszperzió egyik legnyilvánvalóbb példája a fehér fény bomlása, amikor áthalad egy prizmán (Newton kísérlete). A diszperziós jelenség lényege a különböző hullámhosszú fénysugarak terjedési sebességének különbsége átlátszó anyagban - optikai közegben (míg vákuumban a fény sebessége mindig azonos, függetlenül a hullámhossztól és így a színtől ). Általában minél rövidebb a fény hullámhossza, annál nagyobb a közeg törésmutatója, és annál kisebb a hullám fázissebessége a közegben:

• a vörös fénynek a közegben a maximális fázissebessége és a minimális törési foka van,
• Ibolya fény esetén a közegben a terjedési fázissebesség minimális, a fénytörés mértéke pedig maximális.

Egyes anyagokban (például jódgőzben) azonban rendellenes diszperziós hatás figyelhető meg, amelyben a kék sugarak kevésbé törnek meg, mint a vörös sugarak, míg más sugarakat az anyag elnyeli, és elkerüli a megfigyelést. Szigorúbb értelemben az anomális diszperzió széles körben elterjedt, például szinte minden gázban megfigyelhető az abszorpciós vonalak közelében lévő frekvenciákon, de jódgőzben meglehetősen kényelmes megfigyelni az optikai tartományban, ahol nagyon erősen elnyelik a fényt.

A fényszórás először tette lehetővé a fehér fény összetett természetének eléggé meggyőző bemutatását.

Augustin Cauchy egy empirikus képletet javasolt egy közeg törésmutatójának hullámhossztól való függésének közelítésére:

Ahol λ (\displaystyle \lambda)- hullámhossz vákuumban; a, b, c- állandók, amelyek értékét minden anyagra kísérletileg kell meghatározni. A legtöbb esetben a Cauchy-képlet első két tagjára korlátozhatja magát. Ezt követően további pontosabb, de egyben összetettebb közelítési képleteket javasoltak.

1 oldal

A diszperzió jelensége különböző optikai rendszerek egyaránt játszik pozitív és negatív szerepet. A fényképezőgépek, mikroszkópok és teleszkópok lencséiben a fényszóródás kromatikus aberrációt okoz, és nagymértékben rontja a képet; meg kell küzdened vele.  

A diszperzió jelensége mindig együtt jár a mikrohullámú térenergia rezonáns abszorpciójával – valójában a diszperzió a spektrum bármely tartományában kíséri az abszorpciót.  

A diszperzió jelensége a hangvezeték hőkezelésétől függ. Kizárólagosan fontos művelet A nikkel audiovezetékek feldolgozásakor a lágyítást 15-30 percig végezzük 800-900 °C hőmérsékleten.  

A szóródás jelensége a hang terjedési sebességének változásából áll, ha frekvenciája megváltozik. A molekulák bizonyos szabadsági fokai lassabban gerjesztődnek, mint mások, ezért a gáz hőkapacitása függhet a felmelegedés sebességétől. Ha a hang gázban terjed, akkor az áthaladás során alacsony rezgési frekvencián hanghullám a molekulák minden szabadsági fokának van ideje gerjeszteni. Létrejön egy egyensúly, amelyben a gáz hőkapacitása maximális érték. Ha a hangfrekvencia magas, akkor a hanghullám áthaladása során nem minden szabadsági foknak van ideje izgatni.  

A diszperzió jelensége megfigyelhető elektronikus és atomi polarizációnál is. Az IR sugárzásnak megfelelő frekvenciatartományban megszűnik az atomi polarizáció, a látható és UV sugárzás tartományában pedig az elektronikus polarizáció.  

A fénydiszperzió jelenségei, valamint az interferencia és diffrakció jelenségei nem monokromatikus fényben azt bizonyítják, hogy a monokromatikus elektromágneses hullám meghatározott frekvenciájú (vagy vákuumban hullámhosszúságú), a látható fényhullámok tartományába tartozó (IV. Szigorúan monokromatikus fény elvileg nem létezhet. Ez a fénykibocsátási folyamatoknak köszönhető.  

Az optikai rotációs diszperzió és a körkörös dikroizmus jelenségei régóta ismertek. A polarizációs sík forgásszögének függése lineáris polarizált fény, anyagrétegen áthaladó, a fény hullámhosszán (optikai rotációs diszperzió) még 1811-ben hozta létre Arago. Haidinger 1847-ben fedezte fel a cirkulárisan polarizált fény komponenseinek anyaga általi szelektív abszorpció jelenségét, a cirkuláris dikroizmust. Több mint 100 évig ezeket a jelenségeket alig használták a szerves kémiában.  

Minden prizmás spektrális műszer a diszperziós jelenség alapján épül fel. Az ilyen eszközök diszpergáló eleme egy vagy több prizma.  

A fénydiszperzió jelenségének kísérleti vizsgálatát először Newton végezte 1666-ban, fehér fényt engedve át egy prizmán. Következésképpen a leginkább eltérõ ibolya sugarak üvegben kisebb terjedési sebességgel rendelkeznek, mint a kevésbé eltérõ vörös sugarak.  

Ha a diszperziós jelenség különböző tömegű és töltésű részecskéket (ionokat) érint, akkor e és m is indexekkel lesz ellátva, és az összeg előjele alatt szerepel.