Дисперсия света

Спасаясь от эпидемии чумы, которая свирепствовала в 1665-1667 годах, Исаак Ньютон вынужден был переехать из Англии в свой родной Вулсторп. С собой он взял стеклянные призмы, с их помощью он хотел произвести опыты, о которых было уже хорошо известно ещё в 1 веке нашей эры.

Разложение солнечного света в цветную полоску – спектр, после прохождения через прозрачный кристалл в форме призмы – это явление получило название дисперсия цвета. Слово «дисперсия» имеет латинское происхождение и в буквальном переводе означает рассеивание.

Древнегреческие учёные пытались объяснить данное явление и выдвигали различные гипотезы. Например, Аристотель полагал, что основным светом является солнечный свет (белый), а остальные цвета получаются из него путём добавления различного количества тёмного света. Тогда, согласно этой гипотезе, белый цвет - простой, а остальные цвета, получаемые путём смешивания, сложные. Ньютон принялся исследовать это явление, пытаясь понять природу света. Некоторые эксперименты, которые провёл учёный, без изменений применяются в физических лабораториях до сих пор. На пути пучка света, проникающего через отверстие в закрытых ставнях, исследователь поместил призму. В тёмной комнате на противоположной стене, он получал изображение в виде полос чередующихся цветов – цветов радуги (красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего и фиолетового).

В последующих опытах учёному удалось соединить цветные лучи обратно в белый свет, поставив за призмой собирательную линзу. В точке соединения лучей свет снова становился белого цвета.

Анализируя свой опыты, Ньютон, в противоположность Аристотелю, пришёл к выводу, что все цвета спектра содержатся уже в самом белом свете,  а с помощью призмы их можно только разделить, так как они по-разному преломляются стеклянной призмой.  

Уже известному закону преломления внесём поправку. Абсолютные показатели преломления вещества так же зависят от цвета (частоты), проходящего через него света.

Проведём следующий опыт. На пути белого луча поместим сначала красный, а затем синий фильтр. При прохождении красного и синего луча через призму, легко заметить, что красный цвет, имеющий меньшую частоту, отклонился меньше, следовательно, для него показатель преломления будет также меньше. Зависимость показателя преломления вещества и, соответственно, скорости света в нём от частоты световой волны называется дисперсией света.

Этим и можно объяснить появление радуги в брызгах фонтана. При прохождении солнечного света через каплю воды, он испытывает преломление, так же, как в призме, а так как солнечный свет (белый свет) сложный и состоит из отдельных цветов с различными частотами, то углы отклонения будут также различными, и мы увидим весь спектр цветов. Причём чем крупнее капля воды, тем ярче радуга