Rozptyl světla

Rozptyl světla ( rozklad světla ; rozptyl světla [1] ) je soubor jevů způsobených závislostí absolutního indexu lomu látky na frekvenci (nebo vlnové délce ) světla (disperze frekvence), nebo, která je stejná, závislost fázové rychlosti světla v látce na frekvenci (nebo vlnové délce). Experimentálně objevil Isaac Newton kolem roku 1672 , i když teoreticky dobře vysvětlil mnohem později [2] .

Prostorová disperze je závislost tenzoru dielektrické permitivity média na vlnovém vektoru . Tato závislost způsobuje řadu jevů nazývaných efekty prostorové polarizace.

Vlastnosti a projevy

Jedním z nejnázornějších příkladů disperze je rozklad bílého světla při průchodu hranolem (Newtonův experiment). Podstatou jevu disperze je rozdíl ve fázových rychlostech šíření světelných paprsků o různých vlnových délkách v průhledné látce - optickém prostředí (přičemž ve vakuu je rychlost světla vždy stejná, bez ohledu na vlnovou délku a tedy , barva). Obvykle platí, že čím kratší je vlnová délka světla, tím větší je index lomu média a tím nižší je fázová rychlost vlny v médiu:

• pro červené světlo je fázová rychlost šíření v médiu maximální a stupeň lomu minimální,
• pro fialové světlo je fázová rychlost šíření v médiu minimální a stupeň lomu je maximální.

V některých látkách (například v parách jódu ) je však pozorován anomální disperzní efekt , při kterém se modré paprsky lámou méně než červené a jiné paprsky jsou látkou absorbovány a unikají pozorování. Přísně vzato, anomální disperze je rozšířená, například je pozorována téměř ve všech plynech na frekvencích blízko absorpčních čar, ale v parách jódu je docela vhodná pro pozorování v optické oblasti, kde velmi silně absorbují světlo.

Rozptyl světla umožnil poprvé zcela přesvědčivě ukázat složenou povahu bílého světla.

Bílé světlo se v důsledku průchodu difrakční mřížkou nebo odrazu od ní rozkládá na spektrum (nesouvisí to s jevem disperze, ale vysvětluje se to povahou difrakce). Difrakční a prizmatická spektra jsou poněkud odlišná: prizmatické spektrum je stlačeno v červené části a protaženo ve fialové a je uspořádáno v sestupném pořadí vlnové délky: od červené po fialovou; normální (difrakční) spektrum je jednotné ve všech oblastech a je uspořádáno ve vzestupném pořadí vlnových délek: od fialové po červenou.

Analogicky s disperzí světla se podobné jevy závislosti šíření vln jakéhokoli jiného charakteru na vlnové délce (nebo frekvenci) nazývají také disperze. Z tohoto důvodu se například termín disperzní zákon , používaný jako název kvantitativního vztahu týkajícího se frekvence a vlnového čísla , nevztahuje pouze na elektromagnetické vlnění , ale na jakýkoli vlnový proces.

Rozptyl vysvětluje skutečnost, že se duha objevuje po dešti (přesněji to, že duha je vícebarevná, nikoli bílá).

Rozptyl je příčinou chromatických aberací  – jedné z aberací optických systémů , včetně fotografických a videoobjektivů .

Augustin Cauchy navrhl empirický vzorec pro aproximaci závislosti indexu lomu média na vlnové délce:

kde  je vlnová délka ve vakuu; a , b , c  jsou konstanty, jejichž hodnoty pro každý materiál musí být stanoveny v experimentu. Ve většině případů se můžete omezit na první dva výrazy Cauchyho vzorce. Následně byly navrženy další přesnější, ale zároveň složitější aproximační vzorce.

Rozptyl světla v přírodě a umění

• Duha , jejíž barvy jsou způsobeny rozptylem, je jedním z klíčových obrazů kultury a umění.
• Díky rozptylu světla lze pozorovat barevnou „světelnou hru“ na fasetách diamantu a dalších průhledných fasetovaných předmětů nebo materiálů.
• Do jisté míry se duhové efekty vyskytují poměrně často, když světlo prochází téměř jakýmkoli průhledným předmětem. V umění mohou být speciálně vylepšeny a/nebo zdůrazněny.
• Rozklad světla na spektrum (v důsledku disperze) při lomu v hranolu je ve výtvarném umění poměrně časté téma. Například obal alba Pink Floyd The Dark Side of the Moon zobrazuje lom světla v hranolu s rozkladem do spektra.

Viz také

• zákon rozptylu
• Rušení světla
• Difrakce světla
• atmosférický rozptyl
• Abbe číslo

Poznámky

1. ↑ Egorov N. G. Rozptyl světla // Encyklopedický slovník Brockhausa a Efrona  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
2. ↑ Velká ruská encyklopedie  : [ve 35 svazcích]  / kap. vyd. Yu. S. Osipov . - M  .: Velká ruská encyklopedie, 2004-2017.

Literatura

• Yashtold-Govorko V.A. Fotografie a zpracování. Střelba, vzorce, termíny, recepty. - Ed. 4., zkr. - M .: Umění, 1977.

Odkazy

• Rozptyl světla - článek z Velké sovětské encyklopedie . 
• K. I. Tarasov. Spektrální přístroje .
• Vysloukh V.A. Dispersion of light // Physical Encyclopedia  : [v 5 svazcích] / Ch. vyd. A. M. Prochorov . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohmův efekt - Dlouhé čáry. - S. 650-652. — 707 s. — 100 000 výtisků.

Slovníky a encyklopedie	velká čínština Velký Rus Brockhaus a Efron Malý Brockhaus a Efron Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4150202-4