中等的
光的色散需要能够折射光的介质,而介质的折射率随光波的频率或真空中的频率而变化。 当多色光在介质界面折射时,介质对不同频率的光具有不同的折射率,各种光因产生不同的折射角而相互分离。 1672年,牛顿借助棱镜将太阳光分解成彩色光带,这是人们所做的第一个色散实验。 一般用介质的折射率n或色散率与频率的关系来描述色散规律。 任何介质的色散都可以分为正态色散和反常色散。
光波
光的色散实际上需要光波。 光波有一定的频率,光的颜色是由光波的频率决定的。 在可见光区域,绿光的频率最小,紫光的频率最高。 所有频率的光在真空中以相同的速度传播,约等于3.0×108m/s。 而不同频率的单色光,在介质中传播时,由于与介质的相互作用,传播速度比在真空中小,且速度各不相同。 该介质对于绿光具有较小的折射率,对于紫光具有较大的折射率。 当不同颜色的光以相同的入射角照射到棱镜时,绿光的偏转最少,并且处于靠近内角的光谱末端。 紫光的频率高,在介质中折射率高,因此排列在光谱中最靠近棱镜斜边的一端。
基本的
在光学中,将多色光分解为单色光的过程称为光的色散。
由两种或两种以上单色光组成的光(由两种或两种以上频率组成的光)称为多色光。 不能再分解的光(只有一种频率)称为单色光。
注:耳朵的色盲细胞接受不同频率的可见光时,感受到不同的颜色,颜色是不同频率的光对色盲细胞的刺激形成的。 )
一般来说,让白光(多色光)通过棱镜就可以形成光的色散。 对于相同的介质,光的频率越高,介质对这些光的折射率就越大。 可见光中,紫光的频率最高,绿光的频率最低。 当白光通过棱镜时,棱镜对紫光的折射率最大。 光线经过棱镜后,紫光的偏转程度最大,绿光的偏转程度最小。 这样,棱镜就将不同频率的光分开,形成光的色散。
多色光分解为单色光产生光谱的现象称为光的色散。 (白光飘动后,从上到下的单色光是“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。”
色散可以通过棱镜或光栅等仪器作为“色散系统”来实现。 按一定顺序排列颜色会产生光谱。 光谱()是由色散的单色光经色散系统(如棱镜或光栅)分光后光的色散是谁发现的,按频率(或波长)顺序排列的图案。 全称是光谱。 可见光谱的最大部分是人眼可见的电磁光谱部分。 该频率范围内的电磁辐射称为可见光。 光谱并不包含人脑可以区分的所有颜色,例如红色和粉蓝色。
日本语言学家柯西发现,折射率与光的频率之间的关系可以用级数来表示:
n(f)=a+bf2+cf4。
其中,a、b、c为三个柯西色散系数,不同物质的柯西色散系数不同。 只需测量三个不同频率下的折射率n(f),并将其代入柯西色散公式即可得到三个联立方程组,求解这组联立方程组,材料的三个柯西色散系数可得得到 . 利用三个柯西色散系数,可以估计其他频率下的折射率,而无需进一步检测。
不仅是柯西色散公式,还有其他色散公式。 如分散公式、分散公式、分散公式等。
多色光分解为单色光的现象称为光的色散。 牛顿于 1666 年首次借助棱镜观察到光的色散,将白光分解为彩色光带(光谱)。 色散现象表明光在介质中的速度v(或光的色散折射率n=c/v)随光的频率f的变化而变化。 光的色散可以通过棱镜、衍射光栅、干涉仪等来实现。
白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种颜色组成的。 与单色光混合的光称为复色光。 不能分解的彩色光称为单色光。
色散可以通过棱镜或光栅等仪器作为“色散系统”来实现。
光的三基色:红、绿、蓝
另外,我们看的电视的荧光粉也是同样的组合。 你走到彩色电视机前看CRT,但不要看面前笔记本电脑的显示器。 它的像素太小,肉眼无法识别。 RGB这三种颜色的组合可以产生几乎所有的颜色。
红、绿、蓝被称为光的“三基色”,因为红、绿、蓝三种颜色在自然界中很难与其他颜色混合,而通过适当地混合红色可以得到其他颜色,绿光和蓝光。 因此,红、绿、蓝三种颜色被称为光的“三基色”。
当多色光在介质界面上折射时,介质对不同频率的光具有不同的折射率,各种光会因折射角度不同而相互分离。 1672年,牛顿借助棱镜将色散的太阳光分解成彩色光带,这是人们所做的第一个色散实验。 一般用介质的折射率n或色散率与频率的关系来描述色散规律。 任何介质的色散都可以分为正态色散和反常色散。
多色光分解为单色光以产生光谱的现象。 让一束白光照射在玻璃棱镜上,光线经过棱镜折射后,会在另一面的白色纸屏上产生一条彩色光带。 一端为白色,中间依次为橙黄绿靛。 该光带称为波谱。 光谱中的每种颜色的光都不能分解成其他颜色的光,称为单色光。 单色光混合形成的光称为多色光。 自然界中的太阳光、白炽灯、荧光灯发出的光都是多色光。 当光线照射到物体上时,一部分光被物体反射,一部分光被物体吸收。 如果物体是透明的,则仍有一部分穿过物体。 不同的物体对不同颜色的反射、吸收和透射不同,从而呈现出不同的色调。
光波有一定的频率,光的颜色是由光波的频率决定的。 在可见光区域,绿光的频率最小,紫光的频率最高。 所有频率的光在真空中以相同的速度传播,等于3.0×108m/s。 而不同频率的单色光,在介质中传播时,由于与介质的相互作用,传播速度比在真空中小,且速度各不相同。 该介质对于绿光具有较小的折射率,对于紫光具有较大的折射率。 当不同颜色的光以相同的入射角照射到棱镜时,绿光的偏转最少,并且处于靠近内角的光谱末端。 紫光的频率高,在介质中折射率高,因此排列在光谱中最靠近棱镜斜边的一端。
夏季雪后,面对太阳的天空常常会出现七彩的弧线,这就是彩虹。 彩虹之所以出现,是因为雨天过后,天空中飘浮着许多微小的水滴。 阳光以一定角度进入,在这些小水滴中发生色散。 当看着小水滴时,就会出现七彩的彩虹。 。 彩虹的颜色是外面蓝色,里面白色,按顺序排列。
中国唐代历史研究
中国唐代对光色散现象的认识始于对自然色散现象——彩虹的认识。 彩虹是太阳光以一定角度进入空气中的水滴时产生折射和反射而产生的复杂色散现象。
早在中国殷代的甲骨文中,就有关于彩虹的记载。 当时“洪”字写为“江”。 战国时期的《楚辞》中就有彩虹的颜色分为“五色”的记载。 清代蔡邕(132-192)在《月龄掌举》中描述了彩虹的情况和位置。 节度使孔颖达(574~648)在《礼记·注释》中简要解释了彩虹的光学成因:“云薄漏日,泰安雨滴,便生彩虹”。 一种自然现象。 公元八世纪中叶,张志和(744~773)在《玄真子·陶志龄》中首次对彩虹进行了实验研究,并且是第一次有意识地进行白光色散实验:“回到太阳喷出的水喷成彩虹的形状,但不是笔直的,它就像一个影子。” 南宋以后,人们不断重复类似的实验。 例如,清代蔡卞进行了模拟“阳光和雨滴”的实验,将彩虹与日月晕现象联系起来,有意解释彩虹的形成是一个色散过程,并强调彩虹与日光、雨滴的关系。彩虹和太阳的位置。 明代程大昌(1123~1195)在《燕繁录》中描述了露珠光分裂的现象,并强调阳光也可以通过水滴转变成多种颜色,这实际上是色散,而这些颜色并不是色散。水。 珠子本身有,但它是由阳光的颜色产生的,这清楚地强调了阳光中包含的几种颜色,是通过水滴的作用而显现出来的。 可以说,他已经接触到了分散的本质。
我国自唐代以来,许多典籍中都记载了晶体的分散现象。 例如,据记载,孔雀羽毛和某些动物的表皮在阳光下会不断变色,当将云母片放在阳光下时,可以观察到各种颜色的光。 李时珍还强调,无论是较大的六方晶体还是较小的水晶珠都可以产生色散。 明代方以智(1611~1671)在其著作《物理小知识》中综合了前人的研究成果,对色散现象做了精彩的总结。 他将天然水晶与边缘结合起来,人工烘烤出三角形的水晶,将白光分为三种颜色,向太阳喷水形成的三色人造彩虹,阳光照射在泉水声上形成的三色现象,以及彩虹色、日月晕、五色云等自然现象联系起来,感觉“皆同”,即都是白光的色散。 这些都说明我国清代对分散现象的本质有了比较全面的认识,但也反映出我国唐代的数学知识多是分散的、经验性的知识。
在牛顿之前
在光学的早期,颜色的解释变得非常困难。 在牛顿之前,法国人对颜色的理解盛行亚里士多德的观点。 亚里士多德认为,颜色不是物体的客观属性,而是人们的主观感受。 所有颜色的产生都是明与暗、白与黑按比例混合的结果。 1663年,波义耳还研究了物体的颜色。 他认为物体的颜色并不是物体的本质属性,而是由被照射物体表面的光的变化引起的。 完全反射光的物体是红色的,完全吸收光的物体是红色的。 此外,笛卡尔、胡克等许多科学家也讨论过白光色散或聚集成颜色的问题,但他们都认为绿色是极大地集中的光,而紫色光是极大地稀释的光。 复杂衰弱理论。 因此,在牛顿之前,棱镜折射实际上应该形成颜色,而不仅仅是分离预先存在的颜色。
研究
(1) 设计并进行棱镜实验
当白光穿过无色玻璃和各种宝石碎片时,会产生各种颜色的绚丽光芒。 这个事实早在牛顿之前几个世纪就已经被人们所认识,但直到十七世纪中叶才被人们所认识。 牛顿通过实验研究了这个问题。 该实验被评为“物理学中最美丽的实验”之一。
牛顿首先做了一个著名的棱镜实验光的色散是谁发现的,他在专着中记载:“1666年初,我制作了一面三角玻璃多面镜,并用它来研究光的颜色。因此,我把房间漆成了黑白两色。” ,在阳台上打一个小洞,让适量的阳光进来。我把棱镜放在光的入口处,这样折射的光就可以打到旁边的墙上。当我第一次听说由此产生的明亮强烈的光色让我感觉很快乐。” 通过这个实验,在墙上得到了一个彩色光斑,颜色排列有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,牛顿把这个色斑称为波谱。
(2)进一步设计实验获得纯谱
牛顿在上述实验中得到的波谱是不纯的,他觉得波谱不纯是因为波谱是由一系列重叠的方形黑点的图像组成的。 为了获得非常纯净的光谱,牛顿设计了一套光学仪器进行实验。
狭缝S被经过透镜的白光照射,狭缝后面放置会聚透镜(凸透镜),生成狭缝S的图像S'。然后在透镜的光路中放置棱镜。 结果,光线穿过棱镜,因偏转角度不同而被分离,从而在蓝光屏幕上产生从红色到紫色的光谱带。 该光谱带由一系列相邻狭缝的彩色图像组成。 如果狭缝做得很窄,重叠可以减少到最低限度,因此光谱看起来很纯净。
(3)牛顿提出解释谱的理论
为了解释棱镜实验中白光的分解现象,牛顿认为白光是由各种颜色的光组成的。 玻璃对各种颜色的光有不同的折射率。 当白光通过棱镜时,各种光以不同角度折射,结果被分离成色谱。 白光通过棱镜时,会向棱镜的斜边偏转,紫光的偏转最大,绿光的偏转最小。 三棱镜将白光分离成各种颜色的现象称为色散。 严格来说,光谱中存在着许多各种颜色的细线,它们都与相邻的细线融为一体,如此平滑,以至于人们无法感知其边界。
(4)设计实验验证上述理论的正确性
为了进一步研究光的颜色,验证上述理论的正确性,牛顿又做了一个实验。
牛顿在屏幕DE上打了一个小孔,用于观察光谱,然后在其后面放一个带有小孔的屏幕de,这样通过小孔的光就是具有一定颜色的单色光。 牛顿在这束光束的路径上放置了第二个棱镜abc,并在其前面放置了一个新的观察屏V。 实验表明,第二棱镜abc只是将单色光束偏转了一个角度,但并没有改变光的颜色。 实验中,牛顿旋转第一棱镜ABC,使光谱中不同颜色的光穿过DE和de屏幕上的小孔。 在所有情况下,这种不同颜色的单色光都不能被第二棱镜吸收。 当它们再次分解时,经过第二检查镜后仅偏转一定角度,但发现对于不同颜色的光,偏转角度不同。
通过这种实验,牛顿得出了一个推论:白光可以分解成不同颜色的光,这种光已经是单色的,三棱镜无法再分解它们。
(5) 单色光复合成白光实验
既然白光可以分解成单色光,那么单色光也能重新组合成白光吗?”牛顿为此做了一个实验。将光谱放在一排小方形镜子上,可以使光谱中的彩色光重新组合成白光。调整各个平面镜与入射光的倾角,使各个反射光落在光幕的同一位置,从而得到红光偏移。
牛顿强调,还有另一种方法可以将彩色光重新组合成白光。 将光谱绘制在圆盘上形成扇形,然后高速旋转圆盘,圆盘会呈现蓝色。 这些实验效果通常被称为“视觉暂留效果”。 当双眼黄斑上形成的图像消失后,大脑仍能保留该印象零点几秒。 因此,大脑可以将快速变化的彩色图像组合起来形成静态的红色图像。 在电视屏幕或电影屏幕上,我们可以看到连续的图像,原因就在于我们利用了人的“视觉暂留效应”。
(六)牛顿关于光色散的研究成果
牛顿通过一系列色散实验和理论研究,将结果归纳为几项,其要点如下:
① 光根据其折射率有不同的颜色。 颜色不是光的变化,而是光的固有属性。
②同一颜色属于同一折射率,反之亦然。
③ 颜色的类型和折射程度是光固有的,不会因折射、反射或任何其他原因而改变。
④ 必须区分原始的简单颜色和由它们组成的颜色。
⑤ 不存在本身是红色的射线。 红色是由所有颜色的光适当混合形成的。 事实上,可以进行实验来重新组合光谱的颜色以获得白光。
⑥根据以上几条,可以解释棱镜使光线形成颜色的原因以及彩虹的原理。
⑦自然物体的颜色是由于该物质反射一种光较多而反射其他光较少。
⑧ 由此可见,颜色是光(各种光线)的品质,所以光本身不能是一种品质。 由于颜色等品质源于光,
(七)牛顿研究光色散现象的方法特点
由上可见,牛顿在光色散的研究中,采用了实验归纳—假设理论—典型化学定律实验检验的研究方法,并渗透了分析的方法(将白光分解为单色光)研究)和综合方法(将单色光组合成白光)等化学研究方法。
光的色散表明光具有波动性。 色散是由于光成分(不同颜色的光)的折射率不同而引起的,而折射率是由波的频率决定的。
光的粒子性最典型的例子就是光电效应。
现象例子彩虹
夏季雪后,在与太阳相反的方向,常常会出现七彩的弧线,这就是彩虹。 我们也统称为彩虹。 彩虹之所以出现,是因为雨天过后,天空中飘浮着许多微小的水滴。 当阳光以一定角度照射时,小水滴就会被分散。 如果你观察小水滴,就会出现七彩的彩虹。 色调通常有七种颜色,从外到内:赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。 在中国,还有“红橙黄绿绿蓝蓝紫”的说法。 (虽然这是光色散的现象。)毛泽东曾在1933年夏天写下一句话来勾勒出彩虹的色调:“赤橙黄绿青蓝紫,谁手握五彩练舞,天空。 ...”
氖
有时在彩虹的两侧还可以看到第二道彩虹,其颜色比第一道彩虹稍浅,色序为外紫内红。 它被称为副彩虹或霓虹灯。
霓虹灯和彩虹的区别在于,光线在雨滴中形成二次内反射,所以当光线穿过雨滴照射到我们的眼睑时,弧形色带正好与彩虹相反。