Дисперсия света и виды спектров
⚡ Физика · 11 класс
Дисперсия света
Дисперсия света — это зависимость показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света. Именно из-за дисперсии узкий пучок белого света, проходя через стеклянную призму, разлагается в цветную полосу — спектр. Это явление впервые подробно исследовал Ньютон.
Белый свет — сложный: он состоит из волн разных частот, которые наш глаз воспринимает как разные цвета. Призма отклоняет эти волны по-разному.
Почему цвета отклоняются неодинаково
Показатель преломления для фиолетового света больше, чем для красного, поэтому фиолетовые лучи отклоняются призмой сильнее всего, а красные — слабее всего. Порядок цветов в спектре:
красный → оранжевый → жёлтый → зелёный → голубой → синий → фиолетовый
| Цвет | Длина волны | Отклонение призмой |
|---|---|---|
| Красный | Наибольшая | Наименьшее |
| Фиолетовый | Наименьшая | Наибольшее |
Виды спектров
Спектральный анализ изучает состав вещества по его спектру. Различают три основных вида спектров.
- Сплошной (непрерывный) спектр — содержит все цвета без разрывов. Его дают раскалённые твёрдые тела, жидкости и плотные газы.
- Линейчатый спектр — состоит из отдельных ярких линий. Его излучают разреженные атомарные газы, и для каждого элемента он свой.
- Полосатый спектр — состоит из групп близких линий, его дают молекулы.
Различают также спектры испускания (излучение нагретого вещества) и спектры поглощения (тёмные линии на фоне сплошного спектра, когда свет проходит сквозь холодный газ).
Спектральный анализ
Спектральный анализ — это метод определения химического состава вещества по его спектру. Он очень чувствителен: позволяет обнаружить даже ничтожно малые количества элемента. С его помощью были открыты новые химические элементы, например гелий, который сначала нашли в спектре Солнца и лишь потом на Земле.
Тёмные линии поглощения в спектре Солнца (линии Фраунгофера) возникают потому, что излучение раскалённой поверхности проходит через более холодную атмосферу Солнца, и атомы поглощают именно те длины волн, которые сами могли бы испускать.
Разобранный пример
Пусть на призму падает белый свет. Условно проследим судьбу двух лучей:
красный (большая λ, малое n) → слабое отклонение
фиолетовый (малая λ, большое n) → сильное отклонение
В результате на экране за призмой лучи разойдутся, и мы увидим непрерывную цветную полосу — спектр белого света. Если же затем собрать все цвета второй призмой, снова получится белый свет, что доказал ещё Ньютон.
Важно. Линейчатый спектр каждого химического элемента уникален, как «отпечаток пальца». На этом основан спектральный анализ, позволивший, например, определить состав Солнца и звёзд.
Кратко о главном
- Дисперсия — зависимость показателя преломления от частоты света.
- Фиолетовый свет преломляется сильнее красного, поэтому белый свет разлагается в спектр.
- Спектры бывают сплошными, линейчатыми и полосатыми.
- Линейчатый спектр индивидуален для каждого элемента — основа спектрального анализа.