Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №17 города Кузнецка.

Защита проектов по точным наукам.

Дисперсия света.

[pic]

Работу выполнили ученики 9б класса: Карманов Родион и Кабанов Дамир.

Руководитель учитель физики Любимова Ольга Николаевна.

город Кузнецк 2016 год.

Цель исследования: изучить явление дисперсии света, а также её значение для человека.

Задачи: проанализировать научную литературу по проблеме исследования и сделать выводы.

Методы исследования: постановка проблемы, анализ, дискуссия, творческий проект.

Гипотеза: Дисперсия - явление разложения белого света в спектр.

Дисперсия – звучит прекрасно слово,

Прекрасно и явление само.

Оно нам с детства близко и знакомо,

Мы наблюдали сотни раз его!

Гром отгремел, стих летний ливень быстрый,

И над умытой свежею землей

Мостом бесплотным радуга повисла

Пленяя нас своею красотой.

Дисперсия здесь «руку приложила»

Обычный белый лучик световой

Она как будто в призме разложила

Во встреченной им капле дождевой.

Дисперсия света. Мы всегда сталкиваемся с этим явлением в жизни, но не всегда замечаем. Но, если быть внимательным, то явление дисперсии всегда нас окружает. Одно из проявлений - это обычная радуга. Наверное, нет человека, который не любовался бы радугой. Существует старинное английское поверье, согласно которому у подножия радуги можно найти горшок с золотом. На первый взгляд радуга это что-то простое, но на самом деле при возникновении радуги происходят сложные физические процессы.

До 1666 г. считалось, что цвет - это свойство самого тела. С давних времен было известно, что образование радуги связано с освещенностью дождевых капель.

Рене Декарт смог объяснить форму и условные размеры радуги на небосклоне, но причины цветов радуги ему остались неясными.

Ньютон, занимаясь усовершенствованием телескопов, обратил внимание на то, что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено.

Радужную окраску изображения, даваемого линзой, наблюдали, конечно, и до него. Было замечено также, что радужные края имеют предметы, рассматриваемые через призму. Пучок световых лучей, прошедший через призму, окрашивается по краям.

Основной опыт Ньютона был гениально прост. В яркий солнечный день он закрыл окно в комнате плотной шторой, в которой сделал маленькое отверстие. Через это отверстие в комнату проникал узкий солнечный луч, образующий на противоположной стене светлое пятно. На пути луча Ньютон поставил призму. Падая на стеклянную призму, луч преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов. Следуя многовековой традиции, согласно которой радуга считалась состоящей из семи основных цветов, Ньютон тоже выделил семь цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Саму радужную полоску Ньютон назвал спектром.

Закрыв отверстие красным стеклом. Ньютон наблюдал на стене только красное пятно, закрыв синим стеклом, наблюдал синее пятно и т. д. Отсюда следовало, что не призма окрашивает белый свет, как предполагалось раньше. Призма не изменяет свет, а лишь разлагает его на составные части.

 Белый свет имеет сложную структуру. Из него можно выделить пучки различных цветов, и лишь совместное их действие вызывает у нас впечатление белого цвета. В самом деле, если с помощью второй призмы, повернутой на 180° относительно первой, собрать все пучки спектра, то опять получится белый свет. Выделив же какую-либо часть спектра, например зеленую, и заставив свет пройти еще через одну призму, Ньютон уже не получил дальнейшего изменения окраски.

Вывод: белый свет имеет сложный состав, призма не изменяет свет, а разлагает его на составные части. Дисперсия - явление разложения белого света в спектр. Радужную полоску Ньютон назвал спектром. Монохроматический свет – световые колебания одной частоты . Белый свет - это совокупность волн длинами от 380 до 760 нм. Каждому цвету соответствует своя длина и частота волны.

Другой важный вывод, к которому пришел Ньютон, был сформулирован им в трактате по «Оптике» следующим образом: «Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости» (для них стекло имеет различные показатели преломления). Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других – красные.

Зависимость показателя преломления света от его цвета Ньютон назвал дисперсией.

 Показатель преломления зависит от скорости света в веществе.  Луч красного цвета преломляется меньше из-за того, что красный свет имеет в веществе наибольшую скорость, а луч фиолетового цвета больше, так как скорость фиолетового света наименьшая. В результате чего призма разлагает солнечный свет. В пустоте скорости света разного цвета одинаковы. Если было бы не так, то, к примеру, спутник Юпитера Ио, который наблюдал Ремер, казался бы красным в момент его выхода из тени. Но этого не наблюдается.

Впоследствии была выяснена зависимость цвета от физических характеристик световой волны: частоты колебаний или длины волны. Поэтому можно дать более глубокое определение дисперсии, чем то, к которому пришел Ньютон. Дисперсией называется зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны).

Окраска различных предметов, освещенных одним и тем же источником света, бывает разнообразной. Основную роль в таких эффектах играют явления отражения и пропускания света. Зная что белый свет имеет сложную структуру, можно объяснить удивительное многообразие красок в природе. Если предмет, например лист бумаги, отражает все падающие на него лучи различных цветов, то он будет казаться белым. Покрывая бумагу слоем красной краски, мы не создаем при этом света нового цвета, но задерживаем на листе некоторую часть имеющегося. Отражаться теперь будут только красные лучи, остальные же поглотятся слоем краски. Трава и листья деревьев кажутся нам зелеными потому, что из всех падающих на них солнечных лучей они отражают лишь зеленые, поглощая остальные. Если посмотреть на траву через красное стекло, пропускающее лишь красные лучи, то она будет казаться почти черной. Например: наш город через зелёные очки.

Преломление солнечного света в каплях воды, образующихся в атмосфере, сопровождается разложением его на цветные лучи с образованием радуги. Радуга появляется, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной солнцу. Радуга возникает, когда солнце освещает завесу дождя. Радуга появляется при условии, что угловая высота солнца над горизонтом не превышает 42 градуса. В капле воды происходят следующие оптические явления: преломление света, дисперсия света, отражение света. Такие же радужные полосы можно наблюдать вокруг фонарей при тумане.

Благодаря дисперсии света можно наблюдать « игру света « на гранях бриллиантов и других драгоценных камней.

Английский учёный Томас Юнг из семи цветов выделил три основных.

Смешивая три цвета: красный, зелёный и синий, Юнг получил многообразие красок.

Наш глаз воспринимает отраженные от предмета лучи определенной длины волны и таким образом воспринимает цвет предмета.

И в заключение ещё несколько слов о выдающемся физике Исааке Ньютоне.

Над его могилой высится памятник с бюстом и эпитафией «Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин… Он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал ... Пусть смертные радуются, что существует такое украшение рода человеческого».

6