Оптика
Волновая оптика

Дисперсия и цвет

Мякишев «Физика 11», волновая оптика
1

Дисперсия

Показатель преломления зависит от частоты света: фиолетовый преломляется сильнее красного.
Следствия3

Призма раскладывает белый свет в спектр — опыт Ньютона, доказавший, что белый свет составной.

Радуга — та же дисперсия в каплях дождя, только с отражением внутри капли.

В вакууме скорость всех частот одинакова и равна cc, поэтому дисперсии в вакууме нет. Она возникает только в веществе.

⚗
Опыт в Физлабе
Преломление в среде
Меняй показатель преломления и смотри, как сильнее ломается луч.
Открыть опыт
2

Частота не меняется, меняется длина волны

При переходе в среду частоту задаёт источник и она сохраняется, а длина волны уменьшается вместе со скоростью.
λ=vν=λ0n\lambda = \dfrac{v}{\nu} = \dfrac{\lambda_0}{n}λ0\lambda_0 — длина волны в вакууме
Почему это важно2

Цвет определяется частотой, а не длиной волны. Поэтому под водой красный предмет остаётся красным.

В задачах на интерференцию в плёнке разность хода надо считать через длину волны в среде, а не в вакууме.

3

Цвет предмета

Предмет не светится сам — он отражает часть падающего света и поглощает остальное.
Проверка на примере3

Красное яблоко отражает красный и поглощает прочие цвета. В белом свете оно красное.

Осветим то же яблоко зелёным светом — отражать нечего, оно выглядит чёрным.

Белый предмет отражает всё, чёрный поглощает всё. Поэтому чёрное сильнее нагревается на солнце.

Порядок цветов не переноси между приборами. В призме и линзе сильнее отклоняется фиолетовый, в дифракционной решётке — красный.
Разобранные примеры
Какой цвет сильнее преломляется в стеклянной призме — красный или фиолетовый?разбор
  1. Показатель преломления зависит от длины волны: чем короче волна, тем он больше.
  2. У фиолетового волна короче, значит nn больше и преломление сильнее.
  3. Поэтому в спектре фиолетовый отклоняется дальше всех, а красный — меньше всех.
Ответ: фиолетовый
Почему в вакууме дисперсии нет?разбор
  1. Дисперсия — зависимость скорости света от частоты.
  2. В вакууме все электромагнитные волны идут со скоростью cc независимо от частоты.
  3. Значит белый свет в вакууме не разлагается в спектр.
Ответ: скорость всех волн в вакууме одинакова