Sự phân tán là cầu vồng?

Trong cuộc sống, chúng ta thường xuyên phải đối mặt với sự khác biệt, nhưng chúng ta không luôn luôn nhận thấy nó hoặc thậm chí đôi khi không biết nó là gì. Bây giờ chúng tôi sẽ cố gắng xem xét chi tiết hơn về sự phân tán. Ví dụ sinh động đầu tiên của việc này là cầu vồng bình thường. Hầu như không ai có thể không bao giờ ngưỡng mộ hiện tượng đẹp này. Theo một huyền thoại cũ, ở dưới chân cầu vồng bạn có thể tìm thấy một cái chậu đầy vàng. Chúng ta thường thấy cầu vồng mà dường như là bình thường đối với chúng ta, và chúng ta không hiểu bản chất của nó. Trên thực tế, mỗi sự xuất hiện của nó đi kèm với các quy trình vật lý phức tạp, mà chúng tôi sẽ cố gắng hiểu bài viết này.

Theo nghĩa chung nhất, phân tán là sự khúc xạ ánh sáng. Đi qua lăng kính, tia sáng bị khúc xạ và tan rã thành nhiều màu khác nhau. Điều này có thể dễ dàng kiểm tra tại nhà. Chúng tôi sẽ thực hiện một thí nghiệm nhỏ. Vào một ngày nắng, cần đóng cửa sổ bằng một tấm rèm dày đặc và tạo một lỗ nhỏ trong đó, qua đó một tia hẹp sẽ xuyên qua phòng. Trên bức tường đối diện của chùm sáng này, một điểm sáng sẽ hình thành. Chúng tôi đưa vào con đường của chùm một lăng kính thủy tinh. Bây giờ chúng ta có thể thấy rằng sự khác biệt là điều kiện cho sự xuất hiện của cầu vồng, bởi vì vết bẩn trên tường đã trở nên nhiều màu. Trong đó bạn có thể nhìn thấy tất cả các màu sắc của cầu vồng, từ màu đỏ sang màu tím.

Do đó, phân tán là một hiện tượng quang học gây ra bởi sự phụ thuộc của chỉ số khúc xạ của một chất vào tần số của ánh sáng (bước sóng) hoặc phụ thuộc vào tốc độ pha của sóng ánh sáng trên tần số hoặc bước sóng của nó. Hậu quả của sự phân tán là sự mở rộng của chùm ánh sáng vào phổ khi nó đi qua lăng kính thủy tinh. Sự phân tán của ánh sáng được phát hiện vào năm 1672 bởi Newton, người đã tích cực nghiên cứu quang phổ.

Newton không phải là người đầu tiên thực hiện các thí nghiệm tương tự. Đã có lúc bắt đầu thời đại của chúng ta, nó đã được biết về sự phân hủy của ánh sáng thành một phổ khi nó đi qua các tinh thể lớn duy nhất. Các nhà nghiên cứu đầu tiên về khúc xạ ánh sáng là nhà khoa học người Anh T. Hariot và nhà khoa học tự nhiên người Czech J. Marci, nhưng Newton đã bắt đầu phân tích quá trình này một cách nghiêm túc.

Newton tiến hành một toàn bộ các thí nghiệm và thí nghiệm với lăng trụ. Các kết quả nghiên cứu của ông đã được mô tả chi tiết trong "Bài giảng về Quang học", "Quang học" và "Lý thuyết Ánh sáng và Màu sắc". Newton đã chứng minh được rằng ánh sáng trắng không hoàn toàn cơ bản cho tất cả những người khác, nhưng trái lại, nó không đồng nhất. Các loại phân tán khác nhau, nghĩa là sự phân hủy của ánh sáng trắng thành các phần cấu thành của nó, xuất hiện khi chùm đi qua nhiều lăng trụ và lăng trụ khác nhau. Sự suy giảm của ánh sáng xảy ra bởi vì mỗi màu có một mức khúc xạ nhất định. Mỗi màu đều có đặc tính riêng. Sự phân tán rõ ràng cho thấy sự khác biệt của chúng. Các nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học là mối quan tâm lớn đối với các nhà vật lí hiện đại về mặt không chỉ kết quả mà còn cả phương pháp luận. Bắt đầu nghiên cứu của mình, Newton đặt ra nhiệm vụ không đưa ra các giả thiết, nhưng để giải thích các thuộc tính của ánh sáng theo các sự kiện và lý luận. Nhà khoa học đã đưa ra rất nhiều thí nghiệm, lưu ý rằng "sự phong phú của các thí nghiệm không can thiệp".

Bằng cách gửi một chùm ánh sáng lên một lăng kính thủy tinh, Newton đã có thể nhìn thấy một loại cầu vồng trên màn hình. Nhà khoa học đã chọn bảy màu cơ bản, mà tất cả chúng ta đều biết rõ. Tại sao lại bảy? Đó là bảy màu sắc nổi bật nhất. Ngoài ra, trong âm nhạc, quá, chỉ có bảy ghi chú, nhưng biến thể của họ cho phép bạn tạo ra các tác phẩm nghệ thuật thực sự, không giống nhau. Sau đó, ông tiến hành thí nghiệm ngược, gửi quang phổ tới cạnh một lăng kính thủy tinh khác. Điều này lại chuyển sang màu trắng. Kết quả là, Newton đã đưa ra ý tưởng tạo ra một vòng tròn với bảy vùng màu khác nhau, trong đó vòng quay lại một lần nữa có được một ánh sáng trắng.

Do đó, phân tán là một quá trình phức tạp vật lý, điều kiện của các thuộc tính của ánh sáng và màu sắc. Và nhờ quá trình này mà chúng ta có thể quan sát cầu vồng sau cơn bão. Bây giờ bạn có một ý tưởng từ quan điểm khoa học về những lý do cho sự xuất hiện của cầu vồng.