Номер 14, страница 25, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава I. Физика и физические методы изучения природы. Параграф 3. Наблюдения и опыты. Научный метод - номер 14, страница 25.

Условие.

14. Когда знаменитый английский учёный Исаак Ньютон направил узкий пучок солнечного света на боковую грань треугольной стеклянной призмы, в результате преломления света белый луч расщепился на цветные лучи всех цветов радуги (рис. 3.5). Какую гипотезу можно высказать на основании этого наблюдения? С помощью какого опыта её можно проверить?

Рис. 3.5

Решение.

Какую гипотезу можно высказать на основании этого наблюдения?

Наблюдение, при котором узкий пучок белого солнечного света при прохождении через стеклянную призму расщепляется на цветные лучи всех цветов радуги, называется дисперсией света. На основании этого явления можно выдвинуть гипотезу о том, что белый свет не является простым, однородным (монохроматическим), а имеет сложную структуру. То есть, белый свет представляет собой совокупность (смесь) световых волн разных цветов.

Призма в данном опыте выступает не как инструмент, окрашивающий свет, а как устройство, разделяющее его на составные части. Это происходит потому, что показатель преломления стекла $\text{n}$ зависит от цвета света (а точнее, от его частоты $\nu$ или длины волны $\lambda$). Эта зависимость $n(\lambda)$ и есть явление дисперсии. Для видимого спектра показатель преломления стекла для фиолетовых лучей больше, чем для красных ($n_{фиолетовый} > n_{красный}$). Согласно закону преломления света, лучи с разным показателем преломления отклоняются на разные углы. Поэтому фиолетовый свет отклоняется призмой сильнее всего, а красный — слабее всего, в результате чего мы и видим на выходе из призмы разложенный спектр.

Ответ: Гипотеза заключается в том, что белый свет является сложным и состоит из лучей всех цветов радуги. Призма разделяет эти цвета, так как показатель преломления вещества, из которого она сделана, для лучей разного цвета различен.

С помощью какого опыта её можно проверить?

Проверить данную гипотезу можно с помощью опыта, обратного разложению света, — опыта по сложению спектральных цветов для получения исходного белого света. Этот эксперимент также был проведён Исааком Ньютоном.

Для этого нужно взять вторую такую же призму и расположить её на пути лучей, вышедших из первой, но в перевёрнутом положении. Первая призма разложит белый свет в спектр, а вторая, действуя в обратном направлении, соберёт все цветные лучи обратно в единый пучок. В результате на экране за второй призмой снова будет наблюдаться пятно белого света.

Альтернативным способом проверки является использование собирающей линзы. Если после первой призмы на пути расходящихся цветных лучей поставить собирающую линзу, она сфокусирует их все в одной точке на экране. В этой точке, где все цвета спектра вновь смешиваются, мы увидим белое световое пятно. Этот опыт также доказывает, что белый свет является результатом сложения всех цветов радуги.

Ответ: Гипотезу можно проверить, собрав цветные лучи, полученные после прохождения света через первую призму, с помощью второй такой же, но перевёрнутой призмы, или с помощью собирающей линзы. В результате такого сложения должен снова получиться белый свет.