Номер 30.12, страница 154 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 30. Дисперсия света. Цвет - номер 30.12, страница 154.

Условие.

30.12. Как объяснить разложение света в спектр при его прохождении через призму?

Решение.

30.12. Разложение белого света в спектр при его прохождении через призму объясняется физическим явлением, которое называется дисперсией света.

Суть дисперсии заключается в зависимости абсолютного показателя преломления вещества $\text{n}$ от частоты $\nu$ (или, что эквивалентно, от длины волны $\lambda$) проходящего через него света. Эта зависимость записывается как функция $n(\lambda)$ или $n(\nu)$.

Белый свет (например, солнечный) является сложным, то есть состоит из электромагнитных волн разных частот. Каждой частоте в видимой части спектра человеческий глаз сопоставляет определенный цвет. Например, волны с наименьшей частотой воспринимаются как красный цвет, а с наибольшей — как фиолетовый.

Когда пучок белого света попадает на границу раздела двух сред (в данном случае, воздуха и стекла призмы), он преломляется в соответствии с законом Снеллиуса: $n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\beta$, где $n_1$ и $n_2$ — показатели преломления первой и второй сред, а $\alpha$ и $\beta$ — углы падения и преломления соответственно.

Поскольку показатель преломления стекла призмы $\text{n}$ зависит от частоты света, световые волны разного цвета будут преломляться под разными углами. Для большинства прозрачных веществ, включая стекло, в видимой области спектра показатель преломления увеличивается с ростом частоты света (и с уменьшением длины волны). Это означает, что показатель преломления для фиолетового света ($n_{фиол}$) будет больше, чем для красного света ($n_{красн}$).

Следовательно, при входе в призму фиолетовый свет отклонится на больший угол (сильнее прижмется к основанию призмы), чем красный. На второй грани призмы, при выходе света из стекла обратно в воздух, происходит повторное преломление, которое еще больше увеличивает угловое расстояние между лучами разного цвета. В результате из призмы выходит не единый пучок белого света, а разложенный в пространстве веер цветных лучей, который и образует на экране непрерывную цветную полосу — спектр.

Ответ: Разложение света в спектр при прохождении через призму объясняется явлением дисперсии — зависимостью показателя преломления вещества призмы от частоты (или длины волны) света. Так как лучи разных цветов (например, красного и фиолетового) имеют разные частоты, они преломляются в призме под разными углами, что приводит к их пространственному разделению и формированию спектра. Фиолетовый свет, имеющий большую частоту, отклоняется сильнее, а красный, имеющий меньшую частоту, — слабее.