Номер 30.3, страница 153 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 30. Дисперсия света. Цвет - номер 30.3, страница 153.

Условие.

30.3. Чем обусловлена дисперсия света?

Решение.

30.3. Решение

Дисперсия света — это явление разложения сложного (например, белого) света в спектр при его прохождении через вещество. Классическим примером является разложение солнечного света в радугу с помощью стеклянной призмы, которое впервые подробно исследовал Исаак Ньютон.

Физическая причина, или то, чем обусловлена дисперсия, — это зависимость показателя преломления $\text{n}$ среды от частоты $\nu$ (или, что эквивалентно, от длины волны $\lambda$) световой волны. Эта зависимость, $n(\nu)$, приводит к тому, что компоненты света с разной частотой (разного цвета) ведут себя в среде по-разному.

Показатель преломления определяет, насколько замедляется свет при прохождении через среду. Он связан со скоростью света в среде $\text{v}$ и скоростью света в вакууме $\text{c}$ формулой: $n = \frac{c}{v}$. Следовательно, если показатель преломления зависит от частоты, то и скорость распространения света в среде также зависит от частоты.

Когда свет переходит из одной среды в другую (например, из воздуха в стекло), он преломляется. Угол преломления определяется законом Снеллиуса: $n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\beta$. Поскольку показатель преломления стекла $n_2$ для фиолетового света больше, чем для красного ($n_{фиолетовый} > n_{красный}$), фиолетовый свет преломится (отклонится от первоначального направления) на больший угол, чем красный.

Такая зависимость, когда показатель преломления растет с увеличением частоты, называется нормальной дисперсией и характерна для большинства прозрачных материалов в видимом диапазоне. Именно из-за этого пучок белого света, пройдя через призму, распадается на составляющие его цвета, образуя спектр от красного (наименьшее отклонение) до фиолетового (наибольшее отклонение).

На микроуровне дисперсия объясняется тем, что световая волна вызывает вынужденные колебания электронов в атомах вещества. Реакция этих электронов на воздействие волны зависит от ее частоты, что и определяет частотную зависимость оптических свойств среды, в частности ее показателя преломления.

Ответ: Дисперсия света обусловлена зависимостью показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света. Вследствие этого, световые волны разных цветов распространяются в веществе с разной скоростью и преломляются под разными углами, что приводит к разложению белого света в спектр.