콘텐츠
- 빛이 파도이기 때문에 굴절과 회절이 발생합니다
- 빛을 전자기 에너지의 펄스로 생각
- 프리즘이 백색광을 분산시켜 스펙트럼을 형성하는 이유
- 삼각 프리즘의 특징은 무엇입니까?
- 물방울은 프리즘처럼 행동하여 무지개를 형성 할 수 있습니다
빛의 본질은 1600 년대 과학에서 주요 논란이었으며 프리즘은 폭풍의 중심에있었습니다. 일부 과학자들은 빛이 파동 현상이라고 믿고 일부는 그것이 입자라고 생각했습니다. 영국의 물리학 자이자 수학자 인 아이작 뉴턴 (Isaac Newton) 경은 전직 캠프에 있었을 것입니다. 물론 네덜란드의 철학자 크리스티 아안 휴이 겐 (Christiaan Huygens)이 야당을 이끌었습니다.
논쟁은 결국 빛이 파도와 입자라는 타협을 초래했습니다. 1900 년대에 양자 이론이 소개 될 때까지 이러한 이해는 불가능했으며, 거의 300 년 동안 과학자들은 그들의 관점을 확인하기 위해 실험을 계속했습니다. 가장 중요한 관련 프리즘 중 하나입니다.
프리즘이 스펙트럼을 형성하는 백색광을 분산 시킨다는 사실은 파동과 뇌 이론으로 설명 할 수 있습니다. 과학자들은 빛이 실제로 광자라고 불리는 파동 특성을 가진 입자들로 구성되어 있다는 것을 알고 있기 때문에, 빛의 분산을 일으키는 원인에 대한 더 나은 아이디어를 가지고 있으며, 그것이 뇌의 특성보다 파동 특성과 더 관련이 있음이 밝혀졌습니다.
빛이 파도이기 때문에 굴절과 회절이 발생합니다
그만큼 빛의 굴절 프리즘이 백색광을 분산시켜 스펙트럼을 형성하는 이유입니다. 굴절은 빛이 공기보다 유리와 같은 조밀 한 매체에서 더 천천히 이동하기 때문에 발생합니다. 백색광은 실제로 전체 범위의 파장을 갖는 광자로 구성되고, 각 파장은 다른 각도에서 굴절하기 때문에 무지개가 가시적 인 성분 인 스펙트럼의 형성이 가능하다.
회절은 빛이 매우 좁은 슬릿을 통과 할 때 발생하는 현상입니다. 개별 광자는 방파제의 좁은 개구부를 통과하는 물 파도처럼 행동합니다. 파동이 개구부를 통과 할 때 모퉁이 주위로 구부러져 퍼지고 파가 화면에 부딪 치면 회절 패턴이라는 밝은 선과 어두운 선이 만들어집니다. 라인 분리는 회절 각, 입사광의 파장 및 슬릿의 폭의 함수이다.
회절은 분명히 파동 현상이지만 뉴턴처럼 입자의 전파 결과로 굴절을 설명 할 수 있습니다. 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 정확한 아이디어를 얻으려면 빛이 실제로 무엇인지 그리고 그것이 빛을 통과하는 매체와 어떻게 상호 작용하는지 이해해야합니다.
빛을 전자기 에너지의 펄스로 생각
빛이 진정한 파도라면, 여행 할 매체가 필요하고, 우주는 아리스토텔레스가 생각한대로 에테르라고 불리는 유령 물질로 채워 져야 할 것입니다. 그러나 Michelson-Morley의 실험은 그러한 에테르 에테르가 존재하지 않음을 증명했습니다. 비록 빛이 때때로 파도처럼 행동하기는하지만 실제로 빛의 전파를 설명 할 필요는 없다는 것이 밝혀졌습니다.
빛은 전자기 현상입니다. 변화하는 전기장은 자기장을 생성하고 그 반대도 마찬가지이며, 변화의 주파수는 빛의 빔을 형성하는 펄스를 생성합니다. 진공을 통과 할 때는 빛이 일정한 속도로 진행하지만 매개체를 통과 할 때는 펄스가 매개체의 원자와 상호 작용하여 파도의 속도가 감소합니다.
매체가 밀도가 높을수록 빔 이동 속도가 느려집니다. 사건의 속도 비율 (v나는) 및 굴절 (v아르 자형) 빛은 인터페이스의 굴절률이라고하는 상수 (n)입니다.
n = v나는/V아르 자형
프리즘이 백색광을 분산시켜 스펙트럼을 형성하는 이유
광선이 두 매체 사이의 인터페이스에 부딪 치면 방향이 바뀌고 변화량은 n에 따라 달라집니다. 입사각이 θ나는이며 굴절 각도는 θ아르 자형각도의 비율은 스 넬스 법률:
sinθ아르 자형/ sinθ나는 = n
고려해야 할 퍼즐 조각이 하나 더 있습니다. 파동의 속도는 주파수와 파장, 주파수의 곱입니다 에프 인터페이스를 통과 할 때 빛의 변화는 변하지 않습니다. 즉,로 표시된 비율을 유지하려면 파장이 변경되어야합니다. 엔. 입사 파장이 짧은 광은 파장이 긴 광보다 큰 각도로 굴절됩니다.
백색광은 모든 가능한 파장을 가진 광자의 광의 조합입니다. 가시 광선 스펙트럼에서 적색광은 가장 긴 파장을 가지며 주황색, 노란색, 녹색, 청색, 남색 및 보라색 (ROYGBIV)이 이어집니다. 이것들은 무지개의 색이지만 삼각형 프리즘에서만 볼 수 있습니다.
삼각 프리즘의 특징은 무엇입니까?
빛이 프리즘에 들어갈 때와 같이 밀도가 낮은 매체에서 밀도가 높은 매체로 전달되면 구성 요소 파장으로 분할됩니다. 빛이 프리즘에서 나올 때 다시 결합되며, 두 프리즘면이 평행하면 관찰자가 흰색 빛이 나오는 것을 보게됩니다. 실제로 면밀히 조사하면 빨간색 선과 보라색 선이 보입니다. 프리즘 재료에서 광선의 속도 저하로 인해 약간 다른 분산 각도의 증거입니다.
프리즘이 삼각형 일 때, 빔이 프리즘에 들어가고 프리즘을 떠날 때의 입사각이 다르므로, 굴절각도 또한 다르다. 프리즘을 적절한 각도로 유지하면 개별 파장에 의해 형성된 스펙트럼을 볼 수 있습니다.
입사 광선의 각도와 발생하는 광선의 각도의 차이를 편차의 각도라고합니다. 이 각도는 프리즘이 직사각형 일 때 모든 파장에서 본질적으로 0입니다. 면이 평행하지 않은 경우, 각 파장은 고유의 특성 편차 각도로 나타나고, 관찰 된 무지개의 밴드는 프리즘으로부터의 거리가 증가함에 따라 폭이 증가합니다.
물방울은 프리즘처럼 행동하여 무지개를 형성 할 수 있습니다
당신은 의심 할 여지없이 무지개를 보았으며, 태양이 구름과 비가 내리는 특정 각도에서 당신과 당신 뒤에있을 때만 왜 그들을 볼 수 있는지 궁금 할 것입니다. 물방울이 빛 안에서 굴절되지만 그것이 전체 이야기라면 물은 당신과 태양 사이에있을 것입니다. 그리고 그것은 일반적으로 일어나지 않습니다.
프리즘과 달리 물방울은 둥글다. 사고 햇빛은 공기 / 물 경계면에서 굴절되며, 일부는 통과하고 다른 쪽에서 나오지만 무지개를 생성하는 빛은 아닙니다. 빛의 일부는 물방울 내부에서 반사되어 물방울의 같은면에서 발산됩니다. 그것이 무지개를 만들어내는 빛입니다.
태양의 빛은 아래로 궤적이 있습니다. 빗방울의 어느 부분에서나 빛이 나올 수 있지만 가장 큰 농도는 약 40 도의 편차 각도를 갖습니다. 빛이이 특정 각도에서 나오는 물방울의 수집은 하늘에서 원호를 형성합니다. 비행기에서 무지개를 볼 수 있다면 완전한 원을 볼 수 있지만,지면에서 원의 반이 잘리고 일반적인 반원 호 만 보입니다.