Рассеивание света

Радуга, сияющая на фоне хмурого грозового неба, — это зрелище, которое любят все. Как солнечные лучи, сияющие сквозь чистые капли дождя, создают видимую радугу цветов? Прозрачная стеклянная призма или алмаз используют тот же метод для разделения белого света на цвета. В радуге около шести цветов: красный, черный, желтый, зеленый, синий и фиолетовый; индиго также часто идентифицируют.

Определенные длины волн света связаны с определенными цветами. В зависимости от длины волны мы ожидаем увидеть только один из шести цветов, поскольку поглощаем свет чистой длины волны. Реакция нашего глаза на комбинацию различных длин волн дает тысячи других цветов, которые мы можем обнаружить в других условиях. Белый свет, по сути, представляет собой комбинацию всех видимых длин волн, которые довольно однородны.

Из-за комбинации длин волн солнечный свет, который известен как яркий, имеет тенденцию быть немного желтым, но он включает в себя все видимые длины волн. Цвета в радуге расположены в том же порядке, что и цвета в зависимости от длины волны. Это означает, что белый свет в радуге распределяется в соответствии с длиной волны. Это рассеяние белого света известно как дисперсия . Точнее, дисперсия происходит, если механизм изменяет направление света в зависимости от длины волны. Дисперсия может происходить с любой формой волны и часто связана с процессами, зависящими от длины волны.

Что такое белый свет?

Иногда вы замечали, что когда вы смотрите на солнце и смотрите на небо, вы видите белый свет в небе, это не совсем белый свет, это смесь нескольких цветов. Можно сказать, что белый свет — это смесь нескольких цветов, имеющих разные длины волн и частоты в одном и том же месте. Мы также можем сказать, что полная смесь всех длин волн спектра известна как Белый Свет .

Естественными источниками белого света являются звезды и солнце. Источником белого света в Солнечной системе является Солнце. Искусственный белый свет можно создать с помощью светодиодных и люминесцентных ламп.

Что такое спектр видимого света?

Волны видимого света являются одной из важных форм электромагнитных волн, таких как рентгеновские лучи, инфракрасное излучение, ультрафиолетовые лучи и микроволны. Эти волны можно визуализировать как цвета радуги, причем каждый цвет имеет свою длину волны. Длина волны красного цвета самая большая, а длина волны фиолетового самая маленькая.

Белый свет образуется, когда все волны видны вместе. Когда белый свет проходит через линзу, он расщепляется на цвета спектра видимого света. Спектр видимого света — это часть электромагнитного спектра, которую мы можем видеть невооруженным глазом. Человеческий глаз может видеть свет только с определенной длиной волны, и она находится в диапазоне от 380 до 740 нм. Если рассматривать частоту, то диапазон частот колеблется между 405 и 790 ТГц. Спектр и длина волны видимого света, частота соответствующих цветов показаны ниже:

Рассеивание

Явление расщепления видимого света на составляющие его цвета называется дисперсией . Дисперсия света вызвана изменением скорости светового луча (что приводит к углу отклонения) каждой длины волны на разную величину.

Рассеивание световой волны призмой показано на схеме. Когда белый свет падает на стеклянную призму, выходящий свет кажется многоцветным (фиолетовый, индиго, синий, зеленый, желтый, оранжевый и красный). Свет, который изгибается меньше всего, — красный, а свет, который изгибается больше всего, — фиолетовый. Дисперсия — это процесс разложения света на составляющие его цвета. Континуум света — это образец цветовых компонентов в свете.

Когда свет падает на поверхность, он рассеивается на несколько цветов в зависимости от длины волны цвета или частоты, поскольку мы знаем, что частота и длина волны обратно пропорциональны друг другу. Каждый цвет имеет свою длину волны и частоту, поэтому мы видим разные цвета одного и того же белого света .

Причины рассеивания света

• Различные степени преломления, создаваемые разными цветами света, вызывают дисперсию. В вакууме разные цвета света распространяются с одинаковой скоростью, но в преломляющей среде они распространяются с разными скоростями.
• Фиолетовый свет распространяется с гораздо меньшей скоростью, чем красный свет. В результате фиолетовый свет имеет самый высокий показатель преломления среды, а красный свет — самый низкий.
• В результате фиолетовый свет имеет самый высокий показатель преломления, а красный свет имеет самый низкий показатель преломления (в видимом спектре). Как следствие, фиолетовый свет преломляется или изгибается больше всего, а красный свет преломляется меньше всего.
• Рассеивание белого света на составляющие его цвета при выходе из призмы вызвано несоответствием степени искривления различных цветов света.

Примеры рассеивания света

• Рассеивание белого света через призму: как показано на рисунке, когда белый свет падает на призму, из-за рассеивания из призмы выходит набор из семи цветов.
• Рассеивание из-за масла на дороге: Небольшие количества масла обычно присутствуют на дорожном покрытии, например, автомобильное смазочное масло, которое дает полосы красивых цветов во время дождя.
• Формирование радуги: Радуга считается одним из самых удивительных световых явлений, когда-либо виденных на планете. Радуга — это разноцветная дуга, образованная падающими на свет капельками воды. Радуги образуются во время дождя за счет поглощения, преломления и рассеивания света каплями воды. Все эти явления обеспечивают спектр света в небе, известный как радуга.
• Дисперсия в бриллианте: дисперсия бриллианта — это место, где белый свет входит в бриллиант (или любой плотный объект), разделяется на все спектральные цвета радуги и отражается обратно к глазам зрителя в чудесном цветном свете, также известном как бриллиант. Огонь.

Радужная формация

Радуга состоит из семи цветов (VIBGYOR): фиолетового, индиго, синего, зеленого, желтого, оранжевого и красного. Когда идет дождь, капли дождя, падающие на поверхность, работают как призма, а когда солнечный свет падает на капли воды, солнечные лучи рассеиваются на разные цвета и образуют радугу, а иногда мы также можем видеть несколько радуг. В этой концепции капли воды действуют как призма и создают радугу. Капли воды - это не что иное, как сферический шар, содержащий воду и имеющий показатель преломления воды (1,333), который рассеивает белый свет и образует луч света из нескольких, называемых радугой.

Поэтому необходимыми условиями для образования радуги являются: наличие капель воды или капель дождя и положение Солнца должно быть с тыльной стороны от наблюдателя радуги.

Примеры проблем

Вопрос 1: Почему после дождя наблюдается радуга?

Решение:

When rain falls the droplets of water acts like a prism and scatter the ray of sunlight into different colors and forms a rainbow.

Вопрос 2: Почему рассеивание может происходить от призмы, а не через стеклянную пластинку?

Решение:

In prism, we see a scattering of light but in the case of the glass slab we don’t see any diffraction because the glass slab works like a double prism in which light passes through directly.

Вопрос 3: Каково направление солнца относительно радуги?

Решение:

The direction of the rainbow is opposite to the sun because the lights falling on the water droplets which are acting as the sun can from the rainbow.

Вопрос 4: Объясните, почему цвет неба голубой?

Решение:

This is because the gases and particles present in the Earth’s atmosphere scatter sunlight in all directions. Blue light is scattered more than other colors because it travels as shorter, smaller waves. This is why we see a blue sky most of the time.

Вопрос 5: Почему закат красный?

Решение:

Since, the red light waves are dispersed the least from ambient gas molecules within the visible spectrum of light. When sunlight takes a long way through the atmosphere to meet our eyes at dawn and sunset, the blue light has been largely lost, leaving mostly red and yellow light. As a consequence, the sunlight has an orange or red tint to it.