Hiện tượng tán sắc ánh sáng, ánh sáng trắng, ánh sáng đơn sắc
Chương V: Hiện tượng giao thoa ánh sáng, nhiễu xạ ánh sáng, tính chất sóng của ánh sáng
Hiện tượng tán sắc ánh sáng là hiện tượng phân tách một chùm ánh sáng phực tạp thành các chùm sáng đơn sắc
Hiện tượng tán sắc ánh sáng, ánh sáng trắng, ánh sáng đơn sắc
1/ Hiện tượng tán sắc ánh sáng:
Thí nghiệm hiện tượng tán sắc ánh sáng:
Cho ánh sáng mặt trời đi qua lăng kính bạn có thể thấy chùm sáng mặt trời sau khi đi qua lăng kính bị phân tách thành một chùm sáng có màu biến thiên liên tục từ đỏ tới tím.
Hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm vật lý trên được gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng. Thí nghiệm về hiện tượng tán sắc ánh sáng được Newton thực hiện lần đầu tiên năm 1969, thí nghiệm được bố trí như hình minh họa dưới.
G là gương phẳng điều chỉnh đường đi của chùm sáng qua khe hẹp F, ABC là lăng kính tam giác. Để kiểm tra xem có phải thủy tinh (chất làm lăng kính được Newton sử dụng) đã làm thay đổi màu của ánh sáng hay không, Newton đã làm thí nghiệm thứ 2 để kiểm chứng.
Trong thí nghiệm thứ 2 Newton tạo một khe hẹp thứ 2 trên màn quan sát M lấy ra một tia sáng có màu vàng và đi qua lăng kính thứ 2, Tia sáng màu vàng đi qua lăng kính không bị đổi màu và chỉ bị lệch về về đáy lăng kính.
Từ các thí nghiệm trên Newton rút ra được kết luận
2/ Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng:
Chiết suất của thủy tinh (chiết suất của lăng kính) đối với các ánh sáng đơn sắc có màu sắc khác nhau thì khác nhau. Chiết suất có giá trị nhỏ nhất đối với ánh sáng đỏ và tăng dần khi chuyển sang màu da cam, vàng, lục, lam, chàm và có giá trị lớn nhất đối với ánh sáng tím. Đặc điểm này chung cho mọi chất trong suốt (rắn, lỏng, khí).
Góc lệch của tia sáng qua lăng kính tăng theo chiết suất nên các chùm tia sáng có màu sắc khác nhau khi đi qua lăng kính sẽ có các góc lệch khác nhau => tia ló ra khỏi lăng kính không trùng nhau nữa => chùm sáng bị phân tách thành một dải mầu rộng gồm nhiều tia đơn sắc.
3/ Hiện tượng tán sắc trong tự nhiên:
Sau những cơn mưa nhỏ, các giọt nước lơ lửng trong không khí đóng vai trò như những lăng kính tự nhiên, khi ánh sáng từ mặt trời chiếu qua (ánh sáng trắng) xảy ra hiện tượng khúc xạ ánh sáng hình thành nên cầu vồng.
Các giọt nước cũng có thể thay thế vai trò của một lăng kính. Khi ánh sáng Mặt Trời đi qua lăng kính, các tia sáng bị bẻ cong và sau đó bị phản xạ lại và đi ra ngoài giọt nước theo một góc 42 độ. Điều đó giải thích cho việc chúng ta chỉ có thể nhìn thấy cầu vồng khi quay lưng lại với Mặt Trời và nhìn theo một góc 42 độ so với ánh sáng Mặt Trời.
Hiện tượng khúc xạ trên xảy ra đối với hàng triệu giọt nước được chiếu sáng bởi Mặt Trời, do đó cầu vồng không phải là duy nhất. Chúng ta chỉ có thể nhìn thấy một cầu vồng tại cùng một thời điểm do góc 42 độ, cũng tại vị trí xảy ra hiện tượng tán sắc đó khi nhìn ở một địa điểm khác chúng ta sẽ thấy một cầu vồng hoàn toàn khác.