Was unterscheidet das Beugungsspektrum von der Dispersion?

Die meisten sachlichen Informationen über die Phänomene und die Natur um uns herum erhält der Mensch durch Wahrnehmung mit Hilfe der visuellen Wahrnehmungsorgane, die vom Licht erzeugt werden. Die Phänomene des Lichts, die in der Physik untersucht werden, werden im Abschnitt Optik erörtert.

Licht ist von Natur aus ein elektromagnetisches Phänomen, und dies legt nahe, dass sich sowohl Wellen- (Interferenz, Beugung, Dispersion) als auch Quanteneigenschaften (photoelektrischer Effekt, Lumineszenz) gleichzeitig manifestieren.

Betrachten Sie zwei wichtige Welleneigenschaften von Licht: Beugung und Dispersion.

Lichtbeugung

Das Konzept eines Lichtstrahls ist in der geometrischen Optik weit verbreitet. Ein solches Phänomen wird als schmaler Lichtstrahl angesehen, der sich in einer geraden Linie ausbreitet. Eine solche Ausbreitung von Licht in einer homogenen Umgebung erscheint uns so gewöhnlich, dass dies als selbstverständlich akzeptiert wird. Eine hinreichend überzeugende Bestätigung dieses Gesetzes kann die Bildung eines Schattens sein, der hinter einem undurchsichtigen Hindernis erscheint, das dem Licht im Weg steht. Und das Licht wird wiederum von einer Punktquelle ausgestrahlt.

Die Erscheinungen, die auftreten, wenn sich Licht in einem Medium mit ausgeprägten Inhomogenitäten ausbreitet, sind Lichtbeugung.

Lichtbeugung

Beugung bezieht sich also auf eine Reihe von Phänomenen, die durch die Lichtstrahlen verursacht werden, die sich um Hindernisse biegen, die sich auf ihrem Weg befinden (im weiteren Sinne: jede Abweichung von den Gesetzen der geometrischen Optik während der Wellenausbreitung und deren Auftreffen in Bereichen mit geometrischem Schatten).

Die Beugung ist deutlich zu sehen, wenn die Inhomogenitätsparameter (Gitterschlitze) der langen Wellenlänge entsprechen. Sind die Abmessungen zu groß, so wird dies nur in erheblichen Abständen von der Inhomogenität beobachtet.

Beim Runden der Inhomogenitäten dehnt sich der Lichtstrahl zu einem Spektrum auf. Das durch dieses Phänomen erhaltene Zersetzungsspektrum wird Beugungsspektrum genannt. Das Beugungsspektrum wird auch Gitter genannt.

Lichtstreuung

Unterschiedliche absolute Brechungsindizes des Mediums entsprechen unterschiedlichen Wellenausbreitungsgeschwindigkeiten. Aus Newtons Forschungen folgt, dass der absolute Brechungsindex mit zunehmender Lichtfrequenz zunimmt. Im Laufe der Zeit haben Wissenschaftler festgestellt, dass bei der Betrachtung von Licht als Welle jede Farbe so eingestellt werden muss, dass sie der Wellenlänge entspricht. Es ist wichtig, dass sich diese Wellenlängen kontinuierlich ändern und auf unterschiedliche Schattierungen jeder Farbe reagieren.

Wenn ein dünner Sonnenstrahl auf ein Glasprisma gerichtet wird, ist es nach der Brechung möglich, die Zersetzung des weißen Lichts (weißes Licht - ein Satz elektromagnetischer Wellen mit einer anderen Wellenlänge) in ein mehrfarbiges Spektrum zu beobachten: sieben Primärfarben - Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, blaue und lila Farben. Alle diese Farben verwandeln sich sanft ineinander. In geringerem Maße weichen die roten Strahlen von der Ausgangsrichtung ab, in größerem Maße die violetten Strahlen.

Lichtstreuung

Dies kann die Entstehung von Farbobjekten in verschiedenen Farben erklären, da weißes Licht eine Ansammlung verschiedener Farben ist. Zum Beispiel ist die Farbe der Blätter von Pflanzen, insbesondere die grüne Farbe, aufgrund der Tatsache, dass auf der Oberfläche der Blätter die Absorption aller Farben mit Ausnahme von Grün erfolgt. Das sehen wir.

Dispersion ist also ein Phänomen, das die Abhängigkeit der Brechung einer Substanz von der Wellenlänge charakterisiert. Wenn wir von Lichtwellen sprechen, dann nennt man Dispersion Dispersion das Phänomen der Abhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit (sowie des Brechungsindex der Lichtmaterie) von der Länge (Frequenz) des Lichtstrahls. Durch die Dispersion wird weißes Licht beim Durchgang durch ein Glasprisma in ein Spektrum zerlegt. Aus diesem Grund wird das resultierende Spektrum in ähnlicher Weise als Dispersion bezeichnet. Am Ausgang des Prismas erhalten wir einen erweiterten Lichtstreifen mit einer Färbung, die sich kontinuierlich (gleichmäßig) ändert. Das Dispersionsspektrum wird auch als prismatisch bezeichnet.

Beugungs- und Dispersionsspektren

Wir haben die Phänomene der Beugung und Dispersion sowie deren Folgen untersucht - das Erhalten von Beugungs- und Dispersionsspektren. Achten Sie jetzt besonders auf ihre Unterschiede.

Methoden zur Gewinnung von Spektren:

  • Beugungsspektrum: Wird häufig mit einem sogenannten Beugungsgitter erhalten. Es besteht aus transparenten und undurchsichtigen Streifen (oder reflektierenden und nicht reflektierenden). Diese Bänder wechseln sich mit einer Periode ab, deren Wert von der Wellenlänge abhängt. Wenn es auf das Gitter trifft, wird das Licht in Strahlen aufgeteilt, für die das Phänomen der Beugung und die Zerlegung des Lichts in ein Spektrum beobachtet werden.
  • Dispersionsspektrum: Im Gegensatz zum Beugungsspektrum entsteht es durch das Eindringen einer Lichtwelle durch eine Substanz (Prisma). Durch den Durchgang erfahren monochromatische Wellen eine Brechung, und der Brechungswinkel ist unterschiedlich.

Die Verteilung und Art der Farben in den Spektren:

  • Beugungsspektrum: Vom ersten bis zum letzten Farbspektrum gleichmäßig verteilt. Und erscheinen von lila nach rot, und zwar in aufsteigender Reihenfolge.
  • Dispersionsspektrum: Im roten Teil des Spektrums komprimiert und im violetten gestreckt. Die Farben sind in der Reihenfolge von Rot nach Purpur angeordnet, das heißt in absteigender Reihenfolge im Gegensatz zum Anstieg des Beugungsspektrums.

Letzte Information

Die betrachteten Eigenschaften zeigen also, dass das Beugungsmuster wesentlich von der Wellenlänge des Lichts abhängt, das das Hindernis umgibt. Wenn das Licht nicht monochromatisch ist (zum Beispiel das von uns betrachtete weiße Licht), weichen die Beugungsmaxima der Intensität für verschiedene Wellenlängen einfach voneinander ab und bilden die Beugungsspektren. Sie haben einen signifikanten Vorteil gegenüber den Spektren, die aufgrund der Streuung der durch das Prisma hindurchtretenden Strahlen entstehen. Die gegenseitige Anordnung der Farben in ihnen hängt nicht von den Eigenschaften der Materialien ab, aus denen die Siebe und Schlitze des Gitters bestehen, sondern wird nur durch die Wellenlängen und die Geometrie der Vorrichtung (z. B. eines Prismas) eindeutig bestimmt und kann nur aus geometrischen Überlegungen berechnet werden.

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