Контрольные вопросы

1. В чем состоит явление дисперсии света?

2. Что такое дисперсия вещества (нормальная и анормальная)?

3. Как сместится граница света и тени при исследовании вещества с показателем преломления меньшим, чем показатель преломления исследуемой вами жидкости?

4. Что наблюдалось бы в поле зрения, если поверхность АВ осветительной призмы была не матовой, а гладкой?

5. Объясните появление радуги на небе после дождя. В какой последовательности чередуются в ней цвета? Какого цвета внешний край радуги?

6. Плазма представляет собой газ свободных электронов и ионов. Получите на этом основании из формулы (2) диэлектрическую проницаемость плазмы, пренебрегая движением ионов.

7. Верхние слои земной атмосферы ионизированы солнечным излучением и представляют собой разреженную плазму. Оцените плотность электронов в ионосфере, зная, что радиоволны короче 10 метров свободно проходят через ионосферу.

Ответы:

1. В чем состоит явление дисперсии света?

Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (илидлины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимостьфазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты). Экспериментально открыта Ньютоном около 1672 года, хотя теоретически достаточно хорошо объяснена значительно позднее.

Один из самых наглядных примеров дисперсии — разложение белого света при прохождении его через призму (опыт Ньютона). Сущностью явления дисперсии является различие скоростей распространения лучей света c различнойдлиной волны в прозрачном веществе — оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета). Обычно чем больше частота световой волны, тем больше показатель преломления среды для неё и тем меньше скорость волны в среде:

• у света красного цвета скорость распространения в среде максимальна, а степень преломления — минимальна,

• у света фиолетового цвета скорость распространения в среде минимальна, а степень преломления — максимальна.

Дисперсией объясняется факт появления радуги после дождя (точнее тот факт, что радуга разноцветная, а не белая).

Дисперсия является причиной хроматических аберраций — одних из аберраций оптических систем, в том числе фотографических и видео-объективов.

Показа́тель преломле́ния вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде 

Фа́зовая ско́рость — скорость перемещения точки, обладающей постояннойфазой колебательного движения, в пространстве вдоль заданного направления. 

2. Что такое дисперсия вещества (нормальная и анормальная)?

дисперсия света – это зависимость показателя преломления вещества от частоты световой волны  . Эта зависимость не линейная и не монотонная. Области значения ν, в которых

соответствуют нормальной дисперсии света (с ростом частоты ν показатель преломления n увеличивается). Нормальная дисперсия наблюдается у веществ, прозрачных для света. Например, обычное стекло прозрачно для видимого света, и в этой области частот наблюдается нормальная дисперсия света в стекле. На основе явления нормальной дисперсии основано «разложение» света стеклянной призмой монохроматоров.

Дисперсия называется аномальной, если

т.е. с ростом частоты ν показатель преломления n уменьшается. Аномальная дисперсия наблюдается в областях частот, соответствующих полосам интенсивного поглощения света в данной среде. Например, у обычного стекла в инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра наблюдается аномальная дисперсия.