> Энциклопедический словарь Гранат, страница 190 > Дисперсия света

Дисперсия света

Дисперсия света (светоразсеяние, от dispergere—разсеивать), явление, наблюдаемое при переходе узкого пучка света из одной среды в другую (например, из воздуха в стекло, см. фигура 1) и состоящее в том, что пучок белого света раздробляется на составные (окрашенные) части. Это явление вызывается тем, что на границе раздела двух сред преломление (смотрите свет) различно для лучей различной цветности. В случае прозрачных, не окрашенных сред, т. е. в таких телах, которые не имеют резких полос поглощения в видимой части спектра, красные лучи преломляются менее, чем же% тые, желтые менее, чем зеленые, и так далее,—словом, цвета следуют в том порядке, в каком они наблюдаются в радуге (нормальная Д.).

Различие в преломлении красных и фиолетовых лучей, определяющее величину Д., колеблется в широких пределах; вообще в газах Д. значительно слабее выражена, чем в твердых телах и жидкостях. В пространстве, лишенном материи (междузвездном пространстве), заметной Д. нет; так как те явления, которые наблюдаются при рассматривании спектров некоторых звезд и которые некоторыми астрономами (Нордманн и Ти-хов)приписывались Д. в междузвездном пространстве, могут быть легко объяснены физическими свойствами звезд, как показал знаменитый русский физик ГГ. Н. Лебедев, тогда как допущение Д. в мировом эфире приводит к неустранимым противоречиям.

Различие в преломлении лучей различного цвета (различной длины волны; см. сект) объясняется различием в скорости распространения; эту связь между преломлением и скоростью распространения всего легче выяснитьна следующей модели (фигура 2). Полированная доска заклеивается на половину бархатом ABGD если заставить катиться катушку аb по направлению LL, образующему некоторый угол с границей бархата АВ, то, как это следует из чертежа, левая часть катушки а затормозится бархатом. раньше, чем b; почему изменится и направление ея движения. Чем меньше будет скорость при движении по бархату, тем сильнее будет преломление. Отношение скорости света вг в 1-ой среде к скорости в2 во второйви

п,о—— носит название показателяв2

преломления. Если явление наблюдается при переходе света из газа, где Д. мала, в какое-нибудь твердое или жидкое тело, то показатель преломления и Д. главным образом зависят

Фпг. 2.

от скорости в2 для лучей различного цвета.

Задача теории Д. — объяснить, почему лучи различного цвета (различной длины волны, см. свет) распространяются с разной скоростью. Правильное объяснение Д. стало возможно только после открытия явленият. н. „аномальной Д.“ Аномальная Д. была открыта в парах иода Le-Roux (1862), но его работа осталась незамеченной, и только после работ Chri-stiansen’a и Kundt’a (1870—1871) явление это привлекло внимание физиков; оно наблюдается в телах, обладающих сильным поглощением на сравнительно небольшом протяжении

спектра, так, например, фуксин поглощает зеленые лучи: при рассматривании раствора фуксина в спектроскоп можно наблюдать резко очерченную полосу поглощения в зеленой части спектра. Если сделать из фуксина очень тонкую призму (с очень малым преломляющим углом)— тонкую, чтобы ослабить поглощение— и рассматривать сквозь нее узкую щель, освещенную белым светом, то получается спектр, в котором чередование цветов значительно отличается от привычного нам расположения цветов в радуге: менее всего преломляются синие лучи, далее идут фиолетовые, красные, оранжевые и желтые (зеленых нет: они поглощены), см. фигура 3. Особенного внимания заслуживает то, что по ту и другую сторону от полосы поглощения Д. нормальная: синие лучи менее преломлены, чем фиолетовые, также как икрасные—менее желтых. Следовательно, если полосы поглощения лежат вне пределов видимого спектра, то в видимой части спектра Д. будет нормальной. Изследования в невидимом спектре (инфра-красном и ультра-фиолетовом) показали, что все тела, обладающия в видимом спектре нормальной Д., имеют полосы поглощения и связанные с ними области аномальной Д. в этих невидимых глазу частях спектра. Отсюда, явление аномальной Д. оказывается явлением общим, и представление о нормальной Д. составилось потому, что в прежних исследованиях ограничивались лишь малой областью спектра,— его видимой частью, а самое изучение производилось над телами, которые в видимом спектре не имеют полос поглощения. Основное положение теории Д. заключается в том, что благодаря малым размерам световых волн (0,00007 см. для красного цвета и 0,00004 см. для фиолетоваго) приходится уже считаться с тем, что материя не имеет однородного строения и что волны света, следовательно, распространяются в неоднородной зернистой среде, состоящей

из собрания молекул. Под влиянием световых—электромагнитных волн (смотрите электро-магнитная теория света) составные части атомов, заряженные электричеством, приходят в колебательное движение; эти колебания и сказываются на скорости распространения волн различного периода—различной длины волны. Правильность этого предположения всего нагляднее может быть продемонстрирована на приборе, построенном ВипсепСом по мысли Sir Joseph’a Thomson’a. К неподвижной подставке А (смотрите фигура 4) подвешиваются на нитках свинцовые шары а; эти шары вставляются на равных расстояниях между оборотами проволоки, свернутой в спираль; к шарам а подвешены маятники b. Конец спирали В соединен с метрономом, который можно пускать с различным числом колебаний в минуту и который вызывает во всей системе волнообразное движение в плоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа (фигура 4). Оказывается, что скорость распространения этих волн будет различная (а следовательно, и показатель преломления), в зависимости от числа колебаний, сообщаемых системе метрономом. Построив кривую, изображающую зависимость показателя преломления (т. е.

обратной величины — скорости рас-

В2

пространения волны по проволоке) от частоты колебания,—мы получим характерную кривую аномальной Д., если в числе испытанных периодов метронома будет и тот, с которым колеблются маятники b. Если период метронома совпадает в точности с периодом маятников Ь, то благодаря резонансу маятники сильно раскачиваются; в этом случае волн в системе не заметно: энергия волны идет, на раскачивание маятников, вследствие чего волна затухает—поглощается. Следовательно, модель эта позволяет показать ту глубокую связь, которая существует между поглощением и Д.

Правильность этой точки зрения на явление Д. подтверждается еще и тем, что для волн большой длины сравнительно с размерами элементов среды мы Д. не наблюдаем. Так, звуковия волны двигаются со скоростями, не зависящими от их длины (от высоты тона): оркестр можно слушать на большом расстоянии, звуки, издаваемые одновременно, одновременно же достигают уха наблюдателя.

Проф. Н. П. Кастерин показал теоретически, что звуки должны распространяться со скоростью, зависящей от высоты тона, в среде, состоящей из зерен, сравнимых с размерами волн; ему же удалось показать на опыте аномальную Д. звука, пропуская звуковия волны по трубам, в которых висели стеклянные шары. Подобная же „искусственная11 среда была построена Garbasso для длинных электромагнитных волн (смотрите электрические колебания).

Литература: Р. Drude, „Lehrbuch der Optik“; Wood, „Physical Optics11; более доступное изложение: Д. Рождественский, „Д. и поглощение света11. „Новия идеи в физике1, сборник, № 5 (1912); А. Тимирязев, „Современное учение об аномальной Д.“ „Физическое Обозрение11, 6 т. (1905).

А. Тимирязев.