家 / 仮説

いわゆる光の分散

公開日：2020年11月22日

5028

コンテンツ 隠れる

この現象は、1672年にアイザックニュートンによって発見されました。それまでは、屈折時に色が特定の順序で配置される理由を説明できませんでした。一度の光の分散はその波の性質を証明するのに役立ちましたが、問題をよりよく理解するには、すべての側面を理解する必要があります。

このスキームによれば、光の分散の本質を容易に理解することができます。

意味

光の分散（または分解）の現象は、屈折率が波長に直接依存するという事実によるものです。ニュートンは最初に分散を発見しましたが、理論的根拠のほとんどは後の時代に科学者によって開発されました。

分散のおかげで、白色光が多くの成分で構成されていることを証明することができました。簡単に言えば、無色の太陽光線は、透明な物質（結晶、水、ガラスなど）を通過するときに、それを構成する虹の色に分解されます。

ダイヤモンドのファセットの数が多いため、多くの色合いできらめきます。

ある物質から別の物質に光が入る結果、それは動きの方向を変えます。これは屈折と呼ばれます。白色には全色が含まれていますが、分散するまで目立ちません。合成色はそれぞれ波長が異なるため、屈折角が異なります。

ところで！ スペクトルの各色の波長は一定であるため、透明な物質を通過するとき、色合いは常に同じ順序で整列します。

ニュートンの発見と結論の歴史

物語は、科学者が望遠鏡の設計を改善していた時期に、レンズの画像の端が着色されていることに最初に気づいたことを物語っています。これは彼に非常に興味を持ち、彼は色付きの帯の外観の性質を明らかにするために着手しました。

当時、イギリスではペストの流行があったため、ニュートンは社会的サークルを制限するためにウールストープの村に向けて出発することにしました。同時に、さまざまな色合いがどこから来ているのかを調べるための実験を行います。これを行うために、彼はいくつかのガラスプリズムをキャプチャしました。

このようなものがニュートンの実験であり、光の分散の現象を説明することができました。

研究期間中、彼は多くの実験を行いましたが、そのいくつかは今も変わらずに行われています。主なものは次のようになりました。科学者は暗い部屋のシャッターに小さな穴を開け、光ビームの経路にガラスプリズムを配置しました。その結果、反対側の壁に色付きの縞模様の反射が得られました。

この実験は自分で繰り返すことができます。

ニュートンは、反射から赤、オレンジ、黄色、緑、シアン、藍、紫を選び出しました。つまり、その古典的な概念のスペクトルです。しかし、より詳細に調べて最新の機器の範囲を強調すると、赤、黄緑、青紫の3つの主要なゾーンが得られます。残りはそれらの間の小さな領域を占めます。

これは、白色光のスペクトルへの分解がどのように見えるかです。

どこにありますか

分散は、一見したところよりもはるかに頻繁に見られます。あなたはただ注意を払う必要があります：

虹分散の最も有名な例です。光は水滴の中で屈折し、専門家がプライマリと呼ぶ虹をもたらします。しかし、光が2回屈折し、まれな自然現象、つまり二重の虹が現れることがあります。この場合、弧の内側はより明るく、標準的な色の順序であり、外側ではぼやけており、色合いは逆の順序になっています。
夕日、赤、オレンジ、さらには多色にすることができます。この場合、光線を屈折させる物体は地球の大気です。空気は特定のガスの混合物で構成されているため、効果は異なり、異なる場合があります。
よく見ると 水族館の底または大量の水 透明な水があれば、虹色のハイライトをはっきりと区別できます。これは、拡散による太陽の範囲が全色スペクトルに分解されるという事実によるものです。
宝石ジュエリーカットもキラキラ。そっと回転させると、それぞれの顔がどのように異なる色合いを与えるかがわかります。この現象は、ダイヤモンド、クリスタル、キュービックジルコニア、さらにはカット品質の良いガラス製品でも顕著です。
ガラスプリズム また、他の透明な要素は、光がそれらを通過するときにも効果を発揮します。特に照明に違いがある場合。

日没時の色の暴動は、光の屈折の最も有名な例の1つです。

子供たちに分散の現象を示すために、通常のシャボン玉を使用することができます。石鹸液を容器に注ぎ、適切なサイズのワイヤーで作られたフレームを下げる必要があります。抽出後、虹色のオーバーフローが観察されます。

光をスペクトルに分解することは、スマートフォンの懐中電灯の助けを借りて簡単に行うことができます。この場合、ガラスプリズムと白い紙が必要になります。プリズムは、暗い部屋のテーブルに置いて、光のビームを向ける必要があります。また、一枚の紙を置くと、その上に色付きの縞模様ができます。このようなシンプルな体験は、子供たちにとても人気があります。

目が色を区別する方法

人間の視覚は、電磁スペクトルの一部を区別できる非常に複雑なシステムです。人間の目は、390〜700nmの波長を区別します。可視範囲の電磁放射は、可視光または単に光と呼ばれます。

写真は、電磁スペクトルのごく一部が人間の視覚を知覚できることを示しています。

色は網膜の桿体細胞と錐体細胞によって区別されます。最初のタイプは感度が高いですが、光の強度しか区別できません。 2つ目は色をうまく区別しますが、明るい光で最もよく機能します。

同時に、錐体細胞は、それらがより敏感な波に応じて、3つのタイプに分けられます-短、中、長。すべてのタイプの錐体から来る信号の組み合わせにより、視覚は利用可能な色の範囲を区別することができます。

目の中の各タイプの細胞は、単一の色ではなく、広範囲の波長で異なる色合いを知覚できます。したがって、ビジョンを使用すると、細部を強調表示して、周囲の世界の多様性をすべて確認できます。

一度の光の分散は、白がスペクトルの組み合わせであることを示しました。しかし、それが特定の表面や材料を通して反射された後にのみ、それを見ることができます。