En el programa de física de la escuela secundaria, hay muchos fenómenos físicos que los estudiantes deben recordar. Este artículo VUIHOC resume la teoría de la dispersión de la luz y ejercicios de aplicación detallados para ayudar a los estudiantes a prepararse bien para esta sección.

1. Teoría de la dispersión de la luz basada en el experimento de Newton

En la teoría de la dispersión de la luz, existen dos importantes experimentos de dispersión de la luz: el experimento de dispersión de la luz y el experimento de Newton con luz monocromática.

1.1. Experimento de dispersión de la luz de Newton

+ Los instrumentos y equipos experimentales incluyen una fuente de luz blanca, una cortina con rendija F, una pantalla M y un prisma P.

+ Descripción: El experimento se organiza como se muestra a continuación:

Haga brillar un haz de luz blanca // a través de la rendija F hacia el prisma P y luego hacia la pantalla M para observación.

Cuando se observa, en la pantalla M, hay una banda de luz con los colores del arco iris que se desvía hacia la parte inferior del prisma. Cuando se observa de cerca, el rayo menos desviado es rojo, el rayo más desviado es púrpura.

+ Conclusión:

Desde una fuente de luz, la luz blanca emitida después de atravesar el prisma se separará en muchos haces de luz de diferentes colores. Cada uno de esos colores se llama luz monocromática.

Así, el fenómeno de la dispersión de la luz es el fenómeno de un prisma que analiza (separa) un haz de luz blanca en haces de luz de diferentes colores.

La gama de colores después de dispersarse se denomina espectro, el espectro de la luz blanca incluye 7 colores principales: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.

1.2. Experimento de Newton con luz monocromática

+ Los instrumentos e instalaciones experimentales incluyen una fuente de luz blanca, una pantalla con apertura F y una pantalla M también con espacio F', con dos prismas denominados P y P', y finalmente una pantalla M'.

+ Descripción: El experimento se organiza como se muestra arriba:

Coloque entre el prisma P y la pantalla M' una pantalla M con espacio F' y prisma P': Pantalla F -> prisma P -> pantalla M -> prisma P' -> Pantalla M'

Mueva la rendija F' para que solo pase una luz monocromática a través de la rendija F' y a través del prisma P', por ejemplo, naranja.

En la pantalla de visualización M' solo podrá observar una sola luz monocromática naranja.

Conclusión:

La luz monocromática es un tipo de luz que tiene un solo color y no se produce después de pasar por un prisma.

El color de la luz monocromática cuando se observa se llama monocromático.

* Conclusiones generales para los dos experimentos anteriores:

La dispersión de luz es el fenómeno de un prisma que analiza (divide) un haz de luz inicial complejo (luz blanca) en diferentes haces de luz monocromáticos.

La luz monocromática es luz que solo se desplaza hacia la parte inferior del prisma sin dispersarse cuando pasa a través del prisma. Cada color de la luz monocromática se denomina color monocromático (solo tiene ese color), y cada luz monocromática también tiene un valor de frecuencia correspondiente definido.

+ La luz blanca es luz que un prisma analiza (separa) en haces de luz monocromáticos, y esos haces de luz monocromáticos se desvían hacia la parte inferior del prisma, o la luz blanca puede considerarse como una colección de infinitas luces monocromáticas cuyo color cambia gradualmente de rojo a violeta.

2. Explicar el fenómeno de la dispersión de la luz.

Hay dos causas de la dispersión de la luz:

+) Porque la luz blanca es una colección de un número infinito de luz monocromática.

+) El índice de refracción del prisma tiene valores diferentes para cada tipo de luz monocromática. El índice de refracción de un medio transparente es diferente para diferentes tipos de luz monocromática.

Debido a que el índice de refracción del prisma tiene un valor diferente para cada tipo de luz monocromática, cuando la luz monocromática pasa a través del prisma, se desviará hacia la parte inferior del prisma con diferentes ángulos de desviación. De modo que no se superponen entre sí, sino que se separan en una gama continua de colores.

Y el experimento muestra que:

+) Con luz roja, el prisma con el índice de refracción más pequeño ⇒ el rayo rojo tendrá el ángulo de desviación más pequeño.

+) Con luz violeta, el prisma tendrá el mayor índice de refracción ⇒ el rayo violeta tendrá el mayor ángulo de desviación.

+) El índice de refracción del medio para cada tipo de luz aumenta gradualmente de rojo a violeta, es decir, nd < nc < nv < nlu < nla < nch < nt

+) La longitud de onda de la luz cambia gradualmente de rojo a violeta, es decir, λd > λc > λv > λlu > λla > λch > λt

– Para que la dispersión de un haz de luz complejo se produzca inicialmente, se requieren dos condiciones:

+) Entre los dos medios hay una sección transversal con diferente índice de refracción.

+) El rayo de luz debe atravesar inicialmente esa interfaz siempre que el ángulo de incidencia sea inferior a 90 grados.

3. Aplicación del fenómeno de la dispersión de la luz

El fenómeno de la dispersión de la luz se aplica a una serie de actividades, desde la vida diaria hasta el proceso de producción.

El conocimiento explica fenómenos ópticos en la atmósfera como la aparición de arcoíris después de la lluvia.

Produjo un espectrómetro de prisma para separar haces de luz multicolores.

4. Fórmulas de dispersión de luz

- El prisma es un instrumento óptico transparente que consta de 5 planos lisos inclinados en ángulo. El prisma se utiliza para ayudar a romper el haz dos veces, haciendo que el rayo incidente tenga un ángulo de desviación alto con el rayo emergente.

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- A partir de las conclusiones extraídas de los experimentos, podemos derivar las fórmulas habituales