빛의 본질은 1600 년대 과학에서 주요 논란이되었고 프리즘은 폭풍의 중심에있었습니다. 일부 과학자들은 빛이 파동 현상이라고 믿었고 일부는 그것이 입자라고 생각했습니다. 영국의 물리학 자이자 수학자 인 아이작 뉴턴 (Isaac Newton) 경은 전직 캠프에 있었는데, 아마도 그 지도자 였을 것입니다. 반면 네덜란드 철학자 크리스티안 호이겐스가 야당을 이끌었습니다.
이 논란은 결국 빛이 파동이자 입자라는 타협을 초래했습니다. 이러한 이해는 1900 년대에 양자 이론이 도입 될 때까지 불가능했으며 거의 300 년 동안 과학자들은 자신의 관점을 확인하기 위해 계속 실험을 수행했습니다. 가장 중요한 관련 프리즘 중 하나입니다.
프리즘이 백색광을 분산시켜 스펙트럼을 형성한다는 사실은 파동 이론과 입자 이론으로 설명 할 수 있습니다. 이제 과학자들은 빛이 실제로 광자라고하는 파동 특성을 가진 입자로 구성되어 있다는 것을 알았으므로 빛의 분산을 일으키는 원인에 대한 더 나은 아이디어입니다. 그리고 그것은 입자보다 파동 속성과 더 많은 관련이 있음이 밝혀졌습니다. 하나.
빛이 파동이기 때문에 굴절과 회절이 발생합니다
그만큼빛의 굴절프리즘이 백색광을 분산시켜 스펙트럼을 형성하는 이유입니다. 굴절은 빛이 공기보다 유리와 같은 밀도가 높은 매체에서 더 느리게 이동하기 때문에 발생합니다. 무지개가 가시 성분 인 스펙트럼의 형성은 백색광이 실제로 전체 파장 범위의 광자로 구성되며 각 파장은 서로 다른 각도.
회절은 빛이 매우 좁은 슬릿을 통과 할 때 발생하는 현상입니다. 개별 광자는 방조제의 좁은 구멍을 통과하는 물결처럼 행동합니다. 파도가 구멍을 통과 할 때 파도는 모서리 주변으로 구부러져 퍼집니다. 파동이 화면에 부딪히면 회절이라고하는 밝고 어두운 선 패턴을 생성합니다. 무늬. 라인 분리는 회절 각도, 입사광의 파장 및 슬릿의 폭의 함수입니다.
회절은 분명히 파동 현상이지만 Newton이 그랬던 것처럼 입자의 전파의 결과로 굴절을 설명 할 수 있습니다. 실제로 일어나는 일에 대한 정확한 아이디어를 얻으려면 실제로 빛이 무엇인지, 빛이 이동하는 매체와 어떻게 상호 작용하는지 이해해야합니다.
빛을 전자기 에너지의 펄스로 생각
만약 빛이 진정한 파동이라면, 그것은 여행 할 매개체가 필요할 것이고, 아리스토텔레스가 믿었던 것처럼 우주는 에테르라고 불리는 유령 같은 물질로 채워 져야 할 것입니다. 그러나 Michelson-Morley 실험은 그러한 에테르 에테르가 존재하지 않음을 입증했습니다. 빛이 때때로 파동처럼 행동하더라도 실제로 빛의 전파를 설명 할 필요가 없다는 것이 밝혀졌습니다.
빛은 전자기 현상입니다. 변화하는 전기장은 자기장을 생성하고 그 반대의 경우도 마찬가지이며 변화의 주파수는 빛의 빔을 형성하는 펄스를 생성합니다. 빛은 진공을 통과 할 때 일정한 속도로 이동하지만 매질을 통과 할 때 펄스는 매질의 원자와 상호 작용하고 파동의 속도는 감소합니다.
매체 밀도가 높을수록 빔이 더 느리게 이동합니다. 사고 속도 비율 (v나는) 및 굴절 (v아르 자형) 빛은 인터페이스의 굴절률이라고하는 상수 (n)입니다.
n = \ frac {v_I} {v_R}
프리즘이 백색광을 분산시켜 스펙트럼을 형성하는 이유
광선이 두 매체 사이의 경계면에 닿으면 방향이 바뀌고 변화량은 n에 따라 달라집니다. 입사각이θ나는, 및 굴절 각도는θ아르 자형, 각도의 비율은 다음과 같습니다.스넬의 법칙:
n = \ frac {\ sin {\ theta_R}} {\ sin {\ theta_I}}
고려해야 할 퍼즐 조각이 하나 더 있습니다. 파동의 속도는 주파수와 파장, 그리고 주파수의 곱입니다.에프빛의 인터페이스를 통과 할 때 변경되지 않습니다. 즉, 다음으로 표시된 비율을 유지하려면 파장이 변경되어야합니다.엔. 입사 파장이 짧은 빛은 파장이 긴 빛보다 더 큰 각도로 굴절됩니다.
백색광은 가능한 모든 파장을 가진 광자의 빛의 조합입니다. 가시 스펙트럼에서 적색광은 가장 긴 파장을 가지며 주황색, 황색, 녹색, 청색, 남색, 보라색 (ROYGBIV) 순입니다. 이것들은 무지개의 색이지만 삼각형 프리즘에서만 볼 수 있습니다.
Triangular Prism의 특별한 점은 무엇입니까?
빛이 프리즘에 들어갈 때처럼 밀도가 낮은 매체에서 더 밀도가 높은 매체로 통과하면 구성 요소 파장으로 분할됩니다. 빛이 프리즘을 빠져 나갈 때이 두 가지가 재결합하고 두 개의 프리즘면이 평행하면 관찰자는 백색광이 나오는 것을 봅니다. 실제로 자세히 살펴보면 얇은 빨간색 선과 얇은 보라색 선이 보입니다. 프리즘 재료의 광선 속도가 느려짐에 따라 분산 각도가 약간 씩 다르다는 증거입니다.
프리즘이 삼각형 인 경우 빔이 프리즘에 들어오고 나갈 때 입사각이 다르므로 굴절 각도도 다릅니다. 프리즘을 적절한 각도로 잡으면 개별 파장에 의해 형성된 스펙트럼을 볼 수 있습니다.
입사 빔의 각도와 응급 빔의 각도의 차이를 편차 각이라고합니다. 이 각도는 프리즘이 직사각형 일 때 모든 파장에 대해 본질적으로 0입니다. 얼굴이 평행하지 않으면 각 파장이 고유 한 편차 각도로 나타나고 관찰 된 무지개의 띠는 프리즘에서 멀어짐에 따라 너비가 증가합니다.
물방울은 프리즘처럼 작동하여 무지개를 형성 할 수 있습니다.
당신은 의심 할 여지없이 무지개를 보았고, 당신은 태양이 당신 뒤에 있고 당신이 구름이나 소나기에 특정한 각도에있을 때만 무지개를 볼 수있는 이유를 궁금 할 것입니다. 빛은 물방울 내부에서 굴절되지만 그것이 전체 이야기라면 물은 당신과 태양 사이에 있었을 것이고 그것은 일반적으로 일어나는 일이 아닙니다.
프리즘과 달리 물방울은 둥글다. 입사 태양 광은 공기 / 물 경계면에서 굴절되고, 일부는 다른 쪽을 통과하여 나오지만 무지개를 생성하는 빛은 아닙니다. 일부 빛은 물방울 내부에서 반사되어 물방울의 같은 쪽에서 나옵니다. 그것이 무지개를 만들어내는 빛입니다.
태양의 빛은 하향 궤적을 가지고 있습니다. 빛은 빗방울의 어느 부분에서나 나올 수 있지만 가장 큰 집중은 약 40 도의 편차 각도를 갖습니다. 이 특정 각도에서 빛이 나오는 물방울의 집합은 하늘에서 원호를 형성합니다. 비행기에서 무지개를 볼 수 있다면 완전한 원을 볼 수 있지만 지상에서는 원의 절반이 잘리고 전형적인 반원 호 만 보입니다.