ที่เรียกว่าการกระจัดกระจายของแสง
ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบในปี 1672 โดยไอแซก นิวตัน จนกระทั่งถึงเวลานั้น ผู้คนไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมสีจึงถูกจัดเรียงตามลำดับการหักเหของแสง การกระจายแสงในคราวเดียวช่วยพิสูจน์ธรรมชาติของคลื่นได้ แต่เพื่อให้เข้าใจปัญหาได้ดีขึ้น คุณต้องเข้าใจทุกแง่มุม
คำนิยาม
ปรากฏการณ์การกระจายแสง (หรือการสลายตัว) เกิดจากการที่ดัชนีการหักเหของแสงขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นโดยตรง นิวตันเป็นคนแรกที่ค้นพบการกระจายตัว แต่ฐานทางทฤษฎีส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ในช่วงต่อมา
ด้วยการกระจายแสง ทำให้สามารถพิสูจน์ได้ว่าแสงสีขาวประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่าง พูดง่ายๆ คือ แสงแดดที่ไม่มีสี เมื่อผ่านสารโปร่งใส (คริสตัล น้ำ แก้ว ฯลฯ) จะถูกย่อยสลายเป็นสีของรุ้งที่ประกอบด้วย
เป็นผลมาจากแสงที่เข้ามาจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่งจะเปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนไหวซึ่งเรียกว่าการหักเหของแสงสีขาวประกอบด้วยช่วงของสีทั้งหมด แต่จะมองไม่เห็นจนกว่าจะมีการกระจายตัว สีประกอบแต่ละสีมีความยาวคลื่นต่างกัน ดังนั้นมุมหักเหจึงต่างกัน
อนึ่ง! ความยาวคลื่นของสีแต่ละสีในสเปกตรัมจะคงที่ ดังนั้น เมื่อผ่านสารโปร่งใส เฉดสีจะเรียงในลำดับเดียวกันเสมอ
ประวัติการค้นพบและข้อสรุปของนิวตัน
เรื่องราวเล่าว่านักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นในตอนแรกว่าขอบของภาพในเลนส์เป็นสีในช่วงเวลาที่เขาปรับปรุงการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ สิ่งนี้ทำให้เขาสนใจอย่างมากและเขาตั้งใจที่จะเปิดเผยลักษณะของแถบสีต่างๆ
ในเวลานั้น โรคระบาดในบริเตนใหญ่ นิวตันจึงตัดสินใจออกจากหมู่บ้านวูลสธอร์ปเพื่อจำกัดวงสังคมของเขา และในขณะเดียวกันก็ทำการทดลองเพื่อค้นหาว่าเฉดสีต่างๆ มาจากไหน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เขาจับปริซึมแก้วหลายอัน
ในระหว่างการวิจัย เขาทำการทดลองหลายครั้ง ซึ่งบางการทดลองยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ตัวหลักมีลักษณะดังนี้: นักวิทยาศาสตร์สร้างรูเล็ก ๆ ในช่องชัตเตอร์ของห้องมืดและวางปริซึมแก้วในเส้นทางของลำแสง เป็นผลให้ได้ภาพสะท้อนในรูปแบบของแถบสีบนผนังฝั่งตรงข้าม
นิวตันแยกสีแดง สีส้ม สีเหลือง สีเขียว สีฟ้า สีคราม และสีม่วงออกจากเงาสะท้อน นั่นคือสเปกตรัมในแนวคิดคลาสสิก แต่ถ้าคุณมองในรายละเอียดมากขึ้นและเน้นกลุ่มอุปกรณ์ที่ทันสมัย คุณจะได้สามโซนหลัก: แดง เหลืองเขียว และน้ำเงินม่วงส่วนที่เหลือครอบครองพื้นที่เล็ก ๆ ระหว่างพวกเขา
หาได้ที่ไหน
การกระจายสามารถมองเห็นได้บ่อยกว่าที่เห็นในแวบแรก คุณเพียงแค่ต้องใส่ใจ:
- รุ้ง เป็นตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดของการกระจายตัว แสงหักเหในหยดน้ำ ทำให้เกิดรุ้ง ซึ่งผู้เชี่ยวชาญเรียกว่าปฐมภูมิ แต่บางครั้งแสงหักเหสองครั้งและปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่หายากปรากฏขึ้น - รุ้งคู่ ในกรณีนี้ ภายในส่วนโค้งจะสว่างกว่าและอยู่ในลำดับของสีมาตรฐาน และด้านนอกจะเบลอและเฉดสีจะกลับกัน
- พระอาทิตย์ตกซึ่งสามารถเป็นสีแดง สีส้ม หรือแม้แต่หลากสี ในกรณีนี้ วัตถุที่หักเหแสงคือชั้นบรรยากาศของโลก เนื่องจากอากาศประกอบด้วยก๊าซบางชนิด ผลกระทบจึงแตกต่างกันและอาจต่างกันได้
- หากมองให้ดีๆ ด้านล่างของตู้ปลาหรือแหล่งน้ำขนาดใหญ่ ด้วยน้ำใสใสคุณสามารถแยกแยะไฮไลท์สีรุ้งได้อย่างชัดเจน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าช่วงสุริยะเนื่องจากการแพร่กระจายถูกย่อยสลายเป็นสเปกตรัมสีทั้งหมด
- อัญมณี ด้วยเครื่องประดับที่เจียระไนยังระยิบระยับ หากคุณหมุนมันเบา ๆ คุณจะเห็นได้ว่าใบหน้าแต่ละหน้าให้เฉดสีต่างกันอย่างไร ปรากฏการณ์นี้สังเกตเห็นได้ชัดเจนบนเพชร คริสตัล เซอร์โคเนียลูกบาศก์ และแม้แต่ในเครื่องแก้วที่มีคุณภาพการตัดที่ดี
- ปริซึมแก้ว และองค์ประกอบโปร่งใสอื่นๆ เมื่อแสงส่องผ่านก็จะให้ผลเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ามีความแตกต่างของแสง
เพื่อแสดงให้เด็กเห็นปรากฏการณ์การกระจายตัว สามารถใช้ฟองสบู่ธรรมดาได้ต้องเทสารละลายสบู่ลงในภาชนะแล้วจึงลดโครงลวดที่มีขนาดเหมาะสมลง หลังจากการสกัดจะสังเกตเห็นการไหลล้นสีรุ้ง
การสลายตัวของแสงเป็นสเปกตรัมทำได้ง่ายโดยใช้ไฟฉายของสมาร์ทโฟน ในกรณีนี้ คุณจะต้องใช้ปริซึมแก้วและกระดาษขาวหนึ่งแผ่น ปริซึมจะต้องวางบนโต๊ะในห้องมืดด้านหนึ่งส่องลำแสงไปที่มันและอีกด้านหนึ่งวางกระดาษแผ่นหนึ่งจะมีแถบสีอยู่ ประสบการณ์ง่ายๆ ดังกล่าวเป็นที่นิยมในหมู่เด็กๆ
ดวงตาแยกแยะสีอย่างไร
การมองเห็นของมนุษย์เป็นระบบที่ซับซ้อนมากซึ่งสามารถแยกแยะส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าได้ สายตามนุษย์แยกแยะความยาวคลื่นได้ตั้งแต่ 390 ถึง 700 นาโนเมตร การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงที่มองเห็นได้เรียกว่าแสงที่มองเห็นได้หรือเพียงแค่แสง
สีมีความโดดเด่นด้วยเซลล์แท่งและเซลล์รูปกรวยในเรตินา ประเภทแรกมีความไวสูง แต่สามารถแยกแยะเฉพาะความเข้มของแสงเท่านั้น อันที่สองแยกแยะสีได้ดี แต่ทำงานได้ดีที่สุดในแสงจ้า
ในเวลาเดียวกัน เซลล์รูปกรวยถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท ขึ้นอยู่กับว่าคลื่นใดมีความไวต่อคลื่นความถี่สูง - สั้น กลาง หรือยาว เนื่องจากการรวมกันของสัญญาณที่มาจากกรวยทุกประเภท การมองเห็นจึงสามารถแยกแยะช่วงของสีที่มีอยู่ได้
เซลล์แต่ละประเภทในดวงตาไม่สามารถรับรู้ได้ถึงสีเดียว แต่มีเฉดสีที่แตกต่างกันในช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง ดังนั้น การมองเห็นจึงทำให้คุณสามารถเน้นรายละเอียดที่เล็กที่สุด และดูความหลากหลายของโลกรอบข้างได้
การกระจายของแสงในคราวเดียวแสดงให้เห็นว่าสีขาวคือการรวมกันของสเปกตรัมแต่คุณจะเห็นได้ก็ต่อเมื่อสะท้อนผ่านพื้นผิวและวัสดุบางอย่างเท่านั้น