Valguse dispersioon (1)

Valguse dispersioon
Valge valguse juhtimisel läbi klaasprisma tekib vikerkaarevärviline riba. Värviline riba tekib selle pärast, et prismast väljuvad eri värvi valguslained erinevate nurkade all. See on võimalik ainult siis, kui erinevaile värvustele ehk erinevaile lainepikkustele vastavad murdumisnäitajad erinevad väärtused. Aine absoluutse murdumisnäitaja sõltuvus valguse lainepikkusest (või sagedusest) nimetatakse dispersiooniks.
Sellise katse prismaga tegi ka Newton 1666 . a. Ta suunas aknakardinas olevast august tulnud päikesekiired läbi klaasprisma toa vastasseinale. Sinna tekkis vikerkaarevärvides valgusriba. Vikerkaart on iidsetest aegadest loetud koosnevat seitsmest värvusest. Ka Newton eristas sellest ribast seitset värvust, mida kasutatakse tänapäevalgi: violetset, sinist , helesinist, rohelist, kollast, oranži ja punast. Seda värvilist riba hakkas Newton nimetama spektriks. Valguse spekter näitab, millistest koostisosadest (komponentidest) liitvalgus koosneb.
Spektri tekkimine valguse läbiminekul prismast oli tuntud juba ammu enne Newtonit. Seda seletati mingi salapärase mõjuga, mida klaas avaldab valgusele , muutes tema värvust. Newton järeldas oma katsest, et see pole õige. Prisma ei muuda valget valgust, vaid lahutab selle koostisosadeks, mille liitmisel saab taastada valge valguse.
Lahutatud valguse taastamine valgeks valguseks.
Valges valguses olevad erineva lainepikkusega lained langevad prismale kõik ühesuguse nurga all (päikesekiirte paralleelne kimp). Prismast väljuvad aga erineva lainepikkusega (värvusega) lained erinevais suundades. See on põhjustatud prisma dispersioonist, s.t. et prisma aine (klaasi) murdumisnäitaja oleneb valguse lainepikkusest. Katse skeemilt on näha, et prismast läbi minnes kalduvad oma esialgsest suunast rohkem kõrvale valguslained, millel on lühem lainepikkus . Aine murdumisnäitaja on seda suurem, mida väiksem on valguse lainepikkus.
Dispersioon esineb ka siis, kui valgus läheb näiteks läbi klaasplaadi. Kuid sel juhul väljuvad plaadist erivärvilised valguslained kõik ühes suunas ja meie silm ei suuda neid eristada. Dispersioon on erinevates ainetes erineva suurusega, kuid need erinevused on üldiselt väikesed. Tüüpiline murdumisnäitaja sõltuvus valguse lainepikkusest nn. dispersioonikõverast. Peaaegu kõigi ainete murdumisnäitaja väheneb valguse lainepikkuse suurenedes. Dispersioonikõveralt saab leida erinevaile lainepikkusele vastavaid murdumisnäitaja väärtusi.
Murdumisnäitaja muutub spektri nähtavas piirkonnas küllaltki vähe, kõigest 1- 2%. Kuid sellestki piisab, et lahutada valge valgus erivärvilisteks komponentideks.
Spektrite liigid:
1)pidespekter - spektris on esindatud kõik värvused. Nende vahel ei ole musti ribasid. Sekke annavad hõõguvad tahked kehad, vedelikud ja väga suure rõhu all kokku surutud klaasid . Erinevad ainete pidespketrid erinevad üksteisest vähe.
2) joonspekter - siin on mustal foonil värvilised jooned. Selle annavad kõik ained gaasilises olekus madalal rõhul. Joonte asetus sõltub ainult sellest, millise keemilise elemendiga on tegemist ja on määratud ainult selle elemendi aatomite ehitusega.
3)ribaspekter-koosneb laiadest värvilistest ribadest, mis eraldatud üksteisest tumedate vahemikega.
4) neeldumisspekter -külm gaas neelab täpselt sellise lainepikkusega valguslaineid, mida ise kuumutatult kiirgab.