La plupart des informations factuelles sur les phénomènes et la nature qui nous entoure sont obtenues par l'homme à l'aide de la perception au moyen des organes de la perception visuelle, créés par la lumière. Les phénomènes de lumière étudiés en physique sont abordés dans la section Optique.
De par sa nature, la lumière est un phénomène électromagnétique, ce qui indique la manifestation simultanée de propriétés ondulatoires (interférence, diffraction, dispersion) et quantiques (effet photoélectrique, luminescence).
Considérons deux propriétés d’onde importantes de la lumière: la diffraction et la dispersion.
diffraction de la lumière
Le concept de faisceau lumineux est largement utilisé en optique géométrique. Un tel phénomène est considéré comme un faisceau de lumière étroit, qui se propage en ligne droite. Une telle diffusion de la lumière dans un environnement homogène nous semble si ordinaire, ce qui est accepté comme une évidence. Une confirmation suffisamment convaincante de cette loi peut être la formation d’une ombre qui apparaît derrière un obstacle opaque qui fait obstacle à la lumière. Et la lumière à son tour est émise par une source ponctuelle.
Les phénomènes qui se produisent lorsque la lumière se propage dans un milieu présentant des inhomogénéités prononcées sont la diffraction de la lumière.
Diffraction de la lumière
Ainsi, la diffraction fait référence à un ensemble de phénomènes provoqués par les rayons lumineux se pliant autour d’obstacles (au sens large: tout écart par rapport aux lois de l’optique géométrique lors de la propagation d’une onde et frappé dans les zones d’ombre géométrique).
La diffraction est clairement visible lorsque les paramètres d'inhomogénéité (fentes de réseau) correspondent à la longue longueur d'onde. Si les dimensions sont trop grandes, on ne l'observe qu'à des distances considérables de l'inhomogénéité.
En arrondissant les inhomogénéités, le faisceau lumineux se développe en un spectre. Le spectre de décomposition obtenu par ce phénomène s'appelle le spectre de diffraction. Le spectre de diffraction est également appelé réseau.
dispersion de la lumière
Différents indices de réfraction absolus du milieu correspondent à différentes vitesses de propagation des ondes. D'après les recherches de Newton, il en résulte que l'indice de réfraction absolu augmente avec l'augmentation de la fréquence de la lumière. Au fil du temps, les scientifiques ont établi le fait que, lorsque l'on considère la lumière comme une onde, chaque couleur doit être réglée pour correspondre à la longueur d'onde. Il est important que ces longueurs d'onde changent continuellement, en fonction des différentes nuances de chaque couleur.
Si un mince rayon de soleil est dirigé vers un prisme en verre, il est possible d’observer après réfraction la décomposition de la lumière blanche (lumière blanche - un ensemble d’ondes électromagnétiques de différentes longueurs d’onde) en un spectre multicolore: sept couleurs primaires - rouge, orange, jaune, vert , couleurs bleu, bleu et violet. Toutes ces couleurs se transforment en douceur les unes dans les autres. Dans une moindre mesure, les rayons rouges s'écartent de la direction initiale et, dans une plus grande mesure, des rayons violets.
Dispersion de la lumière
Ceci peut expliquer l’apparition d’objets colorant de différentes couleurs,parce que la lumière blanche est une collection de couleurs différentes. Par exemple, la couleur des feuilles des plantes, en particulier la couleur verte, en raison du fait que la surface des feuilles absorbe toutes les couleurs sauf le vert. C'est ce qu'on voit.
La dispersion est donc un phénomène qui caractérise la dépendance de la réfraction d’une substance à la longueur d’onde. Si nous parlons d’ondes lumineuses, la dispersion de dispersion est appelée phénomène de dépendance de la vitesse de la lumière (ainsi que de l’indice de réfraction de la matière lumineuse) de la longueur (fréquence) du faisceau lumineux. En raison de la dispersion, la lumière blanche se décompose en un spectre lors du passage à travers un prisme en verre. C'est pourquoi, de la même manière, le spectre résultant est appelé dispersion. À la sortie du prisme, nous obtenons une bande de lumière agrandie avec une coloration qui change continuellement (en douceur). Le spectre de dispersion s'appelle également prismatique.
spectres de diffraction et de dispersion
Nous avons examiné les phénomènes de diffraction et de dispersion, ainsi que leurs conséquences - l'obtention de spectres de diffraction et de dispersion. Portez maintenant une attention particulière à leurs différences.
Méthodes d'obtention de spectres:
- Spectre de diffraction: souvent obtenu à l'aide d'un réseau dit de diffraction. Il est constitué de bandes transparentes et opaques (ou réfléchissantes et non réfléchissantes). Ces bandes alternent avec une période dont la valeur dépend de la longueur d'onde. Quand il frappe le réseau, la lumière est divisée en faisceaux, pour lesquels on observe le phénomène de diffraction et la décomposition de la lumière en spectre.
- Spectre de dispersion: contrairement au spectre de diffraction, il est obtenu par pénétration d’une onde lumineuse à travers une substance (prisme). À la suite du passage, les ondes monochromatiques subissent une réfraction et l'angle de réfraction sera différent.
La distribution et la nature des couleurs dans le spectre:
- Spectre de diffraction: du premier au dernier spectre, les couleurs sont régulièrement espacées. Et apparaissent du violet au rouge, à savoir par ordre croissant.
- Spectre de dispersion: comprimé dans la partie rouge du spectre et étiré dans le violet. Les couleurs sont disposées dans l’ordre du rouge au violet, c’est-à-dire dans un ordre décroissant, contrairement à l’augmentation du spectre de diffraction.
Informations finales
Les caractéristiques considérées montrent donc que le diagramme de diffraction dépend de manière significative de la longueur d'onde de la lumière qui contourne l'obstacle. Par conséquent, si la lumière est non monochromatique (par exemple, la lumière blanche que nous considérons), les maxima de diffraction de l'intensité pour différentes longueurs d'onde divergent simplement et forment le spectre de diffraction. Ils ont un avantage significatif sur les spectres dus à la dispersion des rayons traversant le prisme. La disposition mutuelle des couleurs en elles ne dépend pas des propriétés des matériaux dont sont faits les écrans et les fentes de la grille, elle est uniquement déterminée par les longueurs d'onde et la géométrie du dispositif (par exemple, un prisme) et peut être calculée uniquement à partir de considérations géométriques.
