Disperzija

disperzija ( raspršenje, rasap ) pojava da brzina svjetlosti u nekom prozirnom sredstvu ovisi o valnoj duljini ( fv ⋅= λ )

( valna duljina određuje boju svjetlosti; frekvencija je određena izvorom svjetlosti )

Indeks loma u nekom sredstvu to je veći što je valna duljina svjetlosti manja : nf

cλ

= ⇒ λ1

∝n ⇒ ljc nn <

n=βα

sinsin

predstavlja značajnu razliku između valova i snopa čestica PRIMJERI :

1. Spektar Sunčeve svjetlosti na optičkoj prizmi To uzrokuje da pri lomu svjetlosti na granici optičkih medija nastaje rasap svjetlosti po valnim

duljinama - raspršenje svjetlosti na optičkoj prizmi. Kada polikromatska ( bijela ) svjetlost upada na prizmu dolazi do rasapa ili disperzije, jer kut loma zraka ovisi o njihovoj valnoj duljini. Kut je to manji što je veći indeks loma. Na izlazu iz prizme dobijemo spektar boja.

2. Duga

4

1λ

∝I

Duga nastaje zbog raspršenja Sunčeve svjetlosti na vodenim kapljicama u atmosferi. Kada zraka bijele svjetlosti padne na kapljicu vode najprije se lomi, zatim nastaje totalna refleksija na stražnjoj strani kapljice i, konačno, pri izlasku se zraka opet lomi, uz disperziju. Pritome je kut između pravca upadne zrake i pravca reflektirane zrake ljubičaste boje (najkraća valna duljina) 400, a kut između pravca upadne zrake i pravca reflektirane zrake crvene boje 420. Opažač vidi dugu samo ako je leđima okrenut Suncu. One kapljice koje daju zraku crvene svjetlosti udaljenije su od opažača, dok su zrake ljubičaste boje bliže opažaču. DODATAK 3. Boje neba

a) plavo nebo Kada je valna duljina svjetlosti puno veća od dimenzije tijela na koja nailazi, dolazi do raspršenja valova :

svjetlostiλ >> , red veličine molekula u zraku ..... znamo da je m910− nmsvjetlosti )800400( −≈λ Raspršenje se tumači Rayleigh-evim zakonom ( čitaj : Rejli )

Intenzitet raspršene svjetlosti obrnuto je proporcionalan četvrtoj potenciji valne duljine : Dakle, što je valna duljina manja, raspršenje je veće. ( crvenoplavo λλ < ) ⇒ crvenoplavo II >Plava svjetlost ima najkraću valnu duljinu ( udio ljubičaste je neznatan ) i najviše se raspršuje, otprilike 10 puta više nego crvena. b) crveno nebo Kod izlaza i zalaza Sunca svjetlost upada koso na atmosferski omotač Zemlje ( prelazi puno duži put do površine Zemlje, kroz atmosferu → plava svjetlost se već prije raspršila )

crveni oblaci – oblaci izgledaju crveno kada u svjetlosti koja pada na oblake nisu zastupljene sve boje jednako c) sivi oblaci Raspršenje valova na tijelima koja su veća od valne duljine valova NE ovisi o valnoj duljini. Ne vrijedi Rayleigh-ov zakon.

<svjetlostiλ dimenzije kapljica vode ( ili kristalića leda ) Sve se boje raspršuju podjednako prolazeći kroz oblake. d) crni Svemir ( npr. gledano iz svemirskog broda )

- jer nema čestica na kojima bi se svjetlost raspršila - nebo je crno i na nebeskim tijelima koja nemaju atmosferu