Интерференция волн. Дифракция волн. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия волн, типы спектров, спектральный анализ, страница 15

Представим себе, что в вакууме на очень большом от нас расстоянии мощный источник света периодически открывается и закрывается непрозрачной ширмой. Если все световые волны независимо от частоты колебаний распространяются в вакууме с одинаковой скоростью, то мы должны увидеть, что свет, излучаемый далеким источником, мигает, но его цветность не изменяется.

Если же световые волны разной частоты колебаний в вакууме распространяются с различными скоростями, следует ожидать изменения цветности. Действительно, пусть, например, самая малая скорость у красного света и самая большая — у фиолетового. Тогда, после того как ширма откроет источник света, к нам раньше всего придут волны фиолетового цвета, и мы увидим сначала источник фиолетовым, а затем его окраска, постепенно меняясь, станет нормальной(по мере того как наших глаз будет достигать свет всех прочих цветов).

После того как ширма закроет источник света, к нам раньше всех перестанут приходить волны, воспринимаемые как фиолетовый свет, и позже всех — волны, воспринимаемые как красный свет. Поэтому цвет источника сначала будет нормальным, а затем, постепенно изменяясь, будет становиться оранжево-красным и, наконец, красным.

При небольшой разности в скоростях распространения волн описанный эффект будет заметен только при очень больших расстояниях. На самом деле, разность во времени прибытия пешехода и мотоциклиста тем больше, чем большее расстояние им надо пройти.

В лабораторных условиях осуществить описанный выше опыт нельзя, так как все земные расстояния для него малы. Однако можно воспользоваться астрономическими наблюдениями за двойными звездами. Двойная звезда — это две звезды, вращающиеся вокруг их общего центра масс. Каждая из  них периодически заслоняет от наблюдателя свет другой звезды. Однако при наблюдении в телескопе дополнительной окраски изображения этих звезд не получают. Если бы скорость снега с вакууме зависела от частоты, то после выхода звезды из затмения должна была бы изменяться окраска ее изображения.

Следовательно, в вакууме фазовая скорость световых волн
не зависит от частоты колебаний.

5 Призменные спектральные приборы.

Явление дисперсии света лежит в основе устройства призменных спектральных приборов: спектроскопов и спектрографов.

Схема призменного спектроскопа показана на рисунке 3. Он состоит из коллиматорной трубы Т, треугольной призмы и зрительной трубы Т2

Исследуемый свет, пройдя через щель О и линзу Л1 коллиматорной трубы, падает на призму параллельным пучком. Призма производит спектральное разложение света. Линза Л2 зрительной трубы дает изображение спектра, которое рассматривается через линзу Л3 как через лупу.

6 Спектр света, испускаемого накаленным телом.

Поставим перед щелью спектроскопа электрическую лампу накаливания Л и будем с помощью спектроскопа изучать излучаемый ею свет. При незначительном токе нить лампы имеет красный цвет. В этот момент спектр излучаемого ею света представляет собой полоску красного цвета. Постепенно увеличивая силу тока, протекающего через нить лампы, мы заметим, что в спектре ее света появятся сначала оранжевая, затем желтая, голубая, синяя и, наконец, фиолетовая части.

При фотографировании спектра с помощью специальных фотоаппаратов на специальных фотопленках было  обнаружено, что перед областью красного света и за областью фиолетового света имеются невидимые области спектра, получившие соответственно названия инфракрасной и ультрафиолетовой областей (рис. 4),.

Изучение этих не воспринимаемых глазом областей спектра показало, что ультрафиолетовой области соответствуют длины волн в диапазоне от 1 до 380 нм, а инфракрасной области — длины волн в диапазоне от 760 им до 1 мм.

Учтя, что видимая часть спектра лежит в пределах от380 до 760 нм, мы приходим к выводу, что для света, излучаемого сильно нагретым телом, длины волн лежат в интервале от 1 нм до 1 мм. Существенно, что в этом интервале нет незанятых промежутков, т. е. спектр этого излучения является сплошным.