Дисперсия призмы - Интерактивный симулятор дисперсии света

Исследуйте, как белый свет разделяется на цвета радуги через призму. Интерактивное физическое моделирование с законом Снеллиуса и уравнением Коши.

Понимание дисперсии призмы

Дисперсия — это явление, при котором белый свет разделяется на составляющие цвета при прохождении через призму. Это происходит потому, что разные длины волн света распространяются с разными скоростями в материале призмы, вызывая их преломление под разными углами.

Физические законы и формулы

Закон Снеллиуса

n₁sin(θ₁) = n₂sin(θ₂)

Описывает, как свет изгибается при переходе между средами с разными показателями преломления.

Уравнение дисперсии Коши

n(λ) = A + B/λ²

Показатель преломления зависит от длины волны, где A и B — константы, специфичные для материала.

Угол отклонения

δ = i + e - A

Полное отклонение зависит от угла падения (i), угла выхода (e) и угла при вершине призмы (A).

Почему возникает дисперсия

  • Разные длины волн имеют разные показатели преломления
  • Более короткие волны (синий/фиолетовый) преломляются больше, чем более длинные (красный)
  • Показатель преломления обычно уменьшается с увеличением длины волны
  • Эта зависимость от длины волны называется "нормальной дисперсией"

Применение

  • Спектроскопия: Анализ состава света от звёзд и материалов
  • Радуги: Естественная дисперсия в каплях воды
  • Оптические инструменты: Камеры, телескопы и бинокли
  • Призменные бинокли и перископы: Прямое изображение и яркость

Исторический контекст

В 1666 году Исаак Ньютон продемонстрировал, что белый свет солнца состоит из всех цветов видимого спектра. Его эксперименты с призмами произвели революцию в нашем понимании света и цвета, положив основу современной оптики.

Видимый спектр

Красный ~700нм, самая длинная видимая длина волны
Оранжевый ~620нм
Жёлтый ~580нм
Зелёный ~530нм
Голубой ~490нм
Синий ~470нм
Фиолетовый ~400нм, самая короткая видимая длина волны