Definitie:Dispersia luminii este fenomenul de descompunere prin refracie a luminii albe n fascicule de lumin colorate diferit. Aceste culori alctuiesc spectrul luminii albe i sunt: rou, oranj, galben, verde, albastru, indigo i violet.

Fiecrei componente monocromatice a luminii i corespunde o lungime de und. Cea mai mare lungime de und o are lumina roie, iar cea mai mic lungime de und o are lumina violet.

culoare Rosu

intervalul de lungimi de und ~ 610 - 780 nm

Intervalul de frecvente ~ 480 - 405 THz

OranjGalben

~ 590 - 650 nm~ 575 - 590 nm

~ 510 - 480 THz~ 530 - 510 THz

VerdeAlbastru Indigo violet

~ 510 - 560 nm~ 485 - 500 nm ~ 452 - 470 nm ~ 380 - 424 nm

~ 600 - 530 THz~ 620 - 600 THz ~ 680 - 620 THz ~ 790 - 680 THz

Explicarea fenomenului:Dispersia luminii a fost pus n eviden experimental i studiat tiinific de ctre Newton. ntr-un experiment efectuat n anul 1672, Newton a observat descompunerea luminii n componentele monocromatice, folosind o prism optic: pe ecranul de observaie aprea o succesiune continu de culori de la rou la violet. Prisma optic este un mediu omogen i transparent, mrginit de dou fee plane i neparalele. La trecerea prin prism, lumina se descompune n fascicule colorate care trec prin prism cu viteze diferite, de aceea ies din prism sub unghiuri diferite.

Mediul influeneaz propagrea luminii datorit interaciunii acesteia cu atomii i moleculele mediului. Sub influena cmpului electric al luminii, particulele electrizate din atomi i molecule efectueaz oscilaii forate cu aceeai frecven ca a luminii. n urma compunerii oscilailor forate cu unda iniial se obine o modificare a vitezei de propagare. Diferena de vitez va fi cu att mai mare cu ct vor fi mai puternice oscilaiile forate ale particulelor mediului.

Dispersia mediului este mrimea care arat ct de repede se modific indicele de refracie n cu lungimea de und. Fenomenul de dispersie normala apare la mediile transparente cum sunt sticla sau cuarul, indicele de refracie crete rapid cu scderea lungimii de und n regiunea lungimilor de und mici.

Exist i cazuri cnd, in unele materiale (cianin sau fuxin) se produce dispersia anomal la care indicele de refracie scade odat cu scderea lungimii de und.

Vidul este un mediu nedispersiv (toate undele se propag n vid cu aceeai vitez indiferent de lungimea de und); celelalte medii sunt dispersive.

Unghiul sub care fasciculele colorate parasesc prisma, variaza in raport cu indicele de refractie.

Unghiul sub care fasciculele colorate parasesc prisma, variaza in functie de unghiul de incidenta.

Latimea fasciculelor colorate la iesirea din prisma, depinde de latimea fasciculului incident.

Legea refraciei:

n punctul I: sin I = n*sin r n punctul I: n*sin r = sin I unghiul de deviaie: =i + i- A unghiul refringent: A= r + r

Din figur se observ c

Condiia de emergen reprezint condiia ca o raz ce intr n prism (prin fata AB) s poat iesi (prin faa AC). Pentru aceasta trebuie s nu se produc reflexie total pe fataAC, adic: , l este unghiul limita al reflexiei totale. si, deci: Dar: A=r+r , rezulta

Tinand cont de legea refractiei I: sin i=n*sin r , obtinem: Unghiul maxim de incidenta este: , rezulta:

. DarConditia de emergenta:

, rezulta A2l

Deviatia minim: unghiul de deviaie capt o valoare minim n cazul mersului simetric al razelor prin prism, adic i=i i r = r. Unghiul de deviatie minima este: Inlocuind i din formula unghiului de deviaie minim n legea refraciei obtinem:Cu acest relaie se poate determina indicele de refracie n al materialului din care este confecionat prisma, msurnd unghiul de deviaie minim.

Experimental, dispersia se observ cu ajutorul prismei optice. Putem observa ca dupa aprinderea becului lumina alba, prin fenomenul de refractie se descompune in fascicule de lumina colorate.

Dac lng prisma optic aezm o a doua prism, toate culorile se contopesc i se obine din nou lumina alb (fenomenul de sintez a luminii, inversul dispersiei).

Dispersia luminii n aerul atmosferic

CurcubeulCurcubeul este un fenomen optic care ia nastere din cauza dispersiei si reflexiei luminii solare in picaturile de ploaie din atmosfera.

Apusurile de soareFenomenele ce produc culoarea rosie a soarelui sunt: - mprastierea Rayleigh ( n proportia cea mai mare); - reflexia (mprastierea) razelor de lumina pe particulele de praf si nori; - dispersia luminii. Dimensiunea si concentratia particulelor de aer atmosferic din calea luminii solare determina tipul de apus observat. Cnd lumina soarelui ntmpina foarte putine particule de aer atmosferic, majoritatea razelor ajung la ochiul uman cu aproape aceeasi intensitate. Reducerea fenomenului de dispersie produce apusuri albe sau galbene comune zonelor muntoase, unde aerul atmosferic este rarefiat.