光の散乱・分散 ■わかりやすい高校物理の部屋

2019-01-14 作者:   |   浏览(200)

「はだか電球」といわれてたやつです, 「分散」に似た言葉に「分光」という言葉があります。

触るとヤケドするくらい熱いです, ハワイでの夕方は日本ではお昼に当たりますが、ハワイで夕日を見ている人には赤の光が多く届き、日本の人には青の光が多く届きます,それに対して、様々な波長の光を含んだ光を 白色光 といいます, <波長が長い> 赤 → 橙 → 黄 → 緑 → 青 → 藍 → 紫 <波長が短い> 一般的な物質中では波長が短いほど光速が遅い 真空中での光速はが決まっていますが、物質に侵入した光は波長によって光速の値が違ってきます, 光速が遅いということは絶対屈折率が大きいということであり、波長によって速さが違うということは波長によって絶対屈折率が違う、ということになるのですが、の項で紹介した表ではその数値を確定的に列挙していますが、これは厳密には、波長が 589.3 nm の光が各媒質の中を進むときの値のことです,人工的な雰囲気の灯りです,これは太陽光が太陽のまわりの元素や地球の大気の酸素などによって特定の波長の光が吸収されてしまうためで、 吸収スペクトル といいます,その理由は難しくて説明できません,このことを光の分散という。

これが光の分散です,これは原子から発せられるものなので 原子スペクトル ともいいます,太陽光のスペクトルは連続スペクトルであり、吸収スペクトルでもあります, や太陽光によって得られるスペクトルで、主に高温の固体から出されます,これを 光の散乱 といいます,中くらいの波長の光( 青波 )はいろいろな方向に反射します。

色の種類はきっちり7つに分けられるわけではありませんが、以下の順番は一応覚えておいた方がいいです,この吸収スペクトルを調べることによって太陽のまわりにどのような元素があるのかがわかります,ガラスなどを構成する原子では、赤色波より紫色波の方がガラス構成原子の固有振動数に近く、波を吸収してから再放出するまでに時間が掛かる、というような話です, の式 \(\large{\frac{\sin i}{\sin r}}\) = \(\large{\frac{v_1}{v_2}}\) において、赤色波、青色波、紫色波によって v2 の値が異なり v2 の値が、媒質2固有の値というよりも、媒質2と各種波固有の値、ということです, , 一方、水素やナトリウムから出る光のスペクトルは細い線状になっていて 線スペクトル または 輝線スペクトル といいます,白熱電球の光 最近は白熱電球が売られなくなってきたので、若い方はこれを知らないかもしれません。

大学に行って学んでください,詳しくは「レイリー散乱」で検索してみてください, 光の進路に障害物があると、波長の短い光( 紫波 )は反射しますが波長の長い光( 赤波 )は通り抜けてしまいます,可視光線が物質に侵入すると、一般に、波長が短い(振動数が大きい)光の方が光速が遅くなります, 朝夕の空が赤く見え、昼間の空が青く見えるのはこのような原理です。

, また太陽光のスペクトルにはところどころに暗線(吸収線ともいう)が入っていて、 フラウンホーファー線 といいます 18世紀のドイツの物理学者ヨゼフ・フォン・フラウンホーファーが発見しました,正確なことはわかりませんが、「分光」は動詞的に使って「分散」は名詞的に使うような気がします,人間の目に白く映るからです 逆にいいますと、様々な波長を含んでいないと人間は「白」と感じません, 左図は『』項で示した図です。

これを 光の分散 といいます, 高校物理では「分散」という言葉だけを使います。

自然な雰囲気の灯りです, 初期の頃のLED照明は線スペクトルでしたが、最近のは連続スペクトルです。

このことをホイヘンスの原理を使って説明してみます。

その項では異なる媒質をまたぐときに屈折が起こることを説明しましたが、