ДИСПЕРСІЯ СВІТЛА
Основний досвід Ньютона був геніально простим. Ньютон здогадався направити на призму світловий пучок малого поперечного перерізу. Пучок сонячного світла проходив у затемнену кімнату через маленький отвір у віконниці. Падаючи на скляну призму, він заломлювався і давав на протилежній стіні подовжене зображення з райдужним чергуванням квітів. Стилізоване зображення досвіду Ньютона показано малюнку. Наслідуючи багатовікову традицію, згідно з якою веселка вважалася що складається з семи основних кольорів. Ньютон теж виділив сім кольорів: фіолетовий, синій, блакитний, зелений, жовтий, помаранчевий та червоний. Саму райдужну смужку Ньютон назвав спектром.
Закривши отвір червоним склом. Ньютон спостерігав на стіні тільки червону пляму, закривши синім склом, спостерігав синю пляму і т. д. Звідси випливало, що не призма забарвлює біле світло, як передбачалося раніше. Призма не змінює світло, лише розкладає його на складові.
На малюнку: Схема розкладання білого світла за допомогою призми. Різним кольорам відповідають хвилі різної довжини. Жодної певної довжини хвилі білого світу не відповідає.
Схема розкладання білого світла за допомогою призми.Різним кольорам відповідають хвилі різної довжини. Жодної певної довжини хвилі білому світлу не відповідає.
Біле світло має складну структуру. З нього можна виділити пучки різних кольорів, і лише спільна їхня дія викликає в нас враження білого кольору. Справді, якщо за допомогою другої призми, поверненої на 180° щодо першої, зібрати всі пучки спектру, то знову вийде біле світло. Виділивши ж якусь частину спектра, наприклад зелену, і змусивши світло пройти ще через одну призму, ми вже не отримаємо подальшої зміни забарвлення.
На малюнку: Розкладання та синтез білого світла за допомогою призм.
Інший важливий висновок, до якого прийшов Ньютон, був сформульований ним у трактаті по «Оптиці» таким чином: «Світлові пучки, що відрізняються за кольором, відрізняються за рівнем заломлюваності» (для них скло має різні показники заломлення). Найбільш сильно заломлюються фіолетові промені, найменше – червоні. Залежність показника заломлення світла від кольору Ньютон назвав дисперсією.
Показник заломлення залежить від швидкості світла у речовині. Абсолютний показник заломлення
Промінь червоного кольору заломлюється менше через те, що червоне світло має в речовині найбільшу швидкість, а промінь фіолетового кольору більший, оскільки швидкість фіолетового світла найменша. Саме тому призма розкладає світло. У порожнечі швидкості світла різного кольору однакові. Якщо було б не так, то, наприклад, супутник Юпітера Іо, який спостерігав Ремер, здавався б червоним у момент його виходу з тіні. Але цього немає.
Згодом було з'ясовано залежність кольору від фізичних характеристик світлової хвилі: частоти коливань чи довжини хвилі. Тому можна дати більш глибоке визначеннядисперсії, ніж те, до якого прийшов Ньютон. Дисперсією називається залежність показника заломлення світла від частоти коливань (або довжини хвилі).
Знаючи, що біле світло має складну структуру, можна пояснити дивовижне різноманіття фарб у природі. Якщо предмет, наприклад аркуш паперу, відбиває всі падаючі нею промені різних кольорів, він здаватиметься білим. Покриваючи папір шаром червоної фарби, ми не створюємо світла нового кольору, але затримуємо на аркуші деяку частину наявного. Відбиватимуться тепер тільки червоні промені, решта ж поглинеться шаром фарби. Трава і листя дерев здаються нам зеленими тому, що з усіх сонячних променів, що на них падають, вони відображають лише зелені, поглинаючи інші. Якщо подивитися на траву через червоне скло, що пропускає лише червоні промені, то вона здаватиметься майже чорною.
Явлення дисперсії, відкрите Ньютоном, - перший крок до розуміння природи кольору. Глибина розуміння дисперсії прийшла після того, як було з'ясовано залежність кольору від частоти (або довжини) світлової хвилі.