Qu'est-ce qui distingue le spectre de diffraction de la dispersion

La plupart des informations factuelles sur les phénomènes et la nature qui nous entoure sont obtenues par l'homme au moyen de la perception au moyen des organes de la perception visuelle, créés par la lumière. Les phénomènes de lumière étudiés en physique sont abordés dans la section Optique.

De par sa nature, la lumière est un phénomène électromagnétique, ce qui suggère la manifestation simultanée de propriétés ondulatoires (interférence, diffraction, dispersion) et quantiques (effet photoélectrique, luminescence).

Considérons deux propriétés d’onde importantes de la lumière: la diffraction et la dispersion.

Diffraction de la lumière

Le concept de faisceau lumineux est largement utilisé en optique géométrique. Un tel phénomène est considéré comme un faisceau de lumière étroit, qui se propage en ligne droite. Une telle diffusion de la lumière dans un environnement homogène nous semble si ordinaire, ce qui est accepté comme une évidence. Une confirmation suffisamment convaincante de cette loi peut être la formation d’une ombre qui apparaît derrière un obstacle opaque qui fait obstacle à la lumière. Et la lumière à son tour est émise par une source ponctuelle.

Les phénomènes qui se produisent lorsque la lumière se propage dans un milieu présentant des inhomogénéités prononcées sont la diffraction de la lumière.

Diffraction de la lumière

Ainsi, la diffraction fait référence à un ensemble de phénomènes provoqués par la flexion des rayons lumineux autour d'obstacles (au sens large: tout écart par rapport aux lois de l'optique géométrique lors de la propagation d'une onde et frappé dans les zones d'ombre géométrique).

La diffraction est clairement visible lorsque les paramètres d'inhomogénéité (fentes de réseau) correspondent à la longue longueur d'onde. Si les dimensions sont trop grandes, on ne l'observe qu'à des distances considérables de l'inhomogénéité.

En arrondissant les inhomogénéités, le faisceau de lumière se développe en un spectre. Le spectre de décomposition obtenu par ce phénomène s'appelle le spectre de diffraction. Le spectre de diffraction est également appelé réseau.

Dispersion légère

Différents indices de réfraction absolus du milieu correspondent à différentes vitesses de propagation des ondes. D'après les recherches de Newton, il s'ensuit que l'indice de réfraction absolu augmente avec l'augmentation de la fréquence de la lumière. Au fil du temps, les scientifiques ont établi le fait que, lorsque l'on considère la lumière comme une onde, chaque couleur doit être réglée pour correspondre à la longueur d'onde. Il est important que ces longueurs d'onde changent continuellement, en fonction des différentes nuances de chaque couleur.

Si un mince rayon de soleil est dirigé vers un prisme en verre, il est ensuite possible d'observer après réfraction la décomposition de la lumière blanche (lumière blanche - ensemble d'ondes électromagnétiques de longueur d'onde différente) en un spectre multicolore: sept couleurs primaires - rouge, orange, jaune, vert, bleu, couleurs bleu et violet. Toutes ces couleurs se transforment en douceur les unes dans les autres. Dans une moindre mesure, les rayons rouges s'écartent de la direction initiale et, dans une plus grande mesure, des rayons violets.

Dispersion légère

Cela peut expliquer l'apparition d'objets de couleurs de différentes couleurs, car la lumière blanche est une collection de différentes couleurs. Par exemple, la couleur des feuilles des plantes, en particulier la couleur verte, en raison du fait que la surface des feuilles absorbe toutes les couleurs sauf le vert. C'est ce qu'on voit.

La dispersion est donc un phénomène qui caractérise la dépendance de la réfraction d’une substance à la longueur d’onde. Si nous parlons d’ondes lumineuses, la dispersion de dispersion est appelée phénomène de dépendance de la vitesse de la lumière (ainsi que de l’indice de réfraction de la matière lumineuse) de la longueur (fréquence) du faisceau lumineux. En raison de la dispersion, la lumière blanche se décompose en un spectre lorsqu'elle traverse un prisme en verre. C'est pourquoi, de la même manière, le spectre résultant est appelé dispersion. À la sortie du prisme, nous obtenons une bande de lumière agrandie avec une coloration qui change continuellement (en douceur). Le spectre de dispersion s'appelle également prismatique.

Spectres de diffraction et de dispersion

Nous avons examiné les phénomènes de diffraction et de dispersion, ainsi que leurs conséquences - l'obtention de spectres de diffraction et de dispersion. Portez maintenant une attention particulière à leurs différences.

Méthodes d'obtention de spectres:

  • Spectre de diffraction: souvent obtenu à l'aide d'un réseau dit de diffraction. Il est constitué de bandes transparentes et opaques (ou réfléchissantes et non réfléchissantes). Ces bandes alternent avec une période dont la valeur dépend de la longueur d'onde. Quand il frappe le réseau, la lumière est divisée en faisceaux, pour lesquels on observe le phénomène de diffraction et la décomposition de la lumière en spectre.
  • Spectre de dispersion: contrairement au spectre de diffraction, il est obtenu par pénétration d'une onde lumineuse dans une substance (prisme). À la suite du passage, les ondes monochromatiques subissent une réfraction et l'angle de réfraction sera différent.

La distribution et la nature des couleurs dans les spectres:

  • Spectre de diffraction: du premier au dernier dans le spectre des couleurs sont également espacées. Et apparaissent du violet au rouge, à savoir par ordre croissant.
  • Spectre de dispersion: comprimé dans la partie rouge du spectre et étiré dans le violet. Les couleurs sont disposées dans l’ordre du rouge au violet, c’est-à-dire dans un ordre décroissant, contrairement à l’augmentation du spectre de diffraction.

Information finale

Ainsi, les caractéristiques considérées montrent que le motif de diffraction dépend de manière significative de la longueur d'onde de la lumière qui contourne l'obstacle. Par conséquent, si la lumière est non monochromatique (par exemple, la lumière blanche que nous considérons), les maxima de diffraction de l'intensité pour différentes longueurs d'onde divergent simplement et forment le spectre de diffraction. Ils ont un avantage significatif sur les spectres dus à la dispersion des rayons traversant le prisme. La disposition mutuelle des couleurs en elles ne dépend pas des propriétés des matériaux dont sont faits les écrans et les fentes du réseau, mais est uniquement déterminée par les longueurs d’onde et la géométrie du dispositif (par exemple, un prisme) et ne peut être calculée que sur la base de considérations géométriques.

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