Комбинированное освещение: описание, разновидности и методы проектирования

ДОМОСТРОЙСантехника и строительство

  • Главная
  • Связаться с нами
  • Четверг, 12 декабря 2019 1:08
  • Автор: Sereg985
  • Прокоментировать
  • Рубрика: Строительство
  • Ссылка на пост
  • https://firmmy.ru/

Система — комбинированное освещение

Система комбинированного освещения состоит из светильников, предназначенных для создания достаточного освещения по всей площади, и из светильников местного освещения, расположенных непосредственно у рабочей поверхности. Применение комбинированного освещения целесообразно в производственных помещениях с точными зрительными работами, а также в тех случаях, когда поверхности расположены вертикально или наклонно. Например, в слесарно-механическом отделении устанавливается дополнительное местное освещение станков; на линии диагностики возможно дополнительное освещение отдельных участков; при проведении электрокарбюраторных работ также может быть предусмотрено дополнительное освещение верстаков. [1]

Система комбинированного освещения принимается в основном для помещений ремонта, регулировки, чистки и пайки аппаратуры и приборов, в прочих случаях следует использовать систему общего ( равномерного или локализованного) освещения. [3]

Система комбинированного освещения заключается в сочетании рассеянного и направленного света. [4]

Система комбинированного освещения обычно характеризуется повышенными первоначальными затратами на оборудование по сравнению с системой общего освещения. Это обстоятельство определяется тем, что в системе комбинированного освещения к затратам на общее освещение добавляются дополнительные затраты на установку местного освещения, включающие стоимость шарнирных кронштейнов, предназначенных для крепления светильников к рабочим местам, а также затраты на устройство электрической части установки местного освещения на пониженном напряжении. [5]

Система комбинированного освещения применяется, как правило, в помещениях, где выполняются тонкие и точные зрительные работы, характеризуемые разрядами I-IV, Va и V6 СНиП гл. [6]

Система комбинированного освещения применяется, как правило, в помещениях, где выполняются тонкие и точные зрительные работы, при необходимости иметь на рабочих местах строго определенное или переменное направление светового потока для улучшения видимости рельефных объектов различения. [7]

Для системы комбинированного освещения при определении норм освещенности учитываются также указания о минимальных и максимальных уровнях освещенности от светильников общего освещения в зависимости от вида источников света. [8]

Для системы комбинированного освещения освещенность определяется как сумма от общего и местного освещения. [9]

Для системы комбинированного освещения разница в освещенности для разных источников света не велика ( не более чем в 1 33 раза), но для системы общего освещения для работ большой и средней точности колеблется в значительных пределах — от 1 33 до 5 раз. Дл я работ средней точности, выполняемых преимущественно при одном общем освещении, эта разница составляет 1 5 — 2 раза, и только для грубых работ разрядов УПЬв и 1Хв она достигает 10 раз. [10]

Преимущества системы комбинированного освещения следующие: ограниченность теней и бликов на рабочих поверхностях; уменьшение установленной мощности; возможность создания высокой освещенности на вертикальных и наклонных поверхностях; возможность экономии электроэнергии за счет выключения светильников местного освещения при прекращении работы на отдельных рабочих местах. [11]

При системе комбинированного освещения к общему освещению добавляется местное. Светильник местного освещения располагается непосредственно у рабочего места и освещает только лишь рабочую поверхность. Общее освещение в этой системе используется для выравнивания распределения яркости в поле зрения и создания необходимой освещенности по проходам помещения. При системе комбинированного освещения установленная мощность значительно меньше мощности одного общего освещения, особенно при высоких значениях нормированной освещенности, поэтому расход энергии при системе комбинированного освещения ниже, чем при общем. [12]

В системе комбинированного освещения освещенность более 500 лк — при люминесцентных лампах и более 300 лк — при лампах накаливания является необязательной. [13]

При системе комбинированного освещения общее освещение во всех кабинетах может быть достаточно стандартным. Наиболее целесообразным со светотехнической и гигиенической точек зрения, а также с учетом небольшой высоты этих помещений является применение потолочных светильников с люминесцентными лампами. [14]

При системе комбинированного освещения требуемая вертикальная освещенность может быть создана ОП местного освещения. [15]

Освещение — получить на Академике актуальный промокод на скидку Беру или выгодно освещение купить с дисконтом на распродаже в Беру

комбинированное освещение — Освещение, при котором к общему освещению добавляется местное. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003 г.] Тематики виды (методы) и технология… … Справочник технического переводчика

Комбинированное освещение — см. Освещение … Российская энциклопедия по охране труда

Комбинированное освещение — 5. Комбинированное освещение освещение, при котором к общему освещению добавляется местное. Источник: Санитарные правила: Санитарные правила для морских судов СССР 22. Комбинированное освещение сочетание бокового естественного освещения с верхним … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

комбинированное освещение — освещение, при котором к общему освещению добавляется местное. (Смотри: СНиП 23 05 95. Естественное и искусственное освещение) Источник: Дом: Строительная терминология , М.: Бук пресс, 2006 … Строительный словарь

комбинированное освещение — Система освещения, представляющая собою совокупность общего и местного освещения … Политехнический терминологический толковый словарь

Читайте также:  Нормы освещенности (таблицы): для производственных, административных и вспомогательных помещений

Освещение в фотографии — Освещение бывает направленным, рассеянным и комбинированным. Направленный свет свет, дающий на объекте резко выраженные света, тени и в некоторых случаях блики. Рассеянный свет свет, равномерно и одинаково освещающий все поверхности… … Википедия

Освещение комбинированное — 22. Освещение комбинированное освещение, при котором к общему искусственному освещению добавляется местное. Источник: Пособие к СНиП II 4 79: Пособие по расчету и проектированию естественного, искусственного и совмещенного освещения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Освещение — По теме Освещение должна быть отдельная статья, а не страница разрешения неоднозначностей. После создания основной статьи страницу разрешения неоднозначностей, если в ней будет необходимость, переименуйте в Освещение (значения). Уличное освещение … Википедия

ОСВЕЩЕНИЕ — свет от какого л. источника; создание освещенности поверхностей предметов, обеспечивающей зрительное восприятие этих предметов. Аварийное О. О. объектов различного назначения, не прекращающееся или автоматически вводимое в действие при внезапном… … Российская энциклопедия по охране труда

Комбинированное искусственное освещение помещений — освещение, при котором к общему освещению добавляется местное. Источник: ПОСТАНОВЛЕНИЕ Правительства Москвы от 23.03.1999 N 217 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ МОСКОВСКИХ ГОРОДСКИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ НОРМ ЕСТЕСТВЕННОЕ, ИСКУССТВЕННОЕ И СОВМЕЩЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ МГСН 2.06… … Официальная терминология

Искусственное освещение устраивают в помещениях производственных, бытовых и вспомогательных зданий промышленных предприятий, а также в местах работы на открытых пространствах (территории промышленных предприятий, верхних и нижних складов, станций). Его применяют в тех случаях, когда естественного света в помещении недостаточно, или он отсутствует, или противопоказан по техническим соображениям.

В соответствии со СНиП II-4—79 могут быть две системы искусственного освещения: общее и комбинированное (к общему освещению добавляется местное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабочих поверхностях).

Общее освещение подразделяется на равномерное (при равномерном распределении светового потока без учета расположения оборудования) и локализованное (при распределении светового потока с учетом расположения рабочих мест). Применение одного местного освещения внутри зданий не допускается, так как при нем остаются не освещенными проходы, проезды и вспомогательные площади. При комбинированном освещении требуемая минимальная освещенность на рабочей поверхности обеспечивается светильниками местного освещения. Освещенность рабочей поверхности (лк), создаваемая светильниками общего комбинированного освещения, должна составлять 10 % нормируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяются для местного освещения, при этом наибольшее и наименьшее значения освещенности принимаются в зависимости от ламп:

наибольшая наименьшая
газоразрядные. 500 150
накаливания. 100 50

В помещениях с естественным светом и без естественного света освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного принимается в зависимости от разряда зрительной работы согласно СНиП П-4—79. Для общего освещения в системе комбинированного следует предусматривать, как правило, газоразрядные лампы независимо от типа источника света местного освещения.

Минимальная освещенность устанавливается по точности работ — размеру объекта, фону, контрасту, направленности зрения, длительности наблюдения, наличию опасности и по расстоянию объекта от глаз работающего согласно СНиП П-4—79 и по ВСН (Ведомственные строительные нормы), утвержденным Минлеспромом СССР 1 .XII 1978 г.

По характеру зрительной работы (наименьший объект различения в миллиметрах) определяется разряд зрительной работы, а по контрастности объекта различения с фоном и характеристике фона — подразряд зрительной работы.

В СНиП П-4—79 нормированы 8 разрядов работы: I — наивысшей точности (объект различения менее 0,15 мм); II —очень высокой точности (объект различения от 0,15 до 0,3 мм); III — высокой точности (объект различения от 0,3 до 0,5 мм); IV — средней точности (объект различения от 0,5 до 1 мм); V — малой точности (объект различения от 1 до 5 мм); VI — грубая (очень малой точности) (объект различения более 5 мм); VII — работы со светящимися материалами и изделиями (в горячих цехах) (объект различения более 0.5 мм); VIII —общее наблюдение заходом производственного процесса: постоянное, периодическое при постоянном пребывании людей в помещении, периодическом пребывании людей в помещении.

По разряду и подразряду зрительной работы устанавливается нормированная освещенность с последующей ее корректировкой, указанной ниже. Нормы, приведенные в СНиП П-4—79 (табл. 1), необходимо повышать на одну ступень шкалы освещенности в следующих случаях: а) при работах I—IV разрядов, если напряженная зрительная работа выполняется в течение всего рабочего дня (например, визуальный контроль изделий); б) при повышенной опасности травматизма, если освещенность от системы общего освещения 150 лк и менее (например, работа на дисковых пилах, гильотинных ножницах и т. п.);
в) при работе или производственном обучении подростков, если освещенность от системы общего освещения 300 лк и менее;
г) при отсутствии в помещении естественного света и постоянном пребывании работающих, если освещенность от системы общего освещения 100 лк и менее. При наличии одновременно нескольких признаков освещенность следует повышать не более чем на одну ступень.

В помещениях, где выполняются работы V и VI разрядов, при кратковременном пребывании людей или при наличии оборудования, не требующего постоянного обслуживания, нормы освещенности следует снижать на одну ступень.

Читайте также:  Единица измерения освещенности: формула и от чего она зависит, перечень единиц

В помещениях, где выполняются работы I—IV разрядов, следует применять, как правило, систему комбинированного освещения. Предусматривать систему общего освещения допускается при технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения.

При проектировании общего освещения (независимо от системы освещения) на основании технико-экономических расчетов с учетом экономии электроэнергии следует принимать минимальную неравномерность освещенности в зоне размещения рабочих мест, при этом отношение максимальной освещенности к минимальной не должно превышать для работ I—III разрядов при люминесцентных лампах 1,5, при других источниках света 2; для работ IV—VII разрядов соответственно 1,8 и 3.

При выполнении в помещениях работ I—V разрядов освещенность проходов и участков, где работы не производятся, должна составлять не менее 25 % освещенности, создаваемой светильниками общего освещения на рабочих местах, но не менее 75 лк при газоразрядных лампах и не менее 30 лк при лампах накаливания. В цехах с полностью автоматизированным технологическим процессом следует предусматривать освещение для наблюдения за работой оборудования, а также дополнительно включаемые светильники общего и местного освещения для обеспечения необходимой освещенности при ремонтно-наладочных работах.

Что такое общее освещение: рассмотрим подробно

Освещение в квартире, доме, производственном или офисном помещении разделяется на множество видов. Каждый из этих видов имеет собственное предназначение и цели.

Правильный выбор типа освещения позволяет доиться не только создания комфортных условий, но и выполняет немало сугубо функциональных задач. Поэтому в этой статье мы постараемся разобраться со всеми видами освещения и определиться какие из них в каких случаях применяются.

  • Естественное освещение
  • Искусственное освещение
    • Общее освещение
    • Зональное и местное освещение
    • Декоративное освещение
    • Аварийное освещение
    • Наружное и охранное освещение
    • Архитектурное, рекламное и витринное освещение
  • Вывод

Естественное освещение

Начнем нашу статью с наиболее распространенного и востребованного естественного освещения. Это тот вид освещения, который дает нам солнце и который является обязательным для всех жилых и большинства общественных и промышленных зданий.

  • Естественное освещение в свою очередь подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное. Комбинированным называется освещение имеющее сочетание бокового и верхнего освещения.
  • Боковое естественное освещение реализуется за счет окон. Для жилых зданий он является одним из наиболее распространенных. Но далеко не каждое окно дает достаточный уровень света для освещения комнаты или всего здания. Поэтому для расчётов был принят такой коэффициент как – КЕО.
  • КЕО — это коэффициент естественного освещения. Согласно СНиП 23 – 05 – 95 значение КЕО нормируется на условной плоскости, наиболее удаленной от оконного проема на расстоянии одного метра. При наличии нескольких оконных проемов КЕО нормируется в центре помещения.
  • При вертикальном естественном освещение нормируется КЕО на расстоянии 1 метр от стен. Для сравнения КЕО для работ средней точности при боковом освещении должен составлять 1,5%, а для комбинированного 4%.

Искусственное освещение

Но понятное дело, что одним естественным освещением не обойтись. Тем более для работ высокой точности. Поэтому в большинстве помещений применяется так называемое совмещенное освещение.

Оно включает в себя естественное и искусственное освещение. Искусственное освещение в свою очередь делится еще на несколько типов.

Общее освещение

Общее освещение это тип освещения который обеспечивает сам по себе достаточный уровень освещенности в помещении. При этом для создания более комфортного освещения в отдельных частях помещения могут применяться другие виды освещения.

  • Общее освещение так же может быть верхним, боковым и комбинированным. В большинстве случаев применяется именно верхнее освещение из-за чего часто можно услышать ложное определение, что общее освещение — это светильники расположенные под потолком помещения.
  • Большинство приводимых норм для освещения помещений приводятся именно для общего освещения. Это не касается только освещения рабочих поверхностей, а также эвакуационного или аварийного освещения. Но об этом мы поговорим чуть позже.

Обратите внимание! Для помещений, в которых более половины работающих старше 40 лет, согласно СНиП 23 – 05 – 95 нормативы общего освещения должны быть увеличены.

  • При расчете общего освещения учитывается такой показатель как отражение стен и потолков. Принимается процент отражения по табл. 2 СНиП 23 – 05 – 95.

  • Вообще отражением поверхностей достаточно часто пользуются для создания более рассеянного общего освещения. Так в последнее время часто используется общее освещение, отраженное от глянцевого потолка. Благодаря этому получается общее равномерное освещение.
  • Для создания общего освещения в большинстве случаев используют светильники дающие рассеянный свет. Достигается это за счет рассеиваетелей установленные в светильниках. В большинстве случаев в качестве таковых используется стекло, пластик или ткань.

Зональное и местное освещение

Для создания более комфортных условий в отдельных частях помещения создают так называемое зональное и местное освещение. Отличием между ними является площадь на которой обеспечивается необходимый уровень освещенности.

  • Зональное освещение обеспечивает более высокий уровень освещенности в определенной части помещения. Это может быть обеденная зона на кухне (см. Как подобрать для кухни освещение), рабочее место или зона отдыха.
  • Цель данного вида освещения обеспечивать не только более высокую степень освещенности, но и визуально выделять определенную часть помещения. Данная особенность часто используется в дизайнерских решениях.
  • Для зонального освещения используются как светильники рассеянного, так и направленного действия. Все зависит от особенностей помещения и поставленных целей.
Читайте также:  Скорость света в вакууме: приблизительное значение и где она используется

  • Местное освещение призвано обеспечивать должный уровень освещенности в одном определенном месте. Это может быть рабочая зона станка, место для чтения или освещение клавиатуры компьютера.
  • Реализуется этот тип освещения в большинстве случаев за счет светильников направленного действия. Причем достаточно часто применяются светильники с возможностью изменять направление освещения.

Декоративное освещение

Еще одним типом освещения, которое появилось относительно недавно является декоративное. Его основная цель создания должного комфорта и внешней привлекательности помещения.

  • Так как основная цель декоративного освещения создание привлекательного внешнего вида, то особых требований к нему не предъявляется. В этом случае не важен не уровень не интенсивность освещения.
  • В то же время нельзя забывать о таких параметрах как пульсация, перепад между максимально освещенными и затемненными участками. Все это может негативно отражается на здоровье человека. Поэтому пренебрегать этими нормативами только из-за привлекательного внешнего вида не стоит.
  • Создать декоративное освещение своими руками вполне возможно из светильников любой конструкции. Ведь здесь важен не столько технический аспект светильника, сколько дизайнерские навыки создателя. Поэтому говорить о типе светильников для этого освещения бессмысленно.

Аварийное освещение

Но как мы говорили выше в освещение вкладывают не только эстетические, но и функциональные требования. Одним из таковых является аварийное освещение. Которое в свою очередь делится на освещение безопасности и эвакуационное.

  • Освещение безопасности необходимо на производствах, которые не могут быть остановлены из-за потери общего освещения. Это те производства, остановка которых может вызвать пожары, взрывы, либо привести к нарушениям в работе систем водоподготовки, электроснабжения и других крайне необходимых систем.
  • Освещение безопасности должно обеспечивать освещенность не менее 5% от общего освещения. При этом согласно п.7.63 СНиП 23 – 05 – 95 для помещений это значение должно быть не менее 10лк для ламп накаливания и 30лк для люминесцентных ламп.
  • При этом светильники аварийного освещения обязательно должны давать рассеянный свет как на видео. Ведь они по сути являются системой общего освещения в аварийный промежуток времени.
  • Бесперебойность работы эвакуационного и освещения безопасности обеспечивается за счет подключения данного вида освещения к независимым источникам питания, автономным генераторным установкам либо за счет подключения к автономным аккумуляторным батареям.

  • Эвакуационное освещение применяется в зданиях, в которых в случае пожара будет эвакуироваться 50 и более человек. Кроме того, оно должно монтироваться в опасных для прохода людей местах, а также в жилых зданиях высотой более 6 этажей.
  • Основная цель такого типа освещения обеспечить освещенность в помещениях не менее 0,5лк. Это достаточно маленькое значение, поэтому светильники могут располагаться на расстоянии не менее 25 метров друг от друга. При этом они обязательно должны быть на поворотах.

Обратите внимание! Для эвакуационного освещения инструкция предусматривает норматив согласно которому между наиболее и наименее освещенными участками перепад должен быть не более 1/40.

  • В связи с этим для эвакуационного освещения должны применяться светильники дающие рассеянный свет. А для снижения вероятности потери ориентации у человека на данные светильники разрешается наносить указатели с указанием ближайшего выхода из помещения.

Наружное и охранное освещение

Освещение общее для улиц, дорог и площадей обеспечивается за счет наружного освещения. К этому типу освещения относятся и системы освещения тоннелей, мостов, подземных переходов и других подобных сооружений.

  • Согласно СНиП 23 – 05 – 95 уровень наружного освещения зависит от интенсивности движения по дорогам, а также населения города. Так основные магистрали с интенсивностью движения более 3 тысяч машин в час должны освещаться с интенсивностью в 20лк, а дороги местного значения с интенсивностью движения менее 500 автомобилей в час должны освещаться всего на уровне 4лк.

Обратите внимание! Все приведенные нормативы касаются средней освещенности данных объектов. Но зато есть норматив, который предписывает, что наиболее затемненные объекты должны иметь освещенность не менее 0,35 от средней.

  • Соответствующие нормативы действуют и для пешеходных объектов. Причем для тоннелей, пешеходных переходов и других подземных сооружений интенсивность наружного освещения зависит еще и от времени дня. Днем освещенность должна быть выше, а в вечернее и ночное время ниже.
  • Для наружного освещения в большинстве случаев применяются светильники рассеянного света. При этом достаточно часто они оснащаются дополнительными рассеивателями, что позволяет увеличить расстояние между светильниками.

  • Существует и так называемое охранное освещение. Оно может быть дежурным или временным. Дежурное освещение включено постоянно, а временное включается от срабатывания охранных систем.
  • Уровень охранного освещения должен обеспечивать освещенность не менее 0,5лк на уровне земли, либо в 50 см над ее уровнем. Это определяется проектом.
  • Светильники охранного освещения могут давать как рассеянный, так и направленный свет. Это зависит от требований проекта. При этом в любом случае запрещается применять источники света, дающие задержку при включении освещения.
Читайте также:  Расчет освещения по площади помещения: примеры как найти по формуле и таблице + 2 калькулятора

Архитектурное, рекламное и витринное освещение

Последними видами рассматриваемого нами освещения являются архитектурное, рекламное и витринное освещение. Данные типы освещения предназначены преимущественно для создания притягательного внешнего вида и поэтому требования к ним во многом зависят от проекта, но и здесь есть определенные ограничения.

  • Начнем с архитектурного освещения. Оно не должно выбиваться из общей композиции освещения города. Поэтому здесь введены нормы максимальной освещенности фасада здания. Так для крупных городов средняя яркость составляет 8 кд/м 2 , а для сельской местности не более 3 кд/м 2 .

Обратите внимание! Если мы рассматриваем объект архитектура которого позволяет любоваться им с расстояния в километр и более, то здесь цена вопроса выше. В этом случае разрешается увеличить нормы яркости, но не более чем на 50%.

  • Кроме того, при освещении фасадов следует учитывать отражение от здания. Для этого принимается специальный коэффициент отражения, который принимается по табл.19 СНиП 23 – 05 – 95.
  • Свет витрин так же не должен слепить человека. Поэтому имеется норматив вертикальной освещенности, который принимается для высоты 1,5 метра от уровня тротуара. Этот норматив так же зависит от категории улиц. Для крупных улиц он оставляет 300лк, а для небольших не более 100лк.
  • Кроме того, при уровне освещенности витрин следует учитывать их наполнение. Так при выставлении светлых товаров уровень освещенности должен быть снижен на 100лк, но не менее 100лк. А при выставлении темных товаров можно его увеличить на 100лк, но не более 300 лк.

  • Что касается рекламного освещения, то здесь так же есть нормы, препятствующие выбиванию рекламы из общей структуры освещения города. Прежде всего следует помнить, что любая реклама должна быть расположена на уровне не мене 3 метров от уровня тротуара.
  • Так же существуют предельные нормативы для уровня яркости рекламных щитов. Они тоже зависят от интенсивности движения на улице. Кроме того, к рекламным щитам предъявляется требования по уровню наиболее и наименее освещенных участков. Это соотношение согласно п. 7.57 СНиП 23 – 05 – 95 не должно превышать 1/

Вывод

Как вы видите видов освещения достаточно много и все они имеют определённые требования. Кроме приведенных нами требований по уровню освещенности, яркости и коэффициенту освещенности существуют еще требования по уровню пульсации, цветопередачи, перепаду освещения, бликам и многим другим параметрам. Поэтому, казалось бы, такая простая задача по выбору освещения может стать поистине проблемной.

Особенно это касается крупных промышленных и торговых объектов. В этом случае без помощи профессионалов вам не обойтись.

Дисперсия света. Цветовой диск Ньютона

Введение

Мы живем в мире разнообразных световых явлений – радуга, полярные сияния, голубое небо. Тем, кто не знаком с причинами их возникновения, эти световые явления кажутся необыкновенными и загадочными.

В повседневной жизни мы встречаемся со многими световыми явлениями, но обычно не задумываемся над ними – насколько они привычны для нас, а вот объяснить их часто затрудняемся. Например, чайная ложка, опущенная в стакан с водой, кажется нам надломленной или сломанной, в зависимости от того, с какой стороны мы смотрим на ложку. Мы видим окружающие нас предметы многоцветными при освещении Солнцем или яркой лампой, но с наступлением сумерек или при ослаблении света цветность предметов блекнет.

Все эти явления связаны с понятием «свет». В обыденной речи «свет» мы используем в самых разных значениях: ученье – свет, а неученье – тьма, свет мой, солнышко, скажи … В физике термин «свет» имеет гораздо более определенное значение. Опытным путем было установлено, что свет нагревает тела, на которое падает. Следовательно, он передает этим телам энергию. Мы также знаем, что одним из видов теплопередачи является излучение, следовательно, Свет – это электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом и вызывающее зрительные ощущения. Свет обладает множественными свойствами, одним таким свойством света является – дисперсия. Мы всегда сталкиваемся с этим явлением в жизни, но не всегда замечаем этого. Но если быть внимательным, то явление дисперсии всегда нас окружает. Одно из таких явлений это обычная радуга. На первый взгляд радуга это что-то простое, на самом деле при возникновении радуги происходят сложные физические процессы. Поэтому мы выбрали тему дисперсия света для того, чтобы глубже понять физические процессы и явления, происходящие в природе. Это очень интересная тема и мы постараемся в своем проекте представить все моменты, происходящие в истории развития науки о свете и показать опыты по демонстрации дисперсии света, а так же свою экспериментальную установку, разработанную специально для наблюдения дисперсии света, которая впоследствии может быть использована на уроках физики при изучении данной темы.

Читайте также:  Виды освещения: классификация по назначению, способу и источнику света

Цель проекта – изучение понятия «Дисперсия света» и изготовление экспериментальной установки «Цветовой диск Ньютона».

Задачи:

  1. Изучить историю открытия И. Ньютоном явления Дисперсия света.
  2. Рассмотреть спектральный состав света.
  3. Дать понятие о дисперсии света.
  4. Подготовить эксперименты по наблюдению дисперсии света.
  5. Рассмотреть природное явление радуга.
  6. Изготовить экспериментальную установку «Цветовой диск Ньютона».

I. Теоритическая часть

1.1. Открытие Исаака Ньютона

В 1665–1667 годах Исаак Ньютон – английский физик и математик занимаясь усовершенствованием телескопов, обратил внимание на то, что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено, данное наблюдение его очень заинтересовало, и он решил разгадать природу возникновения цветных полос. В это время в Англии свирепствовала эпидемия чумы, и молодой Исаак Ньютон решил укрыться от неё в своём родном Вулсторпе. Перед отъездом в деревню он приобрёл стеклянные призмы, чтобы «произвести опыты со знаменитыми явлениями цветов». Исследуя природу цветов, Ньютон придумал и выполнил целый комплекс различных оптических экспериментов. Некоторые из них без существенных изменений в методике, используются в физических лабораториях до сих пор. Главный опыт был традиционным. Проделав небольшое отверстие в ставне окна затемнённой комнаты, Ньютон поставил на пути пучка лучей, проходивших через это отверстие, стеклянную призму. На противоположной стене он получил изображение в виде полоски чередующихся цветов (рис. 1).

Рисунок 1. Эксперимент И. Ньютона

1.2. Спектральный состав света

Полученную таким образом цветную полоску солнечного света Ньютон разделил на семь цветов радуги – красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый (рис. 2).

Рисунок 2. Разложение белого пучка света на спектр

Спектр – (от латинского «spectrum» – видение) непрерывный ряд цветных полос, получается путем разложения луча белого света на составные части (рис. 3).

Рисунок 3. Спектр

Если же рассматривать спектр без подобного предубеждения, то полоса спектра распадается на три главные части – красную, желто-зелёную и сине-фиолетовую. Остальные цвета занимают сравнительно узкие области между этими основными.

Все цвета спектра содержатся в самом солнечном свете, а стеклянная призма лишь разделяет их, так как различные цвета по-разному преломляются стеклом. Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, слабее всего – красные.

1.3. Дисперсия света

Проходя через призму, луч солнечного света не только преломляется, но и разлагается на различные цвета.

Дисперсией называется явление разложения света на цвета при прохождении света через вещество.

Прежде чем разобраться в сути этого явления, необходимо рассмотреть преломлении световых волн. Изменение направления распространения волны при прохождении из одной среды в другую называется преломлением.

Положим на дно пустого не прозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью. Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред — преломлением света (рис. 4).

Рисунок 4. Преломление светового луча

Закон преломления света: падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости.

sin α = n21
sin β

где n21относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

При изменении угла падения α меняется и угол преломления β , но при любом угле падения отношения синусов этих углов остается постоянным для данных двух сред.

sin α = n.
sin β

Если луч переходит в какую-либо среду из вакуума, то

sin α = n,
sin β

где n абсолютный показатель преломления второй среды.

Абсолютный показатель преломления – физическая величина, равная отношению синуса угла падения луча к синусу угла преломления при переходе луча из вакуума в эту среду.

Чем больше у вещества показатель преломления, тем более оптически плотным считается это вещество. Например, рубин – среда оптически более плотная, чем лёд.

Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях распространения света в той и другой среде. Это было доказано французским математиком Пьером Ферма и голландским физиком Христианом Гюйгенсом. Они доказали, что

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная отношению скоростей света в этих средах:

sin α = n21 = V1
sin β V2

Скорость света в любом веществе меньше скорости света в вакууме. Причиной уменьшения скорости света в среде является взаимодействие световой волны с атомами и молекулами вещества. Чем сильнее взаимодействие, тем больше оптическая плотность среды, и тем меньше скорость света. Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной средой.

Читайте также:  Что такое люмен: в светодиодных лампах и лампах накаливания, способы перевода в Ватт

Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т. е. от температуры вещества его плотности. Показатель преломления зависит также и от характеристик самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого – меньше, чем для фиолетового.

Дисперсия света – зависимость показателя преломления и скорости света от частоты световой волны.

Абсолютный показатель преломления стекла n, из которого изготовлена призма, зависит не только от свойств стекла, но и от частоты (от цвета) проходящего через него света. В опыте Ньютона при разложении в спектр пучка белого света, лучи фиолетового цвета, имеющие большую частоту, чем красные, преломились сильнее красных, поэтому на экране можно наблюдать цветную полосу – спектр (рис. 5).

Рисунок 5. Преломление светового луча при прохождении через более оптически-плотную среду – стеклянную призму

1.4. Радуга

Дисперсией света объясняются многие явления природы, например Радуга. В результате преломления солнечных лучей в каплях воды во время дождя на небе появляется разноцветная дуга – радуга (рис. 6).

Рисунок 6. Природное явление радуга

Радуга — это оптическое явление, связанное с преломлением световых лучей на многочисленных капельках дождя.

Разноцветная дуга появляется оттого, что луч света преломляется в капельках воды, а затем, возвращаясь к наблюдателю под углом в 42 градуса, расщепляется на составные части от красного до фиолетового цвета (рис. 7).

Рисунок 7. Преломления света в капле дождя

Прежде всего, заметим, что радуга может наблюдаться только в стороне, противоположной Солнцу. Если встать лицом к радуге, то Солнце окажется сзади. Наблюдаемые в радуге цвета чередуются в такой же последовательности, как и в спектре, получаемом при пропускании пучка солнечных лучей через призму. При этом внутренняя (обращенная к поверхности Земли) крайняя область радуги окрашена в фиолетовый цвет, а внешняя крайняя область — в красный.

Яркость оттенков и ширина радуги зависят от размера капель дождя. Чем крупнее капли, тем уже и ярче радуга, тем в ней больше красного насыщенного цвета. Если идёт мелкий дождик, то радуга получается широкая, но с блёклыми оранжевыми и жёлтыми краями.

Чаще всего видим радугу в форме дуги, но дуга – это лишь часть радуги. Радуга имеет форму окружности, но мы наблюдаем лишь половину дуги, потому что её центр находится на одной прямой с нашими глазами и Солнцем (рис. 8).

Рисунок 8. Схема образования радуги относительно наблюдателя

Целиком радугу можно увидеть лишь на большой высоте, с борта самолёта или с высокой горы (рис. 9).

Рисунок 9. Радуга с борта самолета

II. Практическая часть

2.1. Демонстрация экспериментов по наблюдению дисперсии света

Изучив историю открытия дисперсии света, и процесс образования спектра, мы решили опытным путем пронаблюдать дисперсию света. Для этого подготовили и провели видео эксперименты, которые можно использовать на уроках физики при изучении темы Дисперсия света.

Эксперимент №1. Получение радужного спектра на мыльных пленках

Для проведения эксперимента понадобится: ёмкость с мыльным раствором, проволочная рамка.

Ход эксперимента: наливаем мыльный раствор в ёмкость, опускаем рамку в раствор, образуется мыльная плёнка. На плёнке появляется радужные полосы.

Эксперимент №2. Дисперсия света – разложение в радужный спектр пучка белого света при прохождении сквозь стеклянную призму

Для проведения эксперимента понадобится: призма, источник света (фонарик телефона), экран (лист белой бумаги).

Ход эксперимента: устанавливаем призму на экспериментальном столике. С одной стороны столика устанавливаем экран. Свет направляем на призму и на экране наблюдаем радужные полосы.

Эксперимент № 3. Дисперсия света – разложение в радужный спектр пучка белого света при прохождении через воду

Для проведения эксперимента понадобится: зеркало, источник света (фонарик телефона), экран (лист белой бумаги), ёмкость с водой.

Ход эксперимента: в ёмкость наливаем воду и кладем на дно зеркало. Направляем на зеркало свет, чтобы отраженный свет попадал на экран.

1.2. Цветовой диск Ньютона

Ньютон провел обычный опыт со стеклянной призмой и заметил разложение света на спектр. Направив луч дневного света на призму, он увидел на экране различные цвета радуги. После увиденного он выделил из них семь основных цветов. Это были такие цвета как: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый (каждый охотник желает знать где сидит фазан). Ньютон выбрал лишь семь цветов по той причине, что были наиболее яркие, он также говорил, что в музыке всего семь нот, но сочетание их, различные вариации позволяют получить совершенно различные мелодии. Проведя обратный опыт, т.е. полученный спектр он направил на грань другой призмы и в результате опыта Ньютон снова получил белый свет (рис.10).

Читайте также:  Поляризованный свет: описание явления, примеры, формулы и разновидности

Рисунок 10. Первая призма разлагает белый свет в спектр, вторая вновь собирает спектр в белый свет

На основе этих простых опытов Ньютону пришла в голову мысль о создании круга состоящего из семи секторов и закрашенных определенными цветами в результате вращения, которого произойдет их смешение и мы получим белую раскраску этого круга. В последствии этот круг стали называть Цветной диск Ньютона (рис. 11).

Рисунок 11. Цветной диск Ньютона

Попробуем повторить опыт Ньютона. Для этого создадим экспериментальную установку, которая состоит из компьютерного кулера и прикрепленного к нему цветового диска, также блока питания (рис. 12).

Рисунок 12. Экспериментальная установка по получению белого света из спектра

Кулер создает большой проток воздуха, и служит для того что бы привести во вращение цветной диск. Так как наша установка подключается в сеть с напряжением 220 В, а кулер рассчитан на 12 В, поэтому к кулеру подключили блок питания для понижения напряжения с 220 В на 12 В. Для безопасности установка изолирована в пластмассовом боксе.

В результате при включении установки в розетку сети питания цветной круг, закрепленный на кулере, начнет вращаться, и мы увидим желтовато-белую окраску круга (рис. 13).

Рисунок 13. Результат вращения цветового диск Ньютона

Окраска круга при вращении желтовато-белая по двум причинам:

  1. Скорость вращения круга очень низкая по сравнению со скоростью света;
  2. Круг окрашен с резкими цветовыми переходами, если сравнивать со спектром разложения белого света.

Таким образом, нам удалось повторить эксперименты Ньютона по разделению белого света на спектр и наоборот получение белого света из спектра.

Заключение

Окружающий нас мир играет красками: нас радует и волнует голубизна неба, зелень травы и деревьев, красное зарево заката, семицветная дуга радуги. В своем проекте мы попытались ответить на вопрос – как можно объяснить удивительное многообразие красок в природе. В целом поставленная цель об изучении такого явления как дисперсия света в итоге достигнута. Для того чтобы глубже понять такое свойство света как дисперсия, была изучена дополнительная литература по световым явлениям, были проведены эксперименты по наблюдению явления, была изготовлена установка для вращения цветового круга Ньютона с некоторой скоростью.

В результате проведенных опытов и экспериментов нами были сделаны следующие выводы:

  1. Дисперсия – явление разложения белого света в спектр.
  2. Белый цвет имеет сложную структуру, состоящий из нескольких цветов.
  3. При падении света на границу раздела двух прозрачных сред световые лучи различной цветности преломляются по разному (наиболее сильно-фиолетовые лучи, менее других- красные).
  4. Призма не изменяет цвет, а лишь разлагает его на составные части.

Таким образом, посредством теоретического изучения данной темы и ее практического подтверждения и была достигнута основная цель проекта.

Что такое дисперсия света – открытие Ньютона, что нужно знать

Пока ученые не объяснили видимые природные явления, когда все цвета выстраиваются в определенном порядке или мигрируют один в другой (радуга, северное сияние), людям казалось это чем-то волшебным. Сейчас мы понимаем, что это происходит из-за преломления солнечного потока. Но давайте разберемся в этом явлении чуть глубже. Что представляет собой дисперсия света?

Определение дисперсии света

Солнце проходит через прозрачные или условно прозрачные вещества, такие как вода, стекло, хрусталь. При этом белый луч, который мы считаем бесцветным, раскладывается на составляющие его радужные цвета.

Это происходит из-за того, что волны, попадая из одного вещества в другое, частично или полностью меняют свое направление. Такое изменение направления называется преломлением.

Но почему поток из белого, превращается в разноцветный? Это объясняется тем, что он не монохромный, а как раз содержит в себе весь цветовой ряд. Когда диапазоны всех цветов сливаются, мы видим белое излучение. При этом каждый цвет имеет разную длину волны. И в зависимости от нее по-своему меняет угол преломления.

Например, для зеленого диапазона угол отклонения будет больше, чем для оранжевого, а для синего больше, чем для зеленого. При этом скорость распространения изменяется при прохождении через другую среду, а вот частота остается прежней.

Объяснив эти наблюдения, можно дать определение такому понятию, как разложение белого света на составляющие.

Дисперсия — это зависимость показателя преломления от длины волны, или зависимость скорости света в веществе от длины волны. Это определение можно представить в виде формулы: n = f(v) или n = f(v), где

n — показатель приломления, λ — длина, а ν — частота.

Где встречается в природе

Разложение волнового потока в природе мы наблюдаем часто, но порой даже не догадываемся, что это дисперсия.

  • Солнце на заходе, окрашивает все в красный или оранжевый цвет. Это происходит из-за разложения освещения в среде газа, который составляет нашу атмосферу.
  • На дне аквариума или водоема с достаточно прозрачной водой мы можем видеть радужные блики. Это солнечный диапазон, преломленный в воде, раскладывается на цветовой спектр.
  • Бриллианты, огранённый хрусталь, фиониты переливаются всеми гранями при ярком освещении.
Читайте также:  Искусственное освещение: разновидности по функциональному назначению

Первые шаги на пути к открытию дисперсии

Еще задолго до того, как явление разложение спектра было описано и объяснено с точки зрения современной физики и представлений о волновой природе облучения, люди наблюдали и пытались понять суть этого явления.

Древнегреческий ученый Аристотель еще в 3 веке до н.э. активно изучал и пытался дать объяснение некоторым свойствам светового потока. Он наблюдал дисперсию света в природе и даже пытался экспериментально выяснить, как устроено солнечное излучение.

Так он выяснил, что солнечные лучи могут иметь разный цвет. И попытался описать суть этого явления. Ученый объяснил это тем, что разный оттенок свет приобретает из-за разного «количества темноты» в нем. Если темноты много, тогда освещение становится фиолетовым, если мало, то красным.

Уже тогда ученый сделал предположение, что белый спектр является основным и состоит из множества оттенков.

Открытие Ньютона

Конечно, первым, кто экспериментально доказал и описал зависимость преломления светового потока от длины волны, был Исаак Ньютон. С 1666 года он активно занимался изучением явления преобразования бесцветного диапазона.

В солнечный день ученый затемнил комнату и оставил только небольшой просвет в окне, через который проходила тонкая полоска солнца. Ньютон поставил треугольную хрустальную призму, чтобы на нее попадал луч. Пройдя через прозрачный хрусталь, белый свет превратился в ряд разноцветных полос.

Цвета были расположены строго по порядку от красного до фиолетового. Ученый выделил семь полос разного оттенка и назвал этот ряд спектром (от латинского видимый).

Сегодня для опытного наблюдения разложения диапазона применяют дифракционные решетки. Это стеклянные пластины с нанесенными бороздками и тонкими отверстиями. С помощью них можно наблюдать разложение не только цветового спектра, но и расщепление самого луча.

Советуем посмотреть видео:

Аномальная дисперсия

Нормальная дисперсия характеризуется тем, что чем выше частота излучения, тем больше угол преломления.

Аномальная же — это разновидность обычного расщипления видимого диапазона, когда при распространении света в веществе показатель преломления уменьшается с увеличением частоты светового потока. То есть обратная зависимость.

На практике отличия между двумя видами явлений можно увидеть в парах некоторых газов. При разложении луча красные волны преломляются больше чем синие, а некоторый диапазон поглощается веществом.

Радуга

Самым ярким и занятным проявлением разложения спектра в природе является радуга. После дождя в насыщенной водными каплями атмосфере солнечные лучи проходит через эти капли. Преломляясь в водных порах поток раскладывается на спектральную полосу.

Солнечный поток может преломляться дважды. Тогда мы видим двойную радугу. При чем, во второй радуге цвета расположены в обратно порядке от фиолетового к красному. Это явление редкое, но объяснимое с точки зрения физики.

Чем выше радуга, там она бледнее и наоборот.

В заключение

Очень часто мы сталкиваемся с явлениями обыденными, объяснить которые мы по-прежнему не всегда можем. Но появление радуги теперь для нас вполне объяснимо. Попробуйте провести ньютоновский опыт с детьми и делитесь своими результатами в комментариях и социальных сетях.

Физика. 11 класс

Конспект урока

Физика, 11 класс

Урок 15. Дисперсия света

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) теория дисперсии света

2) дисперсия в различных видах тонких пленок в отражённом и проходящем свете результаты опытов.

3) распознавание дисперсии в жизни.

Глоссарий по теме

Оптический спектр – это совокупность цветов, на которые раскладывается белый свет, пройдя через призму.

Призма – многогранник две грани которого являются конгруэнтными многоугольниками, лежащими в параллельных плоскостях, а остальные грани – параллелограммами, имеющими общие стороны с этими многоугольниками.

Дисперсия света –называется зависимость показателя преломления среды от частоты световой волны.

Длина волны – расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев Г.Я, Буховцев Б.Б, Сотский Н.Н. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс.-М.:Дрофа,2009.

Основное содержание урока

Когда Ньютон занимался усовершенствованием телескопов, он обратил внимание на то, что изображение, даваемое объективом, по краям окрашено, после чего начал исследовать разнообразие световых лучей и проистекающие отсюда особенности цветов.

Это явление наблюдали с помощью линзы до него. Было замечено также, что радужные края имеют предметы, рассматриваемые через призму.

Опыт Ньютона был прост, но гениален. Учёный догадался направить на призму световой пучок малого поперечного сечения. Пучок солнечного света проходил в затемнённую комнату через маленькое отверстие в ставне. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлинённое изображение с радужным чередованием цветов.

Издавна радуга считалась состоящей из семи основных цветов. Ньютон тоже выделил семь цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Саму радужную полоску Ньютон назвал спектром.

Читайте также:  Интенсивность света: формула через длину волны и единицы измерения

Закрыв отверстие красного стекла, Ньютон наблюдал на стене только красное пятно, закрыв синим стеклом-синее пятно и т.д.

Это означало, что не призма окрашивает белый свет, а только разлагает его на составные части.

Белый свет имеет сложный состав. Из него можно выделить пучки различных цветов, и лишь совместное их действие вызывает у нас впечатление белого цвета.

Существует другой важный вывод Ньютона, который сформулирован в трактате «Оптика» следующим образом: «Световые пучки, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости.

Наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других – красные. Зависимость показателя преломления света от его цвета Ньютон назвал дисперсией. Слово «Дисперсия» происходит от латинского слова dishersio- рассеяние. Показатель преломления зависит от скорости света в веществе.

Абсолютный показатель преломления:

Дисперсией называется зависимость показателя преломления среды от частоты световой волны.

Длины волн видимой части спектра лежит в интервале примерно от 400 до 760 нм. Одному цвету также соответствует определённый диапазон длин

Разбор тренировочных заданий

1. Дисперсией света объясняется

А. фиолетовый цвет обложки книги.

Б. фиолетовый цвет белого листа из тетради, если его рассматривать через цветное стекло.

Правильный ответ: 4) ни А, ни Б.

2. Сколько длин волн монохроматического излучения с частотой 600 ТГц укладывается на отрезке 1 м?

Ответ:

Дисперсия света: чем объясняется явление (примеры)

Одним из результатов взаимодействия света с веществом является его дисперсия.

Дисперсией света называется зависимость показателя преломления n вещества от частоты ν (длины волн λ) света или зависимость фазовой скорости световых волн от их частоты.

Дисперсия света представляется в виде зависимости:

или .

Следствием дисперсии является разложение в спектр пучка белого света при прохождении его через призму (рис. 10.1). Первые экспериментальные наблюдения дисперсии света проводил в 1672 г. И. Ньютон. Он объяснил это явление различием масс корпускул.

Рассмотрим дисперсию света в призме. Пусть монохроматический пучок света падает на призму с преломляющим углом А и показателем преломления n (рис. 10.2) под углом .

Рис. 10.1 Рис. 10.2

После двукратного преломления (на левой и правой гранях призмы) луч оказывается преломлен от первоначального направления на угол φ. Из рис. следует, что

.

Предположим, что углы А и малы, тогда углы , , будут также малы и вместо синусов этих углов можно воспользоваться их значениями. Поэтому , , а т.к. , то или .

Отсюда следует, что

, (10.1.1)

т.е. угол отклонения лучей призмой тем больше, чем больше преломляющий угол призмы.

Из выражения (10.1.1) вытекает, что угол отклонения лучей призмой зависит от показателя преломления n, а n – функция длины волны, поэтому лучи разных длин волн после прохождения призмы отклоняются на разные углы. Пучок белого света за призмой разлагается в спектр, который называется дисперсионным или призматическим, что и наблюдал Ньютон. Таким образом, с помощью призмы, так же как с помощью дифракционной решетки, разлагая свет в спектр, можно определить его спектральный состав.

Рассмотрим различия в дифракционном и призматическом спектрах.

· Дифракционная решетка разлагает свет непосредственно по длинам волн, поэтому по измеренным углам (по направлениям соответствующих максимумов) можно вычислить длину волны (частоты). Разложение света в спектр в призме происходит по значениям показателя преломления, поэтому для определения частоты или длины волны света надо знать зависимость или .

· Составные цвета в дифракционном и призматическом спектрах располагаются различно. Мы знаем, что синус угла в дифракционной решетке пропорционален длине волны . Следовательно, красные лучи, имеющие большую длину волны, чем фиолетовые, отклоняются дифракционной решеткой сильнее. Призма же разлагает лучи света в спектре по значениям показателя преломления, который для всех прозрачных веществ с увеличением длины волны (т.е. с уменьшением частоты) уменьшается (рис. 10.3).

Поэтому, красные лучи отклоняются призмой слабее, в отличие от дифракционной решетки.

Величина (или ), называемая дисперсией вещества, показывает, как быстро меняется показатель преломления с длиной волны.

Из рис. 10.3 следует, что показатель преломления для прозрачных веществ с увеличением длины волны увеличивается, следовательно величина по модулю также увеличивается с уменьшением λ.Такая дисперсия называется нормальной. Вблизи линий и полос поглощения, ход кривой дисперсии будет иным, а именно n уменьшается с уменьшением λ. Такой ход зависимости n от λ называется аномальной дисперсией. Рассмотрим подробнее эти виды дисперсии.

Дифракция и дисперсия света. Не путать!

  • 12 Январь 2021
  • 8 минут
  • 75 909

Дифракция и дисперсия – такие красивые и похожие слова, которые звучат как музыка для ушей физика! Как все уже догадались, сегодня мы говорим уже не о геометрической оптике, а о явлениях, обусловленных именно волновой природой света .

Дисперсия света

Итак, в чем заключается явление дисперсии света? В прошлой статье мы рассмотрели закон преломления света. Тогда мы не задумывались, а точнее – не вспоминали о том, что свет (электромагнитная волна) имеет определенную длину. Давайте вспомним:

Свет – электромагнитная волна. Видимый свет – это волны, имеющие длину в интервале от 380 до 770 нанометров.

Так вот, еще старина Ньютон заметил, что показатель преломления зависит от длины волны. Другими словами, красный свет, падая на поверхность и преломляясь, отклонится на другой угол, нежели желтый, зеленый и так далее. Эта зависимость и называется дисперсией.

Радуга – результат дисперсии

Пропуская белый свет через призму, можно получить спектр, состоящий из всех цветов радуги. Это явление напрямую объясняется дисперсией света. Раз показатель преломления зависит от длины волны, значит, он зависит и от частоты. Соответственно, скорость света для разных длин волн в веществе также будет различна

Дисперсия света – зависимость скорости света в веществе от частоты.

Где применяется дисперсия света? Да повсюду! Это не только красивое слово, но и красивое явление. Дисперсия света в быту, природе, технике и искусстве. Вот, например, дисперсия красуется на обложке альбома группы Pink Floyd.

Дисперсия и Пинк Флойд

Дифракция света

Перед дифракцией нужно сказать про ее “подругу” – интерференцию. Ведь интерференция и дифракция света – это явления, которые наблюдаются одновременно.

Интерференция света – это когда две когерентные световые волны при наложении усиливают друг друга или наоборот ослабляют.

Волны является когерентными, если разность их фаз постоянна во времени, а при сложении получается волна той же частоты. Будет результирующая волна усилена (интерференционный максимум) или наоборот ослаблена (интерференционный минимум) – зависит от разности фаз колебаний. Максимумы и минимумы при интерференции чередуются, образуя интерференционную картину.

Интерференция волн

Дифракция света – еще одно проявления волновых свойств. Казалось бы, луч света всегда должен распространяться по прямой. Но нет! Встречая препятствие, свет отклоняется от первоначального направления как бы огибая преграду. Какие условия необходимы для наблюдения дифракции света? Собственно, это явление наблюдается на предметах любых размеров, но на больших предметах его наблюдать трудно и почти невозможно. Лучше всего это удается сделать на препятствиях, сопоставимых по размерам с длиной волны. В случае со светом – это очень маленькие препятствия.

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления при прохождении вблизи преграды.

Дифракция проявляется не только для света, но и для других волн. Например, для звуковых. Или для волн на море. Отличный пример дифракции – это то, как мы слышим песню группы Пинк Флойд из проезжающей мимо машины, когда сами стоим за углом. Если бы звуковая волна распространялась прямо, она бы просто не достигла наших ушей, и мы бы стояли в полной тишине. Согласитесь, скучно. Зато с дифракцией гораздо веселее.

Дифракция в природе. Паутина работает, как дифракционная решетка

Для наблюдения явления дифракции используется специальный прибор – дифракционная решетка. Дифракционная решетка представляет собой систему препятствий, которые по размеру сопоставимы с длиной волны. Это специальные параллельные штрихи, выгравированные на поверхности металлической или стеклянной пластины. Расстояние между краями соседних щелей решетки называется периодом решетки или ее постоянной.

Что происходит со светом при прохождении дифракционной решетки? Попадая на решетку и встречая препятствие, световая волна проходит через систему прозрачных и непрозрачных областей, в результате чего разбивается на отдельные пучки когерентного света, которые после дифракции интерферируют друг с другом. Каждая длина волны отклоняется при этом на определенный угол, и происходит разложение света в спектр. В результате мы наблюдаем дифракцию света на решетке

Работа дифракционной решетки

Формула дифракционной решетки:

Здесь d – период решетки, фи – угол отклонения света после прохождения решетки, k – порядок дифракционного максимума, лямбда – длина волны.

Сегодня мы узнали, в чем чем заключается явления дифракции и дисперсии света. В курсе оптики очень сильно распространены задачи по теме интерференция, дисперсия и дифракция света. Авторы учебников очень любят подобные задачи. Чего нельзя сказать о тех, кому приходится их решать. Если Вы хотите легко справиться с заданиями, разобраться в теме, а заодно и сэкономить время, обратитесь к нашим авторам. Они помогут Вам справиться с любой задачей!

  • Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
  • Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
  • Курсовая работа 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
  • Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: