Преломление

Явление, при котором меняется направление распространения луча света, когда он переходит из одной среды в другую, как например, из вакуума или воздуха в такую другую среду, как стекло или вода или наоборот.

Показатель преломления
Численное значение, указывающее на степень преломления среды и выраженное формулой n=sin i/sin r. "n" это константа, не связанная с углом падения светового луча указывающая на показатель преломления преломляющей среды по сравнению со средой, из которой исходит луч.
Для обычного оптического стекла "n" , как правило, обозначает показатель преломления стекла по отношению к воздуху.

Дисперсия

Явление, при котором оптические характеристики среды меняются в зависимости от длинны волны светового луча, проходящего через среду. Когда свет поступает в линзу или призму, характеристики дисперсии линзы или призмы вызывают изменения показателя преломления в зависимости от длинны волны, в результате чего свет рассеивается. Иногда это явление называют также цветовой дисперсией.

Необычная частичная дисперсия
Человеческий глаз в состоянии чувствовать монохроматические световые волны в диапазоне от 400 нм (фиолетофые) до 750 нм (красные). В этом диапазоне разница в показателе преломления между двумя различными длинами волн называется частичной дисперсией. Большинство обычных оптических материалов обладают аналогичными характеристиками частичной дисперсии. Однако характеристики частичной дисперсии различны у некоторых стеклянных материалов, таких, как стекло, у которого бывает более значительная частичная дисперсия при коротких волнах, как стекло FK, у которого небольшой индекс преломления и низкие характеристики дисперсии, флюорит и стекло, у которого более значительная частичная дисперсия при длинных волнах. Эти типы стекла характеризуются как обладающие необычной частичной дисперсией. Стекло, обладающее такими характеристиками, используется в апохроматах, чтобы компенсировать хроматическую аберрацию.

Дисперсия света в призме

Отражение

Отражение отличается от преломления тем, что представляет собой явление, ведущее к тому, что часть света, падающего на стекло или на другую среду, отделяется и идет в совершенно новом направлении. Направление движения одинаково, независимо от длинны волны. Когда свет попадает в линзу, не имеющую противоотражательного покрытия, и выходит из нее, то приблизительно 5% света отражается на границу между стеклом и воздухом. Количество отраженного света зависит от показателя преломления стеклянного материала.

Отражение света

Дифракция

Явление, при котором световые волны отклоняются от прямолинейного распространения вблизи границ непрозрачных тел. Светящиеся точка излучает свет во все стороны, образуя неограниченный пучок лучей. Если на пути этого пучка расположить диафрагму, то за ней свет будет распространяться в виде ограниченного пучка. Однако при каком-то минимальном отверстии лучи теряют свою прямолинейность и огибают край диафрагмы - наступает момент дифракции света. Дифракционное изображение святящийся точки представляет собой святящееся пятно. окруженное концентрическими кольцами. Дифракция вызывает уменьшение контрастности и разрешающей способности изображения, в результате чего получается неконтрастное изображение. Хотя дифракция имеет тенденцию появляться тогда, когда диаметр диафрагмы меньше определенного размера, на самом деле она зависит не только от диаметра диафрагмы, но и от различных факторов, таких, как длинна волны света, фокусное расстояние и светосила объектива.

Интерференция

оптическое явление, возникающие при взаимодействии (наложении в пространстве) двух или более световых волн, состоящие во взаимном их усилении или ослаблении. Интерференция возникает, если разность фаз складываемых световых колебаний постоянна во времени. колебания световой волны, удовлетворяющие этим условиям, называют когерентными.

Интерференция в фотографии: просветленная оптика, цветные светофильтры, дихроичные зеркала.

2) монохроматическое и сложное видимое излучение

Монохромное излучение , Мо́нохромати́ческое излуче́ние (от др.-греч. μόνος - один, χρῶμα - цвет) - электромагнитное излучение, обладающее очень малым разбросом частот, в идеале - одной частотой (длиной волны).

Монохроматическое излучение формируется в системах, в которых существует только один разрешённый электронный переход из возбуждённого в основное состояние.

Источники монохромного излучения

На практике используют несколько способов получения монохромного излучения.

• призматические системы для выделения потока излучения с заданной степенью монохроматичности
• системы на основе дифракционной решетки
• лазеры, излучение которых не только высоко монохроматично, но и когерентно
• газоразрядные лампы и другие источники света, в которых происходит преимущественно один электронный переход (например, натриевая лампа, в излучении которой преобладает наиболее яркая линия D или Ртутная лампа). Газоразрядные лампы часто используют в сочетании со светофильтрами, выделяющими из линейчатого спектра лампы нужную линию.

Монохроматор на базе дифракционной решётки

Видимое излучение (свет) - излучение, которое, по­падая на сетчатую оболочку глаза, может вызвать зри­тельное ощущение (ощущение - превращение энергии внешнего раздражителя в факт сознания). Видимое из­лучение имеет длины волн монохроматических состав­ляющих в пределах 380-780 нм.

Инфракрасное излучение имеет длины волн моно­хроматических составляющих, большие длин волн види­мого излучения (но не более 1 мм). МКО предлагает следующее деление ИК области излучений: ИК-А от 780 до 1400 нм; ИК-В от 1400 до 3000 нм; ИК-С от 3000 до 10е нм (от 3 мкм до 1 мм).

Спектр излучения - совокупность монохроматиче­ских излучений, входящих в состав сложного излуче­ния. Спектр излучения может описываться графической, аналитической илн табличной зависимостью. Источники излучения могут иметь сплошной, полосатый, линейча­тый спектр или спектр, имеющий сплошную и линейча­тую составляющие.

3) границы цветных полос видимого излучения λ

Chromatos - цвет), электромагнитная волна одной определенной и строго постоянной частоты из диапазона частот, непосредственно воспринимаемых человеческим глазом (см. Свет). Происхождение термина «М. с.» связано с тем, что различие в частоте световых волн воспринимается человеком как различие в цвете. Однако по своей физической природе электромагнитные волны видимого диапазона не отличаются от волн др. диапазонов (инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и т. д.), и по отношению к ним также используют термин «монохроматический» («одноцветный»), хотя никакого ощущения цвета эти волны не дают. Понятие «М. с.» (как и «монохроматическое излучение» вообще) является идеализацией. Теоретический анализ показывает, что испускание строго монохроматической волны должно продолжаться бесконечно долго. Реальные же процессы излучения ограничены во времени, и поэтому в них одновременно испускаются волны всех частот, принадлежащих некоторому интервалу. Чем уже этот интервал , тем «монохроматичнее» излучение . Так, очень близко к . . излучение отдельных линий спектров испускания свободных атомов (например, атомов газа). Каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния m (с большей энергией) в состояние n (с меньшей энергией). Если бы энергии этих состояний имели строго фиксированные значения Em и En, атом излучал бы М. С. частоты nmn = 2pwmn = (Em - En)/h (см. Излучение). Здесь h - Планка постоянная, равная 6,624 ?10-27 эрг ?сек. Однако в состояниях с большей энергией атом может находиться лишь малое время Dt (обычно 10-8 сек - т. . время жизни на энергетическом уровне), , согласно неопределенностей соотношению для энергии и времени жизни квантового состояния (DЕDt ? h), энергия , например, состояния m может иметь любое значение между Em + DE и Em - DЕ. За счет этого излучение каждой линии спектра приобретает «разброс» частот Dnmn = 2DЕ/h = 2/Dt (подробнее см. Ширина спектральных линий). При испускании света (или электромагнитного излучения др. диапазонов) реальными источниками в них происходит множество переходов между различными энергетическими состояниями; поэтому в таком излучении присутствуют волны многих частот. Приборы, с помощью которых из света выделяют узкие спектральные интервалы (излучение, близкое к М. с.), называют монохроматорами. Чрезвычайно высокая монохроматичность характерна для излучения некоторых типов лазеров (его спектральный интервал может быть значительно уже, чем у линий атомных спектров). Лит.: Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973; Калитеевский Н. И., Волновая оптика , М., 1971. . Н. Каперский.

Монохроматическое излучение Монохроматическое излучение, электромагнитное излучение (электромагнитная волна) одной определенной частоты. Подробнее см. Монохроматический свет.

Работа с узкой полосой излучения обладает следующими преимуществами: 1) возрастает вероятность подчинения погло­щающей системы закону Бера (см. раздел 1.5.); 2)увеличивается селективность, поскольку вещества, поглощающие в других облас­тях спектра, мешают в меньшей степени; 3) если при выбранной длине волны поглощение велико, то при очень малом изменении концентрации наблюдается значительное изменение оптической плотности, что обусловливает высокую чувствительность.

Устройства для выделения части излучения основаны на ис­пользовании различных оптических явлений: интерференции, ди­фракции, поглощении света, дисперсии. Выделить абсолютно мо­нохроматическое излучение невозможно, на практике получают более или менее узкий интервал длин волн; этого достигают бездисперсионными (светофильтры) и дисперсионными (монохро-маторы) способами.

Важнейшими характеристиками этих устройств являются: 1)полоса пропускания - интервал длин волн, выходящих из моно-хроматора или светофильтра; ее характеризуют полушириной максимума пропускания; 2) разрешение - способность разделять соседние участки спектра, выражается отношением исследуемой длины волнык наименьшей разницемежду этой и соседней волнами, которые можно различить; 3) светосила - способ­ность пропускать излучение, в наиболее совершенных приборах она близка к 100 %; 4) дисперсия (для монохроматоров)- способ­ность разлагать излучение в спектр. Для ее характеристики ис­пользуют линейную дисперсию (где - расстояние между двумя линиями в спектре,разность их длин волн) или обратную величинуДисперсия зависит от материала призмы и конструкции монохроматора.

Светофильтры обычно используются в видимой части спек­тра, они бывают нескольких типов.

Абсорбционные светофильтры представляют собой цвет­ные стекла или стеклянные пластинки, между которыми помещен краситель, суспендированный в желатине. Первые обычно более термически устойчивы. Абсорбционные светофильтры пропускают излучение ограниченного интервала длин волн и поглощают излу­чение всех остальных, они характеризуются небольшой прозрач­ностью (Т = 0,1) и довольно широкой полосой пропускания (30 нм и более).

Характеристики интерференционных светофильтров значи­тельно лучше. Светофильтр состоит из двух тончайших полупро­зрачных слоев серебра, между которыми находится слой диэлек­трика. В результате интерференции света из светофильтра будут выходить лучи с длиной волны, равной удвоенной толщине ди­электрического слоя. Прозрачность интерференционных свето­фильтров составляет: Т = 0,3 ^ 0,8 ; эффективная ширина про­пускания обычно не превышает 5-^10 нм. Для еще большего сужения полос пропускания пользуются системой двух последова­тельных интерференционных светофильтров.

При маркировке светофильтров указывают длину волны в максимуме пропускания и ширину полосы пропускания.

Монохроматор - это устройство, разлагающее излучение на составляющие его волны разной длины. Все монохроматоры со­стоят из диспергирующего устройства и связанной с ним системы линз, зеркал, входных и выходных щелей. Диспергирующими эле­ментами служат призмы и дифракционные решетки.

В призменном монохроматоре излучение проходит через входящую щель, сводится линзой в параллельный пучок и затем попадает под углом на поверхность призмы. На обеих гранях призмы происходит преломление (фиолетовый свет преломляется больше всего, красный свет - меньше всего); разложенное излучение фокусируется на слегка изогнутой поверхности, на которой расположена выходная щель. Поворотом призмы можно направить в эту щель излучение с требуемой длиной волны.

В видимой части спектра в качестве материала для призм используют стекло, в ультрафиолетовой - кварц из-за поглощения стеклом УФ - излучения. В инфракрасной спектроскопии использу­ют призмы из Li F, NaCl, KBr и других галогенидов щелочных ме­таллов (пробу помещают перед монохроматором, что уменьшает рассеянное излучение). Эти же материалы используют для изго­товления кювет. Кюветы для измерений в ультрафиолетовой и видимой областях спектра полностью изготовлены из кварца или стекла; кюветы, используемые для измерений в инфракрасной области, имеют оконца из монокристаллов галогенидов щелочных металлов.

Дифракционные решетки изготавливают нанесением парал­лельных штрихов на стекло или другой прозрачный материал (до 6000 штрихов на 1 см). При освещении дифракционной решетки потоком излучения, прошедшим через входную щель, каждый штрих становится источником излучения. В результате интерфе­ренции многочисленных потоков излучение разлагается в спектр.

Ширина полосы пропускания монохроматоров достигает 1,5 нм.

Узкий участок спектра при помощи спектральных приборов (монохроматоров, светофильтров и др.). Свет высокой степени монохроматичности излучают лазеры, а также свободные атомы.

Большой Энциклопедический словарь . 2000 .

Смотреть что такое "МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ СВЕТ" в других словарях:

Монохроматическое излучение в диапазоне частот, непосредственно воспринимаемых человеч. глазом (см. СВЕТ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ СВЕТ - одноцветное излучение, характеризующееся одной определённой частотой колебаний световых волн; к монохроматическому близки излучения (см.) и (см.) … Большая политехническая энциклопедия

Световые колебания одной частоты. Свет, близкий к монохроматическому свету, получают, выделяя спектральную линию или узкий участок спектра при помощи спектральных приборов (монохроматоров, светофильтров и др.). Свет высокой степени… … Энциклопедический словарь

монохроматический свет - vienspalvė šviesa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Tik tam tikro bangos ilgio šviesa. atitikmenys: angl. monochromatic light vok. einfarbiges Licht, n; monochromatisches Licht, n rus. монохроматический свет, m pranc.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

монохроматический свет - monochromatinė šviesa statusas T sritis chemija apibrėžtis Tik tam tikro bangos ilgio šviesa. atitikmenys: angl. monochromatic light rus. монохроматический свет ryšiai: sinonimas – vienspalvė šviesa … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

монохроматический свет - monochromatinė šviesa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. monochromatic light vok. monochromatisches Licht, n rus. монохроматический свет, m pranc. lumière monochromatique, f; lumière simple, f … Fizikos terminų žodynas

- (от Моно... и греч. chrōma, родительный падеж chromatos цвет) электромагнитная волна одной определённой и строго постоянной частоты из диапазона частот, непосредственно воспринимаемых человеческим глазом (см. Свет). Происхождение термина… … Большая советская энциклопедия

Световые колебания одной частоты. Свет, близкий к М.с., получают, выделяя спектральную линию или узкий участок спектра при помощи спектральных приборов (монохроматоров, светофильтров и др.). Свет высокой степени монохроматичности излучают лазеры … Естествознание. Энциклопедический словарь

монохроматический свет - (от греч. monos – один и chromatos – цвет) – электромагнитная волна одной, строго постоянной частоты из диапазона частот, воспринимаемых человеческим глазом … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

МОНОХРОМАТИЧЕСКИЙ, при описании ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ такой свет, который имеет одну длину волны или частоту (один цвет). Чистое монохроматическое излучение невозможно, хотя свет из ЛАЗЕРА занимает очень узкую полосу длин волн и фактически… … Научно-технический энциклопедический словарь

Любой свет представляет собой электромагнитное излучение, которое воспринимается глазом. Согласно различным теориям физики, он может считаться как волной, так и потоком фотонов - в зависимости от ситуации. Субъективной характеристикой света является цвет, который воспринимается человеческим глазом. Для монохроматического излучения он определяется частотой волны, а для сложного - спектральным составом.

Общее понятие

Монохроматический свет - это световые колебание волн, которые имеют одинаковую частоту. К нему можно отнести как часть воспринимаемого глазом спектра, так и невидимого (инфракрасный, рентгеновский, ультрафиолетовый).

Под монохроматическим понимают излучение которые имеют одинаковую длину и частоту колебания. Как видим, эти два определения тождественны. Можно сделать вывод, что монохроматический свет и монохроматическое излучение - это одно и то же.

Получение света одного тона. Монохроматоры

В естественных условиях нет источника, который бы испускал свет с одной длиной волны и одинаковой частотой колебания. Монохроматический свет получают при помощи специальных приборов, которые называют монохроматорами. Это возможно различными способами. Для первого варианта используются призматические системы. С их помощью выделяют поток с необходимой степенью монохроматичности.

Второй метод, который позволяет выделить монохроматический пучок света, основывается на свойствах дифракции и применении Третьим способом получения является производство или источников света, в которых при испускании волны происходит только один электронный переход.

Применение монохроматического света и приборов его излучения

Самым простым примером может служить лазер. Его создание стало возможным благодаря дискретным свойствам света. Использование отличается многогранностью: их применяют в медицине, рекламе, строительстве, промышленности, астрономии и многих других сферах. При этом монохроматического света, испускаемого прибором, благодаря его конструкции может быть строго постоянной. По времени это может быть как непрерывный, так и дискретный свет. Также к монохроматорам относят различного рода спектрометры, которые применяются в самых разных сферах.

Монохроматический свет и его влияние на организм человека

Основными спектральными цветами являются красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Существует направление медицины, которое изучает их влияние на организм человека. Называется оно офтальмохромотерапией.

Использование красного света помогает в избавлении от различных заболеваний верхних дыхательных путей. Оранжевый помогает улучшить кровообращение и пищеварение, ускоряет регенерацию мышечной и нервной ткани. Желтый цвет благотворно влияет на работу желудочно-кишечного тракта и оказывает очищающее воздействие на весь организм.

Зеленый способствует излечению гипертонии, неврозов, утомления, бессонницы. Голубой благодаря своим антибактериальным свойствам способен снять воспалительные процессы в горле. Также его применяют при лечении ревматизма, экземы, витилиго, гнойных высыпаний на кожных покровах. Синий монохроматический свет благотворно влияет на и гипофиз, а фиолетовый повышает тонус мышц, головного мозга, глаз, позволяет нормализовать работу органов ЖКТ и нервной системы в общем.

Как видно из вышесказанного, однотонный свет необходим не только для идеализированных экспериментов физиков, он способен приносить реальную пользу здоровью, не говоря уже о промышленности и других сферах человеческой деятельности.