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牛顿发现光色散现象及观测方法

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:1672年牛顿首先利用三棱镜把日光分解为彩色光带,从而观察到色散现象。以后又用交叉棱镜法将色散过程非常直观地显示出来,其实验装置如图6-8所示。光经过透镜L1变为平行光再经两个棱边互相垂直的三棱镜P1、P2色散后,由透镜L2会聚在光屏A上。加上P2后,通过棱镜P2色散出来的各色光束还要向下偏折,其偏折程度由P2对各色光的折射率决定。这弯曲光带将棱镜P2材料的正常色散特性清楚地显示出来。

牛顿发现光色散现象及观测方法

1672年牛顿首先利用棱镜把日光分解为彩色光带,从而观察到色散现象。以后又用交叉棱镜法将色散过程非常直观地显示出来,其实验装置如图6-8所示。光经过透镜L1变为平行光再经两个棱边互相垂直的三棱镜P1、P2色散后,由透镜L2会聚在光屏A上。若先不放置棱镜P2,则在屏上得到水平方向的彩色光带ab,如图6-9所示。加上P2后,通过棱镜P2色散出来的各色光束还要向下偏折,其偏折程度由P2对各色光的折射率决定。如果两棱镜的材料相同,在光屏上显现出与ab成一倾斜角的直光带a'b',如果两棱镜的材料不相同,光带a'b'将是弯曲的。这弯曲光带将棱镜P2材料的正常色散特性清楚地显示出来。

图6-8 交叉棱镜装置

在金属蒸气中,最容易观察到反常色散。伍德在1904年曾利用交叉棱镜法巧妙地显示出钠蒸气在可见光范围内的反常色散。实验装置如图6-9所示,V由水平钢管制成,两端装有水冷的玻璃窗,沿管底放置一些金属钠,管内抽成真空。如果在管底加热,金属钠就会蒸发,钠蒸气扩散到管的上部遇冷而凝结,从而在管内形成下部密度大,上部密度小的水平钠蒸气柱,这相当于一厚度自上而下增加,棱边水平且与管轴垂直的棱镜。一束白光经水平狭缝S1、透镜L1后变为平行光,经“棱镜”V射出,被透镜L2聚焦在光谱仪的狭缝S2上。光谱仪由狭缝S2、透镜L3、L4和棱镜P组成,P的棱边是竖直的。当管V未加热时,管内只有均匀气体,光经过时不发生偏折,在光谱仪的焦面上得一条很窄的水平连续光带。加热后钠蒸发时,由于管内蒸气的色散作用,不同波长的光发生不同程度的偏折。钠蒸气对589nm和589.6nm两种波长的光产生强烈吸收,光带就在该两波长附近表现出特殊的弯曲和断裂,见图6-10。(www.xing528.com)

图6-9 观察钠蒸气反常色散的装置

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