光的色散原理
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2023-08-01
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扩展资料
光的色散，是我们在物理的学习过程当中，会接触到的一个现象，下面是小编给大家整理的关于光的色散原理，欢迎阅读！
简介
光的色散（dispersion of light）指的是复色光分解为单色光的现象；复色光通过棱镜分解成单色光的现象；光纤中由光源光谱成分中不同频率的不同群速度所引起的光脉冲展宽的现象。色散也是对光纤的一个传播参数与频率关系的描述。牛顿在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散，把白光分解为彩色光带（光谱）。色散现象说明光在介质中的速度v=c/n（或折射率n）随光的频率f而变。光的色散可以用三棱镜，衍射光栅，干涉仪等来实现。
介质
光通过三棱镜后，因色散让白光形成可见光谱
光的色散需要有能折射光的介质，介质折射率随光波频率或真空中的频率而变。当复色光在介质界面上折射时，介质对不同频率的光有不同的折射率，各色光因所形成的折射角不同而彼此分离。1672年，牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带，这是人们首次作的色散实验。通常介质的折射率n或色散率与频率的关系来描述色散规律。任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。
光波
光的色散当然还要有光波。光波都有一定的频率，光的颜色是由光波的频率决定的，在可见光区域，红光频率最小，紫光的频率最大，各种频率的光在真空中传播的速度都相同，约等于3.0×108m/s。但是不同频率的单色光，在介质中传播时由于与介质相互作用，传播速度都比在真空中的速度小，并且速度的大小互不相同。介质对红光的折射率小，对紫光的折射率大。当不同色光以相同的入射角射到三棱镜上，红光发生的偏折最少，它在光谱中处在靠近顶角的一端。紫光的频率大，在介质中的折射率大，在光谱中也就排列在最靠近棱镜底边的一端。
基本原理
在光学中，将复色光分解成单色光的过程，叫光的色散。
由两种或两种以上的单色光组成的光（由两种或两种以上的频率组成的光），称为复色光。不能再分解的光（只有一种频率），称为单色光。
不同频率的光对同一介质的折射率并不相同。
注：眼睛的色觉细胞接收到不同频率的可见光时，感觉到的颜色不同，颜色是不同频率的光对色觉细胞的刺激而产生的。
一般让白光（复色光）通过三棱镜就能产生光的色散。对同一种介质，光的频率越高，介质对这种光的折射率就越大。在可见光中，紫光的频率最高，红光频率最小。当白光通过三棱镜时，棱镜对紫光的折射率最大，光通过棱镜后，紫光的偏折程度最大，红光偏折程度最小。这样，三棱镜将不同频率的光分开，就产生了光的色散。
复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。（白光散开后单色光从上到下依次为“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。）
色散可以利用三棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。将颜色按一定顺序排列形成光谱。 光谱（spectrum） 是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按频率（或波长）大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。光谱中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分，在这个频率范围内的电磁辐射被称作可见光。光谱并没有包含人类大脑视觉所能区别的所有颜色，譬如褐色和粉红色。
法国数学家柯西发现折射率和光频的关系，可以用一个级数表示：
n(f)=a+bf2+cf4。
其中a，b，c是三个柯西色散系数，因不同的物质而不同。只须测定三个不同的频率下的折射率n(f)，代入柯西色散公式中可得到三个联立方程式，解这组联立方程式就可以得到这物质的三个柯西色散系数。有了三个柯西色散系数，就可以计算出其他频率下的折射率不需要再测量。
除了柯西色散公式之外，还有其他的色散公式。如Hartmann色散公式、Conrady色散公式、Hetzberger色散公式等。
复色光分解为单色光的现象叫光的色散。牛顿在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散,把白光分解为彩色光带（光谱）。色散现象说明光在介质中的速度v（或光的色散折射率n=c/v）随光的频率f而变。光的色散可以用三棱镜、衍射光栅、干涉仪等来实现。
白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的，由单色光混合而成的光叫做复色光。不能再分解的色光叫做单色光。
色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。
光的三基色：红，绿，蓝
另外，我们看的电视的荧光粉也是这种组合，你到彩电跟前看看CRT就是这样，不过别看你面前电脑的监视器，他的像素点太小了，肉眼分辨不出来的。RGB这三种颜色的组合，几乎形成所有的颜色。
红，绿，蓝被称为光的“三原色”，是因为自然界红、绿、蓝三种颜色是无法用其它颜色混合而成的，而其他颜色可以通过红、绿、蓝光的适当混合而得到的，因此红、绿、蓝三种颜色被称为光的“三原色”。
当复色光在介质界面上折射时，介质对不同频率的光有不同的折射率，各色光会因折射角不同而彼此分离。1672年，牛顿利用三棱镜将色散太阳光分解成彩色光带，这是人们首次作的色散实验。通常用介质的折射率n或色散率与频率的关系来描述色散规律。任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。
复色光分解为单色光而形成光谱的现象。让一束白光射到玻璃棱镜上，光线经过棱镜折射以后就在另一侧面的白纸屏上形成一条彩色的光带，其颜色的排列是靠近棱镜顶角端是红色，靠近底边的一端是紫色，中间依次是橙黄绿蓝靛，这样的光带叫光谱。光谱中每一种色光不能再分解出其他色光，称它为单色光。由单色光混合而成的光叫复色光。自然界中的太阳光、白炽电灯和日光灯发出的光都是复色光。在光照到物体上时，一部分光被物体反射，一部分光被物体吸收。如果物体是透明的，还有一部分透过物体。不同物体，对不同颜色的反射、吸收和透过的情况不同，因此呈现不同的色彩。
光波都有一定的频率，光的颜色是由光波的频率决定的，在可见光区域，红光频率最小，紫光的频率最大，各种频率的光在真空中传播的速度都相同，等于3.0×108m/s。但是不同频率的单色光，在介质中传播时由于与介质相互作用，传播速度都比在真空中的速度小，并且速度的大小互不相同。介质对红光的折射率小，对紫光的折率大。当不同色光以相同的入射角射到三棱镜上，红光发生的偏折最少，它在光谱中处在靠近顶角的一端。紫光的频率大，在介质中的折射率大，在光谱中也就排列在最靠近棱镜底边的一端。
夏天雨后，在朝着太阳那一边的天空上，常常会出现彩色的圆弧，这就是虹。形成虹的原因就是下雨以后，天上悬浮着很多极小的水滴，太阳光沿着一定角度射入，就在这些小水滴中发生了色散，朝着小水滴看过去，就会出现彩色的虹。虹的颜色是红色在外，紫色在内，依次排列。