Ce que l'on appelle communément la dispersion de la lumière

Ce phénomène a été découvert en 1672 par Isaac Newton. Jusqu'alors, on ne pouvait pas expliquer pourquoi les couleurs sont dans un certain ordre lorsqu'elles se réfractent. La dispersion de la lumière a permis de prouver la nature ondulatoire de la lumière, mais pour mieux comprendre la question, il faut en saisir tous les aspects.

Ce diagramme permet de comprendre facilement la dispersion de la lumière.

Définition

Le phénomène de dispersion de la lumière (ou dispersion) est dû au fait que l'indice de réfraction est directement lié à la longueur d'onde. La dispersion a été découverte par Newton, mais une grande partie de la base théorique a été développée par des scientifiques à une période ultérieure.

Grâce à la dispersion, il a été possible de prouver que la lumière blanche est constituée de nombreux composants. Pour simplifier, un rayon de soleil incolore traverse une substance transparente (cristal, eau, verre, etc.) et se décompose en couleurs de l'arc-en-ciel dont il est composé.

Le grand nombre de facettes des diamants leur permet de briller dans une multitude de couleurs.

Lorsque la lumière passe d'une substance à une autre, elle change de direction, ce que l'on appelle la réfraction. Le blanc contient toute une gamme de couleurs, mais cela est imperceptible tant qu'il n'est pas soumis à la dispersion. Chacune des couleurs composées a une longueur d'onde différente, l'angle de réfraction est donc différent.

D'ailleurs ! La longueur d'onde de chacune des couleurs du spectre est constante, de sorte que les nuances s'alignent toujours dans le même ordre lorsqu'elles traversent une substance transparente.

L'histoire de la découverte et des conclusions de Newton

L'histoire nous apprend que le scientifique a remarqué pour la première fois que les bords de l'image dans la lentille sont colorés à l'époque où il s'efforçait d'améliorer la conception des télescopes. Cela l'a beaucoup intéressé et il a entrepris de découvrir la nature de l'apparence des bandes colorées.

Une épidémie de peste sévissant en Grande-Bretagne à cette époque, Newton décide de se retirer dans son village de Woolsthorpe afin de limiter son cercle social. Et en même temps de mener des expériences pour découvrir d'où viennent les différentes teintes. Pour ce faire, il a pris des prismes de verre.

C'est à peu près ce à quoi ressemblait l'expérience de Newton pour expliquer le phénomène de dispersion de la lumière.

Au cours de ses recherches, il a réalisé de nombreuses expériences, dont certaines sont encore menées à ce jour sous une forme inchangée. La principale était la suivante : le scientifique faisait un petit trou dans le volet d'une chambre noire et plaçait un prisme de verre sur le trajet du faisceau lumineux. Le résultat est un reflet sous forme de rayures colorées sur le mur opposé.

Cette expérience peut être répétée par vous-même.

Newton a extrait le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu et le violet de la réflexion. C'est-à-dire le spectre dans son sens classique. Mais si l'on regarde de plus près et que l'on isole le spectre avec des équipements modernes, on obtient trois zones principales : le rouge, le jaune-vert et le bleu-violet. Les autres occupent les zones insignifiantes entre les deux.

Voici à quoi ressemble la décomposition de la lumière blanche en un spectre.

Où cela se produit-il ?

La dispersion peut être observée bien plus souvent qu'il n'y paraît à première vue. Vous devez juste faire attention :

1. Arc-en-ciel - est l'exemple le plus connu de dispersion. La lumière est réfractée par les gouttelettes d'eau, ce qui donne lieu à un arc-en-ciel, que les experts appellent un arc-en-ciel primaire. Mais parfois, la lumière est réfractée deux fois et un phénomène naturel rare apparaît : un double arc-en-ciel. Dans ce cas, l'arc est plus lumineux et avec un ordre standard des couleurs à l'intérieur et flou et les nuances sont inversées à l'extérieur.
2. Couchers de soleilqui peut être rouge, orange ou même multicolore. Dans ce cas, l'objet qui réfracte les rayons est l'atmosphère terrestre. L'air étant composé d'un mélange particulier de gaz, l'effet est différent et peut être différent.
3. Si vous regardez attentivement le au fond d'un aquarium ou d'une grande étendue d'eau avec une eau claire et limpide, on peut clairement voir des reflets irisés. Cela est dû au fait que le spectre solaire s'étend à l'ensemble du spectre des couleurs par diffusion.
4. Pierres précieuses avec des diamants taillés en forme de bijoux brillent également. Si vous les faites tourner doucement, vous remarquerez que chaque facette émet une teinte différente. Ce phénomène peut être observé dans les diamants, le cristal, les zircons cubiques et même les verres ayant une bonne qualité de coupe.
5. Prismes en verre et tout autre élément transparent produiront également un effet lorsque la lumière les traversera. Surtout s'il y a une différence de lumière.

L'explosion de couleurs au coucher du soleil est l'un des exemples les plus connus de réfraction de la lumière.

Pour montrer aux enfants le phénomène de dispersion, on peut utiliser des bulles de savon ordinaires. Versez la solution savonneuse dans un récipient, puis déposez-y un cadre métallique de taille appropriée. Une fois retiré, on peut observer des débordements iridescents.

La décomposition spectrale de la lumière est également facile à réaliser avec une lampe de poche de smartphone. Dans ce cas, il faut un prisme en verre et une feuille de papier blanc. Le prisme doit être placé sur une table dans une pièce sombre, avec un faisceau lumineux d'un côté et une feuille de papier de l'autre, avec des bandes de couleur. Les enfants adorent cette expérience simple.

Comment l'œil connaît les couleurs

La vision humaine est un système très complexe capable de discerner des parties du spectre électromagnétique. L'œil humain reconnaît les longueurs d'onde comprises entre 390 et 700 nm. Le rayonnement électromagnétique dans le domaine visible est appelé lumière visible ou simplement lumière.

L'image montre la faible partie du spectre électromagnétique qui peut être perçue par l'œil humain.

Les couleurs sont différenciées grâce aux cellules des bâtonnets et des bulbes de la rétine. Le premier type est très sensible mais ne peut discriminer que l'intensité de la lumière. Le second distingue bien les couleurs, mais est plus performant sous une lumière vive.

Les cellules coniques sont de trois types, selon qu'elles sont plus sensibles aux longueurs d'onde courtes, moyennes ou longues. Grâce à la combinaison des signaux provenant de tous les types de cellules coniques, l'œil est capable de distinguer la gamme de couleurs disponibles.

Chaque type de cellule de l'œil peut percevoir non pas une seule couleur, mais différentes nuances dans une large gamme de longueurs d'onde. C'est pourquoi la vision est capable de distinguer les plus petits détails et de voir la diversité du monde qui nous entoure.

La dispersion de la lumière a montré autrefois que le blanc est une combinaison du spectre. Mais cela ne peut être vu qu'après sa réflexion à travers certaines surfaces et certains matériaux.

Leçon vidéo : la dispersion de la lumière