Bài 24: Tán sắc ánh sáng

I. Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Newton

Newton làm thí nghiệm như sau:

• Dùng gương phẳng (G) thu ánh sáng Mặt Trời qua một khe hẹp F vào buồng tối.
• Đặt một màn M để hứng chùm sáng thì trên màn thấy một vệt sáng F' màu trắng.
• Đặt một lăng kính thủy tinh P giữa F và F' (như hình) thì thấy vệ sáng F' bị dịch xuống phía đáy lăng kính, đồng thời trải dài thành một dải màu sặc sỡ.

Quan sát dải màu thấy:

• Phân biệt được 7 màu: đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím.
• Ranh giới giữa các màu không rõ rệt.

Dải màu này được gọi là quang phổ của ánh sáng Mặt Trời.

Ánh sáng Mặt Trời là ánh sáng trắng.

Hiện tượng trên là hiện tượng tán sắc ánh sáng.

II. Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của Newton

Để kiểm nghiệm xem có phải lăng kính làm đổi màu ánh sáng hay không, Newton làm thí nghiệm:

• Rạch màn ở màn M một khe F' song song với F, xê dịch màn để F' vào chỗ một màu, VD màu vàng (V).
• Cho chùm sáng vàng đi qua lăng kính P' (giống hệt P) và hứng chùm tia ló trên màn M'.

Nhận thấy:

• Chùm sáng vẫn bị lệch về phía đáy của lăng kính P'.
• Chùm sáng vẫn có màu vàng.

Kết luận:

• Hiện tượng tán sắc ánh sáng là hiện tượng phân tách một chùm sáng phức tạp thành các chùm sáng đơn sắc.
• Ánh sáng đơn sắc là ánh sáng có một màu nhất định và không bị tán sắc khi đi qua lăng kính.

III. Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng

• Ánh sáng trắng (ánh sáng Mặt Trời, ánh sáng đèn điện dây tóc,...) không phải là ánh sáng đơn sắc, mà là hỗn hợp của nhiều ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.
• Chiết suất của thủy tinh đối với các ánh sáng đơn sắc có màu khác nhau thì khác nhau. Chiết suất biến thiên theo màu sắc và tăng dần từ màu đỏ đến màu tím.

Góc lệch của các tia sáng có màu khác nhau khúc xạ qua lăng kính thì khác nhau, do đó chúng không trùng nhau nữa. Chùm sáng ló bị xòe rộng ra thành nhiều chùm sáng đơn sắc.

IV. Ứng dụng

Giải thích các hiện tượng trong tự nhiên.

Ứng dụng trong máy quang phổ lăng kính.