Newton bol prvý, kto pochopil, čo je dúha: použil hranol na lámanie bieleho svetla a jeho rozloženie na základné farby: červenú, oranžovú, žltú, zelenú, modrú a fialovú. Toto je známe ako Newtonov hranol.
V tomto článku vám povieme všetko, čo potrebujete vedieť o Newtonovom hranole, jeho vlastnostiach a aplikáciách.
Čo je Newtonov hranol
Newtonov hranol je optický prístroj, ktorý nám umožňuje skúmať a chápať podstatu svetla. Vynašiel ho britský vedec Isaac Newton v 17. storočí, ktorý významne prispel k oblasti optiky. Viac o jeho živote sa dozviete v tejto časti venovanej Newtonovi.
Hlavnou schopnosťou Newtonovho hranola je rozbiť biele svetlo na jeho jednotlivé farby. Pri prechode lúča bieleho svetla hranolom sa svetlo láme, teda vychýli sa zo svojej pôvodnej dráhy v dôsledku zmeny rýchlosti pri prechode stredom hranola. To spôsobí, že sa svetlo rozdelí na rôzne vlnové dĺžky, čo vedie k spektru farieb od červenej po fialovú.
Tento jav je známy ako rozptyl svetla. Newton dokázal, že biele svetlo sa skladá zo zmesi rôznych farieb a že každá z týchto farieb má inú vlnovú dĺžku. Newtonov hranol nám umožňuje vizuálne oceniť tento rozklad a ukazuje nám rozmanitosť farieb, ktoré tvoria svetlo, ktoré vidíme každý deň.
Zaujímavou vlastnosťou Newtonovho hranola je jeho schopnosť obrátiť proces rozptylu. Umiestnením druhého hranola za prvým môžeme prekombinovať rozptýlené farby a opäť získať biele svetlo. Tento jav je známy ako obrátenie disperzie a ukazuje, že biele svetlo je zmesou všetkých viditeľných farieb.
Okrem použitia pri rozklade a rekombinácii svetla sa Newtonov hranol používa aj v spektroskopii , čo je technika, ktorá umožňuje analýzu chemického zloženia látky štúdiom svetla, ktoré absorbuje alebo vyžaruje. Prechodom svetla cez vzorku a potom cez hranol môžeme vo výslednom spektre pozorovať tmavé alebo svetlé čiary, ktoré poskytujú informácie o prvkoch prítomných vo vzorke.
Isaac Newton a trochu histórie
Isaac Newton je často jedným z prvých veľkých vedcov, ktorí nám prídu na myseľ, keď sa hovorí o významných osobnostiach histórie. Jeho príbeh o jablku a gravitácii sa stal pomerne známym. Tento fyzik zanechal svoju stopu v dejinách formulovaním zákonov, ktoré riadia pohyb nebeských telies vo vesmíre aj pohyb fyzických objektov na Zemi. Zákon univerzálnej gravitácie a tri zákony klasickej mechaniky sú dva príklady takýchto zákonov.
Hoci jeho práca o svetle a farbách nie je taká známa, je rovnako významná. Pred Newtonovým výskumom v roku 1665 sa bežne verilo, že farby vznikajú určitými reakciami v skle a že slnečné svetlo je prirodzene biele. Bol však prvý, kto si všimol, že biele svetlo je zodpovedné za vytváranie farieb, pretože sa v nich fragmentovalo kvôli svojim refrakčným atribútom.
Vykonaním základného experimentu s použitím refrakčného hranola pozoroval, že svetlo sa dá rozdeliť na rôzne farby. Zistil tiež, že nepriehľadné objekty absorbujú určité farby, zatiaľ čo iné odrážajú, pričom odrazené farby sú tie, ktoré sú viditeľné pre ľudské oko. Tento experiment bol taký významný, že bol publikovaný v časopise Kráľovskej spoločnosti v roku 1672, čo bol prvý vedecký článok publikovaný v histórii. Môžete sa hlbšie ponoriť do farieb dúhy , aby ste lepšie pochopili kontext Newtonových experimentov.
Pôvod farieb
Filozof Aristoteles bol priekopníkom v identifikácii farieb. V 4. storočí pred Kristom dospel k záveru, že všetky farby vznikajú kombináciou štyroch základných farieb. Tieto farby boli spojené so štyrmi živlami, ktoré vládli svetu: zemou, vodou, ohňom a vzduchom . Aristoteles tiež poznamenal, že vplyv svetla a tieňa môže tieto farby ovplyvniť, stmaviť alebo zosvetliť a vytvoriť zreteľné variácie.
Teória farieb sa presadila až v XNUMX. storočí, keď Leonardo Da Vinci vykonal rôzne pozorovania. Tento taliansky muž mnohých talentov veril, že farba patrí konkrétne k hmote. Okrem toho stanovil počiatočnú škálu základných farieb, ktorú pôvodne vytvoril Aristoteles, škálu, ktorá viedla k vývoju všetkých ostatných farieb.
Da Vinci navrhol bielu ako primárnu farbu s tým, že je to jediná farba, ktorá umožňuje vnímanie všetkých ostatných. Žltú spájal so zemou, zelenú s vodou, modrú s oblohou, červenú s ohňom a čiernu s tmou. Ku koncu svojho života však Da Vinci spochybnil svoju vlastnú teóriu, keď zistil, že kombináciou iných farieb môže vzniknúť zelená.
Newtonov hranol a teória svetla
V roku 1665 Newton vo svojom laboratóriu urobil objav, ktorý mu zmenil život. Prepustením bieleho svetla cez hranol ho dokázal rozdeliť na spektrum farieb. Tento experiment mu odhalil, že biele svetlo obsahuje všetky viditeľné farby. Hlavným prvkom použitým v experimente bol priehľadný hranol. Newton potvrdil, že lúče produkované hranolom boli základné a nemožno ich ďalej rozdeliť. Aby overil svoje zistenia, umiestnil dva hranoly tak, aby sa červené lúče z prvého hranola stretávali pri prechode cez druhý, čím opäť vytvoril biele svetlo.
Výskyt tohto javu je podobný lomu svetla na okraji kusu plastu alebo skla. Výsledkom sú rôzne farby na povrchu. Tento jav možno pozorovať aj počas slnečných prehánok. Kvapky dažďa fungujú ako hranoly, fragmentujú slnečné svetlo a vytvárajú viditeľnú dúhu.
Newton na základe svojho pozorovania zistil, že lom svetla závisí od daného objektu . V dôsledku toho špecifické nepriehľadné objekty absorbujú určité farby namiesto toho, aby ich všetky odrážali. Newton si neskôr uvedomil, že do očí sa dostanú iba odrazené farby, čo prispieva k vnímaniu farby v objekte.
Newtonovo vysvetlenie odhalilo, že povrch, ktorý sa javí ako červený, je v skutočnosti povrch, ktorý absorbuje všetky farby bieleho svetla okrem červeného, ktoré sa odráža a potom vníma ľudské oko a mozog ho interpretuje ako červenú farbu.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o Newtonovom hranole a jeho charakteristikách.