Hiện tượng tán sắc ánh sáng, vùng khả kiến và lăng kính
Sự phụ thuộc của chiết suất vào bước sóng
Vận tốc ánh sáng phụ thuộc vào chiết suất môi trường và không đổi trong một môi trường đồng nhất xác định \[vn = {\text{const}}\] hay \[{v_1}{n_1} = {v_2}{n_2}\] trong đó ${v_1}$ và ${v_2}$ lần lượt là vận tốc ánh sáng trong các môi trường (1) và (2), ${n_1}$ và ${n_1}$ là chiết suất tuyệt đối của mỗi môi trường. Liên hệ giữa các bước sóng ${\lambda _1}$ và ${\lambda _2}$ trong các môi trường chiết suất tuyệt đối ${n_1}$ và ${n_1}$ \[\lambda n = {\text{const}}\] hay \[{\lambda _1}{n_1} = {\lambda _2}{n_2}.\] Liên hệ giữa các bước sóng ${\lambda _1}$ và ${\lambda _2}$ và vận tốc truyền trong các môi trường tương ứng \[\frac{{{\lambda _1}}}{{{\lambda _2}}} = \frac{{{v_1}}}{{{v_2}}}.\] Biểu hiện của tính sóng là sự giao thoa, phản xạ, khúc xạ, tán sắc,… (đối với sóng điện từ thì tính sóng thường gặp ở bước sóng dài).
Tán sắc ánh sáng
Tán sắc là hiện tượng ánh sáng bị phân tích thành những màu khác nhau khi đi qua lăng kính và những màu này không thể phân tích được nữa. Bản chất của tán sắc là sự phụ thuộc của chiết suất lăng kính vào bước sóng (tần số) của ánh sáng. Nói chung, chiết suất giảm nếu bước sóng tăng (tần số giảm) và ngược lại. Do đó, trong hiện tượng tán sắc ánh sáng, ta thấy tia đỏ bị lệch về phía đáy của lăng kính ít nhất, tia tím bị lệch nhiều nhất. Thang sóng khả kiến:
- Vùng đỏ: 0,76μm – 0,64μm
- Vùng da cam – vàng: 0,64μm – 0,58μm
- Vùng lục: 0,58μm – 0,495μm
- Vùng lam – chàm: 0,495μm – 0,44μm
- Vùng tím: 0,44μm – 0,4μm
Lăng kính hẹp
Chiếu chùm sáng trắng hẹp vào gần đỉnh của một lăng kính hẹp. Đặt sau lăng kính khoảng $L$ một màn (M) để hứng quang phổ. Màn (M) vuông góc với phương của chùm tia tới. Khi góc chiết quang $A$ và góc tới $i$ nhỏ (dưới 10o) ta có thể xấp xỉ độ lệch của mỗi tia so với phương của chùm tia tới bằng công thức sau \[{D_\lambda } = ({n_\lambda } - 1)A.\] Lấy giao điểm của phương tia tới với màn (M) làm gốc tọa độ, vị trí của mỗi bước sóng (vạch màu) trên màn hứng là \[{x_\lambda } = L\tan {D_\lambda }.\] Bề rộng quang phổ trên màn \[\Delta x = {x_{{\text{t}}}} - {x_{{\text{d}}}} = L\left( {\tan {D_{\text{t}}} - \tan {D_{\text{d}}}} \right).\] Nếu $D$ đủ bé thì \[\Delta x \approx L\left( {{n_{\text{t}}} - {n_{\text{d}}}} \right)A = LA\Delta n.\]