1. Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng

Thí nghiệm này được Niutơn (newton) thực hiện lần đầu tiên vào năm 1672.

Dùng một màn chắn trên có khoét một khe hẹp A để tách ra một chùm sáng trắng (hay chùm ánh sáng trắng là chùm ánh sáng mặt trời) có dạng một dải hẹp. Cho dải sáng trắng này chiếu vào một lăng kính có cạnh song song với khe A. Sau lăng kính đặt một màn ảnh B để hứng chùm sáng ló ra. Trên màn ảnh ta thấy có một dải có màu như ở cầu vồng từ đỏ đến tím. Các tia màu đỏ bị lệch ít nhất, các tia màu tím bị lệch nhiều nhất.

Như vậy, khi đi qua lăng kính, chùm sáng trắng không những bị khúc xạ về phía đáy lăng kính mà còn bị tách ra thành nhiều chùm sáng có màu sắc khác nhau. Hiện tượng này gọi là hiện tượng tán sắc ánh sáng.

Dải có màu như cầu vồng này gọi là quang phổ của ánh sáng trắng. Trong quang phổ của ánh sáng trắng, ta thấy có 7 màu chính là: đỏ, da cam, vàng, lục, làm, chàm, tím. Thực ra, trong quang phổ này không phải chỉ có 7 màu như trên mà có rất nhiều màu, biến đổi dần dần từ màu này sang màu khác.

2. Thí nghiệm về ánh sáng đơn sắc

Thí nghiệm này cũng do Niutơn thực hiện đầu tiên. Trên màn ảnh B có khoét một khe hẹp song song với khe A và đặt sao cho kheo này nằm ở vị trí của một màu nào đó trong quang phổ nói trên (màu lục chẳng hạn). Chùm sáng màu lục sẽ đi qua khe B. Đằng sau màn chắn B lại đặt một màn chắn C, song song với màn B. Trên màn C cũng có một khe hẹp, song song với khe B. Bố trí sao cho khe C nằm đúng vị trí màu lục. Chùm sáng ló ra khỏi khe C coi như hoàn toàn có màu lục. Cho chùm sáng này đi qua một lăng kính thứ hai, rồi chắn chùm tia ló bằng một màn ảnh E. Trên màn ảnh ta thấy một vạch màu lục.

Như vậy, chùm sáng màu lục sau khi đi qua lăng kính vẫn là một chùm màu lục, tức lànó không bị tán sắc. Ta gọi chùm sáng đó là một chùm sáng đơn sắc.

Làm lại thí nghiệm này với các chùm sáng có màu khác, ta cũng có kết quả như vậy.

Vậy, ánh sáng đơn sắc là ánh sáng không bị tán sắc khi đi qua lăng kính. Mỗi ánh sáng đơn sắc có một màu nhất định gọi là một màu đơn sắc.

3. Tổng hợp ánh sáng trắng

Ở trên, ta đã tách được những chùm sáng đơn sắc khác nhau từ một chùm sáng trắng. Tuy nhiên, liệu có tổng hợp các ánh sáng đơn sắc lại để ánh sáng trắng hay không?

Niutơn cũng đã thực hiện nhiều thí nghiệm về tổng hợp ánh sáng trắng. Dưới đây là một trong các thí nghiệm đó.

Chiếu một chùm sáng trắng qua một lỗ tròn nhỏ nằm trên trục chính của một thấu kính hội tụ L sao cho có một ảnh thật, màu trắng. Dùng một lăng kính chắn chùm tia sáng trắng trước điểm hội tụ (tức là trước ảnh thật nói trên). Chùm sáng sẽ bị tán sắc và cho một dải gồm nhiều màu liên tục. Đặt một thấu kính O2 sao cho dải màu này nằm ngay trên mặt thấu kính và di chuyển một màn ảnh E sau O2. Ta sẽ tìm được một vị trí của màn mà tại đó ta thấy có một vệt sáng trắng trên màn. Vết sáng trắng này nằm ở vị trí ảnh của mặt lăng kính và là chỗ chồng chập của các chùm sáng đơn sắc khác nhau.

Thí nghiệm này cho phép ta kết luận là: Nếu tổng hợp các ánh sáng đơn sắc khác nhau, ta sẽ được ánh sáng trắng.

Vậy, ánh sáng trắng là tập hợp của vô số các ánh sáng đơn sắc khác nhau có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím.

4. Sự phụ thuộc của chiết suất của một môi trường trong suốt vào màu sắc ánh sáng

Ta đã biết, khi chiếu một tia sáng qua một lăng kính thì tia ló bị lệch về phía đáy lăng kính. Chiết suất của lăng kính càng lớn thì góc lệch càng lớn.

Như vậy, chiết suất của chất làm lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau. Chiết suất đối với ánh sáng đỏ thì nhỏ nhất và đối với ánh sáng tím thì lớn nhất. Tính chất này là tính chất chung đối với mọi chất trong suốt.

5. Hiện tượng tán sắc được ứng dụng trong các máy quang phổ để phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc khác nhau.

Một hiện tượng quang học trong khí quyển (như cầu vồng, quầng v.v…) cũng được giải thích bằng hiện tượng tán sắc của ánh sáng do các giọt nước hay các tinh thể băng trong không khí gây ra.

	Các dạng bài liên quan: Sự tán sắc ánh sáng