Spójrz w górę na deszczowe niebo! Co widzisz? Cóż, jeśli po prostu padało i słońce znów świeci, istnieje szansa, że zobaczysz tęczę. Zawsze piękny widok, prawda? Ale dlaczego po burzy powietrze wydaje się chwytać światło we właściwy sposób, aby wywołać to wspaniałe zjawisko naturalne? Podobnie jak gwiazdy, galaktyki i lot trzmiela, niektóre skomplikowane fizyki leżą u podstaw tego pięknego aktu natury. Po pierwsze, ten efekt, w którym światło rozpada się na widzialne spektrum kolorów, jest znany jako rozproszenie światła. Inna nazwa to efekt pryzmatyczny, ponieważ efekt jest taki sam, jak gdyby spojrzeć na światło przez pryzmat.
Mówiąc najprościej, światło jest przenoszone na kilka różnych częstotliwości lub długości fal. To, co nazywamy „kolorem”, to w rzeczywistości widzialne długości fali światła, z których wszystkie poruszają się z różnymi prędkościami przez różne media. Innymi słowy, światło porusza się z inną prędkością przez próżnię przestrzeni niż przez powietrze, wodę, szkło lub kryształ. A kiedy zetknie się z innym medium, różne długości fali kolorów załamują się pod różnymi kątami. Te częstotliwości, które poruszają się szybciej, załamują się pod mniejszym kątem, podczas gdy te, które poruszają się wolniej, załamują się pod ostrzejszym kątem. Innymi słowy, są one rozproszone na podstawie ich częstotliwości i długości fali, a także wskaźnika załamania materiału (tj. Jak gwałtownie załamuje światło).
Ogólny efekt tego - różne częstotliwości załamywania światła pod różnymi kątami podczas przechodzenia przez medium - polega na tym, że gołym okiem pojawiają się one jako spektrum kolorów. W przypadku tęczy dzieje się tak w wyniku światła przechodzącego przez powietrze nasycone wodą. Światło słoneczne jest często określane jako „białe światło”, ponieważ jest kombinacją wszystkich widocznych kolorów. Jednak gdy światło uderza w cząsteczki wody, które mają większy współczynnik załamania światła niż powietrze, rozprasza się w widmie widzialnym, tworząc iluzję kolorowego łuku na niebie.
Rozważ teraz szybę i pryzmat. Kiedy światło przechodzi przez szkło, które ma równoległe boki, światło powróci w tym samym kierunku, w którym weszło w materiał. Ale jeśli materiał ma kształt pryzmatu, kąty dla każdego koloru będą przesadzone, a kolory będą wyświetlane jako spektrum światła. Czerwony, ponieważ ma najdłuższą długość fali (700 nanometrów), pojawia się w górnej części widma, przy najmniejszym załamaniu światła. Wkrótce potem pojawiają się pomarańczowe, żółte, zielone, niebieskie, indygo i fioletowe (lub ROY G. GIV, jak niektórzy lubią mawiać). Należy zauważyć, że kolory te nie wydają się tak doskonale wyraźne, ale mieszają się na krawędziach. Tylko dzięki ciągłym eksperymentom i pomiarom naukowcy byli w stanie określić wyraźne kolory oraz ich poszczególne częstotliwości / długości fal.
Napisaliśmy wiele artykułów na temat rozproszenia światła dla czasopisma Space Magazine. Oto artykuł o teleskopie refraktorowym, a tutaj artykuł o świetle widzialnym.
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat rozproszenia światła, sprawdź te artykuły:
rozproszenie światła przez pryzmaty
Pytania i odpowiedzi: Rozproszenie światła
Nagraliśmy także odcinek Astronomy Cast o teleskopie kosmicznym Hubble'a. Posłuchaj tutaj, odcinek 88: Kosmiczny teleskop Hubble'a.
Źródła:
http://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index
http://en.wikipedia.org/wiki/Dispersion_%28optics%29
http://www.physicsclassroom.com/class/refrn/u14l4a.cfm
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=415.0
http://www.school-for-champions.com/science/light_dispersion.htm
