Погледнете нагоре в дъждовното небе! Какво виждаш? Е, ако току що вали и слънцето отново грее, има вероятност да видите дъга. Винаги прекрасна гледка нали? Но защо след дъждовна буря въздухът сякаш улавя светлината по точно правилния начин да произведе този великолепен природен феномен? Подобно на звезди, галактики и полет на пчела, някои сложни физики са в основата на този красив акт на природата. За начало този ефект, при който светлината е разбита на видимия спектър от цветове, е известен като Дисперсия на светлината. Друго име за него е призматичният ефект, тъй като ефектът е същият, както ако човек гледа светлина през призма.
По-просто казано, светлината се предава на няколко различни честоти или дължини на вълната. Това, което знаем като „цвят“, е в действителност видимите дължини на вълната на светлината, които пътуват с различна скорост през различни медии. С други думи, светлината се движи с различна скорост през вакуума на пространството, отколкото през въздуха, водата, стъклото или кристала. И когато влезе в контакт с различна среда, различните дължини на вълната на цвета се пречупват под различни ъгли. Тези честоти, които пътуват по-бързо, се пречупват под по-нисък ъгъл, докато тези, които пътуват по-бавно, се пречупват под по-остър ъгъл. С други думи, те се разпръскват въз основа на тяхната честота и дължина на вълната, както и на материалния индекс на пречупване (т.е. колко рязко пречупва светлината).
Общият ефект на това - различни честоти на пречупване на светлината под различни ъгли, докато преминават през среда - е, че те се проявяват като цветен спектър с просто око. В случая с дъгата това се получава в резултат на преминаване на светлина през въздух, който е наситен с вода. Слънчевата светлина често се нарича „бяла светлина“, тъй като е комбинация от всички видими цветове. Когато обаче светлината удря молекулите на водата, които имат по-силен индекс на пречупване от въздуха, тя се разпръсква във видимия спектър, като по този начин създава илюзията за цветна дъга в небето.
Сега помислете за прозорец и призма. Когато светлината преминава през стъкло, което има успоредни страни, светлината ще се върне в същата посока, в която е влязла в материала. Но ако материалът е оформен като призма, ъглите за всеки цвят ще бъдат преувеличени, а цветовете ще се показват като спектър от светлина. Червено, тъй като има най-дълга дължина на вълната (700 нанометра) се появява в горната част на спектъра, като се пречупва най-малко. Следва малко след това оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго и виолетово (или ROY G. GIV, както някои искат да кажат). Тези цветове, трябва да отбележим, не изглеждат като отлично очертани, а се смесват в краищата. Само чрез продължаващи експерименти и измервания учените успяха да определят различните цветове и техните конкретни честоти / дължини на вълните.
Написахме много статии за разпръскването на светлината за Space Magazine. Ето статия за телескопа на рефрактора и ето статия за видимата светлина.
Ако искате повече информация за разсейването на светлината, разгледайте тези статии:
разпръскване на светлината чрез призми
Въпроси и въпроси: Разсейване на светлината
Записахме и епизод на Astronomy Cast за космическия телескоп Хъбъл. Чуйте тук, Епизод 88: Космическият телескоп Хъбъл.
Източници:
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
