Zawartość
Przebij światło przez pryzmat lub powieś go w oknie w słoneczny dzień, a zobaczysz tęczę. To ta sama tęcza, którą widzisz na niebie, ponieważ w dzień z mieszaniną deszczu i słońca każda kropla deszczu działa jak miniaturowy pryzmat. Dla fizyków debatujących, czy światło jest falą czy cząsteczką, zjawisko to jest mocnym argumentem na rzecz tego pierwszego. W rzeczywistości eksperymenty z pryzmatami były kluczowe dla sformułowania przez Issaca Newtona teorii optyki i falowej natury światła.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Białe światło załamuje się, gdy przechodzi przez pryzmat. Każda długość fali załamuje się pod innym kątem, a wschodzące światło tworzy tęczę.
Refrakcja i tęcza
Refrakcja jest zjawiskiem, które ma miejsce, gdy wiązka białego światła przechodzi przez interfejs między powietrzem a gęstszym medium, takim jak szkło lub woda. Światło porusza się wolniej w gęstszym ośrodku, więc zmienia kierunek - lub załamuje się - gdy przechodzi przez interfejs. Białe światło jest mieszaniną wszystkich długości fal światła, a każda długość fali załamuje się pod nieco innym kątem. Dlatego gdy wiązka wychodzi z gęstszego ośrodka, została podzielona na długości fal składowych. Te, które można zobaczyć ze znanej tęczy.
Indeks refrakcji
Kąt załamania światła w określonym ośrodku jest określony przez jego współczynnik załamania światła, który jest właściwością uzyskaną przez podzielenie prędkości światła w próżni przez prędkość światła w tym konkretnym ośrodku. Kiedy światło przechodzi od jednego ośrodka do drugiego, kąt załamania można uzyskać dzieląc wskaźniki załamania dwóch ośrodków. Związek ten znany jest jako prawo Snellsa, nazwane tak od fizyka z XVII wieku, który go odkrył.
Wiele innych materiałów oprócz szkła wytwarza tęcze. Diament, lód, przezroczysty kwarc i gliceryna to tylko niektóre przykłady. Szerokość tęczy jest funkcją współczynnika załamania światła, który zmienia się bezpośrednio w zależności od gęstości materiału. Możesz nawet zobaczyć tęczę, gdy światło przechodzi z wody przez przezroczysty kryształ lub kawałek szkła i wraca do wody.
Kolory tęczy
Chociaż tradycyjnie tęczę identyfikujemy za pomocą siedmiu kolorów składowych, to w rzeczywistości jest to kontinuum bez dyskretnych granic od jednego odcienia do drugiego. To Newton arbitralnie podzielił widmo na siedem kolorów z szacunkiem dla starożytnych Greków, którzy wierzyli, że siedem jest liczbą mistyczną. Kolory są, w kolejności od najdłuższej fali do najkrótszej, czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, niebieski, indygo i fioletowy. Jeśli szukasz sposobu na zapamiętanie kolejności, użyj akronimu ROYGBIV, wyraźnego roy-gee-biv lub wypróbuj ten mnemonik: ROY solzdrowaśka bettja V.Iolets.
Częstotliwość fali rośnie wraz z przejściem przez tęczę od czerwonej do fioletowej. Oznacza to, że energia poszczególnych fotonów - lub pakietów fal - również wzrasta, ponieważ oba są bezpośrednio powiązane przez prawo Plancka.