Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Hvad sker der med et hvidt lys, når det passerer gennem et prisme og hvorfor?

Skin et lys gennem et prisme, eller hæng en i vinduet på en solskinsdag, og du vil se en regnbue. Det er den samme regnbue, du ser på himlen, fordi hver regndråbe på en dag med en blanding af regn og sol regner som et miniatureprisme. For fysikere at diskutere om lys er en bølge eller partikel, er dette fænomen et stærkt argument for den tidligere. Faktisk var eksperimenter med prisme centrale for Issac Newtons formulering af teorien om optik og lysets bølgeegenskaber.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Hvid lys bryder når det passerer gennem et prisme. Hver bølgelængde refrakterer i en anden vinkel, og det fremvoksende lys danner en regnbue.

Refraktion og regnbuen

Refraktion er et fænomen, der sker, når en stråle af hvidt lys passerer gennem grænsefladen mellem luft og et tættere medium, såsom glas eller vand. Lyset bevæger sig langsomt i et tættere medium, så det ændrer retning - eller brydes - når det passerer gennem grænsefladen. Hvidt lys er en blanding af alle bølgelængder af lys, og hver bølgelængde brydes i en lidt anden vinkel. Når strålen kommer ud fra det tættere medium, er det derfor splittet i dets komponentbølgelængder. De, du kan se, danner den velkendte regnbue.

Refraktionsindekset

Refraktionsvinklen i et bestemt medium defineres af dets brydningsindeks, hvilket er en egenskab, der er afledt ved at dividere lysets hastighed i et vakuum ved lysets hastighed i det pågældende medium. Når lyset passerer fra et medium til et andet, kan brydningsvinklen udledes ved at dividere brydningsindekserne for de to medier. Dette forhold er kendt som Snells lov, der er opkaldt til fysikeren fra det 17. århundrede, der opdagede det.

Mange andre materialer udover glas producerer regnbue. Diamant, is, klart kvarts og glycerin er blot nogle eksempler. Regnbueens bredde er en funktion af brydningsindekset, som varierer direkte med materialets massefylde. Du kan endda se en regnbue, når lyset passerer fra vand gennem en klar krystal eller et stykke glas og tilbage i vand.

Rainbow's farver

Selvom vi traditionelt identificerer en regnbue med syv komponentfarver , det er faktisk et kontinuum uden nogen diskrete grænser fra den ene nuance til den næste. Det var Newton, der vilkårligt splittede spektret i syv farver med respekt for de antikke grækere, som troede syv var et mystisk tal. Farverne er i rækkefølge fra længste bølgelængde til korteste, rød, orange, gul, grøn, blå, indigo og violet. Hvis du søger efter en måde at huske ordren på, skal du bruge akronymet ROYGBIV, udtales roy-gee-biv, eller prøv denne mnemonic: ROY Gave Betti Violets.

Bølgelængdefrekvensen stiger, når du går over regnbue fra rød til violet. Det betyder, at de enkelte fotons energier - eller bølgepakker - også stiger, fordi de to er direkte relateret til Plancks lov.