Περιεχόμενο
Γυρίστε ένα φως μέσα από ένα πρίσμα ή κρεμάστε ένα στο παράθυρο σε μια ηλιόλουστη μέρα και θα δείτε ένα ουράνιο τόξο. Το ίδιο ουράνιο τόξο που βλέπετε στον ουρανό, επειδή σε μια μέρα με μείγμα βροχής και ήλιου, κάθε σταγόνα βροχής λειτουργεί ως μικροσκοπικό πρίσμα. Για τους φυσικούς που συζητούν αν το φως είναι κύμα ή σωματίδιο, αυτό το φαινόμενο είναι ένα ισχυρό επιχείρημα για το πρώτο. Στην πραγματικότητα, τα πειράματα με τα πρίσματα ήταν κεντρικά στη διατύπωση του Issac Newtons της θεωρίας της οπτικής και της κυματικής φύσης του φωτός.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Το λευκό φως διαθλάται όταν περνά μέσα από ένα πρίσμα. Κάθε μήκος κύματος διαθλάται σε διαφορετική γωνία και το αναδυόμενο φως σχηματίζει ένα ουράνιο τόξο.
Η διάθλαση και το Ουράνιο Τόξο
Η διάθλαση είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν μια δέσμη λευκού φωτός περνά μέσα από τη διεπαφή μεταξύ αέρα και πυκνότερου μέσου, όπως είναι το γυαλί ή το νερό. Το φως ταξιδεύει πιο αργά σε ένα πυκνότερο μέσο, έτσι αλλάζει κατεύθυνση - ή διαθλάται - όταν περνάει από τη διεπαφή. Το λευκό φως είναι ένα μείγμα όλων των μηκών κύματος του φωτός και κάθε μήκος κύματος διαθλάται με μια ελαφρώς διαφορετική γωνία. Επομένως, όταν η δέσμη εξέρχεται από το πυκνότερο μέσο, έχει χωριστεί στα μήκη κύματος των συστατικών του. Αυτά που μπορείτε να δείτε αποτελούν το οικείο ουράνιο τόξο.
Ο δείκτης διάθλασης
Η γωνία διάθλασης σε ένα συγκεκριμένο μέσο ορίζεται από τον δείκτη διάθλασης του, ο οποίος είναι μια ιδιότητα που προκύπτει διαιρώντας την ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό με την ταχύτητα του φωτός σε αυτό το συγκεκριμένο μέσο. Όταν το φως περνά από το ένα μέσο στο άλλο, η γωνία διάθλασης μπορεί να εξαχθεί διαιρώντας τους δείκτες διάθλασης των δύο μέσων. Αυτή η σχέση είναι γνωστή ως Snells Law, που ονομάστηκε για τον φυσικό του 17ου αιώνα που την ανακάλυψε.
Πολλά άλλα υλικά εκτός από γυαλί παράγουν ουράνια τόξα. Το διαμάντι, ο πάγος, ο καθαρός χαλαζία και η γλυκερίνη είναι μερικά παραδείγματα. Το πλάτος του ουράνιου τόξου είναι συνάρτηση του δείκτη διάθλασης, ο οποίος ποικίλλει άμεσα με την πυκνότητα του υλικού. Μπορείτε να δείτε ακόμη και ένα ουράνιο τόξο όταν το φως περνάει από το νερό μέσα από ένα καθαρό κρύσταλλο ή κομμάτι γυαλιού και πίσω στο νερό.
Χρώματα του ουράνιου τόξου
Παρόλο που παραδοσιακά εντοπίζουμε ένα ουράνιο τόξο με επτά συστατικά χρώματα, είναι στην πραγματικότητα μια συνέχεια χωρίς διακριτά όρια από τη μια απόληξη στην άλλη. Ήταν ο Newton που χωρίζει αυθαίρετα το φάσμα σε επτά χρώματα σε απόκριση στους αρχαίους Έλληνες, οι οποίοι πίστευαν ότι οι επτά είναι ένας μυστικιστικός αριθμός. Τα χρώματα είναι, από το μεγαλύτερο μήκος κύματος έως το συντομότερο, κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, ινδικό και βιολετί. Αν ψάχνετε για έναν τρόπο να θυμάστε τη σειρά, χρησιμοποιήστε το ακρωνύμιο ROYGBIV, προφέρεται roy-gee-biv, ή δοκιμάστε αυτό το mnemonic: ROY σολave σιettΕγώ Vιώδες.
Η συχνότητα του μήκους κύματος αυξάνεται καθώς προχωράτε κατά μήκος του ουράνιου τόξου από κόκκινο σε ιώδες. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια των μεμονωμένων φωτονίων - ή των κυματοειδών πακέτων - αυξάνεται επίσης, επειδή τα δύο σχετίζονται άμεσα με τον νόμο Plancks.