Осветете светлина през призма или я закачете на прозореца в слънчев ден и ще видите дъга. Това е същата дъга, която виждате в небето, защото в ден със смес от дъжд и слънце всяка дъждовна капка действа като миниатюрна призма. За физиците, които спорят дали светлината е вълна или частица, това явление е силен аргумент за първото. Всъщност експериментите с призми са от основно значение за формулирането на теорията на оптиката и вълновата природа на светлината на Исак Нютон.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Бялата светлина се пречупва, когато премине през призма. Всяка дължина на вълната се пречупва под различен ъгъл и излизащата светлина образува дъга.
Пречупване и дъгата
Пречупването е явление, което се случва, когато лъч бяла светлина преминава през интерфейса между въздуха и по-плътната среда, като стъкло или вода. Светлината се движи по-бавно в по-плътна среда, така че променя посоката - или пречупва - когато преминава през интерфейса. Бялата светлина е смес от всички дължини на вълната на светлината и всяка дължина на вълната се пречупва под малко по-различен ъгъл. Следователно, когато лъчът излезе от по-плътната среда, той е разделен на съставните си дължини на вълната. Тези, които можете да видите, образуват познатата дъга.
Индексът на пречупване
Ъгълът на пречупване в определена среда се определя от нейния индекс на пречупване, който е a свойство, получено чрез разделяне на скоростта на светлината във вакуум на скоростта на светлината в тази конкретна средно. Когато светлината преминава от една среда в друга, ъгълът на пречупване може да бъде изведен чрез разделяне на показателите на пречупване на двете среди. Тази връзка е известна като Закона на Снел, кръстен на физика от 17-ти век, който го е открил.
Много други материали освен стъклото произвеждат дъги. Диамант, лед, прозрачен кварц и глицерин са само някои примери. Широчината на дъгата е функция на индекса на пречупване, който варира директно в зависимост от плътността на материала. Можете дори да видите дъга, когато светлината преминава от вода през бистър кристал или парче стъкло и обратно във вода.
Цветове на дъгата
Въпреки че традиционно идентифицираме дъгата по седем компонентни цвята, всъщност това е континуум без дискретни граници от един оттенък до следващия. Именно Нютон произволно раздели спектъра на седем цвята в знак на почит към древните гърци, които вярваха, че седем са мистично число. Цветовете са, от най-дългата дължина на вълната до най-късата, червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, индиго и виолетово. Ако търсите начин да запомните поръчката, използвайте съкращението ROYGBIV, произнесено roy-gee-biv, или опитайте следното мнемоника: РОЙGпр Б.ettiVйолети.
Честотата на дължината на вълната се увеличава, докато преминавате през дъгата от червено до виолетово. Това означава, че енергията на отделните фотони - или вълнови пакети - също се увеличава, тъй като те са пряко свързани от закона на Планк.