Jak fungují hranoly

V 1600s provedl Isaac Newton sérii experimentů s hranoly a světlem. Ukázal, že hranoly nejen rozdělují světlo na známé barvy duhy, ale mohou je také znovu kombinovat. Sklenice hranolu a úhly jeho stran společně vytvářejí fascinující optický nástroj.

Když světlo prochází ze vzduchu do skla, zpomaluje se a když sklo opustí, znovu se zrychluje. Pokud světlo narazí na sklo pod určitým úhlem namísto mrtvého, prochází lomem. Úhel, pod kterým narazí na sklo, není stejný jako úhel, který prochází uvnitř skla. Světlo se již nepohybuje po přímce, ale ohýbá se na povrchu. Totéž se stane, když světlo opustí hranol - znovu se ohne.

Optický princip zvaný Snellův zákon přesně předpovídá, jak se to stane. Snellův zákon se zabývá úhly, do kterých světlo vstupuje a opouští hranol, a něco, čemu se říká index lomu. Index lomu ukazuje, kolik světla se zpomaluje, když jde do skla.

Různé barvy světla, od červené po fialovou, se ohýbají v mírně odlišných úhlech. Červená se ohýbá nejméně, fialová nejvíce. To způsobí, že barvy vyblednou a stanou se výraznými.

Skutečnost, že hranol může rozbít světlo do barev, byla známa již před Newtonem. Newton se ale zeptal, co by se stalo, kdyby umístil druhý hranol do umístění barev. Pokud druhý hranol zachytil všechny barvy na jednom ze svých povrchů, vyšlo z druhé strany bílé světlo. Stejné vlastnosti, které rozdělily barvy od sebe, fungovaly obráceně a znovu je sestavily.

Newton se také zeptal, co by se stalo, kdyby použil druhý hranol pouze na jednu barvu. Rozbil by se na jiné barvy? Jeho experiment ukázal, že se tak nestalo. Barvy vycházející z hranolu jsou zásadní.

Kromě lomu světla jsou hranoly také dobré pro odrážení světla. Pokud se podíváte na hranol a otočíte jej v prstech, uvidíte světlo odražené od zadní strany v určitých úhlech. Tomu se říká vnitřní odraz. Některé hranoly jsou navrženy tak, aby měly několik vnitřních odrážejících ploch. Mohou pořídit obraz dalekohledu obrácený vzhůru nohama a otočit jej zpět do normálu. V periskopech a dalekohledech se používají odrazné hranoly, protože jsou odolnější než zrcadla.