Lys et lys gennem et prisme, eller hæng et i vinduet en solskinsdag, så ser du en regnbue. Det er den samme regnbue, du ser på himlen, fordi en regndråbe på en dag med en blanding af regn og sol fungerer som et miniatureprisme. For fysikere, der diskuterer, om lys er en bølge eller partikel, er dette fænomen et stærkt argument for førstnævnte. Faktisk var eksperimenter med prismer centrale for Issac Newtons formulering af teorien om optik og lysets bølgeform.
TL; DR (for lang; Læste ikke)
Hvidt lys brydes, når det passerer gennem et prisme. Hver bølgelængde brydes i en anden vinkel, og det fremkomne lys danner en regnbue.
Brydning og regnbuen
Brydning er et fænomen, der sker, når en stråle af hvidt lys passerer gennem grænsefladen mellem luft og et tættere medium, såsom glas eller vand. Lys bevæger sig langsommere i et tættere medium, så det ændrer retning - eller bryder - når det passerer gennem grænsefladen. Hvidt lys er en blanding af alle lysets bølgelængder, og hver bølgelængde brydes i en lidt anden vinkel. Derfor, når strålen kommer ud af det tættere medium, er den opdelt i dens komponentbølgelængder. Dem, du kan se, danner den velkendte regnbue.
Brydningsindekset
Brydningsvinklen i et bestemt medium defineres ved dets brydningsindeks, som er a egenskab afledt ved at dividere lysets hastighed i et vakuum med lysets hastighed i det bestemte medium. Når lys 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, opkaldt efter fysikeren fra det 17. århundrede, der opdagede det.
Mange andre materialer udover glas producerer regnbuer. Diamant, is, klar kvarts og glycerin er blot nogle eksempler. Bredden af regnbuen er en funktion af brydningsindekset, som varierer direkte med materialets tæthed. Du kan endda se en regnbue, når lyset passerer fra vand gennem en klar krystal eller et stykke glas og tilbage i vandet.
Regnbueens farver
Selvom vi traditionelt identificerer en regnbue med syv komponentfarver, er den faktisk et kontinuum uden diskrete grænser fra den ene nuance til den næste. Det var Newton, der vilkårligt splittede spektret i syv farver i respekt for de gamle 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 leder efter en måde at huske ordren på, skal du bruge akronymet ROYGBIV, udtalt roy-gee-biv, eller prøve dette mindesmærke: ROYGave BettjegViolets.
Bølgelængdefrekvensen øges, når du går over regnbuen fra rød til violet. Dette betyder, at energien fra de enkelte fotoner - eller bølgepakker - også øges, fordi de to er direkte beslægtede med Plancks lov.