Leuchten Sie ein Licht durch ein Prisma oder hängen Sie eines an einem sonnigen Tag ins Fenster und Sie werden einen Regenbogen sehen. Es ist derselbe Regenbogen, den Sie am Himmel sehen, denn an einem Tag mit einer Mischung aus Regen und Sonne wirkt jeder Regentropfen wie ein Miniaturprisma. Für Physiker, die darüber diskutieren, ob Licht eine Welle oder ein Teilchen ist, ist dieses Phänomen ein starkes Argument für ersteres. Tatsächlich waren Experimente mit Prismen von zentraler Bedeutung für Issac Newtons Formulierung der Theorie der Optik und der Wellennatur des Lichts.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Weißes Licht wird beim Durchgang durch ein Prisma gebrochen. Jede Wellenlänge wird in einem anderen Winkel gebrochen und das austretende Licht bildet einen Regenbogen.
Brechung und der Regenbogen
Brechung ist ein Phänomen, das auftritt, wenn ein Strahl weißen Lichts die Grenzfläche zwischen Luft und einem dichteren Medium wie Glas oder Wasser passiert. Licht breitet sich in einem dichteren Medium langsamer aus, sodass es beim Durchgang durch die Grenzfläche seine Richtung ändert – oder sich bricht. Weißes Licht ist eine Mischung aller Lichtwellenlängen und jede Wellenlänge wird in einem etwas anderen Winkel gebrochen. Wenn der Strahl aus dem dichteren Medium austritt, wurde er daher in seine Teilwellenlängen aufgespalten. Diejenigen, die Sie sehen können, bilden den bekannten Regenbogen.
Der Brechungsindex
Der Brechungswinkel in einem bestimmten Medium wird durch seinen Brechungsindex definiert, der a. ist Eigenschaft, die abgeleitet wird, indem die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum durch die Lichtgeschwindigkeit in diesem Teil dividiert wird Mittel. Wenn Licht von einem Medium in ein anderes übergeht, kann der Brechungswinkel abgeleitet werden, indem die Brechungsindizes der beiden Medien geteilt werden. Diese Beziehung ist als Snell-Gesetz bekannt, benannt nach dem Physiker des 17. Jahrhunderts, der sie entdeckte.
Viele andere Materialien neben Glas erzeugen Regenbogen. Diamant, Eis, klarer Quarz und Glycerin sind nur einige Beispiele. Die Breite des Regenbogens ist eine Funktion des Brechungsindex, der direkt mit der Dichte des Materials variiert. Sie können sogar einen Regenbogen sehen, wenn Licht vom Wasser durch einen klaren Kristall oder ein Stück Glas zurück ins Wasser fällt.
Farben des Regenbogens
Obwohl wir einen Regenbogen traditionell anhand von sieben Komponentenfarben identifizieren, ist er eigentlich ein Kontinuum ohne diskrete Grenzen von einem Farbton zum nächsten. Newton war es, der das Spektrum willkürlich in sieben Farben aufteilte, um den alten Griechen zu gedenken, die sieben für eine mystische Zahl hielten. Die Farben sind, von der längsten zur kürzesten Wellenlänge geordnet, rot, orange, gelb, grün, blau, indigo und violett. Wenn Sie nach einer Möglichkeit suchen, sich die Reihenfolge zu merken, verwenden Sie das Akronym ROYGBIV, ausgesprochen roy-gee-biv, oder versuchen Sie es mit dieser Gedächtnisstütze: ROYGave BettichViolets.
Die Wellenlängenfrequenz erhöht sich, wenn Sie den Regenbogen von Rot zu Violett überqueren. Damit steigt auch die Energie der einzelnen Photonen – oder Wellenpakete –, da beides durch das Plancksche Gesetz in direktem Zusammenhang steht.