Λάμψτε ένα φως μέσα από ένα πρίσμα ή κρεμάστε ένα στο παράθυρο μια ηλιόλουστη ημέρα και θα δείτε ένα ουράνιο τόξο. Είναι το ίδιο ουράνιο τόξο που βλέπετε στον ουρανό γιατί, σε μια μέρα με ένα μείγμα βροχής και ήλιου, κάθε σταγόνα βροχής λειτουργεί ως ένα μικροσκοπικό πρίσμα. Για τους φυσικούς που συζητούν εάν το φως είναι κύμα ή σωματίδιο, αυτό το φαινόμενο είναι ένα ισχυρό επιχείρημα για το πρώτο. Στην πραγματικότητα, τα πειράματα με πρίσματα ήταν κεντρικά στη διατύπωση του Issac Newton σχετικά με τη θεωρία της οπτικής και τη κυματική φύση του φωτός.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Το λευκό φως διαθλάται όταν περνά μέσα από ένα πρίσμα. Κάθε μήκος κύματος διαθλάται σε διαφορετική γωνία και το αναδυόμενο φως σχηματίζει ουράνιο τόξο.
Διάθλαση και το ουράνιο τόξο
Η διάθλαση είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν μια ακτίνα λευκού φωτός διέρχεται από τη διεπαφή μεταξύ αέρα και πυκνότερου μέσου, όπως γυαλί ή νερό. Το φως ταξιδεύει πιο αργά σε πυκνότερο μέσο, οπότε αλλάζει κατεύθυνση - ή διαθλάται - όταν περνά μέσα από τη διεπαφή. Το λευκό φως είναι ένα μείγμα όλων των μηκών κύματος του φωτός και κάθε μήκος κύματος διαθλάται σε μια ελαφρώς διαφορετική γωνία. Επομένως, όταν η δέσμη αναδύεται από το πυκνότερο μέσο, έχει χωριστεί στα μήκη κύματος της συνιστώσας. Αυτά που μπορείτε να δείτε αποτελούν το γνωστό ουράνιο τόξο.
Ο δείκτης διάθλασης
Η γωνία διάθλασης σε ένα συγκεκριμένο μέσο ορίζεται από τον δείκτη διάθλασής του, ο οποίος είναι a ιδιότητα που προκύπτει διαιρώντας την ταχύτητα του φωτός σε κενό με την ταχύτητα του φωτός στο συγκεκριμένο Μεσαίο. Όταν το φως περνά από το ένα μέσο στο άλλο, η γωνία διάθλασης μπορεί να προκύψει διαιρώντας τους δείκτες διάθλασης των δύο μέσων. Αυτή η σχέση είναι γνωστή ως Νόμος του Snell, ονομασμένος για τον φυσικό του 17ου αιώνα που το ανακάλυψε.
Πολλά άλλα υλικά εκτός από το γυαλί παράγουν ουράνιο τόξο. Τα διαμάντια, ο πάγος, το διαυγές χαλαζία και η γλυκερίνη είναι μερικά μόνο παραδείγματα. Το πλάτος του ουράνιου τόξου είναι συνάρτηση του δείκτη διάθλασης, ο οποίος ποικίλλει άμεσα με την πυκνότητα του υλικού. Μπορείτε ακόμη και να δείτε ένα ουράνιο τόξο όταν το φως περνά από το νερό μέσω ενός διαφανούς κρυστάλλου ή ενός κομματιού γυαλιού και επιστρέφει στο νερό.
Χρώματα του ουράνιου τόξου
Αν και παραδοσιακά αναγνωρίζουμε ένα ουράνιο τόξο με επτά χρώματα, είναι στην πραγματικότητα ένα συνεχές χωρίς διακριτικά όρια από τη μία απόχρωση στην άλλη. Ήταν ο Νεύτωνας που έσπασε αυθαίρετα το φάσμα σε επτά χρώματα σε σχέση με τους αρχαίους Έλληνες, που πίστευαν ότι επτά ήταν ένας μυστικιστικός αριθμός. Τα χρώματα είναι, κατά σειρά από το μακρύτερο μήκος κύματος στο συντομότερο, κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί και ιώδες. Εάν ψάχνετε έναν τρόπο να θυμάστε την παραγγελία, χρησιμοποιήστε το αρκτικόλεξο ROYGBIV, προφέρεται roy-gee-biv ή δοκιμάστε αυτό το μνημονικό: ROYσολλεω σικ.τ.λ.ΕγώΒβιολέτες.
Η συχνότητα μήκους κύματος αυξάνεται καθώς προχωράτε στο ουράνιο τόξο από κόκκινο σε βιολετί. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια των μεμονωμένων φωτονίων - ή πακέτων κυμάτων - αυξάνεται επίσης, επειδή τα δύο σχετίζονται άμεσα με τον νόμο του Planck.